STIC-TUI与二维超声对中孕期胎儿心血管径线测量的一致性分析

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先天性心脏病(Congenial heart disease,CHD)是常见而又严重的胎儿畸形,其发病率约占活产新生儿的7‰~8‰,死亡率占因先天性畸形死亡围产儿的40%。二维超声心动图是目前进行产前先心筛查的主要方法,但CHD的产前检出率仅为6%~35%。因此,提高CHD的检出率成为产前诊断的一项重要任务。近年来,高频阴道探头的临床应用以及孕早期胎儿心脏畸形高危人群的界定,促进了胎儿CHD的筛查逐渐向孕早期发展。这对于先心病的早期诊断、干预或早期治疗,减少妊娠中晚期发现畸形胎儿给孕妇及家庭带来的影响和损失,有着重要意义。   诊断胎儿先心病的基础在于对胎儿心脏正常房室和血管结构的认识,建立胎儿心脏及血管随孕周变化的正常值对于区分胎儿心血管发育异常有重要意义。国内外关于中孕期胎儿心脏相关径线的正常值已有较多研究,其辅助诊断先心病的价值也得到广泛肯定,但是关于孕早期(11W~14W)胎儿心血管径线的正常值尚未见系统的大样本研究。其原因除了孕早期胎儿胎动频繁,心脏体积小、搏动快、不易观察的生理特点之外,还包括传统二维超声的一些局限性,如对检查者专业水平依赖性强;需要不停移动探头获取切面,增加了胎儿心脏暴露时间等。近年来,时空关联成像(Spatio-Temporal Image Correlation,STIC)以及新的三维成像模式超声断层显像(Tomographic Ultrasound Imaging,TUI)技术的出现,大大缩短了检查时间,降低了检查者的依赖性,为胎儿心脏筛查提供了一种新的、有效方法。研究发现,近孕14W时,胎儿心脏基本筛查切面(四腔心、血管交叉、房室瓣及主、肺动脉等)的显示率可接近100%,并有研究证实,STIC-TUI用于近孕14W的胎儿先心病筛查是可行的,并能达到较高的切面显示率。因此,将STIC-TUI用于孕早期的胎儿心脏检查,有利于提高胎儿心脏相关切面的显示率,有利于提高效率进行大样本量的研究,得出孕早期胎儿心血管径线正常值。但是,关于STIC在胎儿心血管径线测量中的应用,目前文献报道较少,其测量准确性尚存在争议,有待于进一步研究。   测量的准确性很大程度上取决与图像质量,本文旨在利用STIC-TUI技术在中孕期胎儿中获取美国超声心动图学会制定的胎儿心脏筛查常规应显示的9个标准切面,提高中孕期超声筛查胎儿先心病的效率;并评价其与二维超声测量胎儿心血管径线的一致性,为临床上经阴道筛查孕早期胎儿先心病及获取孕早期胎儿心血管径线的正常值奠定基础。   研究目的   1、探讨利用STIC-TUI技术重建中孕期正常胎儿心脏筛查9个切面的技巧,并与二维超声比较,进一步提高中孕期胎儿先心病的筛查效率;   2、分析STIC和2D测量中孕期胎儿心血管径线值的差异和一致程度,为临床上经阴道筛查孕早期胎儿先心病及获取孕早期胎儿心血管径线的正常值奠定基础。   研究对象与方法   1、研究对象和研究人员研究对象:选取2009年5月~2010年3月在我科行产前常规超声筛查的90例中孕期妇女,均为初孕,单胎,孕周20~24W,所有胎儿经超声筛查心脏均未见异常;检查人员:检查者1人,评价者2人,共3人,均为有3年以上经验的产前超声医师。   2、仪器三维彩色多普勒超声仪Voluson730 Expert(GE,Kretztechnik),经腹三维超声容积探头(4~8MHz),STIC技术和4D View软件(GE,Kretztechnik)。   3、研究方法(1)2D超声获取胎儿四腔心(4CV)、五腔心(5CV)、左右室流出道(LVOT、RVOT)、大动脉短轴(SAV)、主动脉弓(LAV-AoA)、动脉导管弓(LAV-DA)、腔静脉长轴(SVC+IVC)和心室短轴(SVV)切面,该段时间记为T1,然后在4CV切面于心房舒张末期分别测量左、右房横径(LAD、RAD)、在LVOT和SAV切面于心室收缩末期分别测量主动脉根部内径(ARD)和肺主动脉内径(MPAD),各径线均由检查者测量3次取平均值记录;(2)以心尖四腔心为起始切面,采集90例正常胎儿心脏的STIC容积数据(采集时间7.5~10s,采集角度25°~35°),从切换为3D模式开始计时至采集结束,这段时间记为T2,然后将容积数据存贮至工作站;(3)在工作站,利用4DView软件,启动TUI,通过调节层距,旋转X、Y、Z轴依次显示上述9个切面,该段时间记为T3,然后进行测量,标准同2D超声。由2名评价者根据各切面的判断标准评价STIC-TUI重建图像的质量,图像质量分3级,Ⅰ级:显示该切面应显示的部分解剖结构,清晰度一般;Ⅱ级:基本显示该切面应显示的全部结构,清晰度一般;Ⅲ级:显示出该切面应显示的全部解剖结构,图像非常清晰。定义Ⅱ级以上为合格。比较STIC和2D图像合格率以及测量结果的差异和一致性;(4)定义STIC检查时间T∑=采集时间T2+TUI脱机分析时间T3,比较STIC和2D的检查时间(即比较T∑和T1)。   4、统计方法   用SAS9.1.3软件进行统计分析,检验水准α=0.05,以均数±标准差的方式来描述数据,P<0.05认为差异有统计学意义。R×C卡方检验或Fishers精确概率法检验两种方法显示胎儿心脏各标准切面的合格率;Kappa一致性检验评价图像质量,检验水准为P<0.05,当Kappa值>0.75,两者一致性极好;0.75≥Kappa值≥0.4,两者一致性好;Kappa值<0.4两者一致性差;配对t检验比较两种方法的时间及测量差值;组内相关系数描述测量数据的相关性;MedCalc7.0进行Bland-Altman制图,计算两种方法的一致性限度,参照文献事先定义临床上可以接受的一致性范围的界值为<测量指标平均值的10%。   研究结果   1、基本资料   90例孕妇中除7例因胎位及胎动过频始终无法获得合格容积数据库外,剩余83例纳入研究。   2、STIC和2D获取各个切面时间的比较   2D检查时间T1、STIC采集时间T2、TUI脱机分析时间T3和STIC检查总时间T∑分别(5.80±1.58)min、(0.85±0.18)min、(2.57±1.32)min和(3.29±1.13)min。其中T2<T1(P=0.000),T∑<T1(P=0.001),差异均有统计学意义。   3、STIC和2D获取各个切面图像合格率的比较   83个容积数据利用STIC-TUI均获得了较满意的图像。对于SAV切面,STIC和2D合格率分别是92.8%、84.3%,两者相比差异有统计学意义(P=0.045,<0.05);其他各个切面的STIC合格率均高于2D,差异没有统计学意义。   4、STIC和2D获取各个切面图像质量的比较   STIC在4CV、5CV、LVOT、RVOT和SAV切面图像质量和2D达到了极好的一致性,其kappa值分别为0.79、0.90、0.92、0.93、0.77;LAV-AoA、LAV-DA、SVC+IVC和SVV切面图像质量和2D的一致性好,其kappa值分别为0.72、0.67、0.74、0.70。   5、STIC和2D测量数据的比较   (1)配对t检验的结果:两种方法测得LAD、RAD、ARD和MPAD的差值的95%可信区间分别为(-92E-5,0.0029)、(-23E-5,0.006)、(-0.003,0.0024)和(-0.005,21E-5),完全在等效界值范围(-0.01,0.01)内。   (2)组内相关系数结果:各项指标的ICC值均达到了0.993(95%可信区间0.991~0.995)。   (3)Bland-Altman分析结果:两种方法测得LAD、RAD、ARD和MPAD的平均值分别为0.90mm、0.97mm、0.43mm、0.48mm;95%一致性界限分别为(-0.16/+0.18mm)、(-0.25/+0.31mm)、(-0.25/+0.24mm)和(-0.25/+0.19mm)(<1/10测量平均值);分别有9.64%(8/83),3.61%(3/83),2.41%(2/83),1.21%(1/83)的点在95%一致性界限以外。   结论   1、本研究探索出的STIC-TUI分析方法可以简便、快捷的显示中孕期胎儿心脏筛查的9个标准切面,降低了心脏筛查的难度,缩短了心脏筛查时间,提高了筛查效率,有助于胎儿心脏检查的普及和应用。   2、本研究探索出的TUI分析方法对大动脉短轴切面显示的合格率明显高于2D超声,这对于流出道隔膜处的室间隔缺损、右室流出道狭窄和主动脉瓣缩小的病例有重要的诊断价值。   3、STIC-TUI可以取代2D超声用于中孕期胎儿心血管径线的测量,这为临床上进行经阴道孕早期先心病的筛查及大样本量研究获取胎儿心血管径线正常值奠定了基础。
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