应用iSTIC技术评估正常胎儿左心室室壁体积的研究

王　超，解丽梅

（中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳　110004）

应用iSTIC技术评估正常胎儿左心室室壁体积的研究

王超，解丽梅

（中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳110004）

目的：探讨iSTIC技术评估正常胎儿左心室室壁体积的可行性。方法：对124例孕20～36w正常胎儿进行超声心动图检查，应用Phillips iU22G4超声诊断仪采集实时三维图像，采用QLAB软件Stacked contours方法，脱机手动描记测量左心室舒张末期左心室整体体积和左心室容积数据，左心室整体体积减去左心室容积就得到舒张末期左心室室壁体积数据，应用相关与回归方法分析左心室室壁体积数据与孕周的关系，并采用组内相关系数（Intraclass correlation coefficient，ICC）分析观察者内和观察者间的一致性。结果：去除图像质量较差的16例，共有108例正常单胎胎儿纳入分析，胎儿左心室室壁体积数值与孕周之间有明显曲线相关关系（P＜0.05），随孕周增长而增加。ICC评价观察者内的和观察者间的重复性均较好（观察者内的ICC为0.978，95%可信区间0.947～0.991，观察者间的ICC为0.927，95%可信区间0.825～0.970）。结论：iSTIC技术能够准确地评估正常胎儿的左心室室壁体积，方法简单可行、重复性较好，成为评估胎儿心脏发育的一种新方法。

心室；超声检查，多普勒，彩色；超声检查，产前

胎儿超声心动图在对胎儿心脏发育的定量评估中起到重要作用。胎儿心脏结构或功能的改变会影响室壁的体积变化，如左室致密化不全、左室肥大、妊娠期高血压、妊娠期糖尿病等均会引起室壁肥厚、左室体积增大，连续动态的对左心室室壁体积进行定量测定能更好地了解胎儿心脏的生长过程，并且，联合其他指标能更好地判断疾病的发展、预后及采取干预的时机[1-2]。对于胎儿心脏容积的测量，过去常采用M型和二维超声心动图的方法，但由于存在对心室形态的假设，因而影响其准确性，而应用实时三维超声心动图能直接测量胎儿心脏的容积能够弥补二维超声的这一不足。智能时间-空间相关成像技术（Intelligent spatiotemporal image correlation，iSTIC）是一种专用于胎儿心脏的实时三维技术，它应用矩阵探头快速采集胎儿心脏容积图像，并可对三维数据进行后处理分析。本研究将应用iSTIC技术获得正常胎儿左心容积参数，计算出左心室室壁体积参数，评估其与孕周的相关性，以期对iSTIC技术在胎儿心脏容积定量评估中的应用价值进行评价。

1　资料与方法

1.1研究对象

2014年10月—2015年6月于我院行产前超声检查的正常胎儿，从中随机抽取孕20～36w单胎妊娠，超声证实胎儿生长指标与孕周相符、胎儿无结构异常及染色体异常的胎儿124例，获得孕妇知情同意后采集胎儿心脏实时三维成像，排除因各种原因导致图像质量较差的16例胎儿，最终108例图像清晰者作为研究对象，平均孕龄为（27.6±4.1）周，孕妇年龄20～34岁，平均（27.2±3.0）岁。所有胎儿均进行生后随访并证实确无先天性异常。

1.2仪器与设备

采用Phillips iU22G4超声诊断仪，配有iSTIC技术，探头选用X6-1矩阵探头，频率2～6MHz。容积数据脱机处理采用QLab定量分析软件。

1.3检测方法

1.3.1数据采集

孕妇取仰卧位，经腹扫查，先显示胎儿心脏标准四腔心切面，适当放大图像能清晰地显示心内膜和心外膜。在3D/4D模式下，启动iSTIC，采集时间为2 s，保存图像以备后处理。

1.3.2左心室室壁体积的测量

启动QLab程序和Stacked contours方法，通过旋转X、Y、Z轴使胎儿心脏心尖朝上，调节图像的亮度和对比度，能清晰地显示心内膜和心外膜，然后手动调节帧频确定左室舒张末期，在左室舒张末期时左心室和心肌处于最为扩张的状态，将垂直相交轴线的中心定在左心室，然后，沿着左心室的长轴的切面从心尖的顶端左心外缘至二尖瓣闭合处画一条线，程序将自动沿着这条线将左心分为7层，在短轴切面沿着每层的心外膜手动描记，描记包括左室心肌和室间隔，在所有层的描记结束后，得到左心整体体积数据，接着沿着左心室的长轴的切面从心尖的顶端左室心内缘至二尖瓣闭合处画一条线，同样将左室分为7层，在短轴切面沿着每层的心内膜手动描记，描记过程中乳头肌和肌小梁是包括在心内膜边缘，不算作左室容积，描记结束后得到左心室容积数据，左心整体体积减去左心室容积就得到舒张末期左心室室壁体积数据（见图1，2）。

图1　i STIC技术测量胎儿左心室舒张末期左心室整体体积。　Figure 1. Fetalleftventricular end-dias to licper i pher alvo l umesmeasu red by i STICte chnique.　

图2　i STIC技术测量胎儿左心室舒张末期左心室心腔容积。Figure 2. Fetalleftventricular end-dias to licinte r iorvol umesmea sur ed by i STICte chnique.

1.3.3重复性测量

随机选择20例研究对象由同一名观察者在相隔一天再次采用盲法进行测量，以评估观察者内的重复性。另一名观察者在对测量结果未知的状态下采用相同的方法测量20例研究对象舒张末期左心室室壁体积，以评估观察者间的重复性。

1.4统计学方法

采用SPSS 17.0软件进行统计学分析，计量资料数据以第5百分位数、第50百分位数和第95百分位数（P5、P50和P95）表示。应用相关与回归方法分析左心室壁体积数据与孕周的关系。采用组内相关系数（ICC）和95%置信区间评价两名观察者测量结果的可重复性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1正常胎儿左心室壁容积分析

将108例研究对象根据孕周分为4组：20w～23 w+6 d、24w～27w+6 d、28w～31w+6 d、32w～36w，四组胎儿左心室室壁体积测值（见表1）。

表1　正常胎儿各孕周左心室室壁体积（mL）

2.2相关性研究

胎儿左心室室壁体积数值随孕周增长而增加，与孕周之间有明显的曲线相关关系（P＜0.05）（图3）。

图3　左心室室壁体积与孕周的相关关系。Figu re 3.　Correlation between left ventricular wall volumes and gestation age.

2.3可重复性研究

同一观察者应用iSTIC技术测量正常胎儿左心室室壁体积的重复性比较，结果显示观察者内的ICC为0.978，95%可信区间：0.947～0.991。两名观察者间的重复性较好，观察者间的ICC为0.927，95%可信区间：0.825～0.970。

3　讨论

近几年在评估胎儿心脏容积方面应用较多的是STIC技术，STIC的原理是通过机械探头获取系列二维切面，并通过时间顺序排列构成连续的三维图像。但目前STIC技术的主要尚不能在一个心动周期内完成图像的采集，图像质量容易受到胎动等因素的影响，从而影响了进一步数据分析的准确性。智能时间-空间相关成像技术较传统STIC技术具有一定的优势，iSTIC的原理是通过矩阵探头声束能够多方向地实时地获取连续的容积图像，因此采集时间明显缩短，仅为2 s，采集过程中几乎不受胎儿运动伪影的影响，并且操作容易，降低对操作者技术的依赖性，图像清晰也为操作者提高诊断信心[3-7]。

评估胎儿心室壁的体积对存在妊娠期糖尿病或糖尿病合并妊娠的孕妇来说很重要，因其中有25% ～30%的胎儿有心肌肥厚的表现。在心肌肥厚的胎儿中，室间隔是最容易受到影响的，心室壁也会受到影响，尤其是左心室壁[8-10]。Barros等[11]应用STIC技术联合虚拟器官计算机辅助分析（VOCAL）程序对正常胎儿（20 w～33 w+6 d）心室壁的体积进行测量以建立其正常值范围，在胎儿存在先天性心脏病中得到验证，并且重复性很好，其研究得出的正常胎儿左心室室壁体积范围20w（0.40～1.18 cm3）至33w6 d（1.97～8.28 cm3），同时得出左右心室室壁体积均与GA有很好的相关关系。Zhu等[12]利用兔心对iSTIC技术对左心室的容积和质量评估的可行性和准确性进行了体外实验研究，结果证实了iSTIC技术能够准确地评估心脏模型左心室的容积和质量，具有较好的重复性。Zhu等[13]还进一步验证此技术在活体实验评估胎儿左心室的容积和质量的准确性和可重复性，选择与胎儿心脏相似的兔心作为研究对象，在活体兔开胸的状态下进行实验，结果显示此技术在活体实验也具有较好的准确性和可重复性。本研究应用此技术对胎儿左心室壁的体积测定也具有较好的可重复性。

Zheng等[2]与Bhat等[14]均有报道，胎儿期左心室舒张末期室壁质量均大于收缩末期室壁质量，其原因可能由于舒张末期心肌内的血液占一小部分的量，因此在舒张末期和收缩末期左心室室壁体积是有差异的，需进一步进行研究。本研究在采集图像的过程中，选择心室舒张末期进行测量，心室和心肌处于最大的拉伸状态，便于识别，利于在后处理分析中准确地进行描记。Zheng[3]和Bhat[14]都认为在描记的过程中，心内缘包括乳头肌和肌小梁，不算做心室的容积，而作为心室壁体积。因其属于心室肌肉系统的一部分，乳头肌和肌小梁结构应该包括在心室壁体积测量内，在图像清晰地前提下准确地进行描记，因此图像清晰是测量准确的关键。

本研究的存在一定的局限性。首先样本量较小，同时考虑到孕周小于20周胎儿心脏太小，孕周大于38周受胎儿体位以及羊水少等问题影响，测量胎儿心脏容积有难度，因而孕周范围仅限于20～38周的胎儿。因此需要增大样本量对其进行进一步的研究，来证实其准确性。其次，由于胎儿磁共振开展并不广泛，因而缺乏其他影像资料的印证及体外或动物实验验证。

总之，iSTIC技术作为一种较新的定量诊断技术能够较为准确地评估正常胎儿的左心室室壁体积，方法简单可行、重复性较好，对深入地了解胎儿心脏发育过程中室壁质量的变化有所帮助，将成为定量评估胎儿心脏发育的有效手段之一。

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A study on left ventricular wall volume using intelligent spatiotem poral image correlation in normal fetuses

WANG Chao,XIE Li-mei
(Department of Ultrasound,Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)

Objective:To explore the feasibility of iSTIC in evaluation of left ventricular wall volumes in normal fetuses. Methods:Real Time three-dimensional echocardiography were performed in 124 normal fetuses from 20 to 36 weeks gestation with Phillips iU22G4 ultrasonic diagnostic instrument.The images were analyzed by QLAB software with Stacked contours method for measuring left ventricular end-diastolic interior volume and peripheral volume.The different value between interior volume and peripheral volume was the left ventricular wall volume.The correlation between fetal left ventricular wall volume and gestational age was analyzed.The intraclass correlation coefficient(ICC)was used to evaluate the agreement of inter-observer and intra-observer.Results:The iSTIC volumes of 16 fetuses were excluded from the study because of the poor image quality.There was a significant correlation between left ventricular wall volume and gestational age(P＜0.05).The reproducibility of intra-observer and inter-observer evaluated by ICC were better(ICC of intraobserver was 0.978,95%CI:0.947～0.991,ICC of interobserver was 0.927,95%CI:0.825～0.970).Conclusion:The iSTIC technique is a simple and feasible modality to determine the fetal left ventricular wall volumes in normal fetuses.This method may become a new way for evaluating fetal heart development.

Heart ventricles;Ultrasonography,Doppler,color;Ultrasonography,prenatal

R714.51；R445.2

A

1008-1062（2016）05-0363-04

2015-09-08；

2015-10-29

王超（1989-），女，辽宁普兰店人，在读硕士研究生。E-mail：wangchao527@163.com

解丽梅，中国医科大学附属盛京医院超声科，110004。E-mail：xielm72@163.com

辽宁省科技厅科学技术计划项目（2012225019）。