Авторы: Yu Wang, Miao Fan, Faiza Amber Siddiqui, Meilian Wang, Wei Sun, Xue Sun, Wenjia Lei, Ying Zhang
Обзор
На долю врожденных пороков сердца приходится около 2,4–13,7 случаев на 1000 живорождений. Из всех ВПС до 10–30% составляют конотрункальные аномалии, которые характеризуются дефектом перегородки, возникающим в результате аномальной миграции клеток нервного гребня сердца.
В результате ошибок во время эмбриогенеза может возникнуть спектр различных пороков развития, среди которых наиболее распространенными являются тетрада Фалло (ТФ), транспозиция магистральных сосудов (ТМС), двойное отхождение магистральных сосудов (ДОМС) и открытый артериальный проток (ОАП).
Двумерная эхокардиография плода и цветная допплерэхокардиография в настоящее время являются основными методами диагностики ВПС плода.
Введение 4D УЗИ обеспечивает дополнительный метод для оценки структур сердца плода. STIC позволяет осуществлять постобработку объемных наборов данных 4D и впоследствии оценивать анатомию сердца с использованием многоплоскостного среза или поверхностного рендеринга 4D объемов. Этот метод единого объема 4D позволяет идентифицировать различные сердечные плоскости и часто структуры сердца, которые не демонстрируются методами 2D.
Техника УЗИ
Пациенты обследовались с использованием ультразвуковой системы Voluson 730 Expert или Voluson E8. Они были оснащены трансабдоминальными конвексными датчиками 4-8 МГц и технологией STIC в функционале.
Получение STIC изображений было проведено с использованием как серой шкалы, так и цвета. Женщину попросили задержать дыхание во время каждого из трех измерений STIC. Время захвата составляло от 10 до 15 с, а угол развертки – от 25 до 40 °. Эти показатели увеличились с гестационным возрастом. Объемные наборы данных включали верхнее средостение плода и желудочную вакуоль. Записи STIC были немедленно восстановлены и отображены в виде кинетической петли, а затем сохранены для последующего анализа в автономном режиме с помощью программного обеспечения для ПК.
Объемная классификация качества
Каждый том оценивали и классифицировали по шкале от 1 до 5, в соответствии с качеством изображения:
- недопустимо;
- предельно
- приемлемо
- хорошо
- отлично
Основными детерминантами качества изображения были артефакт движения плода, артефакт затенения и резкость изображения.
Алгоритм диагностики здорового сердца
- Поместите контрольную точку в левый желудочек на плоскости a.
- Регулируя положение контрольной точки на плоскости a, рядом с местом оттока (в базальной части левого желудочка), можно визуализировать большую артерию на плоскости b.
- Перемещая контрольную точку к этой артерии, а затем перемещаясь вдоль направления артерии на плоскости b, мы могли бы продемонстрировать круглое поперечное сечение одной большой артерии и продольное сечение другой большой артерии. Это были аорта и легочная артерия.
- Поскольку контрольная точка была расположена на аорте, можно было подтвердить, что аорта отходит из левого желудочка.
- Вернитесь в исходное состояние на плоскости а.
- Переместите контрольную точку в правый желудочек на плоскости a.
- Регулируя положение контрольной точки на плоскости а, рядом с местом оттока (в базальной части правого желудочка), можно четко увидеть большую артерию с клапаном в плоскости b.
- Перемещая контрольную точку к клапану по плоскости b, мы визуализируем две большие артерии с поперечным и продольным сечением соответственно на плоскости a.
- Поскольку контрольная точка была расположена на легочной артерии, можно подтвердить, что легочная артерия отходит из правого желудочка.
Рисунок 1: Многоплоскостная нарезка сердца плода с нормальной структурой. Возраст – 19 гестационных недель. Плоскости a, b и c представляют три ортогональные плоскости (A, поперечная; B, сагиттальная; и C, корональная).
Рисунок 2: Многоплоскостная визуализация сердца плода с транспозицией магистральных сосудов у плода возрастом 25 гестационных недель. Плоскости a, b и c представляют три ортогональные плоскости (A, поперечная; B, сагиттальная; и C, корональная). (А). Переместите контрольную точку в правый желудочек на плоскости a. Регулируя положение контрольной точки на плоскости a, можно визуализировать большую артерию, соединяющуюся с правым желудочком, на плоскости b (B). Перемещая контрольную точку к клапану (C) и затем перемещаясь вдоль артерии (D) на плоскости b, мы могли бы подтвердить, что аорта отходит из правого желудочка, а легочная артерия из левого на плоскости а. Была также продемонстрирована параллельная связь двух артерий.
Рисунок 3: Многоплоскостная визуализация сердца плода с двойным отхождением магистральных сосудов у плода возрастом 26 гестационных недель. Плоскости a, b и c представляют три ортогональные плоскости (A, поперечная; B, сагиттальная; и C, корональная). (А). Переместите контрольную точку в правый желудочек на плоскости a. Регулируя положение контрольной точки на плоскости a, можно было визуализировать большую артерию, соединяющуюся с правым желудочком, на плоскости b (B). Перемещая контрольную точку к клапану (C) и затем перемещаясь вдоль артерии (D) на плоскости b, мы можем затем подтвердить, что аорта и легочная артерия (характеризующиеся коротким туловищем с раздвоением) отходят из правого желудочка и идут параллельно в плоскости а.
Рисунок 4: Многоплоскостная визуализация сердца плода с тетрадой Фалло у плода возрастом 24 гестационных недели. Плоскости a, b и c представляют три ортогональные плоскости (A, поперечная; B, сагиттальная; и C, корональная). (А). Переместите контрольную точку в положение путей оттока (в базальной части желудочков) на плоскости a. Регулируя положение контрольной точки на плоскости a, можно было визуализировать большую артерию на плоскости b (B). Переместив контрольную точку к клапану (C) и затем двигаясь вдоль артерии (D) на плоскости b, мы могли бы затем подтвердить, что аорта отходит как из левого, так и правого желудочков на плоскости a. Перемещаясь по контрольной точке дальше по аорте (E) на плоскости b, мы могли визуализировать, что легочная артерия (характеризующаяся коротким туловищем с раздвоением) возникла из правого желудочка с утолщенным клапаном на плоскости a.
Рисунок 5: Многоплоскостная визуализация сердца плода с открытым артериальным протоком у плода возрастом 28 гестационных недели. Плоскости a, b и c представляют три ортогональные плоскости (A, поперечная; B, сагиттальная; и C, корональная). (А). Переместите контрольную точку в положение путей оттока (в базальной части желудочков) на плоскости a. Регулируя положение контрольной точки на плоскости a, можно визуализировать большую артерию на плоскости b. Переместив контрольную точку к клапану (C) и затем перемещаясь вдоль артерии (D) на плоскости b, мы могли бы затем подтвердить, что только одна большая артерия отходит из обоих желудочков на плоскости a. Эта большая артерия – аорта. Легочную артерию визуализировали, исходя из расположения корня аорты на плоскости а.
Для STIC с информацией о кровотоке была выполнена корректировка изображений на плоскости A, чтобы показать выход из желудочков, а затем визуализированные 4D-изображения, показывающие большие артерии, были отображены на плоскости D.
А комбинация алгоритмов с гладкой поверхностью и градиентным светом и корректировок постобработки были использованы для улучшения качества изображения.
Во втором триместре результаты показали, что методы 2D и 4D-2 обеспечивают удовлетворительную частоту обнаружения для всех плодов с ВПС.
Кроме того, на 4D-изображениях больших артерий были обнаружены параллельные большие артерии (Рис. 6a), которые явно отличались от нормального расположения (Рис. 6b).
Рисунок 6: Транспозиция магистральных сосудов и нормальное сердце плода. У плода на 24 гестационной неделе с ТМС (a) параллельные большие артерии были четко идентифицированы с помощью 4D. Легочная артерия шла из левого желудочка, в то время как аорта из правого желудочка. У нормального плода (b) схожего гестационного возраста изображение, полученное в 4D, продемонстрировало, что две большие артерии были ортогональны друг другу.
Для плодов с ДОМС 12 случаев были успешно идентифицированы традиционным 2D-методом, в котором аорта располагалась слева от передней части легочной артерии, а две большие артерии лежали параллельно. Другие 3 случая были неправильно диагностированы как ТФ, потому что две большие артерии были связаны друг с другом.
Метод 4D позволил поставить правильный диагноз, так как при навигации по контрольной точке можно было определить настоящее расположение аорты. В то же время отхождение аорты из обоих желудочков и легочной артерии из ПЖ было четко визуализировано на 4-мерном изображении (Рис. 7).
Рисунок 7: Тетрада Фалло у плода возрастом 24 гестационные недели. Изображение, полученное в 4D, ясно показало, что аорта большого размера была соединена с обоими желудочками (а). Другое изображение показало, что стеноз легочной артерии был связан с правым желудочком.
У 4 из 10 плодов окончательный диагноз открытого аортального протока не был достигнут с помощью 2D-метода, поскольку отхождение легочной артерии не могло быть идентифицировано. 4D визуализация показала себя лучше, так как на 4D изображениях четко очерчено отхождение легочной артерии (Рис. 8).
Рисунок 8: Обнаружение открытого аортального протока у плода возрастом 28 гестационных недель с использованием 4D. Изображение, полученное в 4D, ясно показало, что артерия большого размера (аорта) идет из обоих желудочков. Главная легочная артерия была связана с корнем аорты.
Мы провели это исследование с целью стимулировать использование STIC в рутинных исследованиях.
В текущем исследовании мы предложили протокол, который мог бы идентифицировать изменения строения сердца плода, путем перемещения контрольной точки в трех ортогональных плоскостях без сложного поворота изображений. При навигации по контрольной точке магистральные артерии постепенно выявлялись вместе с их характеристиками (например: раздвоение легочной артерии). Для обычной 2D-визуализации это невозможно.
В текущем исследовании мы также включили информацию о кровотоке, чтобы получить 4-мерные изображения сосудов. 4D-визуализированные изображения явно улучшали восприятие глубины. Эти изображения реконструировали информацию и отображали более полную и всестороннюю картину.
Важно подчеркнуть, что STIC имеет несколько технических ограничений. Качество изображения влияет на эффективность диагностики. Искажение может быть вызвано акустическими тенями, артефактом движения плода и изменениями частоты сердечных сокращений. В нашем отчете низкое качество четырехмерной визуализации на поздних сроках беременности (29–36 г.н.) могло быть вызвано усилением акустических теней ребер плода.
