Використання кольорового і енергетичного доплера в поєднанні з фетальною інтелектуальною навігаційною ехокардіографією (FINE) для оцінки стану серця плоду

Автори: L. Yeo, R. Romero

Вступ

Кольорове доплерівське картування (КДК) кровотоку – відображення в реальному часі двовимірних (2D) структур потоку, накладених на поперечні ехосигнали анатомічних структур. Цей метод є цінним і невід’ємним компонентом дослідження серця плода, оскільки він дозволяє ідентифікувати серцеві структури і судинну мережу, а також характер і напрям кровотоку по всьому серцю, а також деталі кровообігу плода.

У плодів з вродженими вадами серця (ВВС) кольорова доплерографія є важливою для виявлення і характеристики аномальної серцево-судинної анатомії, особливостей кровотоку / порушень та серцевої функції. Як точність, так і пренатальне виявлення ВВС поліпшується шляхом застосування КДК, особливо при наявності складних вад серця.

На відміну від КДК, енергетичний допплер (ЕД) аналізує інтенсивність або амплітуду доплерівських сигналів замість їх зсуву частоти. Коли доплерівські зрушення частоти об’єднуються з амплітудою сигналу, виконується цифрова широкосмугова оцінка доплерівських сигналів з результуючим потоком високої чіткості (HD). Така модальність демонструє більш високу чутливість при зображенні невеликих судин.

Всі кольорові доплерівські модальності (тобто кольоровий доплер, енергетичний доплер) можна комбінувати з чотиривимірною (4D) ультразвуковою та просторово-часовою кореляцією зображень (STIC) для оцінки серцевого кровотоку плода і анатомічних особливостей. Нещодавно був розроблений новий метод відомий як фетальная інтелектуальна навігаційна ехокардіографія (FINE), яка автоматично генерує і відображає дев’ять стандартних площин виду серця, застосовуючи технологію «інтелектуальної навігації» до об’ємних наборів даних STIC.

Отримання STIC

З моменту свого первісного винаходу метод FINE був інтегрований в ультразвукову платформу (UGEO WS80A; Samsung Healthcare, Сеул, Корея) і відомий як технологія 5D Heart. Коли така технологія використовується для отримання об’ємних наборів даних STIC серця плоду в поєднанні з кольоровим або двонаправленим енергетичним доплером (відомим як S-flow), це називається 5D Heart Color (або кольоровий доплерівський FINE). S-flow – це високочутлива доплеровская технологія, яка використовує дані фази (напрямки) і амплітуди (інтенсивності) для забезпечення судинної картини.

Технологія STIC дозволяє отримати об’ємний набір даних серця плоду і відображає кінопетлі повного одиночного серцевого циклу в русі. Якість зображення STIC може бути істотно поліпшено шляхом оптимізації налаштувань. Крім того, неправильні доплерівські налаштування можуть призводити як до хибнопозитивного, так і помилково негативного діагнозу. Якість даного об’єму STIC також залежить від частоти кадрів зображення. Тому при 2D-візуалізації ми спочатку максимізували частоту кадрів, зменшуючи глибину на екрані монітора, звужуючи ширину сектора, збільшуючи зображення і розміщуючи одну фокусну зону на рівні серця плоду або нижче.

Потім серце плоду було досліджено за допомогою КДК. На апікальному четирьохкамерному зображенні кольорова рамка була якомога меншою по всій окружності грудної клітки плоду, оскільки ця дія має найбільший вплив на частоту кадрів. Для кожного плода були внесені зміни в посилення кольору і швидкість шкал для відображення потоку через клапани і судини з метою підтримки максимально можливої частоти кадрів (частоти кадрів варіювалися від 15 до 31 Гц і від 15 до 28 Гц). Це налаштовувало коригування так, щоб:

було рівномірне кольорове відображення на клапанах і судинах без накладення;
кольоровий сигнал заповнив просвіт великих судин;
було чітке визначення контуру судин;
не було ніякого посилення шуму і артефактів.

Висока шкала швидкостей використовувалася навмисно, щоб виявити кольоровий доплерівський потік атріовентрикулярних клапанів, а також магістральних судин і напівмісячних клапанів. Нижчі діапазони швидкостей можуть привести до неправильного накладання кольорів, а також до хибнопозитивних діагнозів турбулентності або аномалій.

Була активована технологія 5D Heart, і її налаштування були налаштовані на якість сканування (висока) і співвідношення сканування як якість (0,1). Поле «область інтересу» для отримання STIC було відкориговано, щоб охопити всю окружність грудної клітини плоду.

Набори даних STIC були отримані з апікального чотирьохкамерного огляду з використанням конвексного датчика CV1-8A. Апікальне чотирьохкамерне зображення було обрано в якості площини збору даних, оскільки оптимальна колірна доплерівська інформація виходить в поперечних площинах з використанням кута інсонаціі, який або паралельний напрямку кровотоку, або майже дорівнює. Коли структури серця орієнтовані перпендикулярно променю датчика, доплерівські зрушення частоти значно ослаблені. Час збору даних варіювалося від 10 до 12с, в залежності від руху плода, а кут збору даних варіювався від 20° до 45°, в залежності від гестаційного віку.

Аналіз даних STIC за колірною технології Doppler FINE

Маркування структур серця плоду

Сім анатомічних структур серця плоду були відзначені на екрані для створення внутрішньої геометричної моделі серця плоду. Слід зазначити, що під час самого процесу маркування кольорова або енергетична доплерівська інформація навмисно не відображається для полегшення простоти маркування.

Площини ехокардіографії плода

Після завершення маркування автоматично генеруються і відображаються дев’ять стандартних видів (площин) ехокардіографії плода:

чотири камери серця;
п’ять камер серця;
лівий шлуночок;
коротка вісь великих судин/правого шлуночкового тракту;
три основних судини і трахея (3VT);
живіт;
протоковая дуга плода;
дуга аорти;
верхня і нижня порожнисті вени.

Види ехокардіографії плода відображаються одночасно в одному шаблоні у вигляді дев’яти діагностичних площин і містять інформацію про кольоровий (Зобр. 1), або енергетичний (Зобр. 2) доплер, в залежності від типу отримання STIC. Однак кольоровий доплерівський режим FINE дозволяє відключити кольоровий дисплей, щоб відображалася тільки інформація в градаціях сірого (Зобр. 3).

Зображення 1: Кольоровий доплерівський набір просторово-часових кореляційних даних об’ємного зображення нормального серця плода, що показує дев’ять діагностичних площин серця, що автоматично відображаються в одному шаблоні за допомогою FINE. Кольорові доплерівські сигнали відображаються в систолі. Показана унікальна особливість автоматичного маркування (за допомогою інтелектуальної навігації) кожної площини, анатомічних структур, лівої і правої сторін плода, краніального і каудального кінців. Маркування є відмінною, тому що вона залишається відповідно анатомічним структурам, навіть якщо зображення збільшується в розмірі (zoom).

Зображення 2: Двонаправлений енергетичний доплер і об’ємно-часовий набір даних кореляції об’єму зображення нормального серця плода, що показує дев’ять площин діагностики серця, що автоматично відображаються в одному шаблоні за допомогою FINE. Як діастолічний, так і систолічний період демонструється одночасно на ехокардіографічних знімках.

Зображення 3: Кольоровий доплер відключений, тому в дев’яти площинах діагностики серця відображається тільки інформація в градаціях сірого. Показана унікальна особливість автоматичного маркування (за допомогою інтелектуальної навігації) кожної площини, анатомічних структур, лівої і правої сторін плода, краніального і каудального кінців.

Оцінка результатів ехокардіографії плода з використанням інформації в градаціях сірого, кольорового або енергетичного доплера

Використовуючи FINE, ми оцінили STIC нормального серця плода наступними способами:

тільки в відтінках сірого (Рис. 3);
тільки КДК;
тільки ЕД.

Результати, які свідчать про аномалії:

Чотири камери серця	Діастолічна перфузія через атріовентрикулярні клапани, без ознак регургітації під час систоли Не спостерігається кольоровий потік, що перетинає міжшлуночкову перегородку
“Пята камера серця”	Систолічна перфузія в корені аорти
Лівий шлуночок	Систолічна перфузія через аортальний клапан без ретроградного току
Коротка вісь великих судин/правого шлуночкового тракту	Систолічна перфузія через легеневий клапан, стовбур, артеріальний протік і праву легеневу артерію без ретроградного кровотоку Діастолічна перфузія через трикуспідальний клапан
Три основних судини і трахея (3VT)	Систолічна перфузія через легеневий стовбур і артеріальну протоку, а також поперечну дугу аорти і перешийок Дуга протоку і аорти, розташовані зліва від трахеї і хребта, утворюють V-конфігурацію, коли вони приєднуються до низхідної аорти Кольоровий потік в верхній порожнистій вені може і не бути присутнім
Живіт	Шлунок на лівій стороні живота Поперечний розріз низхідної аорти спереду і зліва від хребта Печінка візуалізується Потік в низхідній аорті і нижній порожнистій вені може відображатися або не з’явитися
Протокова дуга плода	Систолічна перфузія через легеневий стовбур і артеріальну протоку Потік всередині низхідної аорти може відображатися або не з’явитися
Дуга аорти	Систолічна перфузія через висхідну аорту і поперечну дугу аорти Потік всередині низхідної аорти може відображатися або не з’явитися
Верхня та нижня порожнисті вени	Кровотік у верхній і нижній порожнистих венах в напрямку правого передсердя

У чотирьох плодів з ВПС (підтверджені ехокардіографією або хірургічним втручанням) було проведено FINE, щоб визначити, чи може бути виявлена аномальна анатомія серця:

тільки в відтінках сірого;
КДК;
ЕД.

Середній гестаційний вік при ультразвуковому дослідженні становив 23 тижні.

FINE при вроджених вадах серця

Тетрада Фалло

Застосування ЕД проілюстровано у 31-тижневого плоду з тетрадою Фалло (Зобр. 4).

Шість видів ехокардіографії були патологічними і продемонстрували типові особливості цього дефекту серця. Вид 3VT показав вузьку легеневу артерію через стеноз, в той час як поперечна дуга аорти була виділенною.

З’явилася «Y-образна» форма великих судин і спостерігався антеградний потік (синій колір). Як це зазвичай відзначається при конотрунікальних аномаліях, з’явилась патологія з діастолічною перфузією через обидва атріовентрикулярних клапана. На п’ятикамерному вигляді і лівому шлуночковому шляху відтоку було видно переважаючу аорту, розширений корінь аорти і перимембранозний дефект міжшлуночкової перегородки. Шунтування крові спостерігалося з правого шлуночка, спостерігався дефект перегородки в корені аорти (пятикамерний вид).

У вигляді короткої осі великої судини/правий шлуночковий тракт, легенева артерія була вузькою з невеликим артеріальним протоком, а поперечний переріз аорти був розширеним.

Зображення 4: Застосування FINE у 31-тижневого плоду з тетрадою Фалло (показані діагностичні площин з автоматичним маркуванням). Шість видів ехокардіографії були ненормальними і демонстрували типові особливості цього серцевого дефекту. Три судини і вид трахеї показують вузьку легеневу артерію через стеноз, в той час як поперечна дуга аорти видима. З’являється «Y-подібний» вид великих судин, і видно антеградний потік крові (синій колір) .Чотирьохкамерний вид виявився нормальним, з діастолічною перфузією через обидва атріовентрикулярних клапани. На лівомушлуночковому тракті видно розширений корінь аорти і перимембранозний дефект міжшлуночкової перегородки. Шунтування крові видно з правого шлуночка через дефект міжшлуночкової перегородки в корінь аорти (пятикамерний вид) і велику дугу аорти (вид лівого шлуночкового тракту). При вигляді коротких осей магістральних судин / правого шлуночкового тракту легенева артерія вузька з невеликим артеріальним протоком, а поперечний переріз аорти розширено.

Гіпоплазія лівих відділів серця і коарктація аорти

У 26-тижневого плоду з гіпоплазією і коарктацією аорти, сім видів ехокардіографії були патологічними (Зобр. 5). 3VT показав гіпоплазовану поперечну дугу аорти з ретроградним плином (червоного кольору), а також розширену легеневу артерію, яка демонструвала антеградне потік (синього кольору) і зміщення артеріального протоки.

У четирьохкамерному зображенні ліва сторона серця була виражено гіпоплазована. Проявлявся антеградний потік через трикуспідальноий клапан під час діастоли, але був відсутній потік через атретичний мітральний клапан.

П’ятикамерний вид також продемонстрував сильно гіпоплазовані ліві відділи серця, антеградний потік через трикуспідальний клапан і відсутність кольорового доплерівського сигналу в корені аорти.

На вигляді короткої осі магістральних судин/правого шлуночкового тракту поперечний переріз аорти був невеликим порівняно з легеневою артерією. Була систолічна перфузія через легеневий клапан і стовбур зі зміщенням в артеріальному протоці. Вид дуги протоку показав аналогічні результати. На вигляді дуги аорти показана дуже вузька поперечна дуга аорти (коарктація) зі зворотним кольоровим доплерівським плином в цій області, а також в перешийку.

Зображення 5: Застосування FINE у 26-тижневого плоду з гіпоплазією лівих відділів серця і коарктацією аорти (показані діагностичні площини з автоматичним маркуванням). На трьох судинах і трахеї видно гіпопластичну поперечну дугу аорти з ретроградним плином (червоний колір), а також розширену легеневу артерію з антеградним плином (синій колір). У четирьохкамерному вигляді ліва сторона серця сильно гіпопластична. Існує антеградний потік через трикуспідальний клапан під час діастоли, але відсутній потік через атрезований мітральний клапан. При вигляді короткої осі великих судин поперечний переріз аорти невеликий в порівнянні з легеневою артерією. Існує систолічна перфузія через легеневий клапан і стовбур. Вид дуги аорти демонструє дуже вузьку поперечну дугу аорти (коарктація), зі зворотним кольоровим доплерівським плином як в цій області, так і в перешийку.

Інші клінічні застосування FINE

Трикуспідальна регургітація. З 37 обстежених плодів з нормальним серцем у 8% була повністю нормальна діагностична картина в градаціях сірого при чотирикамерному вигляді. Проте, ЕД показав трикуспідальну регургітацію в ранній систолі (Зобр. 6). У жодного з 8% немовлят не було проблем з серцем після народження.

Зображення 6: Звичайна трикуспідальна регургітація при ранній систолі. Діагностична площина з чотирма камерами в відтінках сірого була цілком нормальною. Однак двонаправлений енергетичний доплер зображував трікуспідальну регургитацію. Але її продемонструвало автоматичне маркування (за допомогою інтелектуальної навігації) камер в чотиривимірному вигляді.

Венозна система. FINE був здатний зобразити кілька венозних структур плода в 3VТ, четирьохкамерному, п’ятикамерному видах, животі і порожнистій вені. Вони включали в себе печінкові вени, венозний проток, верхню і нижню порожнисті вени і азігозну вену. Нижня порожниста вена розширюється в міру того, як вона входить в праве передсердя через злиття венозної протоки і печінкових вен.

ЧИ ПРАВИЛЬНО ВИ ДОГЛЯДАЄТЕ ЗА УЗ-АПАРАТОМ?

Завантажте посібник по догляду прямо зараз

Що стосується легеневих вен плода, як правило, важко відобразити всі чотири вени навіть при використанні КДК; однак, праву і ліву нижні вени можна візуалізувати. Праву нижню легеневу вену можна візуалізувати за уявної прямої лінії, що йде назад від міжпередсердної перегородки. Використовуючи кольоровий доплер FINE, таку вену можна було бачити з кольоровим потоком в напрямку лівого передсердя (червоного кольору) на місці міжпередсердної перегородки (Зобр. 7).

Зображення 7: Дані об’ємного кореляційного набору зображень нормального серця плода, отримані за допомогою двунаправленного енергетичного доплеру і проаналізовані за допомогою кольорової доплерівської фетальної інтелектуальної навігаційної ехокардіографії (показаний чотирикамерний вид з автоматичним маркуванням). Праву нижню легеневу вену можна візуалізувати за уявною прямою лінією, що йде назад від міжпередсердної перегородки. Вену видно з кольоровим потоком в напрямку лівого передсердя (червоного кольору) в місці перегородки передсердя.

Спостереження при FINE, які можуть мати значення в постановці діагнозу:

взаємозв’язок між зображенням структур серця плоду і кутом сканування ультразвукового променя;
виникнення «псевдо» дефекту міжшлуночкової перегородки (Зобр.8);
структури серця, що не демонструють кольоровий/енергетичний доплерівський сигнал;
серцеві структури, які демонструють протилежний колір/енергетичний доплерівський сигнал від очікуваного;
занадто багато кольорового/енергетичного доплерівського сигналу.

Зображення 8: «Псевдо» дефект міжшлуночкової перегородки (ДМШП) у вигляді лівого шлуночкового тракту, як показано кольоровим доплером. (A) Діагностична площина показує кольоровий сигнал (синій) з правого шлуночка, що перетинає передню стінку аорти і виходить в відтік лівого шлуночка, створюючи вигляд «Y». (B) Після активації Virtual Intelligent Sonographer Assistance автоматичні навігаційні рухи поліпшили вид ехокардіографії і псевдо-ДМШП більше не візуалізувався.

Відео-демонстрація результатів досліджень:

Джерело