Использование цветного и энергетического допплера в сочетании с фетальной интеллектуальной навигационной эхокардиографией (FINE) для оценки состояния сердца плода

Авторы: L. Yeo, R. Romero

Вступление

Цветное допплеровское картирование (ЦДК) кровотока представляет собой отображение в реальном времени двумерных (2D) структур потока, наложенных на поперечные эхосигналы анатомических структур. Этот метод является ценным и неотъемлемым компонентом исследования сердца плода, поскольку он позволяет идентифицировать сердечные структуры и сосудистую сеть, а также характер и направление кровотока по всему сердцу, а также детали кровообращения плода. 

У плодов с врожденными пороками сердца (ВПС) цветная допплерография является важной для выявления и характеристики аномальной сердечно-сосудистой анатомии, особенностей кровотока / нарушений и сердечной функции. Как точность, так и пренатальное обнаружение ВПС улучшается путем применения ЦДК, особенно при наличии сложных пороков сердца.

В отличие от ЦДК, энергетический допплер (ЭД) анализирует интенсивность или амплитуду доплеровских сигналов вместо их сдвига частоты. Когда допплеровские сдвиги частоты объединяются с амплитудой сигнала, выполняется цифровая широкополосная оценка доплеровских сигналов с результирующим потоком высокой четкости (HD). Такая модальность демонстрирует более высокую чувствительность при изображении небольших сосудов.

Все цветные допплеровские модальности (т.е. цветной допплер, энергетический допплер) можно комбинировать с четырехмерной (4D) ультразвуковой и пространственно-временной корреляцией изображений (STIC) для оценки сердечного кровотока плода и анатомических особенностей. Недавно был разработан новый метод известный как фетальная интеллектуальная навигационная эхокардиография (FINE), которая автоматически генерирует и отображает девять стандартных плоскостей вида сердца, применяя технологию «интеллектуальной навигации» к объемным наборам данных STIC. 

Получение STIC

С момента своего первоначального изобретения метод FINE был интегрирован в ультразвуковую платформу (UGEO WS80A; Samsung Healthcare, Сеул, Корея) и известен как технология 5D Heart. Когда такая технология используется для получения объемных наборов данных STIC сердца плода в сочетании с цветным или двунаправленным энергетическим допплером (известным как S-flow), это называется 5D Heart Color (или цветной доплеровский FINE). S-flow – это высокочувствительная доплеровская технология, использующая данные фазы (направления) и амплитуды (интенсивности) для обеспечения сосудистой картины. 

Технология STIC позволяет получить объемный набор данных сердца плода и отображает кинопетлю полного одиночного сердечного цикла в движении. Качество изображения STIC может быть существенно улучшено путем оптимизации настроек. Кроме того, неправильные допплеровские настройки могут приводить как к ложноположительному, так и ложноотрицательному диагнозу. Качество данного объема STIC также зависит от частоты кадров изображения. Поэтому при 2D-визуализации мы сначала максимизируем частоту кадров, уменьшая глубину на дисплее монитора, сужая ширину сектора, увеличивая изображение и размещая одну фокусную зону на уровне сердца плода или ниже.

Затем сердце плода было исследовано с помощью ЦДК. На апикальном четырехкамерном изображении цветная рамка была как можно меньшей по всей окружности грудной клетки плода, поскольку это действие оказывает наибольшее влияние на частоту кадров. Для каждого плода были внесены изменения в усиление цвета и скорость шкал для отображения потока через клапаны и сосуды с целью поддержания максимально возможной частоты кадров (частоты кадров варьировались от 15 до 31 Гц и от 15 до 28 Гц). Это настраивало корректировки так, чтобы:

• было равномерное цветное отображение на клапанах и сосудах без наложения; 
• цветной сигнал заполнил просвет больших сосудов;
• было четкое определение контура сосудов;
• не было никакого усиления шума и артефактов. 

Высокая шкала скоростей использовалась преднамеренно, чтобы выявить цветной допплеровский поток атриовентрикулярных клапанов, а также магистральных сосудов и полулунных клапанов. Более низкие диапазоны скоростей могут привести к неправильному наложению цветов, а также к ложноположительным диагнозам турбулентности или аномалий. 

Была активирована технология 5D Heart, и ее настройки были настроены на качество сканирования (высокое) и соотношение сканирования как качество (0,1). Поле «область интереса» для получения STIC было откорректировано, чтобы охватить всю окружность грудной клетки плода.

Наборы данных STIC были получены с апикального четырехкамерного обзора с использованием конвексного датчика CV1-8A. Апикальное четырехкамерное изображение было выбрано в качестве плоскости сбора данных, поскольку оптимальная цветовая допплеровская информация получается в поперечных плоскостях с использованием угла инсонации, который либо параллелен направлению кровотока, либо почти равен. Когда структуры сердца ориентированные перпендикулярно лучу датчика, доплеровские сдвиги частоты значительно ослаблены. Время сбора данных варьировалось от 10 до 12с, в зависимости от движения плода, а угол сбора данных варьировался от 20° до 45°, в зависимости от гестационного возраста. 

Можно использовать также VIS-Assistance. Преимущество ее четырехкамерного изображения заключается в том, что оно позволяет автоматически визуализировать межпредсердную перегородку и легочные вены в оттенках серого. Следовательно, для четырехкамерного обзора VIS-Assistance (только в оттенках серого), мы записали, как часто можно визуализировать межпредсердную перегородку и легочные вены по сравнению с диагностической плоскостью четырехкамерного обзора.

Анализ данных STIC по цветовой технологии Doppler FINE

Маркировка структур сердца плода

Семь анатомических структур сердца плода были отмечены на экране для создания внутренней геометрической модели сердца плода. Следует отметить, что во время самого процесса маркировки цветная или энергетическая допплеровская информация намеренно не отображается для облегчения простоты маркировки.

Плоскости эхокардиографии плода

После завершения маркировки автоматически генерируются и отображаются девять стандартных видов (плоскостей) эхокардиографии плода: 

1. четыре камеры сердца; 
2. “пятая камера сердца”; 
3. левый желудочек;
4. короткая ось больших сосудов/правого желудочкового тракта;
5. три основных сосуда и трахея (3VT); 
6. живот;
7. протоковая дуга плода;
8. дуга аорты;
9. верхняя и нижняя полые вены. 

Виды эхокардиографии плода отображаются одновременно в одном шаблоне в виде девяти диагностических плоскостей и содержат либо информацию о цветном (Рис. 1), либо энергетическом (Рис. 2) допплере, в зависимости от типа получения STIC. Однако цветной допплеровский режим FINE позволяет отключить цветной дисплей, чтобы отображалась только информация в градациях серого (Рис. 3).

Рисунок 1: Цветной доплеровский набор пространственно-временных корреляционных данных объемного изображения нормального сердца плода, показывающий девять диагностических плоскостей сердца, автоматически отображаемых в одном шаблоне с помощью FINE. Цветные допплеровские сигналы отображаются в систоле. Показана уникальная особенность автоматической маркировки (посредством интеллектуальной навигации) каждой плоскости, анатомических структур, левой и правой сторон плода, краниального и каудального концов. Маркировка является отличительной, потому что она остается с соответствующими анатомическими структурами, даже если изображение увеличивается в размере (zoom).

Рисунок 2: Двунаправленный энергетический допплер и объемно-временный набор данных корреляции объема изображения нормального сердца плода, показывающий девять плоскостей диагностики сердца, автоматически отображаемых в одном шаблоне с помощью FINE. Как диастолическое, так и систолическое течение демонстрируется одновременно на эхокардиографических снимках.

Рисунок 3: Цветной допплер отключен, поэтому в девяти плоскостях диагностики сердца отображается только информация в градациях серого. Показана уникальная особенность автоматической маркировки (посредством интеллектуальной навигации) каждой плоскости, анатомических структур, левой и правой сторон плода, краниального и каудального концов. 

Оценка результатов эхокардиографии плода с использованием информации в градациях серого, цветного или энергетического допплера

Используя FINE, мы оценили STIC нормального сердца плода следующими способами:

• только в оттенках серого (Рис. 3); 
• только ЦДК;
• только ЭД.

Результаты, которые свидетельствуют об аномалиях: 

У четырех плодов с ВПС (подтвержденные эхокардиографией или хирургическим вмешательством) было проведено FINE, чтобы определить, может ли быть выявлена ​​аномальная анатомия сердца:

• только в оттенках серого; 
• ЦДК;
• ЭД.

Средний гестационный возраст при ультразвуковом исследовании составлял 23 недели.

FINE при врожденных пороках сердца

Тетрада Фалло

Применение ЭД проиллюстрировано у 31-недельного плода с тетрадой Фалло (Рис. 4). 

Шесть видов эхокардиографии были патологическими и продемонстрировали типичные особенности этого дефекта сердца. Вид 3VT показал узкую легочную артерию из-за стеноза, в то время как поперечная дуга аорты была выделяющейся. 

Появилась «Y-образная» форма крупных сосудов и наблюдалось антеградное течение (синий цвет). Как это обычно отмечается при конотрункальных аномалиях, появилась патология с диастолической перфузией через оба атриовентрикулярных клапана. На пятикамерном виде и левом желудочковом пути оттока было видно преобладающую аорту, расширенный корень аорты и перимембранозный дефект межжелудочковой перегородки. Шунтирование крови наблюдалось из правого желудочка, наблюдался дефект перегородки в корне аорты (пятикамерный вид). 

В виде короткой оси большого сосуды / правый желудочковый тракт, легочная артерия была узкой с небольшим артериальным протоком, а поперечное сечение аорты было расширено. 

Рисунок 4: Применение FINE у 31-недельного плода с тетрадой Фалло (показаны диагностические плоскости с автоматической маркировкой). Шесть видов эхокардиографии были ненормальными и демонстрировали типичные особенности этого сердечного дефекта. Три сосуда и вид трахеи показывают узкую легочную артерию из-за стеноза, в то время как поперечная дуга аорты видна. Появляется «Y-образный» вид больших сосудов, и виден антеградный ток крови (синий цвет).Четырехкамерный вид оказался нормальным, с диастолической перфузией через оба атриовентрикулярных клапана. На левом желудочковом тракте видно расширенный корень аорты и перимембранозный дефект межжелудочковой перегородки. Шунтирование крови видно из правого желудочка через дефект межжелудочковой перегородки в корень аорты (пятикамерный вид) и большую дугу аорты (вид левого желудочкового тракта). При виде коротких осей магистральных сосудов / правого желудочкового тракта легочная артерия узкая с небольшим артериальным протоком, а поперечное сечение аорты расширено. 

Гипоплазия левых отделов сердца и коарктация аорты 

У 26-недельного плода с гипоплазией и коарктацией аорты, семь видов эхокардиографии были патологическими (Рис. 5). 3VT показал гипоплазированную поперечную дугу аорты с ретроградным течением (красного цвета), а также расширенную легочную артерию, демонстрирующую антеградное течение (синего цвета) и смещение артериального протока. 

В четырехкамерном изображении левая сторона сердца была выражено гипоплазированной. Проявлялся антеградный поток через трикуспидальный клапан во время диастолы, но отсутствовал поток через атретический митральный клапан.

Пятикамерный вид также продемонстрировал сильно гипоплазированные левые отделы сердца, антеградный поток через трикуспидальный клапан и отсутствие цветного допплеровского сигнала в корне аорты. 

На виде короткой оси магистральных сосудов/правого желудочкового тракта поперечное сечение аорты было небольшим по сравнению с легочной артерией. Имелась систолическая перфузия через легочный клапан и ствол со смещением в артериальном протоке. Вид дуги протоков показал аналогичные результаты. На виде дуги аорты показана очень узкая поперечная дуга аорты (коарктация) с обратным цветным доплеровским течением в этой области, а также в перешейке.

Рисунок 5: Применение FINE у 26-недельного плода с гипоплазией левых отделов сердца и коарктацией аорты (показаны диагностические плоскости с автоматической маркировкой). На трех сосудах и трахее видна гипопластическая поперечная дуга аорты с ретроградным течением (красный цвет), а также расширенная легочная артерия с антеградным течением (синий цвет). В четырехкамерном виде левая сторона сердца сильно гипопластична. Существует антеградный поток через трикуспидальный клапан во время диастолы, но отсутствует поток через атрезированный митральный клапан. При виде короткой оси больших сосудов поперечное сечение аорты небольшое по сравнению с легочной артерией. Существует систолическая перфузия через легочный клапан и ствол. Вид дуги аорты демонстрирует очень узкую поперечную дугу аорты (коарктация), с обратным цветным доплеровским течением как в этой области, так и в перешейке.

Другие клинические применения FINE

Трикуспидальная регургитация. Из 37 обследованных плодов с нормальным сердцем у 8% была полностью нормальная диагностическая картина в градациях серого при четырехкамерным виде. Тем не менее, ЭД показал трикуспидальную регургитацию в ранней систолу (Рис. 6). Ни у одного из 8% новорожденных не было проблем с сердцем после рождения.

Рисунок 6: Обычная трикуспидальная регургитация при ранней систоле. Диагностическая плоскость с четырьмя камерами в оттенках серого была полностью нормальной. Однако двунаправленный энергетический допплер изображал трикуспидальную регургитацию. Но ее продемонстрировала автоматическая маркировка (посредством интеллектуальной навигации) камер в четырехмерном виде.

Венозная система.  FINE был способен изобразить несколько венозных структур плода в 3VТ, четырехкамерном, пятикамерном видах, животе и полой вене. Они включали в себя печеночные вены, венозный проток, верхнюю и нижнюю полые вены и азигозную вену. Нижняя полая вена расширяется по мере того, как она входит в правое предсердие из-за слияния венозного протока и печеночных вен.

ПРАВИЛЬНО ЛИ ВЫ УХАЖИВАЕТЕ ЗА УЗ-АППАРАТОМ?

---

Загрузите руководство по уходу прямо сейчас

Загрузить PDF

Что касается легочных вен плода, как правило, трудно отобразить все четыре вены даже при использовании ЦДК; однако, правую и левую нижние вены можно визуализировать. Правую нижнюю легочную вену можно визуализировать по воображаемой прямой линии, идущей назад от межпредсердной перегородки. Используя цветной допплер FINE, такую ​​вену можно было видеть с цветным потоком в направлении левого предсердия (красного цвета) на месте межпредсердной перегородки (Рис. 7).

Рисунок 7: Данные объемного корреляционного набора изображений нормального сердца плода, полученные с помощью допплеровской визуализации S-потока и проанализированные с помощью цветной допплеровской фетальной интеллектуальной навигационной эхокардиографии (показан четырехкамерный вид с автоматической маркировкой). Правую нижнюю легочную вену можно визуализировать по воображаемой прямой линии, идущей назад от межпредсердной перегородки. Вена видна с цветным потоком в направлении левого предсердия (красного цвета) в месте перегородки предсердия.

Рисунок 8: «Псевдо» дефект межжелудочковой перегородки (ДМП) в виде левого желудочкового тракта, как показано цветным допплером. (a) Диагностическая плоскость показывает цветной сигнал (синий) из правого желудочка, пересекающий переднюю стенку аорты и выходящий в отток левого желудочка, создавая вид «Y». (b) После активации Virtual Intelligent Sonographer Assistance автоматические навигационные движения улучшили вид эхокардиографии и псевдо-ДМП больше не визуализировался. 

Наблюдения при FINE, которые могут иметь значение в постановке диагноза: 

• взаимосвязь между изображением структур сердца плода и углом сканирования ультразвукового луча;
• возникновение «псевдо» дефекта межжелудочковой перегородки (Рис.8); 
• структуры сердца, не демонстрирующие цветной/энергетический допплеровский сигнал;
• сердечные структуры, которые демонстрируют противоположный цвет/ энергетический допплеровский сигнал от ожидаемого;
• слишком много цветного/энергетического доплеровского сигнала.

Видео-демонстрация результатов исследований:

Источник