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產前診斷中三維超聲成像的后處理技術模式及應用現狀

時間:2016-01-13 來源:未知 作者:傻傻地魚 本文字數:3971字
摘要

  三維超聲在產前篩查和診斷某些胎兒畸形中有重要的作用。后處理技術是在獲取ROI三維容積數據后,根據診斷需要對圖像進行處理,不僅可依據不同斷面對組織結構進行全面分析,增加組織對比度,準確測量胎兒不規則結構的體積和心臟容積,對血管的分布和連接情況進行分析,而且操作簡單方便,數據存儲后可進行脫機分析,縮短檢查時間。三維超聲成像的后處理技術已廣泛應用于臨床。本文對三維超聲成像的后處理技術模式和應用現狀進行綜述。

  1層面成像技術

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   1.1超聲斷層成像技術(tomography ultrasound ima-ging,TUI)

  TUI可從任意方向對容積數據等距離平行切割,顯示一定數量的二維平面,立體、直觀地顯示目標器官。由TUI獲取的顱腦矢狀切面,可顯示小腦蚓部與腦干、4腦室及小腦延髓池之間的關系,有助于診斷Dandy-walker畸形、菱腦融合、Blake porch囊腫等后顱窩池疾病。

  Sepulveda等[1]采用TUI顯示胎兒顏面部三個正交平面的圖像,可通過掃查鼻后三角區判斷腭裂的位置和程度。TUI在胸廓矢狀面或冠狀面,不僅可通過判斷食管囊袋的位置診斷先天性食管閉鎖[2];還可發現隔疝和肺發育不良[3].

  Guang等[4]測量胎兒肛門括約肌的直徑和與坐骨的距離,可診斷肛門閉鎖。雖然TUI對容積數據進行等距離平行切割,但不能進行任意方向的旋轉或手動描記切割方向,而且切面之間的層厚固定,因此對于目標結構的觀察具有一定的局限性。

  1.2自由解剖成像(OmniView)技術

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   OmniView通過手動畫線從任意方向或角度切割容積數據,獲取任意非正交切面,實現了對胎兒目標結構任意方向的自由解剖觀察,改善了對目標結構觀察的局限性,可顯示TUI方法不能獲得的曲線平面。

  Tonni等[5]在胎兒面部的矢狀面上,采用OmniView技術,沿胎兒的上唇、硬腭、軟腭和懸雍垂畫一條曲線,可將胎兒的上唇、硬腭和軟腭在橫斷面上展開,對于鑒別單純性唇裂或腭裂具有很高的價值。此外,以胎兒顱腦橫斷面為初始切面,沿大腦鐮畫一條線,可在重建的正中矢狀面上顯示胼胝體和小腦蚓部結構;沿小腦橫徑畫線,冠狀面可顯示4腦室和后顱窩池[6].OmniView不僅可單獨使用,還可與容積對比成像(volume contrast imaging,VCI)和心臟時間-空間關聯成像(spatio-temporal im-age correlation,STIC)等多種技術聯合應用診斷。

  1.3多層面成像模式(multi slice view,MSV)和任意剖面成像模式(oblique view,OBV)
  
  MSV可同時顯示橫斷面、矢狀面、冠狀面的多個連續切面,OBV可顯示彎曲的非標準切面的多個連續斷面。沈國芳等[7-8]研究發現MSV和OBV可在不受胎位影響的情況下獲取顱腦正中矢狀切面,不僅可顯示小腦蚓部與腦干、4腦室和后顱窩池的關系,還可觀察胼胝體的發育情況。這種方法更加高效,可獲得更多目標結構的圖像信息。

  2改變組織間對比度技術

  2.1VCI VCI通過增強相似結構的組織對比度顯示

  ROI的邊緣及內部結構。通過VCI可區分肺與肝組織診斷胎兒隔疝;可顯示胎兒子宮鑒別假兩性畸形[9];還可診斷胎兒腭裂和開放性脊柱裂等。VCI可顯示胎盤附著處子宮肌層的厚度和胎盤侵入的深度,準確評價前置胎盤[10].Martinez等[11]將OmniView和VCI聯合應用,沿胎兒脊柱的矢狀面畫一條曲線,在重建的冠狀面上測量腰椎和骶尾椎(L1~S2)椎體面積,對骶尾椎開放性脊柱裂有診斷價值。
  
  2.2容積渲染反轉模式

  反轉模式在最小透明模式的基礎上,將信息色彩反轉,可使正常的無回聲結構,如腦室、胃泡、膀胱、腎盂、膽囊等變成實性回聲,將正常情況下實性回聲的結構,如骨骼等通過灰階反轉變為無回聲。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   Hata等[12]對孕7~10周的胚胎用反轉模式顯示胚胎腦泡結構。反轉模式還可發現胎兒異常的液體填充,可診斷如食管閉鎖、胸腔積液、十二指腸閉鎖、腦積水、全前腦、多囊泡腎發育不良、腎積水等疾病,明確病變的范圍和程度。

  3體積測量技術

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   3.1虛擬器官計算機輔助分析(virtual organ com-puter aided analysis,VOCAL)

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   VOCAL通過描繪形態不規則的腔隙和器官的輪廓測量容積。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   VOCAL可直接測量妊娠囊、胎盤、膽囊、胃泡、肝臟、胸腺、甲狀腺、小腦蚓部、小腦、胼胝體等體積。通過VOCAL測量脈絡叢與側腦室的體積比,可評估側腦室擴張胎兒的預后。由于腎實質容積隨著腎有效血漿流量下降而減小,因此通過VOCAL測量腎積水的容積和患腎腎容積后計算腎實質容積,可間接反映腎功能。對于妊娠期高血壓的孕婦、宮內生長受限的胎兒及先天性心臟病合并充血性心力衰竭的胎兒,VOCAL通過測量胎兒膀胱體積,發現產尿率減低不僅與胎兒慢性宮內缺氧的程度有關[13],還與胎兒心力衰竭的程度有關[14].Laban等[15]發現VOCAL測量胎兒肺的體積并結合肺動脈阻力指數,可預測新生兒呼吸窘迫綜合征。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   3.2自動容積測量技術(sonographic automatic vol-ume calculation,SonoAVC)

  VOCAL需通過手工勾畫ROI的輪廓再進行測量,而SonoAVC可自動對不規則形態的組織器官及腔隙的輪廓進行識別,測量無回聲區或低回聲區的容積,增加了測量的準確性。

  Rizzo等[16]采用Sono AVC和VOCAL兩種方法測量同一ROI的體積,測量值間差異無統計學意義(ICC>0.95),但SonoAVC的耗時明顯減少(P<0.0001)。
  
  Sono AVC與STIC聯合應用,可測量胎兒心室收縮期及舒張期的容積,計算每搏量、射血分數和心輸出量來評價胎兒心功能。

  4胎兒心臟平面的顯像技術

  4.1心臟STIC技術

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   STIC技術是由大量連續的二維切面組成的三維容積數據,其中每個二維切面包含容積信息和所處的時相信息,各時間點的二維圖像組成一個完整心動周期,形成胎兒心臟時間與空間圖像。

  在結構方面,STIC不僅可顯示房室瓣、卵圓孔、房室間隔等正常的心臟解剖結構,而且有助于房(室)間隔缺損、肺靜脈異位引流、圓錐動脈干畸形、心臟憩室和室壁瘤等疾病的診斷。在功能方面,STIC技術聯合胎兒心臟三尖瓣平面偏移,通過M型超聲測量三尖瓣垂直位移來評價胎兒的右心功能[17].Hamill等[18]使用STIC技術聯合VOCAL,發現胎兒心臟功能的改變會增加胎盤的血流阻力。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   STIC技術與OmniView聯合應用,在四腔心切面,沿室間隔心尖部到房間隔卵圓孔或從室間隔缺損部位的左心室面到右心室面畫一條線,可實現對室間隔缺損部位多切面、多角度的自由顯示,有利于鑒別真性室間隔缺損與室間隔回聲失落[19].STIC技術雖然簡化了圖像采集過程,但圖像的后處理需要一定的時間,操作醫師需要對胎兒心臟空間結構關系有一定的認識,才能完成圖像分析。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   4.2四腔心切面偏轉掃查技術(four chamber viewand swing technique,FAST)

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   FAST技術是通過STIC獲得胎兒心臟的容積數據,采用OmniView進行后處理,進而顯示標準胎兒超聲心動圖診斷切面[20].沿著胎兒心臟的動脈導管弓長軸切面畫四條解剖切線,第一條線固定于三血管氣管切面、第二條線固定于五腔心切面或主動脈長軸切面、第三條線固定于四腔心切面,即可通過移動第四條線顯示三血管和氣管切面、五腔心切面和主動脈長軸切面、四腔心切面和胃的切面。當采用FAST技術不能獲取相應的診斷平面或某些切面顯示異常時,應高度懷疑先天性心臟病。FAST可簡化胎兒心臟檢查程序,減少對操作者的依賴性。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   4.3簡化目標血管渲染技術(simple targeted arterialrendering,STAR)

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   STAR技術是STIC獲取心室流出道和室間隔的容積數據后,采用OmniView進行脫機分析。STAR是由四腔心切面畫的三條獨立的線組成像"星星"的圖像[21].STAR可觀察左心室流出道、動脈導管弓及主動脈弓切面。STAR技術對四腔心切面正常的疾病有診斷價值,如大動脈轉位、法洛四聯征、右心室雙出口、永存動脈干及主動脈縮窄等。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   4.4胎兒心臟計算機輔助成像(Sono-VCAD)

  Sono-VCAD是在STIC和TUI的基礎上,一次性完成對整個胎兒心臟三維容積數據分析的一種計算機輔助方法。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   Sono-VCAD適用于孕18~23周的胎兒。在獲取容積數據后,調節A切面與四腔心簡化圖像相吻合,心尖位于10點~11點,脊柱位于6點,開始掃描即獲取左、右心室流出道、胃泡、上下腔靜脈、動脈導管弓切面和主動脈弓,每幅重建圖像的左下方有一幅參考切面以供比較,以判斷圖像獲取是否標準。

  Sono-VCAD不僅可縮短檢查時間,還可提高胎兒心臟診斷切面的準確性和操作的可重復性。

  5高分辨率(high-definition,HD)成像技術

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   5.1炫影成像(HD live)HD live融合了輪廓渲染

  模式和透視剪影,增加從組織和皮膚傳播的光源,采用混合真實光源,操作者可自動選擇光源角度獲取超聲容積,增加解剖結構的細節[22],可更好地識別組織邊界,提高渲染模式的圖像分辨率,增加圖像的真實感。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   在早孕期,有利于觀察胎兒的腦室、胃泡及膀胱等無回聲結構,可顯示遮擋的組織結構,方便渲染圖像處理后的分析。此外,HD live還可對胎兒整個心臟和血管連接進行表面成像。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   Hata等[23]研究分析了3胎異常的胎兒心臟,發現HD live可真實反映房室瓣的瓣葉情況。在三尖瓣下移畸形,發現房化右心室和三尖瓣附著點下移的位置。HD live還可顯示左心發育不良胎兒的三尖瓣增厚和肺動脈瓣發育不良,顯示法洛四聯征的主動脈騎跨和室間隔缺損。

  5.2高分辨率血流顯像技術(HD flow)

  HD flow技術較能量多普勒敏感,可分辨血流方向,對于胎兒臍帶打結的判斷具有診斷價值[24],與STIC聯合應用可整體顯示正常胎兒動靜脈循環,對判斷如主動脈弓縮窄、靜脈導管缺如或血管走行異常等有重要意義。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   5.3煊流技術(HD live flow)HD live flow以不同

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   深度同步實時展示容積內血管的結構,充盈飽滿,立體感強,有利于細微結構的觀察,增加了血流的真實感,可通過方向性、單色或能量多普勒的血流方式顯示,可很好地評估血流的分布及灌注狀態。

  6展望

  三維超聲和一系列后處理技術聯合應用,可重建ROI的立體空間方位,對組織結構進行全面分析,精確測量不規則結構的體積,儲存的容積數據可進行脫機分析。后處理技術是在三維超聲基礎上的進一步深入,可降低三維超聲的應用難度和技術依賴性,為超聲醫師診斷和鑒別診斷胎兒畸形的有效工具。將后處理技術在胎兒產前檢查中推廣應用,不僅有助于更好地診斷和鑒別診斷胎兒相關疾病,還可推動國內產前診斷水平的不斷提高。

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