2. 济宁市第一人民医院超声医学科,山东 济宁 272100
2. Jining NO.1 People’s Hospital, Jining 272100 China
胎儿结构异常是临床常见的出生缺陷疾病之一,胎儿产前筛查是提高胎儿出生缺陷产前检出率的重要检查[1]。随着超声诊断技术的进一步发展和应用,超声仪器分辨力不断提高,产前超声筛查可以诊断的畸形种类正在不断增加。
在产前超声筛查中,血管对于疾病的诊断有指导意义,但仅靠二维超声也很难鉴别疾病的良恶性。目前最常用彩色多普勒血流成像技术(color Doppler flow imaging,CDFI)诊断血管,但仅仅能检测到管径 > 0.2 mm且流速相对较高的血管 [2]。对比增强超声造影(contrast-enhanced-ultrasound,CEUS)可以诊断出低速血流,但为有创性检查,不适用于所有患者。因此尽管传统的彩色/能量多普勒超声评估胎儿血管的研究较多,但由于常规多普勒成像质量差,无法清晰识别胎儿小微血管,所以研究结果及临床应用并不理想。
本文主要介绍超低速血流成像模式(SlowflowHD)的技术原理及其在胎儿心脏、腹部脏器微血管、小外周血管中的临床应用进展。
1 SlowflowHD技术的原理SlowflowHD是一种新的多普勒模式,其可以清晰显示胎儿血管床中微小血管的血流流动。SlowflowHD使用一种全新的采集架构,可自动计算最佳脉冲重复频率,通过与高度精密的壁滤波器相结合,提高对细小血管的检测敏感度,达到即使电离角不佳时也能检测血流量的目的。在标准彩色多普勒成像中,滤波器通常设置为去除大多数组织运动伪影。然而,SlowflowHD模式不仅可以从超声信号中去除组织运动,还可以去除低速流动。因此,SlowflowHD对低速血流具有更高的敏感性。利用这一优势,可以获得更好的图像质量,精确显示细小血管的结构,应用于胎儿心脏及各大器官血管筛查能更有效地提高异常检出率。
2 SlowflowHD在胎儿检查中的应用 2.1 SlowflowHD在早孕期检查胎儿心脏的应用 2.1.1 早孕期产前超声筛查的意义一般认为进行胎儿早孕期超声检查的最佳时期是妊娠11~13+6周,其主要目的是为了确认单胎或多胎妊娠、确定绒毛膜性和羊膜的数量、测定胎龄、筛查主要胎儿结构异常。
超声测量技术的提升使得产前超声诊断不再过多地受限于孕周的约束,越来越多的结构异常可以在早孕期得以发现。在妊娠早期进行超声检查可以识别大约一半的产前诊断的主要异常[3]。已有较多研究表明早孕期胎儿系统性超声筛查简便易行,不仅能够筛查出胎儿大部分的严重结构畸形,尤其是一些严重、致死性的异常,如无脑儿、脑膨出、无叶全前脑、体蒂异常、腹裂、脐膨出等。而且有助于预测胎儿染色体异常或心脏畸形,为中、晚孕期超声检查提供重要依据[4-6]。
2.1.2 SlowflowHD检查早孕期胎儿心脏先天性心脏病(congenital heart defects,CHD)是新生儿最常见的出生缺陷之一,其发病率及死亡率一直居于小儿先天性缺陷疾病谱的首位[7],有报道其发病率约占活产婴儿的8‰~10‰[8-9]。胎儿心脏超声检查多在中孕期进行,是目前诊断胎儿先心病的首选方法,目前国内外已有成熟的规范和指南明确该检测的适应证和操作规范[10-11]。早孕期进行胎儿先心病的筛查难度高于中孕期,有研究显示,低危妊娠人群中,早孕期产前诊断可以检查出64%的心脏异常,而在高危人群检出率达到了68%[12]。
早孕期胎儿心脏结构筛查应主要观察以下几个切面:四腔心切面、左右心室流出道切面、三血管和气管切面。Karadzov Orlic等[13]发现早孕期(11~14周)进行对胎儿心脏结构筛查切实可行,12~14周四腔心切面可视满意度可达80%。De Robertis等学者[14]的研究结果表明,孕13~14周为观察胎儿四腔心切面的最佳时机,四腔心切面显示率为95%,三血管切面显示率为94%,可筛检出约80%的先心病。对于严重的复杂性心脏病,如单心房、单心室、法洛四联症、左右心发育不全和较大的心内膜垫缺损等,检出率则可达95%。以上研究结果均表明,早孕期筛查胎儿心脏结构异常具有可行性,但目前早孕期CHD检出率却并不理想。
超声心动图存在一些技术上的不足:一是重组的声窗会影响心室壁厚度定量测量;二是孕早期心脏体积较小,探头主要测量位置又较为固定,不可避免地导致切面图像出现倾斜不能充分的显示[15]。彩色多普勒作为评估大血管内血流大小、形状和方向的一种辅助方法,虽然能明显地提高检出率,但其并不能精确地描绘细小血管的结构,特别是在照射角度不理想的情况下。
目前研究表明,SlowflowHD可以成为孕早期进行超声心动图的重要工具,它提高了B型图像的分辨率,可以更详细地显示实体器官的血管系统。基于SlowflowHD技术以上优点,在进行孕早期胎儿筛查时使用SlowflowHD对胎儿心脏结构以及血流方向、速度等,在不同标准切面进行全方面评估,更加精确地描绘胎儿心脏各房室与大动脉的形状、结构、连接关系。心脏的在孕11周时就已完成从最早期的原始心管形成到有4个腔室、2条大血管的心脏这一过程,通常产前检查在11~13+6周这个时期进行胎儿NT和鼻骨筛查,以发现21-三体等非整倍体染色体异常[16]。若同时进行心脏结构异常筛查,可以在不增加检查次数和费用的情况下,提前发现一些重大心脏结构畸形,减轻孕妇及其家庭的身心痛苦。
2.2 SlowflowHD在检查胎儿腹部脏器微血管的应用已有多项研究[17-19]分别使用二维、三维、彩色多普勒等方法来评价胎儿腹部血管。然而,除了图像质量较差外,胎儿腹部的细小外周血管很难显示。
胎儿腹腔内血管异常包括腹腔内脐静脉曲张、持续性右脐静脉或静脉导管发育不全。胎儿腹腔内器官微血管异常包括肝母细胞瘤、肝血管瘤、多囊肾或多囊发育不良肾。Hata等[20]使用SlowflowHD对26例在18~38周正常胎儿和1例31周4天的左肾多囊性发育异常胎儿的研究显示左肾多囊性病变的胎儿肾脏实质的微血管明显减少。由此可见SlowflowHD在胎儿腹部脏器微血管成像方面更加清晰,胎儿腹部脏器微小血管在图像上表现为肝脏微血管呈渔网样,脾脏微血管呈蜂窝状,肾脏微血管呈树状,如图1。
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图 1 胎儿腹部脏器微小血管SlowflowHD图像 Figure 1 SlowflowHD images of microvessels in fetal abdominal organs 注:A.为胎儿肝脏门静脉;B.为胎儿脾脏脾动脉;C.为胎儿肾脏肾动脉。 |
因SlowflowHD在血管检测上的特性,该项技术也被应用于检测胎儿不同器官小周围血管。Hata等[21]的研究结果显示SlowflowHD可以清楚地识别胎儿颅内小血管及眼眶血管,胸腔及腹腔微血管,以及四肢小血管。
以往评估胎儿解剖和功能特征的研究中很少涉及胎儿舌头,Hernandez-Andrade和Romero[22]使用SlowflowHD模式对胎儿舌循环进行了可视化,清晰显示了舌深动脉及其外侧分支,以及其最终轨迹朝向舌头的内侧区域。SlowflowHD提高了以上胎儿结构异常检出率,有助于胎儿先天性异常和遗传综合征的诊断。
2.4 SlowflowHD在其他检查中的应用除上述应用之外,Sadek等[23]还使用了该技术评估子宫内膜血流,能够轻松识别径向和螺旋动脉中可能更具有临床意义的较小血管,与临床的相关性更高。傅庆美等[24]研究表明超声彩色多普勒可应用于评估子宫内膜癌患者子宫肌层浸润程度和术前病理分级。SlowflowHD技术在小微血管方面的优势,使其拥有成为子宫内膜筛查工具的潜力,以后的研究可以进一步探索该技术在子宫内膜中的应用。
3 SlowflowHD的主要局限性由于SlowflowHD探头的超声频率一般为3~9 MHz,多普勒声束穿透能力有限,对于肥胖母亲,会影响超声束对胎儿腹腔内血管的识别能力。其次,随着孕周的增加,胎儿心脏跳动、母体呼吸运动亦会产生相对较明显伪影,胎儿朝向或远离探头的运动会产生错误的血流信号。针对以上情况,声学输出、增益和平衡应设置为较低水平,感兴趣区域应尽可能缩小,避免过多包含其他结构,同时检查和采集图像仅在胎儿静止时进行,以上方法可以有效减少伪影提高检查质量。此外,SlowflowHD的热输出虽然有研究表明在推荐范围内[25-26],但也应限制扫描持续时间尽可能短,减小对胎儿及孕妇的影响,并获得足够的临床信息。
SlowflowHD对微小血管的显示优势可以进一步提前超声发现胎儿异常的时间,在早孕期即可提示异常,提醒临床给予关注或采取措施。然而,胎儿解剖结构在不同的时期发育成熟,有些发育较晚的脏器在早孕期尚无异常表现,如胼胝体缺失、小头畸形、肾积水、十二指肠闭锁、肠闭锁、肛门闭锁、生殖器异常、后颅窝池病变等,需要中孕期的超声筛检来补充和确定,故不能取代中孕期系统性的超声检查,难以避免出现漏诊或误诊[27]。因此在任何情况下,孕中期的重复检查都是必要的,同时也必须进行正确的孕早期检查,如此才能最大程度上降低胎儿出生缺陷率。
对于SlowflowHD的临床应用的研究目前多数是小样本量研究,不能排除研究结果受检查者临床经验以及主观原因影响,并且SlowflowHD检测结果的准确性没有病理学证据验证,目前没有统一的诊断标准,尚需要更多大样本量的研究以及更详实的实验操作方案,以提供更丰富准确的研究数据。
4 SlowflowHD与传统多普勒方法及超微血管成像(SMI)比较 4.1 与传统多普勒超声相比较在传统的多普勒方法中,通过降低脉冲重复频率来提高灵敏度,提高小微血管的显示,但这会导致超声图像出现明显伪影,影响检查结果的准确性。其诊断结果更是会受到胎龄、羊水量、检查医师仔细程度及技术水平的影响[28]。
SlowflowHD通过计算最佳脉冲重复频率,与壁滤波器结合来提高对细小血管的敏感度。在此原理基础上,即使在电离角不是最优的情况下,SlowflowHD也能检测微小血流,因此对于病灶血流的显示更具有优势。
4.2 与超微血管成像(SMI)技术相比较类似的先进流量检测成像技术还包括佳能医疗系统(前东芝医疗成像)的超微血管成像 (superb microvascular imaging,SMI)。SMI是一种新型血流成像技术,通过分析杂波运动的特点,采用新的自适应算法来识别并消除组织运动伪影,以此来揭示真实的血流[29]。SMI 有灰度模式( mSMI)和彩色模式( cSMI)2种模式。mSMI显示图像为灰色,通过抑制背景信号提高对血管系统的敏感性,侧重对血流的显示;cSMI则可以同时显示二维和彩色图像[30]。陶迅等[31]对98例TI-RADS 4类甲状腺结节进行SMI两种模式对比分析,结果显示SMI可显示管径 > 0.1 mm的低速微小血管,对于细小血管mSMI显示得更为清晰且精确。
SlowflowHD和SMI作为新兴超声检查技术,在显示小微血管及低速血流方面均更显优势。SMI目前在甲状腺、乳腺、淋巴结、睾丸、胎盘、胎儿心脏等方面的应用已经较为成熟,但仍然存在一些局限性,例如没有具体的诊断标准,在肿瘤良恶性的鉴别诊断方面仍存在较多的争议。因此,需要更多的临床研究对检查结果进行量化以确定诊断标准,甚至是与病理分型之间的相关性[32]。相比之下,SlowflowHD在临床尚未推广应用,目前仍处于研究阶段。二者显示的胎儿血管多普勒亮度几乎相同,但检测模式略有不同,目前尚无对二者孰优孰劣的对比研究,关于这点还需进一步探讨,但毋庸置疑的是,两者进一步技术进展将有利于胎儿早孕期心脏大血管,腹部脏器及浅表微血管的产前超声评估,这对控制畸形儿的出生、促进优生优育的意义重大。
5 结 语SlowflowHD是一项新型的多普勒技术,可以应用于产前检查中,对胎儿各部位小微血管清晰成像。该项技术可以有效提高早孕期胎儿心脏及各器官小血管异常的检出率,以及早提示患者及时进行产前遗传咨询,具有一定的临床应用价值。不仅有利于新生儿的健康成长,还保护了孕妇的身心健康,减轻患者家庭负担,提高社会人口质量。然而,SlowflowHD是一项新兴技术,对该项技术的研究与应用尚处于初级阶段,且该项技术对仪器的要求较高,目前还无法在早孕期产科筛查中广泛应用开来。SlowflowHD技术的研究及应用尚需要更多的专家或学者作进一步的探索,未来需以胎儿结构畸形病例为对照大样本研究及多中心研究,以提供更多的循证学依据。
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