ТРЕХМЕРНЫЙ HDLIVE РЕНДЕРИНГ ИЗОБРАЖЕНИЙ СЕРДЦА ПЛОДА

Было изучено четыре нормальных плода и три плода с врожденной сердечной аномалией (аномалия Эбштейна, синдром гипоплазии левых отделов сердца и тетрадой Фалло) в сроке 25-35 недель беременности с использованием 3-D HDlive рендеринга в режиме STIC. У нормальных плодов были четко визуализированы естественный внешний вид динамического движения овального клапана и обоих атриовентрикулярных клапанов в режиме реального времени в четырехкамерной проекции.

АВТОРЫ: TOSHIYUKI HATA, MASATO MASHIMA, MEGUMI ITO, EMIKO UKETA, NOBUHIRO MORI, MARI ISHIMURA

Отделение перинатологии и гинекологии, медицинская школа университета Кагавы (Кагава, Япония); отделение ультразвуковых исследований, GE Healthcare, Японии (Хиросима, Япония)

РЕЗЮМЕ

Цель данной работы заключается в описании опыта реконструкции нормальных эмбриональных структур сердца и врожденных аномалий сердца с использованием 3-D HDlive режима визуализации с пространственно-временной корреляцией изображения (spatiotemporal image correlation – STIC).

Было изучено четыре нормальных плода и три плода с врожденной сердечной аномалией (аномалия Эбштейна, синдром гипоплазии левых отделов сердца и тетрадой Фалло) в сроке 25-35 недель беременности с использованием 3-D HDlive рендеринга в режиме STIC. У нормальных плодов были четко визуализированы естественный внешний вид динамического движения овального клапана и обоих атриовентрикулярных клапанов в режиме реального времени в четырехкамерной проекции. Кроме того, были получены новые реалистичные картины каждой створки атриовентрикулярных клапанов и полулунных клапанов легочной артерии в прямой проекции обоих атриовентрикулярных клапанов и магистральных сосудов. В случае аномалии Эбштейна, при данной методике визуализируется натуральная и анатомически реалистичная картина значительно низкого крепления трехстворчатого клапана и атриализированной части правого желудочка. В случае синдрома гипоплазии левых отделов сердца, были четко выявлены утолщенный трехстворчатый и диспластический клапан легочного ствола. В случае тетрады Фалло, были реально отображены выступающая аорта и дефект межжелудочковой перегородки. Режим визуализации 3-D HDlive с STIC предоставляет совершенно новый визуальный опыт для акушеров и детских кардиологов благодаря анатомически реалистическому изображению нормальных и патологических сердечных структур бьющегося сердца плода. (Электронная почта: toshi28@med.kagawa-u.ac.jp).

Ключевые слова: 3-D ультразвук, Voluson, HDlive, пространственно-временная корреляция изображения, сердце плода, аномалии врожденных пороков сердца, аномалия Эбштейна, синдром гипоплазии левых отделов сердца, тетрада Фалло

ВВЕДЕНИЕ

Пространственно-временная корреляция изображения (STIC) является недавним достижением, которое позволяет визуализировать поверхности фетальных сердечных структур в режиме реального времени. Это новый подход в клинической оценке сердца плода (Devore и др. 2003; Goncalvesи др. 2003). 3-D рендеринг поверхностей, проведенный с помощью STIC режима, обеспечивает изображение нормальных и патологических внутрисердечных структур бьющегося сердца, подобно интраоперационной хирургической картине. Исследователь может перемещаться в пределах сердца, получать повторные срезы полученных данных в любое время и генерировать все стандартные и уникальные проекции, которые необходимы для комплексной диагностики врожденной аномалии сердца (Vinals и др. 2003).

HDlive – новый режим поверхностного рендеринга: ”эта система использует регулируемый источник света, что дает оператору возможность создавать освещение и затенение, тем самым увеличивая глубину восприятия” (Kagan и др. 2011.). С использованием новых типов цветов, близких к цвету кожи, HDlive предоставляет врачам и родителям естественные, анатомически реалистичные изображения нормальных/патологических плодов и внутриутробных аномалий (Hata и др. 2012, 2013). Мы описываем наш опыт использования режима 3-D HDlive рендеринга с STIC для изображения структур сердца нормального плода, а также врожденных пороков сердца.

МЕТОДЫ

Было изучено четыре нормальных плода и три плода с врожденной сердечной аномалией (аномалия Эбштейна, синдром гипоплазии левых отделов сердца и тетрадой Фалло) в сроке 25-35 недель беременности с использованием 3-D HDlive рендеринга в режиме STIC (Voluson E8, GE Healthcare, Милуоки, штат Висконсин, США). Наборы объемных данных сердца плода были получены с помощью с STIC, которая использует автоматические поперечные и продольные амплитуды колебаний передней стенки грудной клетки. При использовании изогнутого датчика (4-8 МГц), получение объемных данных занимало 10-12,5 сек. Углы атаки при получении данных колебались от 25 º до 45º. От одного до трех объемов данных было записано с использованием трансабдоминального 3-D датчика. Движения плода требовали повторного проведения исследования для получения удовлетворительных данных. С целью мониторирования эмбрионов использовалась обычная 2-D сонография, которая выполнялась до проведения 3-D HDlive рендеринга с STIC режимом. Затем производилось отображение данных 3-D поверхностного рендеринга анатомии сердца плода (в четырехкамерной проекции и прямой проекции обоих атриовентрикулярных клапанов и магистральных сосудов). Весь объем данных сохранялся на 700 Мбайт CD-ROM, что позволяло проводить повторный дальнейший анализ. Все объемные данные для каждого субъекта были изучены, а оптимальные изображения были выбраны для дальнейшего анализа. Исследование было одобрено местным этическим комитетом медицинской школы университета Кагава, а также было получено стандартизированное письменное информированное согласие для каждого пациента.

3-D реконструкция проводилась с использованием алгоритма HDlive рендеринга. Источника света регулировали до тех пор, пока интересующие структуры не визуализировались таким образом, чтобы оператор мог создать удобные эффекты освещения и затенения. Для освещения нужной области источник света может быть свободно позиционирован. Также за счет увеличения или уменьшения интенсивности света, оператор может создать более интенсивные тени для получения лучшего изображения и повышения качества. Все эхографические исследования были проведены двумя исследователями, а данные представлены в работе.

РЕЗУЛЬТАТЫ

У нормальных плодов были четко визуализированы естественный внешний вид динамического движения овального клапана и обоих атриовентрикулярных клапанов в режиме реального времени в четырехкамерной проекции (рис. 1).

Рис. 1. Последовательный 3-D HDlive рендеринг в четырехкамерной проекции нормального плода в сроке 33 недель и 3 дня беременности. Динамическое движение овального клапана (FFO), митрального (MV) и трехстворчатого клапанов (TV) четко отмечены в диастоле (А) и систоле (В).

FO – овальное отверстие, LA – левое предсердие, LV – левый желудочек, RA – правое предсердие, RV – правый желудочек, A – верхушка, B – основание, L – слева, R – справа.

Кроме того, были получены новые реалистичные картины каждой створки атриовентрикулярных клапанов и полулунных клапанов легочной артерии в прямой проекции обоих атриовентрикулярных клапанов и магистральных сосудов (рис. 2).

Рис. 2. Последовательный 3-D HDlive рендеринг в прямой проекции и проекции обоих атриовентрикулярных клапанов и магистральных сосудов нормального сердца плода в сроке 28 недель и 5 дней беременности. Каждая створка атриовентрикулярного клапана и клапана легочной артерии четко определяется в диастоле (А) и систоле (В). Ао – аорта, LA – левое предсердие, LV – левый желудочек, MV – митральный клапан, PA – легочная артерия, RA – правое предсердие, RV – правый желудочек, TV – трехстворчатый клапан, А – верхушка, B – основание, L – слева , R – справа.

В случае аномалии Эбштейна, при данной методике визуализируется натуральная и анатомически реалистичная картина значительно низкого крепления трикуспидального клапана и атриализированной части правого желудочка (рис. 3).

Рис. 3. 3-D HDlive режим рендеринга в четырехкамерной проекции показывает аномалию Эбштейна в сроке 33 недель и 1 дня беременности. Четко отмечены значительно низкое прикрепление трикуспидального клапана (ТV) и атриализация части правого желудочка (RV). Также отмечаются утолщенные створки трикуспидального клапана. LA – левое предсердие, LV – левый желудочек, MV – митральный клапан, RA – правое предсердие, RV – правый желудочек, A – верхушка, B – основание, L – слева, R – справа.

Кроме того, с помощью режима визуализации 3-D HDlive было визуализировано удлинение передней створки, укорочение септальной створки, атриализированную часть правого желудочка и смещение вниз и апикально трикуспидального клапанного аппарата относительного его фиброзного кольца (рис. 4).

Рис. 4. Последовательные снимки в режиме 3-D HDlive рендеринга в проекции обоих атриовентрикулярных клапанов при аномалии Эбштейна в сроке 33 недель и 1 дня беременности (А-С). Удлинение передней створки (AC), укорочение септальной створки (SC), атриализация части (белая стрелка) (В) правого желудочка (RV) и смещение вниз и к верхушке трикуспидального клапанного аппарата (ТV) от его фиброзного кольца были визуализированы с использованием 3-D HDlive режима рендеринга в диастоле (А) и систоле (В). Утолщенные створки трикуспидального клапана также четко определены. LV – левый желудочек, MV – митральный клапан, PC – задняя створка, A – верхушка, B – основание.

В случае синдрома гипоплазии левых отделов сердца, были четко выявлены утолщенный трехстворчатый и диспластический клапан легочного ствола (рис. 5).

Рис. 5. Последовательные снимки 3-D HDlive режима рендеринга в проекции начала магистральных сосудов правого желудочка при синдроме гипоплазии левых отделов сердца в сроке 30 недель и 4 дня беременности. Утолщенные трикуспидальные (ТВ) и диспластические легочные клапанные (PV) структуры четко определены в диастоле (А) и в систоле (В). LV – левый желудочек, MV – митральный клапан, PA – легочная артерия, RA – правое предсердие, RV – правый желудочек, B- основание, L – слева, R – справа.

В случае тетрады Фалло, были реально отображены выступающая аорта и дефект межжелудочковой перегородки (рис. 6).

Рис. 6. Последовательные снимки 3-D HDlive режима рендеринга в четырехкамерной проекции при тетраде Фалло в 35 недель и 1 дня беременности. Выступающая аорта (Ао) и дефект межжелудочковой перегородки (VSD) реалистично определяются в диастоле (А) и систоле (В). AOV – аортальный клапан, LV – левый желудочек, RV – правый желудочек, A – верхушка, L – слева, R – справа.

ОБСУЖДЕНИЕ

Существует несколько сообщений о получении фетальных, плацентарных, пуповинных и гинекологических ультрасонографических изображений с помощью режима визуализации 3D HDlive (Grigore 2013; Hata и др. 2012, 2013;. Ishibashi и др.2012;. Kagan и др. 2011;. Merz 2012; Raga и др. 2013;. Tanaka и др. 2012;.. Tenkumo и др. 2012). Это новое ультразвуковое программное обеспечение включает в себя подвижный виртуальный регулируемый источник света и программное обеспечение, которое вычисляет распространение света через поверхностные структуры по отношению к направлению света. С помощью 3D HDlive с новыми оттенками цвета, близких к цвету кожи, мы смогли получить натуральные, анатомически реалистичные изображения нормальных и аномальных эмбрионов и плодов. Насколько нам известно, не опубликовано ни одного доклада о применении 3D HDlive рендеринга в визуализации нормальных и аномальных сердечных структур. В настоящем исследовании, визуализация объемных данных с помощью 3D HDlive рендеринга, позволило увидеть важные и уникальные анатомические структуры сердца плода, подобно интраоперационной картине у хирурга, которые не так легко увидеть, и которые сложны для понимания при использовании обычной 3D эхокардиографии (Vinals и др. 2006. Yagel и др. 2006). В частности, прямая проекция, как атриовентрикулярных клапанов, так и клапанов магистральных артерий обеспечивает совершенно новым визуальным материалом акушеров и детских кардиологов благодаря анатомически реалистическому изображению нормальных и аномальных клапанных структур сердца плода и его движения. Кроме того, в данном исследовании мы смогли дифференцировать каждую створку митрального и трехстворчатого клапанов, а также каждого полулунного клапана легочной артерии. Технология 3D HDlive предоставляет новые, реалистичные картины для оценки этих клапанов. Этот метод может иметь большое будущее для исследований сердца плода и оценки врожденных пороков сердца.