四维超声在孕中期诊断胎儿心脏畸形的临床进展

天津市宁河县医院 （301500）刘吉庆 姜长丽

2012 年卫生部发布的《中国出生缺陷防治报告》显示，2000年～2011 年围产期先天性心脏畸形发生率呈上升趋势，且由 2000 年的第 4 位上升至 2005 年的第1位，2011年全国先天性心脏畸形发生率为 2000 年的 3.56 倍[1]。复杂心脏畸形也是造成围产期胎儿和新生儿死亡的主要原因[2]，给家庭和社会带来了沉重的经济负担和精神负担。常规二维超声心动图是目前产前诊断胎儿先天性心脏畸形最重要的影像学技术，已被广泛应用于产前筛查胎儿心脏畸形[3]。近年来，四维超声技术在胎儿心脏畸形诊断中已取得突破性进展。2001年6月PHILIPS公司在美国西雅图超声心动图年会上首次提出四维超声心动图(fourdimensional echocardiography)，并称之为时空相关技术，此后，四维超声逐渐运用于临床，尤其在产前筛查，极大地提高了胎儿复杂心脏畸形的诊断准确率。

本文就四维超声在孕中期诊断胎儿心脏畸形的临床进展，综述如下。

1 成像概述

四维超声成像技术是以立体方式自动显示胎儿宫内的动态情况及各器官结构、形态、方向及走形， Fenster等[4]描述四维超声为一项新技术，可从胎儿心脏各个角度采集相关切面，通过计算并综合分析三维实时空间结构，从而进行疾病诊断。

2 相关技术及优点

2.1 空间一时间相关成像技术 空间时间相关成像(spatiotemporal image correIation，STIC)是一种间接移动门控式自动容积采集技术，探头连续扫描感兴趣区(region of interest，ROI)，获得一个由大量连续二维切面组成的三维数据库[5]。虽然STIC不能识别心脏结构，但可分析指定区域内任何运动所引起的灰阶信息变化，即根据房室壁收缩峰值出现的时间间隔，自动分析出每个二维切面所处的时相信息。处于同一时间点的所有二维切列为一组，按扫描顺序排列，形成该时间点的三维图像，而系统生成约40个该类三维图像。按心动周期的时间顺序连续播放，即形成胎儿心脏的延时三维网像。STIC技术使胎儿的检查更加标准化，并降低检查者对技术的依赖性。

2.2 成像模式 获得STIC数据库后，检查者可选择多种成像模式对其进行离线分析，常见的成像模式如下。

2.2.1 正交三平面模式 正交三平面(mulpi planar，MP)模式是三维图像的一种基本成像模式，是以相互垂直的x、y、z三个二维平面来分别显示所观察部位的立体结构，观察角度可以任意调节。

2.2.2 超声断层显像模式 超声断层显像(tomographic ultrasound imaging，TuI)模式是从胎儿心脏的三维容积数据中抽取8个相互平行的横断面，加上左上角矢状面定位图，9幅图像以九宫格的形式在屏幕上同时展现，可以直接观察到胎儿心脏从四腔心切面至三血管切面的连续变化。

2.2.3 表面成像模式 表面成像(suface imaging，SI)模式是一种表面轮廓提取法的显示形式，可以观察胎儿心脏瓣膜、房室间隔和卵孔瓣等精细结构的心腔面观，所呈现的图像被称为“外科视野”，除可显示室间隔外，还可显示心腔内膜面的形态和瓣膜结构的空间关系与动态变化。

2.2.4 玻璃体成像模式 玻璃体成像(glass body imaging)模式可以同时包含灰阶、多普勒以及灰阶血流显像等多类信息，能立体地显示心脏内部血流、房室与大血管连接情况、大血管走行、卵圆孔瓣血流及室间隔缺损的过隔血流，可直观显示先天性心脏病的复杂空间结构。

2.2.5 反转成像模式 反转成像(inversion mode，IM)模式主要用来对含液脏器进行三维成像，又称为“心腔铸型”或“数字铸型”。利用反转模式可以在不需要彩色多普勒或能量多普勒的情况下，获得心室腔及血管结构的图像，可更精确的进行测量。

2.2.6 最小投影模式 最小投影(minimum projection mode，MPM)模式是将一定厚度三维图像压缩到一个二维平面，加强了空腔结构的显示，心腔和瓣膜边缘更加清晰，可用于显示血管和其他充满液体的器官。

2.2.7全容积成像模式 全容积成像(full volume)模式是实时三维超声显像(real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)全容积成像技术，能快速采集和立体同步显示心脏和大血管的立体图像，能动态观察3个正交方向上任一切面内的心脏结构，且能对需要切割的三维图像作任意角度的旋转。

3 四维超声操作方法

3.1 采集数据过程 根据不同研究目的选择胎儿初始切面，对四腔心切面(fourchamber view，4C)、五腔心切面(fivechamber view，5C)和三血管(three-vessel and trachea，3VT)气管平面进行扫查。以4C为初始切面，对主动脉弓、动脉导管和上、下腔静脉进行检查时，需对胎儿胸腔进行矢状面容积数据采集。四维超声心动图对初始切面的选择，应根据需采集的心脏具体部位对ROI大小进行选择。

3.2 容积角度及采集时间的选择 四维超声对胎儿心脏容积角度的选择应根据孕周选择不同角度，通常为15o～40o，最常用为30o，其目的是将胎儿的整个心脏都包含在所采集范围内。采集时间设定为(10.0～12.5)s较为理想，若设定时间过长，胎儿胎动或孕妇体位变动均会影响采集效果，甚至引起伪像。

3.3 采集过程中的综合情况分析 由于STIC技术是在二维超声基础上进行的重建技术，因此，对二维图像的采集质量及准确度要求很高。选择采集数据的孕周也应谨慎，孕中期是进行胎儿心脏检查的最佳时间。经腹四维超声检查在妊娠16孕周时即可进行，但在妊娠20～24孕周时易获得满意图像。Carvalho[6]研究发现，某些早期胎儿心脏异常可随妊娠发展而逐渐消失或有所变化。因此，早期胎儿心脏检测不能代替孕中、晚期检测。

3.4 数据采集完成后处理 容量数据采集完成后便可开始脱机分析，对图像应进行多方位处理，如对图像进行切割、多角度变换或调整等。后处理操作要求超声医师具有良好的数字图像处理技术和空间分辨能力。

4 四维超声诊断心脏畸形

4.1 胎儿心脏各切面研究 Yagel等[7]认为胎儿心脏超声检查包括上腹横切面，4C，5C，3VT排列(肺动脉、主动脉和上腔静脉)，左、右心室流出道(rightand left ventricular out—flowtracts，RVOT and LVOT)等5个切面.其中4C，RVOT和LVOT，3VT切面是目前四维超声临床诊断胎儿心脏异常观注的热点。

4.1.1 四腔心切面 研究表明，以4C为主要观察切面时，可排除超过65%的先天性心脏病，灵敏度为60.3%，主要可排查单心房、单心室、较明显的房间隔缺损、室间隔缺损及一些复杂的先天性心脏畸形[8]，此切面对法络四联症(tetralogy of Fallot，TOF)的排查有一定局限性。四维超声则可清晰显示TOF室间隔缺损范围、部位、主动脉骑跨程度、LVOT及肺动脉狭窄程度等[9]。国内相关研究表明，四维超声在胎心房室瓣缺损、单心室、共同房室瓣、三尖瓣下移畸形及左心发育不良等方面，具有二维超声远不能达到的显示效果。

4.1.2 左、右心室流出道切面 有学者研究发现，在4C基础上进一步扫查RVOT和LVOT可提高显示大血管的解剖关系及心脏畸形的诊断率，灵敏度可达87.5%。若进一步利用彩色多普勒超声观察肺静脉连接及异常反流，可推断室间隔缺损及房室瓣等异常。Gindes等[10]研究发现，在RVOT和LVOT切面应用彩色多普勒超声技术、B型血流成像(B-flow)及玻璃体成像技术，可使心脏畸形检出率明显高于二维超声。

4.1.3 三血管切面 Yagel等在3VT切面的基础上，进一步发现3VT-气管切面，更加完善胎儿超声心动图的临床应用。通过此切面肺动脉、主动脉、上腔静脉内径及肺动脉／主动脉、主动脉／上腔静脉内径比评估主动脉、肺动脉畸形。此切面在心脏超声检查中具有非常重要的地位，国内外在四维与二维超声比较分析中，通常将其作为一个特异性指标。

5 四维超声应用的局限性

四维超声产前诊断先天性心脏畸形在检查过程中存在的影响因素有：①胎儿肢体运动及呼吸运动、检查时的孕周选择及胎儿羊水过少等；②胎儿的脊柱及骨骼肋骨的声影影响；③孕妇因素(肥胖及腹部手术史等)；④二维超声采集数据不够完整等。而上述因素在二维及三维超声中均存在。四维超声技术为动态三维成像技术，可降低上述因素的影响。

6 结论

心脏以及大血管的畸形是胎儿非常严重的畸形，可以发生于胎儿发育的多个时期，是导致新生儿死亡的主要原因。造成胎儿的心脏以及大血管畸形有遗传以及环境等多种因素，在超声检查下呈现出表现各异的图像。因此，二维超声对于复杂心脏畸形仍存在着误诊的可能。而随着四维超声的发展，可以更加清晰的显示胎儿的心脏结构，对胎儿心脏畸形的诊断更加准确，具有广阔的应用前景。