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时空关联成像在胎儿心功能测定上的应用

李剑  
【摘要】:目的:研究三维超声时空相关成像(Spatio-Temporal Image Correlation, STIC)三种辅助技术[体器官计算机辅助分析(Virtual Organ Computer-aided AnaLysis, VOCAL),反转成像模式(Inversion mode, Inversion)和超声自动容积测量(Sonography-based Automated Volume Count, SonoAVC)],在胎儿左室容积测量中的应用方法和可行性,探索一种自动测量胎儿左室功能的新型工具。 方法:(1)建立体外模型组,通过体外实验验证STIC技术测量容积的准确性和可靠性。制作10个不同大小的果块模型,利用排水法在量筒中测量其容积,尔后将已知容积的果块放入果冻中固定,形成果块-果冻对比界面,以模拟心腔-心肌界面。采集果冻内果块STIC容积数据后由两测量者(A和B)独立运用三种不同STIC辅助技术分别进行容积测量,各重复测量5次。用测量容积和已知容积的差值表示测量方法的准确性和测量误差,用变异系数(coefficients of variation, CV)和组内相关系数(intraclass correlation coefficient, ICC)验证测量的可靠性,绘制布兰德-奥特曼散点图(Bland-Altman plots),通过判断差异均值的95%可信区间(confidence interval, CI)是否在可接受范围内判断不同测量者及不同技术之间的一致性。(2)采集106例20-32孕周单胎胎儿心脏的STIC容积数据组成胎儿组,并分为心脏正常胎儿组和地中海贫血胎儿组两组进行研究:1)心脏正常胎儿组共96例,由两测量者分别运用三种STIC辅助技术对胎儿左室容积进行测量,舒张末期和收缩末期容积各重复测量2次,并计算左室每搏量及射血分数。采用组内相关系数法分析不同技术和测量者之间测量的可靠性,绘制布兰德-奥特曼散点图检验一致性,用t检验法对比不同测量技术的测量时间,以P值0.025为差别具有统计学意义。2)地中海贫血胎儿组10例,胎儿经产前筛查发现心脏扩大(心胸面积比0.33),均伴有胎盘增厚,其中8例胎儿伴有水肿,脐血检查证实为地中海贫血或临床诊断父母双方均为地中海贫血基因携带者。由一个测量者运用三种STIC辅助技术测算胎儿的左室容积、每搏量及射血分数,运用两样本t检验对比两组胎儿的射血分数,以P值0.05为差别具有统计学意义。结果:(1)体外模型组中,两测量者运用三种STIC辅助技术重复测量的一致性和可靠性良好(差异平均百分数均8%,CV均5%,ICC均0.95),A测量者分别运用三种STIC辅助技术重复测量的ICC均为0.999;B测量者重复测量的ICC, VOCAL和Inversion为0.998,SonoAVC为0.997。相同测量者运用不同STIC辅助技术测量的一致性良好,ICC均0.95。两测量者运用相同技术测量容积的ICC均为0.999。Bland-Altman plots显示不同测量者和不同辅助技术之间测量差异平均百分数95%CI在可允许范围内。(2)胎儿组中共106例胎儿心脏容积数据,两测量者运用三种STIC辅助技术均可对胎儿心脏容积(包括心室舒张末期与心室收缩末期)进行脱机测量。1)心脏正常胎儿组,不同测量者和不同STIC辅助技术之间均具有良好的一致性和可靠性(ICC均0.95)。两测量者运用同种辅助技术测量左心每博量的ICC:VOCAL为0.961,95%CI (0.925~0.977); Inversion为0.975,95%CI(0.962~0.983);SonoAVC为0.995,95%CI (0.992~0.997)显示不同测量者和不同辅助技术之间测量差异95%CI在可允许范围内。SonoAVC技术测量每搏量所需的时间(3.1±1.7分)显著短于VOCAL(10.8±3.5分)和Inversion技术(6.4±3.3分),P值均0.025。2)地中海贫血胎儿组,同一测量者运用不同STIC辅助技术测算左心每搏量具有良好的一致性(ICC0.90), SonoAVC与VOCAL测量的ICC为0.900,95%CI(0.651~0.974);SonoAVC与Inversion的ICC为0.935,95%CI(0.764~0.984); VOCAL与Inversion的ICC为0.941,95%CI(0.770-0.985)。本组胎儿EF=47.2±10.3%,显著小于心脏正常胎儿组左室射血分数(EF=66.5±10.8%),F值为-5.049,P=0.000。 结论:(1)体外模型试验结果显示,本研究中所用超声系统和三种STIC辅助技术所测容积,与实际容积具有良好的一致性和准确性。 (2)三种STIC辅助技术均可用于测量胎儿心脏容积数据中的左室容积。不同测量方法在同一测量者和两独立测量者之间都具有良好的一致性和可靠性,从而表明在计算最终的每搏输出量和射血分数时,方法间可以互相替代。(3) SonoAVC技术的容积测量时间要显著少于另外两种测量方法,具有三维自动测量方法简便、省时等优点,可以作为一种自动测量胎儿左室容积的新型工具。(4) STIC辅助技术可以准确的测量扩大的胎儿心脏的左室容积,对于研究胎儿病理状态下的心功能变化将有所帮助。


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