ТРИВИМІРНИЙ HDLIVE РЕНДЕРІНГ ЗОБРАЖЕНЬ СЕРЦЯ ПЛОДА

Було вивчено чотири нормальних плода і три плода з вродженою серцевою аномалією (аномалія Ебштейна, синдром гіпоплазії лівих відділів серця і тетрадою Фалло) в терміні 25-35 тижнів вагітності з використанням 3-D HDlive рендерінга в режимі STIC. У нормальних плодів були чітко візуалізовані природний зовнішній вигляд динамічного руху овального клапана і обох атріовентрикулярних клапанів в режимі реального часу в чотирикамерній проекції.

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

Відділення перинатології та гінекології, медична школа університету Кагави (Кагава, Японія); відділення ультразвукових досліджень, GE Healthcare, Японії (Хіросіма, Японія)

РЕЗЮМЕ

Мета даної роботи полягає в описі досвіду реконструкції нормальних ембріональних структур серця і вроджених аномалій серця з використанням 3-D HDlive режиму візуалізації з просторово-часовою кореляцією зображень (spatiotemporal image correlation – STIC).

Було вивчено чотири нормальних плода і три плода з вродженою серцевою аномалією (аномалія Ебштейна, синдром гіпоплазії лівих відділів серця і тетрадою Фалло) в терміні 25-35 тижнів вагітності з використанням 3-D HDlive рендерінга в режимі STIC. У нормальних плодів були чітко візуалізовані природний зовнішній вигляд динамічного руху овального клапана і обох атріовентрикулярних клапанів в режимі реального часу в чотирикамерній проекції. Крім того, були отримані нові реалістичні картини кожної стулки атріовентрикулярних клапанів і півмісяцевих клапанів легеневої артерії в прямій проекції обох атріовентрикулярних клапанів і магістральних судин. У разі аномалії Ебштейна, при даній методиці візуалізується натуральна і анатомічно реалістична картина надто низького кріплення тристулкового клапана і атріалізованої частини правого шлуночка. У разі синдрому гіпоплазії лівих відділів серця, були чітко виявлені потовщений тристулковий і диспластичний клапан легеневого стовбура. У разі тетради Фалло, були реально відображені виступаюча аорта і дефект міжшлуночкової перетинки. Режим візуалізації 3-D HDlive з STIC надає абсолютно новий візуальний досвід для акушерів і дитячих кардіологів завдяки анатомічно реалістичному зображенню нормальних і патологічних серцевих структур плода. (Електронна пошта: toshi28@med.kagawa-u.ac.jp).

Ключові слова: 3-D ультразвук, Voluson, HDlive, просторово-часова кореляція зображення, серце плода, аномалії вроджених вад серця, аномалія Ебштейна, синдром гіпоплазії лівих відділів серця, тетрада Фалло

ВСТУП

Просторово-часова кореляція зображення (STIC) є недавнім досягненням, яке дозволяє візуалізувати поверхні фетальних серцевих структур в режимі реального часу. Це новий підхід в клінічній оцінці серця плода (Devore і ін. 2003; Goncalvesі ін. 2003). 3-D рендерінг поверхонь, проведений за допомогою STIC режиму, забезпечує зображенням нормальних і патологічних внутрішньосерцевих структур серця, що б’ється, картину подібно інтраопераційній хірургічній. Дослідник може переміщатися в межах серця, отримувати повторні зрізи отриманих даних в будь-який час, і генерувати всі стандартні та унікальні проекції, які необхідні для комплексної діагностики вродженої аномалії серця (Vinals і ін. 2003).

HDlive – новий режим поверхневого рендерінга: ”ця система використовує регульоване джерело світла, що дає оператору можливість створювати освітлення і затемнення, тим самим збільшуючи глибину сприйняття” (Kagan і ін. 2011.). З використанням нових типів кольорів, близьких до кольору шкіри. HDlive надає лікарям і батькам природні, анатомічно реалістичні зображення нормальних/патологічних плодів і внутрішньоутробних аномалій (Hata і ін. 2012, 2013). Ми описуємо наш досвід використання режиму 3-D HDlive рендерінга з STIC для зображення структур серця нормального плода, а також вроджених вад серця.

МЕТОДИ

Було вивчено чотири нормальних плода і три плода з уродженою серцевою аномалією (аномалія Ебштейна, синдром гіпоплазії лівих відділів серця і тетрадою Фалло) в терміні 25-35 тижнів вагітності з використанням 3-D HDlive рендерінга в режимі STIC (Voluson E8, GE Healthcare, Мілуокі , штат Вісконсін, США). Набори об’ємних даних серця плода були отримані за допомогою  STIC, яка використовує автоматичні поперечні і поздовжні амплітуди коливань передньої стінки грудної клітки. При використанні вигнутого датчика (4-8 МГц), отримання об’ємних даних займало 10-12,5 сек. Кути атаки при отриманні даних коливалися від 25 º до 45º. Від одного до трьох об’ємів даних було записано з використанням трансабдомінального 3-D датчика. Рухи плода вимагали повторного проведення дослідження для отримання задовільних даних. З метою моніторування ембріонів використовувалася звичайна 2-D сонографія, яка виконувалася до проведення 3-D HDlive рендерінга з STIC режимом. Потім проводилося відображення даних 3-D поверхневого рендерінга анатомії серця плода (в чотирикамерній проекції і прямій проекції обох атріовентрикулярних клапанів і магістральних судин). Весь обсяг даних зберігався на 700 Мбайт CD-ROM, що дозволяло провести повторний подальший аналіз. Всі об’ємні дані для кожного суб’єкта були вивчені, а оптимальні зображення були обрані для подальшого аналізу. Дослідження було схвалено місцевим етичним комітетом медичної школи університету Кагава, а також було отримано стандартизовану письмову інформовану згоду для кожного пацієнта.

3-D реконструкція проводилася з використанням алгоритму HDlive рендерінга. Джерело світла регулювали до тих пір, до поки структури, що цікавили дослідника, не візуалізувалися таким чином, щоб оператор міг створити зручні ефекти освітлення і затемнення. Для освітлення потрібної ділянки джерело світла вільно позиціонується. Також за рахунок збільшення або зменшення інтенсивності світла, оператор може створити більш інтенсивні тіні для отримання кращого зображення і підвищення якості. Всі ехографічні дослідження були проведені двома дослідниками, а дані представлені в роботі.

РЕЗУЛЬТАТИ

У нормальних плодів були чітко візуалізовані природний зовнішній вигляд динамічного руху овального клапана і обох атріовентрикулярних клапанів в режимі реального часу в чотирикамерній проекції (рис. 1).

Рис. 1. Послідовний 3-D HDlive рендерінг в чотирикамерній проекції нормального плода в терміні 33 тижнів і 3 дні вагітності. Динамічний рух овального клапана (FFO), мітрального (MV) і тристулкового клапанів (TV) чітко відзначені в діастолі (А) і систолі (В).

FO – овальний отвір, LA – ліве передсердя, LV – лівий шлуночок, RA – праве передсердя, RV – правий шлуночок, A – верхівка, B – основа, L – зліва, R – справа.

Крім того, були отримані нові реалістичні картини кожної стулки атріовентрикулярних клапанів і півмісяцевих клапанів легеневої артерії в прямій проекції обох атріовентрикулярних клапанів і магістральних судин (рис. 2).

Рис. 2. Послідовний 3-D HDlive рендерінг в прямій проекції і проекції обох атріовентрикулярних клапанів, і магістральних судин нормального серця плода в терміні 28 тижнів і 5 днів вагітності. Кожна стулка атріовентрикулярного клапана і клапана легеневої артерії чітко визначається в діастолі (А) і систолі (В). Ао – аорта, LA – ліве передсердя, LV – лівий шлуночок, MV – мітральний клапан, PA – легенева артерія, RA – праве передсердя, RV – правий шлуночок, TV – тристулковий клапан, А – верхівка, B – основа, L – зліва , R – справа.

У разі аномалії Ебштейна, при даній методиці візуалізується натуральна і анатомічно реалістична картина надто низького кріплення тристулового клапана і атріалізованої частини правого шлуночка (рис. 3).

Рис. 3. 3-D HDlive режим рендерінга в чотирикамерній проекції показує аномалію Ебштейна в терміні 33 тижнів і 1 дня вагітності. Чітко відзначені ндто низьке прикріплення тристулкового клапана (ТV) і атріалізація частини правого шлуночка (RV). Також відзначаються потовщені стулки тристулкового клапана. LA – ліве передсердя, LV – лівий шлуночок, MV – мітральний клапан, RA – праве передсердя, RV – правий шлуночок, A – верхівка, B – основа, L – зліва, R – справа.

Крім того, за допомогою режиму візуалізації 3-D HDlive було візуалізовано подовження передньої стулки, вкорочення септальної стулки, атріалізовану частину правого шлуночка, та зміщення вниз і апікально тристулкового клапанного апарату відносного його фіброзного кільця (рис. 4).

Рис. 4. Послідовні знімки в режимі 3-D HDlive рендерінга в проекції обох атріовентрикулярних клапанів при аномалії Ебштейна в терміні 33 тижнів і 1 дня вагітності (А-С). Подовження передньої стулки (AC), вкорочення септальної стулки (SC), атріалізація частини (біла стрілка) (В) правого шлуночка (RV) та зміщення вниз і до верхівки тристулкового клапанного апарату (ТV) від його фіброзного кільця, були візуалізовані з використанням 3D HDlive режиму рендерінга в діастолі (А) і систолі (в). Потовщені стулки тристулкового клапана також чітко визначені. LV – лівий шлуночок, MV – мітральний клапан, PC – задня стулка, A – верхівка, B – основа.

У разі синдрому гіпоплазії лівих відділів серця, були чітко виявлені потовщений тристулковий і диспластичний клапан легеневого стовбура (рис. 5).

Рис. 5. Послідовні знімки 3-D HDlive режиму рендерінга в проекції початку магістральних судин правого шлуночка при синдромі гіпоплазії лівих відділів серця в терміні 30 тижнів і 4 дні вагітності. Потовщені тристулкові (ТБ) і диспластичні легеневі клапанні (PV) структури чітко визначені в діастолі (А) і в систолі (В). LV – лівий шлуночок, MV – мітральний клапан, PA – легенева артерія, RA – праве передсердя, RV – правий шлуночок, B- основа, L – зліва, R – справа.

У разі тетради Фалло, були реально відображені виступаюча аорта і дефект міжшлуночкової перетинки (рис. 6).

Рис. 6. Послідовні знімки 3-D HDlive режиму рендерінга в чотирикамерній проекції при тетраді Фалло в 35 тижнів і 1 день вагітності. Виступаюча аорта (Ао) і дефект міжшлуночкової перетинки (VSD) реалістично визначаються в діастолі (А) і систолі (В). AOV – аортальний клапан, LV – лівий шлуночок, RV – правий шлуночок, A – верхівка, L – зліва, R – справа.

ОБГОВОРЕННЯ

Існує кілька повідомлень про отримання фетальних, плацентарних, пуповинних і гінекологічних ультрасонографічних зображень за допомогою режиму візуалізації 3D HDlive (Grigore 2013; Hata і ін. 2012, 2013 ;. Ishibashi і др.2012 ;. Kagan і ін. 2011 ;. Merz 2012; Raga і ін. 2013 ;. Tanaka і ін. 2012; .. Tenkumo і ін. 2012). Це нове ультразвукове програмне забезпечення включає в себе рухливе віртуальне регульоване джерело світла і програмне забезпечення, яке обчислює поширення світла через поверхневі структури по відношенню до напрямку світла. За допомогою 3D HDlive з новими відтінками кольору, близькими до кольору шкіри, ми змогли отримати натуральні, анатомічно реалістичні зображення нормальних і аномальних ембріонів і плодів. Наскільки нам відомо, не опубліковано жодного доповіді про застосування 3D HDlive рендерінга в візуалізації нормальних і аномальних серцевих структур. У цьому дослідженні, візуалізація об’ємних даних за допомогою 3D HDlive рендерінга дозволило побачити важливі і унікальні анатомічні структури серця плода, подібно інтраопераційній картині у хірурга, які не так легко побачити, і які складні для розуміння при використанні звичайної 3D ехокардіографії (Vinals та ін. 2006. Yagel і ін. 2006). Зокрема, пряма проекція, як атріовентрикулярних клапанів, так і клапанів магістральних артерій забезпечує абсолютно новим візуальним матеріалом акушерів і дитячих кардіологів завдяки анатомічно реалістичному зображенню нормальних і аномальних клапанних структур серця плода і його руху. Крім того, в даному дослідженні ми змогли диференціювати кожну стулку мітрального і тристулкового клапанів, а також кожного півмісяцевого клапана легеневої артерії. Технологія 3D HDlive надає нові, реалістичні картини для оцінки цих клапанів. Цей метод може мати велике майбутнє для досліджень серця плода і оцінки вроджених вад серця.