郭爽萍 黃漢林 馬小燕 尚寧 林慧娟 林慧芳 安思微

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬廣東省婦兒醫(yī)院超聲診斷科（廣州511400）

中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）畸形是人類胎兒最常見的先天畸形之一，在活產(chǎn)胎兒中約占1%[1]，常見的畸形包括：小頭畸形、腦室擴(kuò)張、腦積水、小腦延髓池?cái)U(kuò)張、全前腦、小腦及蚓部發(fā)育不良、蛛網(wǎng)膜囊腫和胼胝體發(fā)育不良等。其中，小頭畸形、腦室擴(kuò)張、腦積水、小腦延髓池?cái)U(kuò)張、小腦及蚓部發(fā)育不良和胼胝體發(fā)育不良等畸形往往需要通過測(cè)量對(duì)比相關(guān)徑線作出診斷[2]。胎兒顱腦超聲檢查一直是產(chǎn)前超聲檢查的重點(diǎn)和難點(diǎn)，但其容易受胎兒體位、孕周大小限制，且對(duì)于操作者的技術(shù)要求較高，而中樞神經(jīng)系統(tǒng)畸形常常預(yù)后不佳，并且在許多情況下與遺傳綜合征相關(guān)，因此產(chǎn)前作出準(zhǔn)確診斷意義重大[3]。

常規(guī)的二維胎兒超聲檢查方法測(cè)量雙頂徑、頭圍、側(cè)腦室、小腦橫徑和小腦延髓池寬度需要先獲取胎兒丘腦切面（trans-thalamic planes，TTP）、側(cè)腦室切面（trans-ventricular planes，TVP）和小腦切面（trans-cerebellar planes，TCP）等3個(gè)切面后再進(jìn)行相應(yīng)測(cè)量，耗時(shí)較長，且容易受胎位、顱骨聲影等因素影響，測(cè)量的質(zhì)量和效率主要取決于檢查者的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于初學(xué)者，可能因?yàn)殡y以獲取測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)平面而需要較長時(shí)間才能使用實(shí)時(shí)二維超聲獲得胎兒數(shù)據(jù)。Smart Planes軟件技術(shù)是基于大數(shù)據(jù)的人工智能化識(shí)別系統(tǒng)，計(jì)算相關(guān)參數(shù)精確識(shí)別CNS檢查基本切面，通過獲取胎兒顱腦容積數(shù)據(jù)，應(yīng)用自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)自動(dòng)顯示4個(gè)顱腦測(cè)量及診斷切面，但其臨床應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)行全面的臨床驗(yàn)證，本研究旨在探討Smart Planes軟件技術(shù)在日常胎兒產(chǎn)科顱腦檢查中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象隨機(jī)選取2017年7-11月在廣東省婦幼保健院超聲科進(jìn)行中孕期Ⅲ級(jí)產(chǎn)科彩色多普勒超聲檢查的胎兒299例，其中2例胎兒由于孕婦腹壁脂肪厚，未能獲取滿意的容積數(shù)據(jù)，Smart Planes無法識(shí)別4個(gè)顱腦檢查的標(biāo)準(zhǔn)切面，實(shí)際入選例數(shù)為297例。孕婦年齡17～44歲，平均（29.49±4.54）歲，孕周22～28周，平均23.43周，體質(zhì)量指數(shù)（23.43±2.96）。選取病例均為單胎妊娠，研究中孕婦均有準(zhǔn)確停經(jīng)史，或經(jīng)二維超聲測(cè)量評(píng)估的孕周與停經(jīng)史計(jì)算的孕周基本相符（≤2周）。排除標(biāo)準(zhǔn)：在11～13周頸項(xiàng)透明層增厚或妊娠前期檢查及本次篩查中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)或染色體異常的胎兒，以及缺少出生后隨訪結(jié)果的胎兒。

1.2 儀器采用邁瑞Resona7彩色多普勒超聲檢查儀，經(jīng)腹三維超聲容積探頭，頻率4～8 MHz，二維探頭頻率3.5～5.0 MHz。已預(yù)置了Smart Planes程序。

1.3 方法299例孕婦的數(shù)據(jù)采集由高年資醫(yī)生完成（主治醫(yī)師，從事產(chǎn)科超聲檢查6年），按孕周隨機(jī)抽取34名孕婦進(jìn)行二次數(shù)據(jù)采集，由低年資醫(yī)生完成（住院醫(yī)師，從事產(chǎn)科超聲檢查工作2年）。所有數(shù)據(jù)采集經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)并征得孕婦知情同意。

采用二維超聲進(jìn)行胎兒顱腦檢查，并獲得三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)診斷切面：TTP、TVP和TCP。按照標(biāo)準(zhǔn)在丘腦平面測(cè)量胎兒雙頂徑（biparietal diameter，BPD）和頭圍（head circumference，HC），在側(cè)腦室平面測(cè)量側(cè)腦室（lateral ventricle，LVW），在小腦平面測(cè)量小腦橫徑（transverse cerebellar diameter，TCD）和小腦延髓池（cisterna magna，CM）寬度。記錄獲取第一個(gè)切面和完成最后一次測(cè)量的時(shí)間，以及兩者的時(shí)間差。在標(biāo)準(zhǔn)的胎兒顱腦二維超聲檢查之后，采用三維容積探頭獲取以小腦切面為初始平面的顱腦容積數(shù)據(jù)。每位孕婦最多進(jìn)行3次三維超聲容積數(shù)據(jù)采集和Smart Planes成像，若3次均未獲得滿意的標(biāo)準(zhǔn)切面及測(cè)量數(shù)值則判定為失敗。根據(jù)胎齡，掃描獲取角度設(shè)置在45°和60°之間，以便完整掃描胎兒顱腦。為避開顱骨聲影干擾，小腦切面的中線與水平線呈30°～45°角，采集前囑孕婦屏住呼吸。采集完成后選擇“Smart Planes”鍵并按下“自動(dòng)測(cè)量”，系統(tǒng)自動(dòng)重構(gòu)四個(gè)顱腦診斷切面，并自動(dòng)測(cè)量與之前二維超聲相同的數(shù)值（圖1）。記錄二維檢查結(jié)束和三維檢查結(jié)束之間的時(shí)間以及兩者的間隔時(shí)間。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法本研究采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)，使用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass correlation coefficient，ICC）、Bland-Altman分析二維超聲和Smart Planes軟件對(duì)胎兒顱腦測(cè)量的一致性及可重復(fù)性，ICC＞0.75認(rèn)為一致性較好。比較兩項(xiàng)檢查技術(shù)所需時(shí)間并通過Mann-WhitneyU檢驗(yàn)進(jìn)行差異分析，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 獲取成功率在本組299例研究對(duì)象中，Smart Planes軟件成功分析了297例胎兒三維容積，成功率為99.3%（297/299），而在其余2例中由于孕婦腹壁脂肪厚，軟件無法識(shí)別4個(gè)診斷切面，失敗率為0.7%（2/299）。

2.2 ICC的一致性統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示二維超聲和Smart Planes軟件獲得的BPD、HC、LVW和TCD測(cè)量值均具有較高一致性，ICC分別為0.965、0.948，0.849和0.828，而CM測(cè)量值ICC為0.725（表1）。同一位操作者利用二維超聲和Smart Planes軟件重復(fù)兩次測(cè)量一致性較好，不同操作者間二維超聲和Smart Planes軟件重復(fù)兩次測(cè)量BPD、HC、LVW和TCD一致性較好，重復(fù)兩次測(cè)量CM一致性較低（表2、3）。

圖1 使用Smart Planes自動(dòng)測(cè)量后獲取的4個(gè)切面及測(cè)量數(shù)值Fig.1 Four planes and their measurement values obtained by Smart Planes automatically

表1 二維超聲和Smart Planes軟件測(cè)量胎兒顱腦結(jié)構(gòu)一致性分析Tab.1 Consistency analysis of fetal brain structures measured with two-dimensional ultrasound and Smart Planes

2.3 Bland-Altman的一致性Bland-Altman分析二維超聲和Smart Planes軟件測(cè)量一致性，結(jié)果顯示BPD、HC、LVW、TCD和CM測(cè)量值中分別有5.05%（15/297）、6.40%（19/297）、5.72%（17/297）、6.40%（19/297）和6.06%（18/297）的點(diǎn)在95%一致性界限（95%limits of agreement，95%LoA）之外；在一致性界限范圍內(nèi)，二維超聲與Smart Planes軟件測(cè)量BPD、HC、LVW、TCD和CM數(shù)據(jù)差值的絕對(duì)值最大分別為0.27、1.07、0.22、0.30和0.34，兩種方法測(cè)量結(jié)果平均值分別為5.95、21.87、0.51、2.68和0.57（圖2）。除CM測(cè)量值之外，兩種方法所獲得的BPD、HC、LVW和TCD測(cè)量值的差值幅度在臨床上可以接受，因此認(rèn)為二維超聲和Smart Planes軟件在BPD、HC、LVW和TCD測(cè)量中具有較好的一致性。

表2 同一位操作者二維超聲與Smart Planes軟件重復(fù)測(cè)量一致性分析Tab.2 Consistency analysis of repeated measurements with two-dimensional ultrasound and Smart Planes software by the same operator

表3 不同操作者二維超聲與Smart Planes軟件重復(fù)測(cè)量一致性分析Tab.3 Consistency analysis of repeated measurements with two-dimensional ultrasound and Smart Planes by different operators

圖2 Bland-Altman分析二維超聲和Smart Planes軟件測(cè)量的一致性Fig.2 Consistency analysis using two-dimensional ultrasound and Smart Planes by Bland-Altman method

2.4 SmartPlanes軟件與二維超聲獲取時(shí)間比較 使用Smart Planes軟件分析胎兒顱腦數(shù)值所需平均時(shí)間為13.7 s（范圍10～39 s），明顯短于用二維超聲技術(shù)獲得相同測(cè)量所需的49.0 s（范圍26～82 s）（U=57.0，Z=-21.175，P＜ 0.0001）。高年資醫(yī)師采用二維超聲或Smart Planes軟件完成胎兒顱腦數(shù)據(jù)測(cè)量所需時(shí)間均短于低年資醫(yī)師（分別為47.6 svs83.7 s，P＜ 0.0001；12.8 svs15.1 s，P＜0.000 1）。

3 討論

胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)的胚胎發(fā)育是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，在不同時(shí)期具有不同的腦內(nèi)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)，加之腦內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此獲得準(zhǔn)確的胎頭測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)評(píng)估胎兒生長和胎兒大腦正常發(fā)育對(duì)于產(chǎn)前診斷有至關(guān)重要的作用。

3.1 顱腦超聲檢查現(xiàn)狀目前使用的二維超聲技術(shù)檢查質(zhì)量取決于兩個(gè)步驟：首先獲取標(biāo)準(zhǔn)的診斷平面，然后在凍結(jié)圖像上進(jìn)行人工測(cè)量，這兩個(gè)步驟的效率除了受胎兒位置及胎動(dòng)影響，主要還取決于操作者的技能和經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于某些顱內(nèi)疾病，如胎兒胼胝體部分性缺失或發(fā)育不良，即使二維超聲橫切面上有一些間接征象可以作為產(chǎn)前診斷的線索[4]，但漏診率高，且作出準(zhǔn)確診斷仍需獲取正中矢狀面。三維超聲有助于超聲醫(yī)生獲得診斷切面，這項(xiàng)技術(shù)可以讓我們獲得所有胎兒顱腦的容積數(shù)據(jù)，重建胎兒顱腦疾病診斷所需的標(biāo)準(zhǔn)切面[5]。斷層超聲成像（TUI）是一種新的 3DUS 顯像和觀察模式，利用容積超聲原理對(duì)所采集的容積數(shù)據(jù)進(jìn)行多方位斷層，能獲得與二維超聲相似的斷面，還可利用容積數(shù)據(jù)的獲取，在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)胎兒的檢查，數(shù)據(jù)可在脫機(jī)后進(jìn)行后處理，可對(duì)感興趣的區(qū)域進(jìn)行多平面顯示。然而，后處理的操作步驟較為繁瑣，需要一定的經(jīng)驗(yàn)和技巧，因此限制了其臨床應(yīng)用，不適合作為常規(guī)技術(shù)應(yīng)用于胎兒顱腦數(shù)據(jù)的測(cè)量。盡管已有部分研究開發(fā)了一些程序用于胎兒大腦3D重建[6-7]，但這些方法需要操作者在獲得容積數(shù)據(jù)后進(jìn)行后處理，因此需要操作者具有三維取樣和確定診斷切面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。RIZZO等[8]利用5D CNS軟件，從丘腦平面獲得三維胎兒顱腦容積后，可重建胎兒顱腦的三個(gè)軸平面，獲取TCP、TTP、TVP和MSP四個(gè)切面，再由5D CNS軟件完成胎兒顱腦數(shù)據(jù)測(cè)量，得到BPD、HC、LVW、TCD和CM的測(cè)值，但其識(shí)別和測(cè)量需要在激活5D CNS功能后手動(dòng)將兩個(gè)參考點(diǎn)分別放置于丘腦中部和透明隔腔，無法做到一鍵獲取切面并測(cè)量。

3.2 自動(dòng)容積導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用前景與局限性應(yīng)用Smart Planes軟件只需在小腦切面獲取胎兒顱腦容積數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“Smart Planes”按鈕，系統(tǒng)便可自動(dòng)識(shí)別并輸出TCP、TTP、TVP和MSP，獲得自動(dòng)測(cè)量所在標(biāo)準(zhǔn)切面的胎兒評(píng)估參數(shù)。重建的正中矢狀面也有助于我們?cè)\斷胎兒腦中線的結(jié)構(gòu)畸形，包括胎兒胼胝體缺失、小腦蚓部發(fā)育不良和后顱窩囊性病變[9-10]。

在本次研究中，299例接受中孕期Ⅲ級(jí)產(chǎn)科彩色多普勒超聲檢查的孕婦中，除了2例由于孕婦腹壁脂肪過厚，獲取圖像較模糊，軟件無法識(shí)別4個(gè)診斷切面外，其余99.3%均可以實(shí)現(xiàn)胎兒顱腦的自動(dòng)測(cè)量，且使用Smart Planes軟件分析胎兒顱腦數(shù)值所需平均時(shí)間為13.7 s，明顯短于應(yīng)用二維超聲技術(shù)獲得相同測(cè)量所需的平均時(shí)間（49 s）。高年資醫(yī)師采用二維超聲完成胎兒顱腦數(shù)據(jù)測(cè)量所需時(shí)間明顯短于低年資醫(yī)師（47.6 svs83.7 s），而使用Smart Planes軟件獲取測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，兩者的差異明顯縮短（12.8 svs15.1 s），可見Smart Planes軟件對(duì)于低年資經(jīng)驗(yàn)較少的醫(yī)師可以顯著縮短檢查時(shí)間，提高檢查效率。統(tǒng)計(jì)分析表明二維超聲與Smart Planes軟件在BPD、HC、LVW和TCD測(cè)量結(jié)果中具有較高的一致性和可重復(fù)性。但是，在對(duì)胎兒CM測(cè)量中發(fā)現(xiàn)二維超聲與Smart Planes軟件結(jié)果一致性不佳，可能的原因有：（1）正常CM深度數(shù)值較小，不同操作者之間或同一操作者采用不同測(cè)量方法均可能造成比較大的誤差。（2）CM的準(zhǔn)確測(cè)量依賴于標(biāo)準(zhǔn)的二維超聲切面，當(dāng)胎兒活動(dòng)度大，孕婦腹壁脂肪厚，胎頭位置低，無法獲取標(biāo)準(zhǔn)的二維超聲切面，也就不能獲得準(zhǔn)確的頭顱三維容積數(shù)據(jù)，CM測(cè)量值則會(huì)偏離實(shí)際大小[11]。（3）胎動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的混響偽影并形成通過CM中心的類似于骨骼的高回聲結(jié)構(gòu)[12]，導(dǎo)致機(jī)器自動(dòng)識(shí)別錯(cuò)誤。（4）因小腦鐮存在而在CM內(nèi)部出現(xiàn)高回聲分隔[13]，容易使Smart Planes軟件誤認(rèn)為是顱骨邊緣而出現(xiàn)識(shí)別錯(cuò)誤。（5）當(dāng)枕部的顱骨與超聲聲束平行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)回聲失落，可能導(dǎo)致識(shí)別不準(zhǔn)確。上述原因說明Smart Planes軟件測(cè)量胎兒CM可能存在一定局限性。

3.3 本研究的局限性顱腦容積數(shù)據(jù)是由在胎兒檢查方面有豐富經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師獲得的，其水平可能高于一般超聲檢查者，因此，在妊娠中期常規(guī)超聲檢查時(shí)，成功獲得診斷切面及測(cè)量數(shù)據(jù)的比例可能會(huì)更低。另外，本研究只針對(duì)于接受中孕期Ⅲ級(jí)產(chǎn)科彩色多普勒超聲檢查的孕婦（妊娠22～28周），對(duì)于不在此孕周范圍內(nèi)的胎兒，其獲取成功率及可重復(fù)性有待今后進(jìn)一步研究。

綜上所述，自動(dòng)容積導(dǎo)航技術(shù)（Smart Planes）能夠較好地獲取胎兒顱腦檢查切面，減少胎兒顱腦基本測(cè)量所需的檢查時(shí)間，提高妊娠中期超聲檢查的工作效率，為評(píng)估胎兒顱腦發(fā)育提供了更簡便、有效的方法，有利于較少經(jīng)驗(yàn)的操作者進(jìn)行胎兒顱腦疾病的診斷及基礎(chǔ)研究。