产前诊断中三维超声成像的后处理技术模式及应用现状

　　三维超声在产前筛查和诊断某些胎儿畸形中有重要的作用。后处理技术是在获取ROI三维容积数据后，根据诊断需要对图像进行处理，不仅可依据不同断面对组织结构进行全面分析，增加组织对比度，准确测量胎儿不规则结构的体积和心脏容积，对血管的分布和连接情况进行分析，而且操作简单方便，数据存储后可进行脱机分析，缩短检查时间。三维超声成像的后处理技术已广泛应用于临床。本文对三维超声成像的后处理技术模式和应用现状进行综述。

　　1层面成像技术

　　1.1超声断层成像技术（tomography ultrasound ima-ging,TUI）

　　TUI可从任意方向对容积数据等距离平行切割，显示一定数量的二维平面，立体、直观地显示目标器官。由TUI获取的颅脑矢状切面，可显示小脑蚓部与脑干、4脑室及小脑延髓池之间的关系，有助于诊断Dandy-walker畸形、菱脑融合、Blake porch囊肿等后颅窝池疾病。

　　Sepulveda等[1]采用TUI显示胎儿颜面部三个正交平面的图像，可通过扫查鼻后三角区判断腭裂的位置和程度。TUI在胸廓矢状面或冠状面，不仅可通过判断食管囊袋的位置诊断先天性食管闭锁[2];还可发现隔疝和肺发育不良[3].

　　Guang等[4]测量胎儿肛门括约肌的直径和与坐骨的距离，可诊断肛门闭锁。虽然TUI对容积数据进行等距离平行切割，但不能进行任意方向的旋转或手动描记切割方向，而且切面之间的层厚固定，因此对于目标结构的观察具有一定的局限性。

　　1.2自由解剖成像（OmniView）技术

　　OmniView通过手动画线从任意方向或角度切割容积数据，获取任意非正交切面，实现了对胎儿目标结构任意方向的自由解剖观察，改善了对目标结构观察的局限性，可显示TUI方法不能获得的曲线平面。

　　Tonni等[5]在胎儿面部的矢状面上，采用OmniView技术，沿胎儿的上唇、硬腭、软腭和悬雍垂画一条曲线，可将胎儿的上唇、硬腭和软腭在横断面上展开，对于鉴别单纯性唇裂或腭裂具有很高的价值。此外，以胎儿颅脑横断面为初始切面，沿大脑镰画一条线，可在重建的正中矢状面上显示胼胝体和小脑蚓部结构；沿小脑横径画线，冠状面可显示4脑室和后颅窝池[6].OmniView不仅可单独使用，还可与容积对比成像（volume contrast imaging,VCI）和心脏时间-空间关联成像（spatio-temporal im-age correlation,STIC）等多种技术联合应用诊断。

　　1.3多层面成像模式（multi slice view,MSV）和任意剖面成像模式（oblique view,OBV）
　　
　　MSV可同时显示横断面、矢状面、冠状面的多个连续切面，OBV可显示弯曲的非标准切面的多个连续断面。沈国芳等[7-8]研究发现MSV和OBV可在不受胎位影响的情况下获取颅脑正中矢状切面，不仅可显示小脑蚓部与脑干、4脑室和后颅窝池的关系，还可观察胼胝体的发育情况。这种方法更加高效，可获得更多目标结构的图像信息。

　　2改变组织间对比度技术

　　2.1VCI VCI通过增强相似结构的组织对比度显示

　　ROI的边缘及内部结构。通过VCI可区分肺与肝组织诊断胎儿隔疝；可显示胎儿子宫鉴别假两性畸形[9];还可诊断胎儿腭裂和开放性脊柱裂等。VCI可显示胎盘附着处子宫肌层的厚度和胎盘侵入的深度，准确评价前置胎盘[10].Martinez等[11]将OmniView和VCI联合应用，沿胎儿脊柱的矢状面画一条曲线，在重建的冠状面上测量腰椎和骶尾椎（L1~S2）椎体面积，对骶尾椎开放性脊柱裂有诊断价值。
　　
　　2.2容积渲染反转模式

　　反转模式在最小透明模式的基础上，将信息色彩反转，可使正常的无回声结构，如脑室、胃泡、膀胱、肾盂、胆囊等变成实性回声，将正常情况下实性回声的结构，如骨骼等通过灰阶反转变为无回声。

　　Hata等[12]对孕7~10周的胚胎用反转模式显示胚胎脑泡结构。反转模式还可发现胎儿异常的液体填充，可诊断如食管闭锁、胸腔积液、十二指肠闭锁、脑积水、全前脑、多囊泡肾发育不良、肾积水等疾病，明确病变的范围和程度。

　　3体积测量技术

　　3.1虚拟器官计算机辅助分析（virtual organ com-puter aided analysis,VOCAL）

　　VOCAL通过描绘形态不规则的腔隙和器官的轮廓测量容积。

　　VOCAL可直接测量妊娠囊、胎盘、胆囊、胃泡、肝脏、胸腺、甲状腺、小脑蚓部、小脑、胼胝体等体积。通过VOCAL测量脉络丛与侧脑室的体积比，可评估侧脑室扩张胎儿的预后。由于肾实质容积随着肾有效血浆流量下降而减小，因此通过VOCAL测量肾积水的容积和患肾肾容积后计算肾实质容积，可间接反映肾功能。对于妊娠期高血压的孕妇、宫内生长受限的胎儿及先天性心脏病合并充血性心力衰竭的胎儿，VOCAL通过测量胎儿膀胱体积，发现产尿率减低不仅与胎儿慢性宫内缺氧的程度有关[13],还与胎儿心力衰竭的程度有关[14].Laban等[15]发现VOCAL测量胎儿肺的体积并结合肺动脉阻力指数，可预测新生儿呼吸窘迫综合征。

　　3.2自动容积测量技术（sonographic automatic vol-ume calculation,SonoAVC）

　　VOCAL需通过手工勾画ROI的轮廓再进行测量，而SonoAVC可自动对不规则形态的组织器官及腔隙的轮廓进行识别，测量无回声区或低回声区的容积，增加了测量的准确性。

　　Rizzo等[16]采用Sono AVC和VOCAL两种方法测量同一ROI的体积，测量值间差异无统计学意义（ICC>0.95），但SonoAVC的耗时明显减少（P<0.0001）。
　　
　　Sono AVC与STIC联合应用，可测量胎儿心室收缩期及舒张期的容积，计算每搏量、射血分数和心输出量来评价胎儿心功能。

　　4胎儿心脏平面的显像技术

　　4.1心脏STIC技术

　　STIC技术是由大量连续的二维切面组成的三维容积数据，其中每个二维切面包含容积信息和所处的时相信息，各时间点的二维图像组成一个完整心动周期，形成胎儿心脏时间与空间图像。

　　在结构方面，STIC不仅可显示房室瓣、卵圆孔、房室间隔等正常的心脏解剖结构，而且有助于房（室）间隔缺损、肺静脉异位引流、圆锥动脉干畸形、心脏憩室和室壁瘤等疾病的诊断。在功能方面，STIC技术联合胎儿心脏三尖瓣平面偏移，通过M型超声测量三尖瓣垂直位移来评价胎儿的右心功能[17].Hamill等[18]使用STIC技术联合VOCAL,发现胎儿心脏功能的改变会增加胎盘的血流阻力。

　　STIC技术与OmniView联合应用，在四腔心切面，沿室间隔心尖部到房间隔卵圆孔或从室间隔缺损部位的左心室面到右心室面画一条线，可实现对室间隔缺损部位多切面、多角度的自由显示，有利于鉴别真性室间隔缺损与室间隔回声失落[19].STIC技术虽然简化了图像采集过程，但图像的后处理需要一定的时间，操作医师需要对胎儿心脏空间结构关系有一定的认识，才能完成图像分析。

　　4.2四腔心切面偏转扫查技术（four chamber viewand swing technique,FAST）

　　FAST技术是通过STIC获得胎儿心脏的容积数据，采用OmniView进行后处理，进而显示标准胎儿超声心动图诊断切面[20].沿着胎儿心脏的动脉导管弓长轴切面画四条解剖切线，第一条线固定于三血管气管切面、第二条线固定于五腔心切面或主动脉长轴切面、第三条线固定于四腔心切面，即可通过移动第四条线显示三血管和气管切面、五腔心切面和主动脉长轴切面、四腔心切面和胃的切面。当采用FAST技术不能获取相应的诊断平面或某些切面显示异常时，应高度怀疑先天性心脏病。FAST可简化胎儿心脏检查程序，减少对操作者的依赖性。

　　4.3简化目标血管渲染技术（simple targeted arterialrendering,STAR）

　　STAR技术是STIC获取心室流出道和室间隔的容积数据后，采用OmniView进行脱机分析。STAR是由四腔心切面画的三条独立的线组成像"星星"的图像[21].STAR可观察左心室流出道、动脉导管弓及主动脉弓切面。STAR技术对四腔心切面正常的疾病有诊断价值，如大动脉转位、法洛四联征、右心室双出口、永存动脉干及主动脉缩窄等。

　　4.4胎儿心脏计算机辅助成像（Sono-VCAD）

　　Sono-VCAD是在STIC和TUI的基础上，一次性完成对整个胎儿心脏三维容积数据分析的一种计算机辅助方法。

　　Sono-VCAD适用于孕18~23周的胎儿。在获取容积数据后，调节A切面与四腔心简化图像相吻合，心尖位于10点~11点，脊柱位于6点，开始扫描即获取左、右心室流出道、胃泡、上下腔静脉、动脉导管弓切面和主动脉弓，每幅重建图像的左下方有一幅参考切面以供比较，以判断图像获取是否标准。

　　Sono-VCAD不仅可缩短检查时间，还可提高胎儿心脏诊断切面的准确性和操作的可重复性。

　　5高分辨率（high-definition,HD）成像技术

　　5.1炫影成像（HD live）HD live融合了轮廓渲染

　　模式和透视剪影，增加从组织和皮肤传播的光源，采用混合真实光源，操作者可自动选择光源角度获取超声容积，增加解剖结构的细节[22],可更好地识别组织边界，提高渲染模式的图像分辨率，增加图像的真实感。

　　在早孕期，有利于观察胎儿的脑室、胃泡及膀胱等无回声结构，可显示遮挡的组织结构，方便渲染图像处理后的分析。此外，HD live还可对胎儿整个心脏和血管连接进行表面成像。

　　Hata等[23]研究分析了3胎异常的胎儿心脏，发现HD live可真实反映房室瓣的瓣叶情况。在三尖瓣下移畸形，发现房化右心室和三尖瓣附着点下移的位置。HD live还可显示左心发育不良胎儿的三尖瓣增厚和肺动脉瓣发育不良，显示法洛四联征的主动脉骑跨和室间隔缺损。

　　5.2高分辨率血流显像技术（HD flow）

　　HD flow技术较能量多普勒敏感，可分辨血流方向，对于胎儿脐带打结的判断具有诊断价值[24],与STIC联合应用可整体显示正常胎儿动静脉循环，对判断如主动脉弓缩窄、静脉导管缺如或血管走行异常等有重要意义。

　　5.3煊流技术（HD live flow）HD live flow以不同

　　深度同步实时展示容积内血管的结构，充盈饱满，立体感强，有利于细微结构的观察，增加了血流的真实感，可通过方向性、单色或能量多普勒的血流方式显示，可很好地评估血流的分布及灌注状态。

　　6展望

　　三维超声和一系列后处理技术联合应用，可重建ROI的立体空间方位，对组织结构进行全面分析，精确测量不规则结构的体积，储存的容积数据可进行脱机分析。后处理技术是在三维超声基础上的进一步深入，可降低三维超声的应用难度和技术依赖性，为超声医师诊断和鉴别诊断胎儿畸形的有效工具。将后处理技术在胎儿产前检查中推广应用，不仅有助于更好地诊断和鉴别诊断胎儿相关疾病，还可推动国内产前诊断水平的不断提高。