时间-空间相关成像技术联合组织多普勒成像技术评价脐绕颈胎儿右心功能

时间-空间相关成像技术联合组织多普勒成像技术评价脐绕颈胎儿右心功能

张力维a,王义成a,杨瑞敏a,刘云春b,刘宏强a,罗兵a,程志华a

河北北方学院附属第一医院 a.超声医学科;b.产科,河北张家口075000

[摘要]目的探讨时间—空间相关成像(Spatiotemporal Image Correlation,STIC)技术联合组织多普勒成像(Tissue Doppler Imaging,TDI)技术在脐绕颈胎儿右心功能评价中的应用价值。方法选取我院98例脐绕颈胎儿作为研究对象,根据脐绕颈的周数分A组(脐绕颈1周)与B组(脐绕颈2周及以上),选择同期同孕周无脐绕颈胎儿143例作为对照组。应用STIC技术获得胎儿右心室收缩末期容积(Right Ventricular End Systolic Volume,RVESV)及右心室舒张末期容积(Right Ventricular End Stroke Volume,RVEDV),计算右心室每搏输出量(Right Ventricular Stroke Volume,RVSV)、右心室心排血量(Right Ventricular Cardiac Output,RVCO)及右心室射血分数(Right Ventricular Ejection Fraction,RVEF)。应用TDI技术获得三尖瓣环组织多普勒频谱,记录舒张早期Ea峰,舒张晚期Aa峰及收缩期Sa峰,并计算Ea/Aa值及Tei指数。比较三组胎儿上述各参数。结果与对照组相比,A组胎儿RVESV、RVEDV、RVSV、RVCO、RVEF差异均无统计学意义(P 均 >0.05),Ea、Aa、Ea/Aa值均减小,差异均有统计学意义(P均<0.05),Tei指数增大,差异有统计学意义(P<0.05);B组胎儿较对照组及A组RVESV、RVEDV、Tei指数均增大,差异均有统计学意义(P均 <0.05),RVSV、RVCO、RVEF均减小,差异均有统计学意义(P均 <0.05);B 组胎儿 Ea、Aa、Ea/Aa较对照组均减小,差异均有统计学意义(P均<0.05),与A组相比,差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论STIC技术联合TDI技术可较全面的评估脐绕颈胎儿右心收缩功能、舒张功能及整体心功能,指导临床医生进行积极的干预。

[关键词]时间—空间相关成像;组织多普勒成像;脐绕颈;心功能

引言

脐绕颈在产科中比较常见,是胎儿宫内缺氧的一个非常重要的因素[1-2],缺氧早期往往又会引起胎儿心功能的改变。既往国内外学者对于胎儿宫内缺氧的研究主要集中于脐动脉及大脑中动脉血流动力学指标的变化[3-4],而对于脐绕颈导致胎儿心功能改变的报道相对较少。将时间—空间相关成像(Spatiotemporal Image Correlation,STIC)技术及组织多普勒成像(Tissue Doppler Imaging,TDI)技术联合应用于脐绕颈胎儿右心舒张功能、收缩功能及整体心功能的评价中尚未见报道。本研究结合上述两种技术探讨脐绕颈胎儿右心功能的变化,可及时了解脐绕颈胎儿宫内是否发生缺氧,从而指导临床医生早期进行干预,预防不良妊娠结局的发生,达到优生优育的目的。

1 资料与方法

1.1 研究对象

2019年8月至2020年5月在我院产科住院并足月分娩98例脐绕颈胎儿被选择作为研究对象。根据脐绕颈的周数进行分组:脐绕颈1周组(A组)与脐绕颈2周及以上组(B组),其中,A组67例,孕妇年龄为22~35岁,平均(29.5±2.1)岁,孕龄为37~41+6周,平均(39±1.4)周;B组31例,孕妇年龄为22~35岁,平均(29.7±2.3)岁,孕龄为 37~41+6周,平均(39±1.6)周。选择同一时期同孕周无脐绕颈胎儿143例作为对照组,孕妇年龄为 22~35岁,平均(28.4±2.2)岁,孕龄为 37~41+6周,平均(39±1.5)周。三组间孕妇年龄、身高、体重及孕龄差异均无统计学意义。所有孕妇均为单胎妊娠,平素月经规律,有准确的停经史;均身体健康,不合并高血压、结缔组织病等全身性疾病。每个病例均有详细的随访记录。实验过程已通过我院伦理委员会批准,且所有孕妇及家属均知情同意。

1.2 仪器与方法

产科超声检查及胎儿心脏超声检查所用仪器为GEVolusion E10彩色多普勒超声诊断仪,C1-5凸阵探头,频率为1~5MHz,RM6C凸阵容积探头,频率为1~6 MHz。

孕妇取左侧卧位或仰卧位,首先完成一般产科超声检查,明确胎位并逐一测量胎儿的双顶径、头围等。采用二维及彩色多普勒相结合的方法确定胎儿是否存在脐绕颈,并根据胎儿颈部脐带压迹的形状确定绕颈的周数。

STIC图像采集:启动胎儿心脏二维预设条件,多切面对胎儿心脏进行扫查,排除胎儿心脏结构畸形者。清晰显示胎儿四腔心切面,放大图像,激活4D键,进入STIC模式,对取样框的位置及大小进行调节以优化切面,设置采集条件:容积扫描角度一般:20°~30°,扫描时长:7.5~12.5s,告知孕妇屏气,在胎儿安静状态下,启动“start”键,完成探头的自动扫描过程,图像采集时,胎动不宜过多,否则需要重新进行采集。储存采集成功的数据,通过后处理技术得到胎儿右心室收缩末期容积(Right Ventricular End Systolic Volume,RVESV)及右心室舒张末期容积(Right Ventricular End Stroke Volume,RVEDV),见图1~2。通过计算得出胎儿右心室每搏输出量(Right Ventricular Stroke Volume,RVSV)、右心室心排血量(Right Ventricular Cardiac Output,RVCO)及右心室射血分数(Right Ventricular Ejection Fraction,RVEF),用以评估脐绕颈胎儿右心收缩功能。以上所有数据均测量3个心动周期,取其平均值。

图1 STIC技术测量B组胎儿右心室舒张末期容积

图2 STIC技术测量对照组胎儿右心室舒张末期容积

TDI图像采集:同样在胎儿四腔心切面,进入TDI模式,多普勒取样容积位于三尖瓣前叶与三尖瓣环连接处,取样容积:1~3 mm,需满足多普勒取样线与房室环运动方向夹角小于20°。获得胎儿心脏三尖瓣环TDI频谱:显示Ea峰(舒张早期峰)、Aa峰(舒张晚期峰)以及Sa峰(收缩期峰),见图3~4。测量Ea峰、Aa峰并计算Ea/Aa值,用以评估脐绕颈胎儿右心舒张功能。同时记录TDI频谱中射血时间(Ejection Time,ET)、等容收缩时间 (Isovolumetric Contraction Time,ICT) 及等容舒张时间 (Isovolumic Relaxation Time,IRT),并按公式 Tei指数=(ICT+IRT)/ET 进行计算,用以评估脐绕颈胎儿右心整体心功能。以上所有数据均测量3个心动周期,取其平均值。同时,储存所有胎儿超声检查过程以备后期分析及测量。

1.3 统计分析

SPSS 22.0统计学软件包用于对所有数据进行统计分析,计量资料以均数±标准差(±s)表示,计量资料比较采用方差分析,P<0.05为差异有统计学意义。

图3 TDI技术获得B组胎儿三尖瓣环运动频谱

注:Ea:舒张早期峰;Aa:舒张晚期峰;Sa:收缩期峰。

图4 TDI技术获得对照组胎儿三尖瓣环运动频谱

注:Ea:舒张早期峰;Aa:舒张晚期峰;Sa:收缩期峰。

2 结果

2.1 STIC技术测量右心室各参数比较

A 组胎儿 RVESV、RVEDV、RVSV、RVCO 以及 RVEF与对照组相比差异均无统计学意义(P>0.05);B组胎儿RVESV、RVEDV较对照组及A组均增大,差异均有统计学意义(P<0.05),B组胎儿RVSV、RVCO以及RVEF较对照组及A组均减小,差异均有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 三组胎儿STIC技术测量右心室各参数比较(±s)

注:a与对照组相比,P<0.05;b与A 组相比,P<0.05。

组别 例数/例 RVEDV/mL RVESV/mL RVSV/mL RVCO/mL RVEF/%对照组 143 0.96±0.33 0.53±0.20 0.45±0.24 132.15±13.99 63.12±5.10 A 组 67 0.98±0.30 0.52±0.19 0.44±0.31 133.10±12.02 62.12±5.10 B 组 31 1.20±0.23ab 0.76±0.09ab 0.30±0.19ab 118.00±14.19ab 57.20±5.30ab

表2 三组胎儿三尖瓣环TDI频谱测量右心室各参数比较(±s)

注:a与对照组相比,P<0.05;b与A组相比,P<0.05。

组别 例数/例 Ea/(cm/s) Aa/(cm/s) Ea/Aa TDI-Tei指数对照组 143 9.70±0.24 11.20±0.15 0.86±0.12 0.40±0.12 A 组 67 8.40±0.26a 10.80±0.12a 0.77±0.31a 0.41±0.31a B 组 31 8.60±0.23a 10.50±0.09a 0.81±0.20a 0.44±0.20ab

2.2 三尖瓣环TDI频谱测量右心室各参数比较

A组及B组胎儿右心室Ea、Aa、Ea/Aa较对照组均减小,差异均有统计学意义(P<0.05);B组胎儿右心室Ea、Aa、Ea/Aa与A组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。另外,A组胎儿右心室Tei指数较对照组增大,差异有统计学意义(P<0.05);B组胎儿右心室Tei较对照组及A组增大,差异有统计学意义(P<0.05),见表2。

3 讨论

脐带绕颈是一种较为多见的脐带异常之一,常为绕颈一周,也可出现绕颈2周及以上的情况。脐带绕颈是否会影响胎儿的生长发育取决于脐绕颈的松紧程度,当脐绕颈过紧时可造成胎儿的营养及氧气的供应障碍,造成胎儿宫内缺氧,引起胎儿心功能的改变[5],此时如果临床医生不及时进行干预,可危及胎儿生命,因此动态监测晚期妊娠脐绕颈胎儿心功能的变化,指导临床医师选择合适的分娩时机,对围产医学有非常重要的意义。我们发现以往临床上多用M型超声、多普勒超声及二维超声评估脐绕颈胎儿心功能,大量研究显示上述方法容易受心率、心脏几何形态及前后负荷的影响,可重复性及准确性均较差[6-9]

STIC技术是近年来出现的评估胎儿左右心室收缩功能的新方法,图像帧频高,时间分辨率高,可重复性好。能较好地解决心脏三维重建中空间参数检测与时相信息变化的对应关系,动态显示包含收缩末期及舒张末期的整个心动周期,经过后处理技术可用于评估胎儿心脏的收缩功能。国内已有学者将STIC技术应用于正常胎儿、妊娠期糖尿病孕妇胎儿及妊娠期高血压状态下胎儿心室收缩功能的研究中[10-14],结果显示数据的一致性良好。国内外较多学者研究表明STIC技术测量正常胎儿及先天性心脏病胎儿心室容积的可重复性及准确性均较高[15-19]

本研究中A组胎儿RVESV、RVEDV、RVSV、RVCO以及RVEF与对照组相比,差异均无统计学意义,说明脐绕颈一周时胎儿发挥自身代偿机制,从而保护胎儿右心收缩功能不受影响。与对照组及A组相比,B组胎儿RVESV、RVEDV均增大,RVSV、RVCO以及RVEF均减小,说明脐绕颈周数等于或大于2周时,脐血管受挤压,胎儿通过脐带从母体获得的含氧血减少,会导致胎儿心肌的缺血、缺氧,最终使得胎儿心肌收缩力减低,收缩功能受到影响。

TDI技术直接提取来自心肌运动的平移信号,可以对三尖瓣环的心肌运动速度进行定量及定向的分析,已有学者证实Ea、Aa、Ea/Aa可很好的评估正常胎儿、三尖瓣反流胎儿及妊娠期糖尿病胎儿右心舒张功能[20-23]。本研究采用TDI技术评估正常胎儿及不同绕颈周数胎儿右心舒张功能及整体心功能。结果显示:A组及B组胎儿右心室Ea、Aa、Ea/Aa与对照组相比均减小,差异均有统计学意义;B组胎儿右心室Ea、Aa、Ea/Aa与A组相比,差异无统计学意义。说明脐绕颈胎儿右心舒张功能比收缩功能受损更早,更易发生改变。此外,A组胎儿右心室Tei指数与对照组相比增大,差异有统计学意义,B组胎儿右心室Tei与对照组及A组相比增大,差异有统计学意义,提示脐绕颈时胎儿的整体心功能受到影响。

STIC技术可评估脐绕颈胎儿右心收缩功能,TDI技术可评估脐绕颈胎儿右心舒张功能及整体心功能,与以往报道不同之处在于本实验将两种技术相结合,全面评价脐绕颈胎儿心功能的改变,从而为临床医生的早期诊疗提供可靠的依据。但是本研究也存在一定的局限性:①孕妇肥胖、胎动较多、胎儿较大及羊水少等均可影响胎儿四腔心切面的清晰显示,运用STIC技术进行心室容积测量时,心内膜面无法准确描记,最终导致心室收缩功能的测量误差较大,所以在本实验过程中对于图像不清晰者,我们要求孕妇活动后或是改日再行检查,并且多次测量以使误差降至最低;②TDI技术受心脏几何形态、血压以及心率的影响较小,但其受角度影响较大,所以在检查过程中我们严格要求多普勒取样线与房室环运动方向夹角小于20°。

综上所述,脐绕颈胎儿右心舒张功能、收缩功能及整体心功能均受损,只用一种方法进行心功能的评价是不全面的、不客观的,而将STIC技术与TDI技术联合应用可达到相互补充的目的。随着计算机技术的不断发展,两种技术将能被更多的应用于不同病理状态下胎儿心功能的评价中,有望在临床工作中发挥更大价值。

[参考文献]

[1]符珉.多普勒超声评价脐带绕颈胎儿大脑中动脉血流动力学对预测妊娠结局的价值[J].临床合理用药杂志,2018,11(11):21-22.

[2]王静.灰阶B超与彩色多普勒超声对胎儿脐带绕颈诊断的准确性及其对围生儿预后的影响[J].临床医学研究与实践,2018,3(13):138-139.

[3]Reinhard J,Hayes-Gill BR,Schiermeier S,et al.Intrapartumheart rate ambiguity:a comparison of cardiotocogram and abdominal fetal electrocardiogram with maternal electrocardiogram[J].Gynecol Obstet Invest,2013,75(2):101-108.

[4]王红玲.联合胎儿脐动脉血流测定与胎心监护在产前诊断中的意义[J].中国优生与遗传杂志,2017,25(5):89-90.

[5]王立娟,勇强,包晶晶,等.胎儿脐带绕颈程度与胎儿左心室Tei指数及脐动脉S/D值相关性研究[J].中国超声医学杂志,2019,35(5):447-450.

[6]Mielke G,Benda N.Cardiac output and central distribution of the blood flow in the human ferus[J].Circulation,2001,103(5):1662-1668.

[7]Hsieh YY,Chang FC,Tsai HD,et al.Longitudinal survey of fetal ventricular ejection and shortening fraction throughout pregnancy[J].Ultrasound Obstet Gynecol,2000,16(1):46-48.

[8]Schmidt KG,Silverman NH,Hoffman JIE.Determination of ventricular volumes in human fetal hearts by 2D echocardiography[J].Am J Cardiol,1995,76(2):1313-1316.

[9]Simpon JM,Cook A.Repeatability of echocardiographic measurements in the human fetus[J].Ultrasound Obstet Gynecol,2002,20(3):332-339.

[10]杨丽玲,姜志荣,苏虹.应用时间-空间相关成像技术评估妊娠期高血压疾病胎儿心功能[J].心脏杂志,2018,30(1):81-84.

[11]张茂春,张虹薇.时间-空间相关成像技术在评估胎儿心脏功能的初步研究[J].空军医学杂志,2018,34(3):262-264.

[12]王媛,赵旭,杨娅,等.时间-空间相关成像联合组织多普勒超声观察妊娠期糖尿病孕妇胎儿心脏结构和功能[J].中国医学影像技术,2019,35(41):574-577.

[13]姜卫香.时间—空间相关成像技术(STIC)评价正常胎儿心脏形态结构和左室收缩功能的初步研究[D].杭州:浙江大学,2014.

[14]康有梁,张婧,代婷,等.四维超声时间-空间相关成像技术与改良心肌活动指数联合在评估妊娠高血压子痫前期胎儿心功能中的研究[J].中国医学装备,2020,17(4):94-97.

[15]Hamill N,Yeo L,Romero R,et al.Fetal cardiac ventricular volume,cardiac output,and ejection fraction determined with 4-dimensional ultrasound using spatiotemporal image correlation and virtual organ computer-aided analysis[J].Am J Obstet Gynecol,2011,205(1):76.

[16]Kusanovic JP,Nien JK,Goncalves LF,et al.The use of inversion and 3D manual segmentation in volume measurement of fetal fluid-filled structures: comparison with virtual organ computeraided analysis(VOCAL)[J].Ultrasound Obstet Gynecol,2008,31(2):177-186.

[17]Meyer-Wittkopf M,Cole A,Cooper SG,et al.Three-dimensional quantitative echocardiographie assessment of ventricular volume in healthy human fetuses and in fetuses with congenital heart disease[J].Ultrasound Med,2001,20(4):317-327.

[18]他林昆,陆永萍,黄燕玲,等.时间-空间相关成像技术在胎儿心脏畸形筛查中的应用[J].中国妇幼保健,2020,35(11):2126-2128.

[19]刘宏强,王义成,程志华.STIC技术在晚期胎儿心脏圆锥动脉干检查中的应用[J].中国医疗设备,2018,33(4):74-76.

[20]高全霞,杨贵岚,全艳,等.二维超声联合多普勒超声评价胎儿右心功能及血流动力学随孕周变化规律[J].中国妇幼保健,2019,33(1):194-197.

[21]杨丽玲,胡媛,姜志荣.STIC并TDI评价妊娠期糖尿病胎儿右心室功能价值[J].青岛大学学报(医学版),2019,55(4):474-477.

[22]罗兵,王义成,杨贺,等.时间-空间相关成像-M型技术联合组织多普勒技术评价正常胎儿右心功能[J].中国医疗设备,2019,34(9):77-79.

[23]罗兵,王义成,温德惠,等.时间-空间相关成像M型技术联合组织多普勒成像技术评价三尖瓣反流胎儿右心功能[J].中国临床医学影像杂志,2019,30(1):18-20.

Application of Spatio-Temporal Image Correlation Technique and Tissue Doppler Imaging Technique in Evaluation of Right Ventricular Function of the Fetus with Nuchal Cord

ZHANG Liweia,WANG Yichenga,YANG Ruimina,LIU Yunchunb,LIU Hongqianga,LUO Binga,CHENG Zhihuaa
a.Department of Ultrasound;b.Department of Obstetrics,The First Affiliated Hospital of Hebei North University,Zhangjiakou Hebei 075000,China

Abstract:Objective To investigate the application value of spatiotemporal image correlation (STIC)combined with tissue Doppler imaging (TDI)in evaluating the right ventricular function of fetus with umbilical cord around neck.Methods A total of 98 cases of umbilical cord around the neck in our hospital were selected as the research object.According to the number of umbilical cord around the neck,they were divided into A group(umbilical around the neck for one week)and B group (umbilical around the neck for two weeks or more).In addition,143 cases of fetus without umbilical cord around the neck in the same gestational week were selected as the control group.The right ventricular end systolic volume(RVESV)and right ventricular end stroke volume(RVEDV)were obtained by STIC technique.Then the right ventricular stroke volume(RVSV),right ventricular cardiac output(RVCO)and right ventricular ejection fraction (RVEF)were calculated.Doppler spectra of tricuspid annulus tissue were obtained by TDI technique.EA peak in early diastolic phase,Aa peak in late diastolic phase and Sa peak in systolic phase were recorded,and Ea/Aa value and Tei index were calculated.The results of the above indicators were compared and analyzed among the three groups.Results Compared with the control group,there was no significant difference in RVESV,RVEDV,RVSV,RVCO and RVEF in A group(all P>0.05),while the values of Ea,Aa and Ea/Aa were decreased(P<0.05),and Tei index was increased(P<0.05).Compared with the control group and A group,the RVESV,RVEDV,Tei index of B group were increased,while RVSV,RVCO and RVEF were decreased,the differences were statistically significant(all P<0.05).In addition,Ea,Aa and Ea/Aa in B group were significantly lower than those in control group(P<0.05),but there was no significant difference between A group and B group (P>0.05).Conclusion STIC combined with TDI can accurately evaluate right ventricular systolic,diastolic and global function of the fetuses with nuchal cord,which can provide important information in guiding the active clinical treatment.

Key words:spatiotemporal image correlation;tissue Doppler imaging;nuchal cord;ventricular function

[中图分类号]R445.1;R714.5

doi:11.3969/j.issn.1674-1633.2020.11.029

[文献标识码]A

[文章编号]1674-1633(2020)11-0106-04

收稿日期:2020-08-25

基金项目:河北省2020年度医学科学研究课题计划(20200201)。

通信作者:王义成,主任医师,教授,主要研究方向为超声医学。

通信作者邮箱:wych63@126.com

本文编辑 韩莹