三维超声和二维超声对先天性心脏病儿童心脏标准切面的显示效果比较研究

先天性心脏病是一种因胚胎发育不良所致的心脏或胸腔大血管结构异常疾病，虽然随着胚胎诊断技术的进步，先天性心脏病可在胚胎发育阶段就可诊断出来，但仍有近5%的儿童在学龄期发病[1]。及早对儿童心室功能结构异常诊断，有助于临床医生早期采取治疗措施，保障先天性心脏病儿童生命安全和生活质量。超声检查是先天性心脏病临床诊断的常用手段，但易受儿童心脏或胸腔异常解剖结构、胸腔骨骼的影响，加之人体心脏结构复杂，造成常规二维超声检查对临床医师专业经验依赖度高，导致儿童先天性心脏病的检出率不到80%[2-3]，因此，提升超声诊断先天性心脏病能力是当前亟须解决的问题，为提高超声检查成功率，缩短超声检查时间，为临床儿童先天性心脏病诊断提供参考依据。本研究观察三维超声和二维超声对先天性心脏病儿童心脏标准切面的显示效果，分析三维超声不同容积数据对心脏结构中的显示能力。

1 资料与方法

1.1 一般资料 研究对象为2016年4月—2017年4月于我院诊治的先天性心脏病儿童。纳入标准：符合中华心血管医学会先天性心脏病诊断标准[4]，即具有先天性心脏病临床表现及体征，具有明确的心外科彩色超声、放射科心脏大血管CT血管造影(CTA)及心导管室检查的明确诊断结果；可获取儿童三维超声、二维超声检查临床资料；儿童家属同意参与本研究。排除标准：综合型先天性心脏病如18-三体综合征、Alagille综合征等。签订研究知情同意书。按上述标准共纳入研究儿童109例，男56例，女53例，年龄3～14(6.84±1.87)岁。

1.2 超声检查方法 均选用西门子SC2000心脏超声诊断仪(上海聚慕医疗器械，配备超声探头4V1c，检测频率为1～3 MHz)行二维超声及三维超声心脏功能检查，所有检查及图像分析均由本研究第一作者完成。二维超声检查：患儿仰卧，操作者以二维心脏超声探头4V1c显示患儿四腔心切面、上下腔静脉长轴切面、三血管及气管切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面、主动脉弓长轴切面、动脉导管弓长轴切面等7个切面心脏图像，并保存各个切面时心脏超声二维图像。三维超声检查：患儿仰卧，操作者以二维心脏超声探头4V1c，首先在二维模式下将图像调整到最清晰，然后转换为三维超声容积模式，分别显示患儿四腔心切面、上下腔静脉长轴切面、三血管及气管切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面、主动脉弓长轴切面、动脉导管弓长轴切面等7个切面心脏图像，并保存各切面所得到的三维容积数据，然而启动SC2000三维容积数据工作站，在MPR 模式下显示各切面心脏超声图像，保存供之后分析。

1.3 图像显示效果判定标准 参照2011年全国心脏超声检查协作组制定的《心脏超声检查规范共识》[5]制定超声图像显示效果判定标准。即各切面能显示心脏器官解剖结构者为清晰，未能有效显示本切面解剖结构者为模糊，显示率=清晰显示例数/总例数×100%。

心脏各切面检查必须清晰显示的解剖结构如下：四腔心切面可清晰显示左右心房、左右心室及左右房室瓣；上下腔静脉长轴切面可清晰显示上下腔静脉、欧氏瓣、右肺动脉；三血管及气管切面可清晰显示肺动脉、主动脉、上腔静脉及气管横切面；左心室流出道切面可清晰显示左室流出道及主动脉瓣结构；右心室流出道切面可清晰显示右室流出道及主动脉短轴；主动脉弓长轴切面可清晰显示主动脉弓、升降主动脉、主动脉头臂干、左颈总动脉及左部锁骨下动脉；动脉导管弓长轴切面主肺动脉、肺动脉及动脉导管。

为探讨三维超声和二维超声对先天性心脏病儿童心脏标准切面的显示效果，本研究特选择四腔心切面和主动脉弓长轴切面，比较在此切面时其他切面心脏器官显示效果，其解剖结构判定也如上。

1.4 统计学处理 采用SPSS 20.0软件进行数据分析，显示率以百分比表示，采用χ2检验分析。以P<0.05为有统计学意义。

2 结 果

2.1 三维超声和二维超声对患儿各心脏标准切面的显示率比较 与二维超声比较，三维超声可明显显示出四腔心切面的左右心房、左右心室、左右房室瓣，且可见右心室调节束及左心房孔瓣(见图1A)，可明显显示出上下腔静脉长轴切面的上下腔静脉、欧氏瓣、右肺动脉等(见图1B)，可明显显示出三血管及气管切面的肺动脉、主动脉、上腔静脉及气管横切面(见图1C)，可明显显示出左心室流出道切面的左心室流出道及主动脉瓣结构(见图1D)，可明显显示出右心室流出道切面的右室流出道及主动脉短轴(见图1E)，可明显显示出主动脉弓长轴切面的主动脉弓、升主动脉及降主动脉、主动脉头臂干、左颈总动脉、左部锁骨下动脉等(见图1F)，可明显显示出动脉导管弓长轴切面主动脉、肺动脉、动脉导管及降主动脉，以及各动脉分支(见图1G)。

三维超声对先天性心脏病患儿四腔心切面、上下腔静脉长轴切面、三血管及气管切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面、主动脉弓长轴切面、动脉导管弓长轴切面的显示率均显著高于二维超声，比较差异具有统计学意义(P<0.05)。详见表1。

图1 三维超声和二维超声对患儿各心脏标准切面的显示比较

表1三维超声和二维超声对患儿各心脏标准切面的显示率比较例(%)

检查方式例数四腔心切面上下腔静脉长轴切面三血管及气管切面左心室流出道切面右心室流出道切面主动脉弓长轴切面动脉导管弓长轴切面三维超声109103(94.50)104(95.41)107(98.16)108(99.08)102(93.58)105(96.33)101(92.66)二维超声10984(77.06)79(72.49)74(67.89)73(66.97)66(60.55)68(60.55)66(60.55)χ2值13.57621.27233.33337.63047.86539.16829.589P0.0040.0000.0000.0000.0000.0000.000

2.2 四腔心切面容积数据扫描时三维超声和二维超声对心脏标准切面显示率的比较 以四腔心切面容积数据扫描，三维超声对先天性心脏病患儿上下腔静脉长轴切面、三血管及气管切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面、主动脉弓长轴切面、动脉导管弓长轴切面的显示率均显著高于二维超声，二者比较差异具有统计学意义(P均<0.05)。详见表2。

表2 四腔心切面扫描时三维超声和二维超声对心脏标准切面显示率比较 例(%)

2.3 主动脉弓长轴切面容积数据扫描时三维超声和二维超声对心脏标准切面显示率比较 以主动脉弓长轴切面容积数据扫描时，三维超声对先天性心脏病患儿四腔心切面、上下腔静脉长轴切面、三血管及气管切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面、主动脉弓长轴切面、动脉导管弓长轴切面的显示率均显著高于二维超声组，二者比较差异具有统计学意义(P均<0.05)。详见表3。

表3 主动脉弓长轴切面容积数据扫描时三维超声和二维超声对心脏标准切面显示率比较 例(%)

2.4 主动脉弓长轴切面容积数据、四腔心切面容积数据三维扫描与常规三维扫描心脏标准切面显示率分析 四腔心切面容积数据扫描时，三维超声对患儿上下腔静脉长轴切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面的显示率与常规三维扫描差异无统计学意义，而三血管及气管切面、主动脉弓长轴切面、动脉导管弓长轴切面的显示率具有统计学意义；而主动脉弓长轴切面容积数据扫描时，三维超声对患儿动脉导管弓长轴切面、三血管及气管切面的显示率与常规三维扫描差异无统计学意义，而上下腔静脉长轴切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面显示率差异有统计学意义(P均<0.05)。详见表4。

表4 主动脉弓长轴切面容积、四腔心切面容积数据三维扫描与常规三维扫描心脏标准切面显示率分析例(%)

与常规扫描比较，1)P<0.05

3 讨 论

超声检查是临床诊断儿童先天性心脏病的重要手段，早在19世纪80年代，国外就开始运用二维切面超声心动图进行儿童先天性心脏病的诊断。已经有大量文献报道显示，二维超声结合彩色多普勒血流显像、频谱多普勒技术等，在检查儿童心脏结构[6-8]、心脏血流动力学监测[9]、心室心房畸形监测[10-11]等方面取得了可喜成绩。二维超声检查具有以下特点：①诊断高度依赖临床医师超声诊断技术经验[12-13]，使先天性心脏病儿童成功诊断率仅为35%左右[14]，尤其当儿童先天性心脏病为复杂性的畸形时，二维超声只能诊断出一些小的、孤立心脏结构异常情况[15]。②二维超声检查时间较长，尤其对于复杂的先天性心脏病，需要临床检验医师以大量的时间与精力才能获取到有诊断价值的图像信息，从而增加了儿童心脏在超声下的暴露时间。③二维超声检查技术是一种切面结构检查技术，其只可显示某一切面的图像信息，对于病变的直观三维立体结构，病变与周围毗邻结构的关系无法显示，因此其诊断需要临床医师高度的空间想象力[16]。鉴于二维超声检查上述特点，因此在先天性心脏病诊断中具有一定的局限性。

三维超声技术不仅可立体、动态地显示先天性心脏病儿童心脏解剖结构，而且可显示出心房、心室、大血管之间的连接结构[17]。其通过计算机图像三维重建处理技术，通过旋转任意方位与角度观察，从而直观地反映先天性心脏病儿童心脏解剖结构和心房、心室、大血管之间的连接结构，因此可以有效弥补二维超声检查技术的不足，不仅可提升先天性心脏病儿童心脏的显示效果，而且对于操作者的经验水平依赖性相对较小[18]。本研究结论证实：三维超声对先天性心脏病患儿四腔心切面、上下腔静脉长轴切面、三血管及气管切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面、主动脉弓长轴切面、动脉导管弓长轴切面的显示率均显著高于二维超声。这个结论证实了三维超声对先天性心脏病儿童心脏标准切面的显示效果明显优于二维超声，可以提高先天性心脏病检查的成功率。

标准四腔心切面是心脏超声检查的最基本切面，其余标准切面(如上下腔静脉长轴切面、三血管及气管切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面、主动脉弓长轴切面、动脉导管弓长轴切面)等均可在四腔心切面的基础上，通过移动或旋转探头获取。钟晓红等[19]研究证实：标准四腔心切面三维扫描可有效诊断出的先天性心脏病畸形包括心脏异位、心室发育不良、单心室、室间隔缺损、房间隔缺损、三尖瓣下移畸形、三尖瓣下移畸形狭窄等较为简单先天性心脏病。但本研究结果显示，四腔心切面容积数据扫描时，三维超声扫描的上下腔静脉长轴切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面的显示率与本身切面的显示率比较差异无统计学意义，而三血管及气管切面、主动脉弓长轴切面、动脉导管弓长轴切面的显示率具有明显差异。提示标准四腔心切面无法对主动脉弓长轴切面、三血管及气管切面及动脉导管弓长轴切面的主动脉弓、升主动脉及降主动脉、主动脉头臂干、左颈总动脉、左部锁骨下动脉、主肺动脉、肺动脉、动脉导管及降主动脉等进行有效显示，因此会漏诊部分与动脉相关的先天性心脏病，如法洛氏四联症、肺动脉狭窄、室间隔缺损等[20]。但本研究结果还显示，主动脉弓长轴切面容积数据扫描时，三维超声组的动脉导管弓长轴切面、三血管及气管切面的显示率与本身切面的显示率比较差异无统计学意义。采用主动脉弓长轴切面可有效弥补标准四腔心切面检查漏诊的先天性心脏病。因此建议在应用三维超声容积检查先天性心脏病儿童心脏结构时，可综合四腔心切面和主动脉弓长轴切面信息评价儿童先天性心脏病儿童心脏功能，从而弥补标准四腔心切面图像的不足。

三维超声对先天性心脏病儿童心脏标准切面的显示效果明显优于二维超声，同时联合四腔心切面和主动脉弓长轴切面容积数据进行心脏扫描，基本可有效显示先天性心脏病儿童心脏全部切面信息，因此可根据四腔心切面和主动脉弓长轴切面信息综合评价儿童先天性心脏病心脏功能。