實(shí)時(shí)三維超聲用于先天性心臟病診治中的進(jìn)展

劉媛媛 天津市北辰醫(yī)院超聲科 （天津 300400）

內(nèi)容提要：先天性心臟?。ㄏ刃牟。┦切律鷥喊l(fā)病率較高的發(fā)育缺陷性疾病，據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示我國新生兒先心病每年發(fā)生率在4%～10%左右，可對患兒的健康和成長發(fā)育造成嚴(yán)重的不良影響，目前臨床中尚無該疾病的特效療法。早期篩查，及時(shí)終止妊娠對降低缺陷兒出生率有重要作用，也是提升人口質(zhì)量的關(guān)鍵。以往針對先心病的診治以傳統(tǒng)二維超聲為主，但是該種方法缺乏良好分辨率，不能獲得三維圖像，因此不能及時(shí)明確胎兒是否有器質(zhì)性病變等情況，臨床應(yīng)用效果較差。近年來醫(yī)學(xué)技術(shù)在社會經(jīng)濟(jì)的影響下得到良好的發(fā)展，實(shí)時(shí)三維超聲技術(shù)因?yàn)闊o侵入性操作的優(yōu)勢逐漸在臨床多種疾病診治中發(fā)揮著重要作用，該技術(shù)可在短時(shí)間進(jìn)行胎心掃描并獲得檢查圖像，可為疾病篩查診斷和治療提供有效信息。本文將對實(shí)時(shí)三維超聲技術(shù)在先心病診治中進(jìn)展進(jìn)行分析。

三維超聲是新興的醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)，目前在臨床多個科室的疾病診斷和治療中均有良好的應(yīng)用效果。其發(fā)展過程包括三個階段，具體指的是一維M超聲，二維斷面超聲以及實(shí)時(shí)三維超聲心動圖（RT-3DE）[1]。婦產(chǎn)科中應(yīng)用RT-3DE技術(shù)可以有效提升子宮異常的診斷精確性，從二維超聲到三維超聲的發(fā)展較快，并獲得了較大的提升，很多可以通過二維超聲診治的疾病均可通過RT-3DE技術(shù)進(jìn)行完整和直接的補(bǔ)充，是醫(yī)學(xué)影像學(xué)的重大突破。本文將針對RT-3DE在先心病臨床診斷治療中的應(yīng)用進(jìn)行如下綜述。

1.三維超聲工作原理、工作步驟和優(yōu)勢

臨床中三維超聲技術(shù)的應(yīng)用不斷增加，其應(yīng)用效果不僅與儀器質(zhì)量的優(yōu)劣有較為明顯相關(guān)性，還與操作者的工作能力、經(jīng)驗(yàn)、對該技術(shù)工作原理和使用方法的掌握度有關(guān)。操作者必須具備豐富的理論知識，熟練掌握該技術(shù)的工作原理和使用方法，才能有效保證其臨床應(yīng)用效果。

1.1 三維超聲工作原理

該技術(shù)的工作原理主要包括立體幾何構(gòu)成法、體元模型法和表面輪廓提取法三種[2]，其中立體幾何構(gòu)成法的臨床應(yīng)用并不多，該方法將臟器劃分為許多形態(tài)有差異的幾何體并將其組合后形成；體元模型法能夠?qū)M織信息進(jìn)行分析和重建，在臨床中的應(yīng)用是三種原理中最多的；表面輪廓提取法需要在三維超聲空間內(nèi)選取合適坐標(biāo)點(diǎn)，標(biāo)記后相互連接并形成直線，通過各種直線描述不同臟器的輪廓，然而其不能對解剖結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)進(jìn)行良好展現(xiàn)，因此應(yīng)用不多。

1.2 三維超聲工作步驟

該技術(shù)工作步驟包括：①設(shè)定超聲容積探頭參數(shù)在病變處掃描，采集數(shù)據(jù)?，F(xiàn)階段臨床中應(yīng)用較多的三維探頭中多配備了扇形或凸陣探頭，在探頭內(nèi)部安裝了電磁感應(yīng)器，可對每個斷層的位置與斷層方向進(jìn)行電磁感應(yīng)。再將斷面二維圖像、方位、空間位置等信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息被傳輸至電腦；②獲取探頭掃描后的三維數(shù)據(jù)傳輸至電腦中進(jìn)行三維數(shù)據(jù)庫建立；③利用三維數(shù)據(jù)庫對三維切面、立體三維進(jìn)行重建，根據(jù)各種圖像重建三維圖像[3]。

1.3 三維超聲技術(shù)的優(yōu)勢

三維超聲的圖像更加清晰和直觀，可以通過人機(jī)交互方式對三維數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行放大、剖切或旋轉(zhuǎn)處理，能夠多角度全方位對心臟整體進(jìn)行觀察，進(jìn)而提升診斷有效性；具有更準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得心臟的三維數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)信息后能夠提升心室容積等參數(shù)精確性；能夠精準(zhǔn)定位病變組織，并且不會對周圍正常組織產(chǎn)生不良影響；同時(shí)可縮短掃描和數(shù)據(jù)收集時(shí)間，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以儲存掃描圖像，可以此為依據(jù)進(jìn)行病灶觀察和疾病診斷，無需通過二維探頭進(jìn)行掃描，即便患兒出院后仍可進(jìn)行病變組織的觀察。

2.三維超聲在先心病診治中的應(yīng)用

先心病是最常見的先天性畸形病變，指的是胚胎發(fā)育期間因心臟發(fā)育障礙、大血管形成不良等情況導(dǎo)致其解剖結(jié)構(gòu)異常，或出生后原本有自動關(guān)閉功能的通道關(guān)閉不全。在各種先天性畸形病變中先心病占比達(dá)到28%，產(chǎn)前發(fā)病率在3%～4%左右。根據(jù)2000年世界衛(wèi)生組織的報(bào)道顯示，先心病是造成多個國家和地區(qū)新生兒、嬰兒死亡的主要原因[4]。該疾病的發(fā)病因素較多，其中因環(huán)境污染、病毒感染以及射線輻射等環(huán)境因素誘發(fā)的先心病占比超過90%，患兒會出現(xiàn)拒食、成長發(fā)育不良、免疫力低下等癥狀，先心病血管畸形在產(chǎn)前超聲檢查中具有較高的漏診風(fēng)險(xiǎn)。目前針對該疾病的治療以外科手術(shù)為主，多數(shù)患兒需要基于體外循環(huán)開展手術(shù)，少數(shù)簡單先心病可進(jìn)行介入治療獲得良好的效果。

心臟屬于結(jié)構(gòu)復(fù)雜具有三維形態(tài)的動態(tài)器官，構(gòu)成主要包括心房和心室各兩個，是先心病病灶高發(fā)部位。先心病以是否有分流情況為依據(jù)可分為：主動脈縮窄或肺動脈狹窄等無分流病變；室間隔或房間隔缺損、動脈導(dǎo)管關(guān)閉不全等從左到右分流病變；大血管錯位或法洛氏四聯(lián)癥等從右到左分流病變。RT-3DE技術(shù)能夠從兩側(cè)對房、室間隔結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯示，經(jīng)兩個正交切面切割后可呈現(xiàn)出缺損邊緣、平面與形態(tài)并計(jì)算，對先心病缺損面積有良好的測量作用[5]。但常規(guī)二維超聲只能對一維徑線和二維面積進(jìn)行測量再以此估測心房容積，因此具有較大的測量誤差。在梁彩霞[6]等人的研究中，為345例單胎妊娠孕婦進(jìn)行二維超聲和RT-3DE產(chǎn)前檢查，活檢及尸檢結(jié)果顯示先心病胎兒共22例，二維超聲檢查顯示34例陽性，RT-3DE檢查顯示24例陽性，其中二維超聲檢查靈敏度90.91%，特異度95.67%，準(zhǔn)確率95.36%，誤診率4.33%，漏診率9.09%；RT-3DE超聲檢查靈敏度95.45%，特異度99.07%，準(zhǔn)確率98.84%，誤診率0.93%，漏診率4.55%；兩種檢查方式中RT-3DE特異度和準(zhǔn)確率顯著高于二維超聲，誤診率低于二維超聲（P<0.05），其他指標(biāo)無明顯差異（P>0.05），由此可見RT-3DE的應(yīng)用效果更理想。

RT-3DE技術(shù)的檢查效果不受病變心腔無規(guī)則幾何形態(tài)的干擾，可輔助診斷先天性心臟復(fù)雜畸形，相比二維超聲準(zhǔn)確度更高，在先心病定量定性診斷中作用更高。相比常規(guī)二維超聲，RT-3DE技術(shù)臨床診斷定性的優(yōu)勢較多[7]，例如可以促進(jìn)超聲醫(yī)師、臨床醫(yī)師之間的和諧有效溝通，對病變解剖結(jié)構(gòu)、位置，個別結(jié)構(gòu)和周圍組織存在的關(guān)系理解度更高；可保證所提供的瓣葉情況更準(zhǔn)確，對瓣膜功能可進(jìn)行實(shí)時(shí)評估；可保證穿刺操作的準(zhǔn)確引導(dǎo)。在診斷定量方面的優(yōu)勢體現(xiàn)在：可對左室整體的收縮情況進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)；對室壁節(jié)段運(yùn)動進(jìn)行有效評估；間隔缺損面積或溶劑的測量準(zhǔn)確性更高；狹窄瓣口面積測量具有更高的精準(zhǔn)度；能夠更準(zhǔn)確的測量反流量；對心臟再同步化治療有輔助作用。

RT-3DE技術(shù)與二維超聲心動圖相比，對不對稱幾何形態(tài)以及合并室壁瘤的左室容積、左室收縮功能診斷有更理想的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。有負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果顯示，二維超聲心動圖操作比較復(fù)雜，耗時(shí)較長，圖像質(zhì)量普遍偏低，主要原因是其需要進(jìn)行多個聲窗檢查后才能得到比較完整的左室圖像，但是RT-3DE技術(shù)可以直接從容積圖像數(shù)據(jù)庫內(nèi)獲取大量二維標(biāo)準(zhǔn)切面信息，短時(shí)間內(nèi)良好成像[8]。用于心肌聲學(xué)造影時(shí)，二維超聲心動圖可分析的平面有限，無法對左室不同節(jié)段圖像進(jìn)行完整顯示，獲取圖像時(shí)間更長，因此會加重患兒家屬的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也會對其造成巨大的傷害，但RT-3DE技術(shù)可對上述不足進(jìn)行有效彌補(bǔ)。在心臟右心室容積方面，右室具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，二維超聲心動圖對其容積測量有較大的誤差，但RT-3DE技術(shù)能夠?qū)τ沂胰莘e進(jìn)行準(zhǔn)確測量。左室心肌重量在心功能評價(jià)中應(yīng)用較多，可以有效評價(jià)和預(yù)測患者心臟病變情況和臨床預(yù)后，相比于二維超聲心動圖RT-3DE技術(shù)具有更準(zhǔn)確的診斷結(jié)果[9]。對局部室壁運(yùn)動進(jìn)行評價(jià)時(shí)，二維超聲心動圖切面較少，無法對左室內(nèi)膜面進(jìn)行完整顯示，但RT-3DE技術(shù)能夠完整顯示左室情況，并且具有回放功能，可有效提升檢查準(zhǔn)確性。

RT-3DE技術(shù)的應(yīng)用可以對正常和不正常的心內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確顯示，可以準(zhǔn)確測量心肌重量、心室腔容積并進(jìn)行良好評價(jià)。此外還有三維彩色多普勒血流顯像技術(shù)可對血流動力學(xué)信息進(jìn)行準(zhǔn)確測量，有效提升先心病檢出率。三維超聲重建技術(shù)可經(jīng)食管或胸多平面探頭降低固定間隔角度繞定軸轉(zhuǎn)動取圖法的難度；同時(shí)應(yīng)用矩陣列傳感器的3D系統(tǒng)成像元素更大，能夠?qū)崟r(shí)采集三維數(shù)據(jù)[10]。

3.展望

上世紀(jì)50年代建立超聲成像，在70年代逐漸有了良好的發(fā)展，并應(yīng)用于疾病的篩查、診療。先心病可進(jìn)行超聲心動圖診斷，對其血流動力學(xué)變化、病灶位置和病變范圍、程度進(jìn)行評估，以此為依據(jù)制定臨床治療方案，在先心病診療中有重要作用[11]。三維超聲成像的相關(guān)研究在醫(yī)學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的前提下也有了長足進(jìn)步，但若要將其作為臨床常用的檢查工具還需要進(jìn)一步努力。這對臨床應(yīng)用，醫(yī)務(wù)人員需要習(xí)慣從二維平面圖像觀察到三維圖像操作的轉(zhuǎn)變和適應(yīng)，還需要掌握三維超聲的工作原理和具體操作步驟，保證操作更準(zhǔn)確，避免人為操作導(dǎo)致的診斷結(jié)果誤差，有效保證三維超聲診斷準(zhǔn)確性。用于先心病診療時(shí)，與二維超聲技術(shù)相比，三維超聲的優(yōu)勢更顯著，包括可快速成像，能夠重復(fù)檢查，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高和誤差小等，由此可見在先心病的診療中三維超聲技術(shù)更適用。但需要注意的是，三維超聲也存在一定的不足，包括探頭體積普遍偏大，不利于對全部結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效觀察，總體成像可能會因?yàn)榛颊咦兓w位、呼吸或移位等情況造成掃描圖像出現(xiàn)重組或錯位情況，該技術(shù)的成像質(zhì)量與二維超聲采集優(yōu)劣有直接影響；檢查結(jié)果易受到患兒肺內(nèi)氣體或骨骼的干擾等[12]?，F(xiàn)今社會的飛速發(fā)展，三維超聲技術(shù)也在進(jìn)行完善和優(yōu)化，在先心病診療中的優(yōu)勢也會不斷凸顯。

4.結(jié)束語

綜上所述，先心病發(fā)病率較高且對患兒的健康、生命安全均造成了嚴(yán)重的不良影響，因此對該疾病進(jìn)行有效預(yù)防和診治十分重要，進(jìn)行實(shí)時(shí)三維超聲診斷能夠有效提升該疾病檢出率，可為患兒后續(xù)治療提供有效依據(jù)，同樣也相信在今后的工作中會對該技術(shù)進(jìn)行有效發(fā)展和優(yōu)化，對該技術(shù)進(jìn)行普及，有效控制先心病。