三維VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)在胎兒肺發(fā)育不良臨床診斷的運(yùn)用研究

王琳玲 周啟昌 湯小康

三維VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)在胎兒肺發(fā)育不良臨床診斷的運(yùn)用研究

王琳玲1周啟昌2湯小康1

胎兒；肺發(fā)育不良；三維超聲

肺臟是進(jìn)行呼吸功能的重要臟器，胎兒肺發(fā)育不良可以導(dǎo)致新生兒出現(xiàn)嚴(yán)重的呼吸功能不全或呼吸衰竭，甚至造成新生兒死亡[1]。產(chǎn)前超聲發(fā)現(xiàn)及確定胎兒肺發(fā)育不良可為臨床干預(yù)提供重要的判斷依據(jù)，對(duì)降低圍生期胎兒死亡率具有重要的意義[2]。因此，對(duì)胎兒肺發(fā)育不良的研究是當(dāng)今產(chǎn)前超聲診斷的研究熱點(diǎn)，而研究胎兒肺容積的正常超聲測(cè)量值并評(píng)價(jià)分析其隨胎兒孕周、質(zhì)量的變化規(guī)律有著尤為重要的意義。三維超聲VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)是近年來出現(xiàn)的較為先進(jìn)的容積自動(dòng)測(cè)量技術(shù)，起初主要應(yīng)用于子宮內(nèi)膜容積的測(cè)量，而現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其是測(cè)量胎兒器官容積方面[3]。目前，國內(nèi)關(guān)于利用三維容積測(cè)量技術(shù)對(duì)胎兒肺容積的測(cè)量報(bào)道還甚少，沒有建立不同孕周胎兒肺容積的正常范圍參考值。為此本研究嘗試應(yīng)用三維超聲VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)測(cè)量270名正常胎兒和20例肺發(fā)育不良高危胎兒的肺容積，以期建立不同孕周胎兒肺容積的正常參考值范圍，并用肺容積與胎兒質(zhì)量之比對(duì)胎兒肺發(fā)育不良進(jìn)行評(píng)估，探討正常胎兒肺容積隨胎兒孕周、質(zhì)量的變化規(guī)律及肺容積與胎兒質(zhì)量比值對(duì)產(chǎn)前診斷胎兒肺發(fā)育不良的臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料選取2012年10月—2013年10月期間在中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院超聲科進(jìn)行產(chǎn)前常規(guī)超聲檢查的孕婦290例，孕婦年齡范圍為20～43歲，平均（28.06±4.67）歲，胎齡為17～36周，平均（26.85± 3.52）周，其中正常組胎兒270例，肺發(fā)育不良高危組胎兒20例。以孕周為單位分組，每一孕周歸為1組。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 正常組胎兒納入標(biāo)準(zhǔn)（1）在產(chǎn)科臨床檢查及產(chǎn)前超聲檢查均正常的單胎妊娠；（2）母體末次月經(jīng)清楚及月經(jīng)規(guī)律者（通過孕早期超聲所測(cè)胎兒頭臀長證實(shí)）；（3）孕婦孕期未服用藥物，無任何母體合并癥（如母體糖尿病、妊娠高血壓或心、肝、腎等疾?。唬?）母體無酗酒及吸煙史；（5）胎膜完整等。

1.2.2 肺發(fā)育不良高危組胎兒納入標(biāo)準(zhǔn)符合胸腔內(nèi)的病變（如胸腔積液、先天性膈疝及胸腔內(nèi)腫塊等）、胎兒泌尿系統(tǒng)畸形、持續(xù)性羊水過少、骨骼發(fā)育異常導(dǎo)致胸廓畸形、先天性神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉異常影響胎兒呼吸樣運(yùn)動(dòng)、胸腹壁缺損等其他影響肺臟發(fā)育的畸形情況之一的胎兒。

1.3 檢查設(shè)備及參數(shù)

1.3.1 檢查設(shè)備兩組胎兒均使用Voluson E8超聲診斷儀（GE公司），配備常規(guī)腹部凸陣探頭（1.5～ 4.6MHz）（GE公司）和內(nèi)部電機(jī)控制的弧形陣列換能器的三維容積探頭（4～8MHz）（GE公司）。

1.3.2 參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)孕婦取仰臥位或側(cè)臥位，在產(chǎn)科檢查模式下使用腹部凸陣探頭進(jìn)行產(chǎn)前常規(guī)超聲檢查并獲取所需的胎兒生物學(xué)指標(biāo)：（1）雙頂徑（BPD）和頭圍（HC）：于丘腦水平橫切面測(cè)量。測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)切面要求顱骨光環(huán)連續(xù)完整呈橢圓形，并且左右對(duì)稱，能夠清楚顯示左右對(duì)稱的兩側(cè)丘腦、丘腦之間的裂隙樣第三腦室以及透明隔腔。雙頂徑測(cè)量：從近場(chǎng)顱骨的外側(cè)緣到遠(yuǎn)場(chǎng)顱骨的內(nèi)側(cè)緣之間的距離，必需要垂直于腦中線；頭圍測(cè)量：用超聲儀器配備的橢圓功能鍵將測(cè)量線恰好包繞胎兒顱骨光環(huán)的外緣進(jìn)行測(cè)量所得，不包括顱骨外的頭皮軟組織；（2）腹圍（AC）：測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)切面為胎兒腹部最大橫切面，顯示腹部呈圓形或在受壓時(shí)呈橢圓形，脊柱為橫切面，并且同時(shí)顯示出胎兒的胃泡和胎兒肝臟門靜脈的1/3段。用超聲儀器配備的橢圓功能鍵將測(cè)量線恰好包繞胎兒腹壁皮膚的外側(cè)緣直接測(cè)量所得；（3）股骨長度（FL）：測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)切面為要求聲束與股骨的長徑垂直，完全顯示股骨且股骨的兩端呈平行的斜面，測(cè)量時(shí)以股骨兩端的中點(diǎn)為測(cè)量點(diǎn)[4]。以上常規(guī)超聲測(cè)量參數(shù)均測(cè)量三次取平均值。然后通過儀器使用Hadlock方程系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算生成得出胎兒質(zhì)量（EFW）[5].∶EFW=10[1.5115+0.00436×AC+0.1517×FL±0.00321×AC×FL+0.0006923×BPD×HC]

1.4 研究方法

1.4.1 三維圖像采集應(yīng)用三維容積探頭，在沒有胎動(dòng)的狀態(tài)下，取胎兒胸部橫截面四腔心切面進(jìn)行容積數(shù)據(jù)采集（這個(gè)橫截面是由二維超聲所確定的）。心尖朝向探頭，盡量避開骨性結(jié)構(gòu)，盡最大可能清晰地顯示出整個(gè)肺臟（封二圖1）。對(duì)整體圖像的要求應(yīng)包括鎖骨水平的肺尖、區(qū)別于心臟和膈肌的肺部的內(nèi)側(cè)緣和肺部輪廓的外側(cè)緣。容積樣本的采集角度為45°～75°，隨孕周的變化進(jìn)行調(diào)整。采集圖像時(shí)囑患者屏住呼吸，掃描的持續(xù)時(shí)間被調(diào)整成能獲得最佳的圖像時(shí)間，約8～10s。圖像采集完畢后，三個(gè)正交平面（水平橫切面、矢狀切面、冠狀切面）同時(shí)顯示在屏幕上。三個(gè)正交平面圖像用來重構(gòu)三維超聲圖像，利用旋轉(zhuǎn)軸觀察移位后的圖像，以驗(yàn)證已經(jīng)獲得的圖像質(zhì)量。在突然胎動(dòng)的情況下，重復(fù)以上的操作，直到獲得滿意的圖像。每個(gè)肺臟圖像采集1～3次，將采集后的圖像存入機(jī)器內(nèi)，以備后期數(shù)據(jù)處理。所有三維圖像的采集均由同一觀察者進(jìn)行。

1.4.2 肺臟容積的測(cè)量采用儀器后處理功能讀取存儲(chǔ)的三維容積數(shù)據(jù)，利用VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)通過旋轉(zhuǎn)法來測(cè)量胎兒肺容積，本研究選取的旋轉(zhuǎn)步長為30°。在獲得的三個(gè)正交平面中，選擇A平面作為初始平面，圍繞“Z軸”轉(zhuǎn)動(dòng)，直到180度旋轉(zhuǎn)完成，獲得6個(gè)平面，每個(gè)平面上均能比較清晰地顯示出肺的輪廓。進(jìn)行仔細(xì)跟蹤的區(qū)域不包括胎兒心臟，膈肌，肋骨及脊椎，手動(dòng)分別描繪出6個(gè)平面上的左、右肺輪廓，根據(jù)這些輪廓電腦程序自動(dòng)構(gòu)造和呈現(xiàn)出肺的三維模型圖，并生成三維模型容積（封二圖2）。每側(cè)肺臟輪廓描繪3次，取3次測(cè)量的平均值，總肺容積通過左、右肺容積相加得到。整個(gè)過程耗時(shí)約5min左右。

1.4.3 計(jì)算肺容積與胎兒體質(zhì)量比值及追蹤隨訪將獲得的胎兒肺容積比系統(tǒng)估測(cè)的胎兒體質(zhì)量即得出肺容積與胎兒質(zhì)量之比值。產(chǎn)前超聲診斷無肺發(fā)育不良胎兒，追蹤隨訪至新生兒分娩后，了解其生后呼吸狀況是否正常，觀察是否出現(xiàn)非梗阻性呼吸功能不全。產(chǎn)前超聲診斷為肺發(fā)育不良高危胎兒，根據(jù)胎兒父母意愿，對(duì)于選擇繼續(xù)妊娠者，產(chǎn)后追蹤隨訪至新生兒分娩后1周，觀察是否出現(xiàn)呼吸困難及非梗阻性呼吸功能不全；對(duì)于選擇終止妊娠者行胎尸解剖后獲得濕肺質(zhì)量及胎兒體質(zhì)量，計(jì)算胎兒濕肺質(zhì)量與胎兒質(zhì)量之比值，采用水容積置換法得到實(shí)際肺容積，并行組織病理學(xué)檢查。胎兒肺發(fā)育不良的病理診斷標(biāo)準(zhǔn)為妊娠28周前胎兒濕肺質(zhì)量與胎兒質(zhì)量之比＜0.015，妊娠28周及28周以后濕肺質(zhì)量與胎兒質(zhì)量之比＜0.012[6]。

1.4.4 重復(fù)性檢驗(yàn)觀察者間測(cè)量差異的重復(fù)性檢驗(yàn)：從納入統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的三維超聲容積圖像中隨機(jī)抽取孕周為21～22周、27～28周、32～33周各10例容積圖像樣本進(jìn)行重復(fù)性檢驗(yàn)，由兩位觀察者應(yīng)用VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)重復(fù)3次分別對(duì)左肺容積和右肺容積進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行觀察者間的重復(fù)性檢驗(yàn)。同一觀察者測(cè)量差異的重復(fù)性檢驗(yàn)：從納入統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的三維超聲容積圖像中隨機(jī)抽取孕周為21～22周、27～28周、32～33周各10例容積圖像樣本，由同一位觀察者間隔2周應(yīng)用VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)重復(fù)3次分別對(duì)左肺容積和右肺容積進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行觀察者內(nèi)的重復(fù)性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

270名胎兒中，268名胎兒經(jīng)自然生產(chǎn)或剖宮產(chǎn)后分娩，嬰兒健康，無明顯呼吸功能不全；2名因母體原因引產(chǎn)后經(jīng)尸體解剖及組織病理學(xué)檢查證實(shí)無肺發(fā)育不良。應(yīng)用VOCAL技術(shù)成功獲得了270名正常胎兒的肺容積（見表1）。正常胎兒肺臟呈實(shí)質(zhì)性的稍高回聲，胸廓橫截面心臟四腔心水平上顯示胎兒右肺容積大于左肺容積。正常胎兒肺容積隨孕周的增加而增加（封二圖3），左肺容積的均值從20周的4.05mL、28周的17.39mL到34周的32.16mL，右肺容積的均值從20周的5.64mL、28周的22.25mL到34周的40.24mL，總肺容積的均值從20周的9.69mL、28周的39.64mL到34周的72.40mL。獲得胎兒左肺、右肺和總肺容積的直線回歸方程分別為Y=1.85x-34.763、Y=2.228x-39.988和Y=3.964x-71.562（R分別為0.946、0.950、0.957，P均＜0.01）。肺容積隨胎兒質(zhì)量的增加亦呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)（封二圖4），獲得直線回歸方程為Y=3.577+0.028X，（R= 0.960，P＜0.01）。肺容積與孕周、胎兒質(zhì)量具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的正相關(guān)關(guān)系。對(duì)正常組胎兒肺容積與孕周及胎兒質(zhì)量分別進(jìn)行雙變量相關(guān)分析，結(jié)果示肺容積與孕周及胎兒質(zhì)量高度相關(guān)，且肺容積與胎兒質(zhì)量的相關(guān)性（r=0.980）高于與孕周的相關(guān)性（r= 0.978）。

3 討論

3.1 產(chǎn)前評(píng)價(jià)胎兒肺容積的意義胎兒肺發(fā)育不良的研究已經(jīng)成為當(dāng)今產(chǎn)前超聲診斷研究的熱點(diǎn)之一。因此，了解胎兒肺容積的正常超聲測(cè)量值并評(píng)價(jià)分析其隨孕周、胎兒質(zhì)量的變化規(guī)律就顯得尤為重要。胎兒肺發(fā)育不良是指胎兒肺臟在發(fā)育的過程中出現(xiàn)影響肺容積和肺內(nèi)外液體平衡因素而引發(fā)的肺發(fā)育不全或發(fā)育遲緩，可發(fā)生于單側(cè)或雙側(cè)肺，常見的發(fā)病原因有胸廓內(nèi)占位性病變、雙腎發(fā)育不良、持續(xù)性胎膜早破、骨骼導(dǎo)致的胸廓畸形、神經(jīng)肌肉異常影響胎兒呼吸樣運(yùn)動(dòng)、胸腹壁缺損等。肺發(fā)育不良可以在胎兒出生后立即引發(fā)嚴(yán)重的呼吸衰竭或呼吸功能不全,甚至造成新生兒死亡。據(jù)報(bào)道,這種疾病的發(fā)生率在出生時(shí)為1.1‰，而與之伴隨的死亡率則高達(dá)70%（55%～100%）[7]，因此胎兒肺發(fā)育不良受到臨床及許多國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

近年來，一些研究學(xué)者通過二維超聲評(píng)價(jià)胎兒呼吸運(yùn)動(dòng)，胸圍，肺長度以及胸圍與腹圍的比例來估測(cè)胎兒肺容積。然而，這些參數(shù)在對(duì)肺發(fā)育不良的臨床診治方面不夠敏感、不夠具體，被證明不能有效和可靠地應(yīng)用于肺發(fā)育不良的臨床判斷和診斷[8]。Moeglin等[9]研究表明，二維測(cè)量結(jié)果較三維測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較所得到的容積偏小。國外的多數(shù)研究學(xué)者[10-11]更加關(guān)注于膈疝胎兒的肺發(fā)育情況，并提出了肺頭比概念（即胎兒膈疝側(cè)面積與頭圍的比值）,但是他們認(rèn)為用肺頭比指標(biāo)來評(píng)價(jià)膈疝胎兒肺發(fā)育情況具有較高的準(zhǔn)確度，但是這一指標(biāo)并不能評(píng)價(jià)其他原因引起的肺發(fā)育不良。肺的適當(dāng)發(fā)育及可利用的容積決定了肺組織的功能，那么評(píng)價(jià)胎兒預(yù)后最有效的方法就是產(chǎn)前能夠準(zhǔn)確測(cè)定肺容積，任何原因引起的肺發(fā)育不良它都可以反映。同時(shí)，鑒于胎肺質(zhì)量與胎兒質(zhì)量之比為診斷肺發(fā)育不良的“金標(biāo)準(zhǔn)”，并且胎兒肺容積與胎兒肺質(zhì)量之間的相關(guān)性比較強(qiáng)[12]，如果能夠在產(chǎn)前準(zhǔn)確的估測(cè)胎兒體質(zhì)量和胎兒肺容積，就有可能在產(chǎn)前準(zhǔn)確診斷胎兒肺發(fā)育不良。采用HadloCk方程系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算生成胎兒體質(zhì)量已被公認(rèn)為產(chǎn)前評(píng)估胎兒體質(zhì)量最準(zhǔn)確的方法,因此,對(duì)胎兒肺容積的準(zhǔn)確評(píng)估就成為了研究的關(guān)鍵。

表1 正常胎兒各孕周肺容積、胎兒體質(zhì)量和肺容積/胎兒質(zhì)量的測(cè)量均值及標(biāo)準(zhǔn)差（）

表1 正常胎兒各孕周肺容積、胎兒體質(zhì)量和肺容積/胎兒質(zhì)量的測(cè)量均值及標(biāo)準(zhǔn)差（）

孕周（周）17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36例數(shù)（例）4 3 3 4 4 2 1 20 42 35 20 20 20 13 13 10 10 15 6 3 4左肺容積（mL）1.86±0.66 2.93±0.54 3.42±0.87 4.05±1.14 5.00±1.38 6.80±1.48 8.51±1.85 9.24±2.43 11.84±2.74 14.01±2.82 15.26±3.23 17.39±3.11 17.91±2.20 21.06±4.20 24.59±2.94 24.96±1.99 28.52±2.57 32.16±2.49 33.38±2.58 34.07±2.65右肺容積（mL）2.33±0.79 3.62±0.88 4.09±0.92 5.64±1.33 6.58±1.52 8.89±1.77 10.99±1.76 13.81±3.02 18.49±3.31 19.40±3.80 20.39±4.09 22.25±3.94 24.71±3.61 28.57±5.62 29.87±3.15 32.12±1.67 34.74±2.99 40.24±2.85 41.20±3.02 42.83±3.11總肺容積（mL）4.20±1.03 6.56±1.27 7.50±1.68 9.69±2.42 11.58±2.87 15.60±3.20 19.50±3.37 23.06±5.42 30.33±6.03 33.41±6.48 35.66±7.19 39.64±7.21 42.62±5.80 49.63±9.70 54.46±5.92 57.08±3.17 63.27±4.85 72.40±5.28 74.58±5.57 76.91±5.76胎兒體質(zhì)量（g）189±10 257±11 203±8 367±23 401±23 532±76 626±91 695±74 846±81 1030±113 1117±66 1222±72 1361±75 1580±101 1776±75 1881±169 2070±167 2434±110 2719±65 2964±105肺容積與胎兒體質(zhì)量比值（mL/g）0.022±0.002 0.025±0.002 0.024±0.008 0.029±0.005 0.029±0.005 0.029±0.004 0.031±0.004 0.033±0.004 0.034±0.003 0.032±0.004 0.032±0.002 0.032±0.002 0.031±0.002 0.031±0.001 0.031±0.001 0.030±0.002 0.030±0.007 0.029±0.001 0.027±0.001 0.025±0.005

3.2 應(yīng)用VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)評(píng)價(jià)胎兒肺容積的可靠性及準(zhǔn)確度三維超聲肺容積測(cè)量方法起初多采用多平面成像技術(shù)，但是該方法耗時(shí)，過程較繁瑣，且在胎兒肺組織輪廓被繪制后，不能隨意被修改，因此用于臨床的實(shí)用性比較低[13]。有研究使用間接方法來估測(cè)肺容積，即通過估測(cè)胸腔的總?cè)莘e減去心臟的容積從而得到肺的容積[14]。這種測(cè)量方法的缺陷在于得出的肺容積測(cè)量值不僅僅只是肺的容積，還包括了血管和胸腺的容積，而且這種測(cè)量方法不能分別得到左、右肺組織的容積。近年來，隨著三維超聲VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)的出現(xiàn)，除了能改善以上測(cè)量方法的缺陷外，其成本低，效率高，操作簡單，使用迅速并且很容易被患者接受等優(yōu)點(diǎn)，受到各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。Ruano等人首先將該技術(shù)應(yīng)用于胎兒肺容積的測(cè)量，并且在8例先天性膈疝患兒中證實(shí)此方法測(cè)量肺容積的可行性[12]。VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：一是整個(gè)肺都是仿真的，延伸至圖像圓頂?shù)姆尾孔畹投艘舶谄渲?；二是VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)不僅可以初步計(jì)算肺容積，而且也可以修正每個(gè)平面的輪廓以獲得更加精確的最終測(cè)量結(jié)果。本研究表明,應(yīng)用VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)測(cè)量胎兒的肺容積具有較好的可靠性及可行性。通過對(duì)270名正常胎兒肺臟的研究發(fā)現(xiàn)，在所研究的整個(gè)孕期中，我們觀察到胎兒左、右肺容積之間存在一個(gè)固定的線性相關(guān)性，左右肺容積既相互關(guān)聯(lián)，又相對(duì)獨(dú)立地分別對(duì)應(yīng)占據(jù)整個(gè)肺容積的44%和56%，這項(xiàng)結(jié)論與其他研究者通過解剖所獲得的結(jié)論相一致[15]。應(yīng)用VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)測(cè)量胎兒肺容積的可重復(fù)性比較高。我們將兩種測(cè)量方法進(jìn)行了雙變量相關(guān)分析，結(jié)果顯示兩者間具有很高的相關(guān)性。因此，三維超聲VOCAL旋轉(zhuǎn)技術(shù)被證明可以可靠、有效、準(zhǔn)確地測(cè)量胎兒的肺容積。

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（收稿：2017-02-09 修回：2017-03-05）

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國家自然基金面上項(xiàng)目（No.81271593）；湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目（No.2013SK3035）

1湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院功能檢查科（王琳玲）、骨傷科（湯小康）（長沙410007）；2中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院超聲診斷科（長沙410011）

王琳玲，Tel：0731-85600741；E-mail：ys001wll@163.com