Протокол ультразвукового исследования сердца плода в режиме трехмерной визуализации

Введение

Сердце плода является наиболее труднодоступным органом для проведения ультразвукового исследования. Исследование фетального сердца в режиме двухмерной эхографии позволяет визуализировать только плоскости, доступные в результате реального сканирования, и такие факторы, как положение и двигательная активность плода могут затруднять визуализацию и соответственно эхографическую оценку анатомических структур сердца плода.

Согласно практическим руководствам, разработанным Американским институтом ультразвука в медицине (AIUM) в 1998 г. [1] и Международным обществом ультразвука в акушерстве и гинекологии (ISUOG) в 2006 г. [2], 4-камерный срез, левый и правый выходные тракты должны быть включены в скрининговое ультразвуковое исследование сердца плода, хотя и с оговоркой, "если это технически выполнимо". Визуализация магистральных сосудов сердца в режиме реального времени требует определенных навыков в "манипуляции" датчиком и может быть затруднена из-за недостаточного опыта врача в сканировании сердца в антенатальном периоде [3], в связи с чем поиск и разработка доступного метода ультразвукового исследования сердца плода, менее зависимого от двигательной активности плода и опыта исследователя, остаются задачей текущих исследований в пренатальной диагностике.

Трехмерный ультразвук вошел в пренатальную эхографию относительно недавно, но уже сегодня трехмерные технологии широко применяются в диагностике врожденных пороков сердца.

Такие возможности объемного исследования, как одновременная визуализация анатомических структур сердца на трех взаимно перпендикулярных плоскостях, построение множества кардиальных сечений, порой трудно- или недоступных в двухмерном режиме, из одного объемного изображения, не требующее навыков владения датчиком, возможности проведения объемного анализа в режиме off-line дают ряд преимуществ трехмерной ультразвуковой визуализации и позволили ей занять свое место в пренатальной эхокардиографии.

В настоящее время существует ряд трехмерных технологий, разработанных компанией MEDISON CO, LtD, которые активно применяются для оценки кардиальной анатомии плода. Это:

• 3D мультипланарное изображение (3D multiplanar imaging);
• 3D поверхностная реконструкция (3D rendering imaging);
• 3D расширенное изображение (3D eXtended Imaging or 3D XI);
• Spatial-Temporal Image Correlation (STIC) [4-8].

Трехмерный ультразвук позволяет получать множество ультразвуковых сечений из объемного изображения сердца от стандартных поперечных, сагиттальных и коронарных сечений [9] до специфических косых, "выкроенных" для визуализации и оценки определенных кардиальных структур. Однако менее опытные в трехмерной эхографической визуализации специалисты считают пространственную и анатомическую ориентацию в процессе объемного анализа сердца плода несколько сложной.

Вашему вниманию предлагаются протокол трехмерного ультразвукового исследования сердца плода в режиме мультипланарной визуализации, алгоритм пошагового построения диагностических кардиальных сечений, включенных в расширенное эхокардиографическое исследование плода. Данный протокол анализа кардиального объема может быть применен при работе как со статическим трехмерным изображением сердца плода, так и со STIC объемами, позволящими визуализировать и оценивать анатомию сокращающегося сердца плода.

Сбор объемной информации

Трехмерное эхографическое исследование сердца плода, как и любое трехмерное исследование, начинается со сканирования сердца в режиме стандартного двухмерного ультразвукового изображения, необходимого для оптимизации ультразвукового изображения сердца плода, поиска оптимального эхо-доступа на уровне которого будет "взят" объем. Необходимо отметить, что левая и правая стороны плода должны быть дифференцированы на данном этапе в режиме реального времени, так как определение левой стороны плода при последующем анализе объема сердца по расположению желудка на верхнем этаже брюшной полости не всегда может быть достоверным. При таких врожденных аномалиях развития плода, как situs inversus или интестинальная мальротация, желудок плода может располагаться справа, а это может привести к дезориентации сторон плода во время ретроспективного объемного анализа, основанного на пространственной ориентации трехмерного изображения [10].

Ультразвуковой доступ

"Взятие" объема осуществляется на уровне строго поперечного среза грудной клетки плода с визуализацией 4-камерного среза сердца; ребра должны визуализироваться в виде "единого" ребра, как и при двухмерном исследовании. Оптимальным является положение сердца плода, когда ультразвуковой луч перпендикулярен межжелудочковой перегородке; такое изображение является доступным при положении позвоночника от 4 до 7 ч.

Угол трехмерного сканирования, Volume angle

Угол "взмаха" сканирующей поверхности при "взятии" объема, от величины которого зависит ширина ультразвукового изображения на B-плане, настраивается в зависимости от срока гестации, с ростом которого увеличиваются и размеры сердца плода. При объемном исследовании сердца плода в I триместре беременности мы рекомендуем устанавливать величину Volume angle на уровне 20°, во II триместре - на уровне 25-40°.

Окно интереса, ROI box

Окно интереса должно быть оптимально минимальным. Чем меньше площадь "забираемого" объема, определяемого размером окна интереса, тем выше качество трехмерного изображения, к тому же частота кадров в секунду при работе со STIC объемами изменяется в зависимости от его размеров. Устанавливайте окно интереса по наружному краю реберной дуги. После непосредственно "взятия" объема трехмерное изображение сохраняется в базе данных, из которой оно может быть извлечено для последующего анализа.

Мультипланарный режим, Multiplanar Imaging

Это стандартный трехмерный режим, в котором анатомические структуры сердца плода представлены на трех взаимно перпендикулярных плоскостях: А-, В- и С-планах (рис. 1) [4-8].

Навигация внутри кардиального объема в мультипланарном режиме осуществляется при помощи курсора. Всегда верифицируйте его положение на всех трех плоскостях (не зря в английской терминологии его называют точкой ориентации, orientation dot).

А-план является плоскостью сканирования, на которой осуществляется "взятие " объемного изображения сердца. Таким образом, если объемное сканирование было осуществлено на уровне 4-камерного среза сердца плода, то на А-плане Вы и увидите данный срез с изображением 4-х камер сердца: левое и правое предсердия, левый и правый желудочки.

"Исходное" положение кардиального объема плода

Стандартизация ультразвукового изображения сердца плода на трех ортогональных планах соответственно трем взаимно перпендикулярным плоскостям тела.

На начальном этапе анализа объемного изображения сердца плода необходимо стандартизировать ультразвуковое "три-планарное" изображение таким образом, чтобы А-, В- и С-планы соответствовали поперечной, продольной и коронарной плоскостям тела плода (при этом необходимо помнить, что оси сердца не совпадают с осями тела).

Шаги построения кардиальных диагностических сечений:

• поверните изображение 4-камерного среза сердца на А-плане (А-план активный по умолчанию) вокруг оси Z так, чтобы позвоночник находился на положении 6 ч, а грудина - на уровне 12 ч; при этом расположенные строго поперечно ребра должны визуализироваться в виде "единого" ребра с обеих сторон от позвоночника;
• сместите курсор на уровень короткого среза нисходящей аорты на А-плане, при этом он автоматически сместится на продольные сагиттальное и коронарное сечения нисходящей аорты на В- и С-планах соответственно;
• поверните изображение на С-плане (активизируйте С-план) вокруг оси Z так, чтобы нисходящий отдел аорты был строго вертикально ориентирован, голова и шея плода находились на уровне верхнего края изображения; при этом нисходящий отдел аорты на В-плане должен располагаться строго горизонтально. При таком стандартизированном положении на В-сагиттальном плане Вы должны получить продольный срез через артериальный (боталлов) проток, встречающийся в зарубежной литературе под названием "протоковая дуга". Составляющие так называемой "протоковой дуги" следующие: легочный ствол, берущий начало в правом желудочке, артериальный проток, соединяющий легочный ствол с аортой, и сама нисходящая аорта (рис. 2).

Поперечные сечения сердца

Последовательное смещение курсора вдоль нисходящего отдела аорты на С-плане позволяет получить серию параллельных поперечных сечений сердца плода, которые визуализируются на А-плане.

Методика эхографической оценки анатомии сердца плода на различных поперечных эхо-плоскостях сердца от уровня брюшной полости плода до уровня верхнего средостения была впервые предложена докторами S.-J. Yoo и соавт. (1997, Корея) и S. Yagel и соавт. (Израиль, 2001) [3, 11-13].

Шаги построения кардиальных диагностических сечений

• последовательно смещайте курсор на коронарном С-плане от нижнего края изображения вдоль нисходящей аорты по направлению к верхнему краю изображения, на котором находится головной конец плода, что позволит визуализировать поперечные сечения сердца на А-плане от уровня "верхнего живота" до уровня верхнего средостения.

Обратите внимание на кардиальную анатомию плода на уровне следующих поперечных сечений:

1. На уровне "верхнего живота" с визуализацией желудка плода (в норме слева) (рис. 3, а).
2. На уровне 4-камерного среза (рис. 3, б).
3. На уровне 5-камерного среза (рис. 3, в).
4. На уровне основного легочного ствола и его бифуркации на правую и левую легочные артерии (рис. 3, г).
5. На уровне средостения с визуализацией трех основных сосудов и трахеи [3, 11-13] (рис. 3, д).

Левый и правый выходные тракты

Незначительный поворот объемного изображения сердца плода вокруг аортального клапана позволяет визуализировать левый и правый выходные тракты одновременно на одном экране на взаимно перпендикулярных плоскостях в режиме мульти- (три-) планарного изображения, что невозможно в режиме стандартного двухмерного сканирования.

Шаги построения кардиальных диагностических сечений

• сместите курсор на С-плане (С-план "активный") так, чтобы на изображении на А-плане появился поперечный 5-камерный срез сердца, позволяющий визуализировать корень аорты (который и является "5-й камерой" сердца) (см. рис. 3, в);
• сместите курсор на А-плане (А-план "активный") на уровень аортального клапана, располагающегося в устье левого выходного тракта; автоматически курсор сместится на уровень клапана аорты на всех трех плоскостях, верифицируйте его положение на А-, В- и С-планах;
• слегка поверните изображение на А-плане по часовой стрелке вокруг оси Y так, чтобы на А-плане появилось изображение левого выходного тракта в его косой проекции. На В-плане должно появиться изображение "базального" среза сердца через основной легочный ствол (правый выходной тракт) (рис. 4).

Сагиттальные срезы через дугу аорты, артериальный проток и венозное соединение

Дуга аорты и срез через артериальный проток, или так называемая "протоковая дуга", а также соединение верхней и нижней полых вен являются структурами, расположенными вдоль длинной оси тела, т.е. продольно, в связи с чем они определяются на В-сагиттальном плане.

Шаги построения кардиальных диагностических сечений

• сместите курсор на С-плане (С-план "активный") вверх до тех пор, пока не появится верхний медиастинальный срез через три основных сосуда и трахею на изображении на А-плане (см. рис. 3, д);
• сместите курсор на уровень короткого среза нисходящей аорты и поверните изображение на А-"активном" плане так, чтобы легочной ствол и нисходящий отдел аорты располагались строго вертикально, в результате чего Вы должны получить срез через артериальный проток, или так называемую "протоковую дугу", о которой мы писали выше, на Всагиттальном плане (рис. 5);
• поверните изображение на А-плане вокруг оси Z по часовой стрелке так, что-бы восходящий и нисходящий отделы аорты располагались строго вертикально; такое расположение изображения на А-плане позволит получить дугу аорты на В-сагиттальном плане (рис. 6);
• сместите курсор на уровень короткого сечения верхней полой вены (ВПВ) на А-плане; на В-плане мы получим продольное сечение ВПВ и ее соединение с нижней полой веной (НПВ) на уровне правого предсердия. Если не удалось построить соединение обеих полых вен и визуализируется только ВПВ, незначительно поверните изображение на А-плане вокруг оси Y против часовой стрелки (рис. 7).

Если вы "потерялись" во время анализа с объемным изображением сердца плода, вернитесь к его стандартизированному "исходному" положению, когда ультразвуковые изображения на А-, В- и С-планах соответствуют ортогональным плоскостям тела плода: А-план -> поперечному, В-план -> сагиттальному, Сплан -> коронарному (см. рис. 2).

Для того, чтобы всегда иметь возможность начать объемный анализ с "исходного " положения, лучше сохранить его в базе данных. В таком случае Вы всегда можете вернуться к нему при помощи функции Initial.

Заключение

Трехмерное ультразвуковое исследование сердца плода позволяет осуществлять комплексную оценку кардиальной анатомии плода из одного объемного изображения сердца. Знание алгоритма исследования позволяет строить диагностически информативные сечения сердца, необходимые для осуществления как скринингового исследования, базирующегося на визуализации 4-камерного сердца, левого и правого выходных трактов, так и расширенного эхографического исследования сердца плода, включающего дополнительные кардиальные сечения, такие как поперечные срезы на уровне 5-камерного сердца, трех основных сосудов и трахеи и сагиттальные срезы через дугу аорты, артериальный проток и венозное соединение, делая данный метод исследования сердца плода менее зависимым от опыта исследователя.

Благодарность проф. Ши Джун Ю, директору отделения диагностической визуализации Госпиталя для больных детей (Hospital for Sick Children, Торонто, Канада), специалисту, который впервые предложил медиастинальный срез через три магистральных сосуда для исследования сердца плода (1997) [3], за консультативную помощь, оказанную им в процессе разработки данного протокола иccледования сердца в трехмерном мультипланарном режиме.

Литература

1. AIUM Practice Guidelince for the performace of an Anterpartum Obstetric Ultrasound Examination. J. Ultrasound Med, 2003; 22: 116-1125
2. International Society of Ultrasound in Obstetric and Gynecology (ISUOG) Cardiac screening examination of the fetus: guidelince for performing the "basic" and "extended basic" cardiac scan. Ultrasound Obstetric Gynecol, 2006; 27: 107-113.
3. Yoo S.-J., Lee Y.-H. Kim E.S. et al. Three- vessel view of the fetal upper mediastinum: an easy means of detecting abnormalities of the ventricular outflow tracts and great arteries during obstetrics screening. Ultrasound Obstet Gynecol 9 (1997): 173-182.
4. Espinoza J., Goncalves L.F., Lee W. et al. The use of the minimum projector mode in 4 - dimensional examination of the fetal heart with spatio - temporal image correlations. J Ultrasound Med 2004, 23: 1337-1348.
5. Meyer-Wittkoff M., Cooper S., Vaughan J., Sholler G. Three-dimensional (3D) echocardiographic analysis of congenital heart disease in the fetus: comparison with cross sectional (2D) fetal echocardiography. Ultrasound Obstet Gynecol 2001; 17: 485-492.
6. DeVore G.R., Sklansky M.S. Three-dimensional imaging of the fetal heart: Current applications and future directions. Progress in Pediatric Cardiology 2006;22: 9-29.
7. Leung K.Y., Ngai C.S.W., Chan B.C. et al. Threedimensional extended imaging: a new display modality for three-dimensional ultrasound examination. Ultrasound Obstet Gynecol 2005; 26: 244-251.
8. Yagel S., Benachi A., Bonnet D. et al. Rendering in fetal cardiac scanning: the intracardiac septa and the coronal atrioventricular valve planes. Ultrasound Obstet Gynecol 2006; 28: 266-274.
9. Merz E., Benoit B., Blaas H. et al. Standardization of three-dimensional images in obstetrics and gynecology: consensus statement. Ultrasound Obstet Gynecol 2007; 29: 697-703.
10. Paladinin D. Standardization of on-screen fetal heart orientation prior to storage of spatio-temporal image correlation (STIC) volume datasets. Ultrasound Obstet Gynecol 2007; 29: 605-611.
11. Yagel S., Cohen S.M., Achiron R. Examination of the fetal heart by five short-axis views: a proposed screening method for comprehensive cardiac evaluation. Ultrasound Obstet Gynecol 2001; 17: 367-369.
12. Yoo S.-J., Lee Y.-H., Cho K.S. Abnormal three vessel view on sonography: A clue to the diagnosis of congenital heart disease in the fetus. Am J Roentgen 1999; 172: 82.
13. Yagel S., Arbel R., Anteby E.Y. et al. The threevessels and trachea view (3VT) in fetal cardiac scanning. Ultrasound Obstet Gynecol 2002; 20: 340-345.