5D CNS+ полезный инструмент для нейросонографии плода

Перевод статьи: "5D CNS+ An Useful Tool for Fetal Neurosonography".

«Приложение 5D CNS+ упрощает исследования мозга плода, снижая зависимость от оператора. При рутинных исследованиях во II триместре используют изображения во фронтальных и сагиттальных проекциях, что может повысить эффективность диагностики аномалий ЦНС».

Введение

Пороки развития центральной нервной системы (ЦНС) выявляют примерно у 0,3–1% родившихся живыми детей – это один из наиболее распространенных дефектов плода человека [1,2]. Дородовое выявление и точное определение аномалий развития ЦНС имеет огромное клиническое значение, поскольку прогноз таких аномалий часто неблагоприятный и они нередко ассоциированы с генетическими синдромами [2].

Несмотря на высокую частоту выявления аномалий развития ЦНС и клиническое значение их дородовой диагностики, скрининговые программы выявления таких аномалий малоэффективны, особенно когда исследования головки плода ограничены только получением изображений головного мозга в аксиальных проекциях [3]. В широкой акушерской практике стандартным методом исследования ЦНС плода считают трансабдоминальное двухмерное (2D) ультразвуковое исследование (УЗИ). Во II триместре беременности исследование проводят только в 3 аксиальных плоскостях – трансталамической, трансвентрикулярной и транс церебеллярной – в сочетании с рядом биометрических измерений черепа и структур головного мозга плода [3].

Повысить эффективность диагностики можно, проводя расширенное исследование анатомии ЦНС плода, в том числе в сагиттальной и фронтальной плоскостях [4,5]. Таким образом, предложено сделать визуализацию головного мозга плода дополнительно в сагиттальной и фронтальной плоскостях неотъемлемой частью исследования ЦНС плода [4,5]. Однако для визуализации в этих дополнительных плоскостях требуется либо трансвагинальный (возможный не при всех положениях плода), либо трансабдоминальный доступ в трансфронтальной проекции через лобный шов черепа. При обоих доступах процент успешно полученных изображений в нужной проекции в значительной степени зависит от опыта врача и положения плода; кроме того, исследование может оказаться длительным по времени. Поэтому до последнего времени эти способы визуализации применялись лишь в специализированных центрах, внедривших сложные нейросонографические методики. Трехмерное (3D) УЗИ позволяет уменьшить зависимость результатов от точности работы врача [6,7].

При этой методике получают объемные изображения, содержащие основную часть необходимой анатомической информации, и по этим объемным изображениям впоследствии можно воссоздать плоскости, необходимые для всестороннего изучения головного мозга плода [8,9].

Для 3D-реконструкции головного мозга плода разработан ряд алгоритмов [10–12], однако они предусматривают «навигацию» врача по полученному объемному изображению вручную. Таким образом, специалисту необходимы определенный опыт и навыки ориентации на 3D изображениях и последующего формирования диагностических плоскостей.

Чтобы преодолеть эти ограничения, требуется приложение, автоматически анализирующее объемное изображение головного мозга плода. В данной публикации описаны возможности приложения 5D CNS+ (Samsung Electronics Co. Ltd., Сувон, Южная Корея). Это приложение: 1) автоматически анализирует объемные 3D-изображения головного мозга плода, 2) реконструирует изображения головки плода в аксиальной, фронтальной и сагиттальной плоскостях и 3) выполняет все измерения, необходимые для стандартной оценки анатомии ЦНС во II триместре методом УЗИ.

Практический пример

Все исследования проведены с использованием ультразвукового аппарата WS80A (Samsung Medison Co., Ltd., Сеул, Южная Корея) с трансабдоминальным объемным датчиком с рабочей частотой 1–8 МГц.

Объемные изображения головного мозга получены трансабдоминально начиная с головки плода в аксиальной проекции на уровне трансвентрикулярной аксиальной плоскости. Чтобы включить в объемное изображение головной мозг плода целиком, угол развертки при получении изображений устанавливался в диапазоне между 45° и 60° в зависимости от гестационного возраста плода (рис. 1).

При получении 3D-изображения следует проверить, чтобы головка плода полностью входила в рамку области интереса (ROI). Объемные изображения получали в периоды неподвижности плода и при задержке дыхания матерью, в режиме «максимально высокого» качества.

Функция приложения 5D CNS+

После активации приложения 5D CNS+ оператору предлагается вручную разместить две референсные (исходные) точки соответственно в средней части головного мозга плода и в полости прозрачной перегородки (cavum septi pellucidum – CSP) (рис. 2).

Затем приложение автоматически формирует аксиальные, фронтальные и сагиттальные плоскости головного мозга, как показано на рис. 3. Средняя продолжительность этого процесса составляет 18 с.

Затем приложение позволяет просматривать диагностические срезы по отдельности или группами (например, аксиальные, фронтальные и сагиттальные плоскости) (рис. 4–6). Наконец, в аксиальных плоскостях приложение автоматически выполняет стандартные измерения параметров головки и головного мозга плода (см. рис. 5) следующим образом: бипариетальный размер (biparietal diameter – BPD), окружность головы (head circumference – HC), лобно-затылочный размер (occipito frontal diameter – OFD), размер заднего отдела бокового желудочка (posterial lateral ventrical – Vp), поперечный размер мозжечка (transverse cerebellar diameter – CEREB), ширина большой цистерны (cisterna magna – CM).

Надежность автоматических измерений

В недавно проведенном проспективном исследовании, выполненном у 120 специально не отбиравшихся и последовательно поступавших пациенток во II триместре беременности, мы показали, что автоматический анализ возможен в 98% случаев. Результаты измерений с помощью приложения 5D CNS+ доказали высокую степень достоверности в отношении данных измерения и воспроизводимости по сравнению со стандартной 2D-методикой (рис. 7). Кроме того, использование приложения 5D CNS+ значительно снижает продолжительность диагностической биометрической оценки головки и головного мозга плода.

Качество реконструированных диагностических плоскостей головного мозга

Для проверки качества реконструируемых плоскостей два исследователя независимо друг от друга оценивали серии из 180 последовательных объемных изображений, автоматически полученных у включенных в исследование пациенток. Удовлетворительные проекции были получены более чем в 90% случаев, причем согласованность данных между двумя исследователями оказалась превосходной. Эти данные свидетельствуют о клинически приемлемой воспроизводимости результатов исследования головного мозга плода с помощью приложения 5D CNS+. Кроме того, короткое время (медианная продолжительность 50 с), необходимое для анализа всех диагностических плоскостей, означает, что применять этот метод в клинических условиях будет легко.

Клинический опыт применения при аномалиях головного мозга

Мы протестировали приложение 5D CNS+ на 22 объемных изображениях плодов с аномалиями головного мозга, включенных в более крупные серии наборов объемных данных от нормальных плодов. Исследователь, анализировавший слепым методом последовательность полученных изображений, правильно определил все 22 объемных изображения патологии ЦНС и установил правильный диагноз в 21/22 (95,4%) случаев. Ни одно из нормальных объемных изображений не было неправильно идентифицировано как патологическое. Примеры приведены на рис. 8 и 9.

Заключение

Трехмерная ультрасонография может применяться для визуализации всех диагностических плоскостей головного мозга плода, а добавление функции 5D CNS+ позволяет полуавтоматически проводить стандартные измерения головки и головного мозга плода и получать изображения во всех диагностически значимых проекциях: аксиальных, фронтальных и сагиттальных. Это упрощает исследование головного мозга плода и снижает вариабельность результатов между разными исследователями, что позволяет включить исследования во фронтальных и сагиттальных плоскостях в стандартные протоколы исследования во II триместре, поскольку это может повысить эффективность диагностики анатомических аномалий в ЦНС.

Поддерживаемые системы: WS80.

Литература

1. von Wendt L., Rantakallio P. Congenital malformations of the central nervous system in a 1-year birth cohort followed to the age of 14 years // Child’s Nervous System 1986; 2: 80-82.
2. Chytty L.S., Pilu G. The challenge of imaging the fetal central nervous system: an aid to prenatal diagnosis, management and prognosis // Prenat Diagn. 2009; 29: 301–302.
3. International Society of Ultrasound in Obstetrics & Gynecology Education Committee. Sonographic examination of the fetal central nervous system: guidelines for performing the basic examination and the fetal neurosonogram // Ultrasound Obstet Gynecol. 2007; 29: 109–116.
4. Timor-Tritsch I.E., Monteagudo A. Transvaginal fetal neurosonography: standardization of the planes and sections by anatomic landmarks // Ultrasound Obstet Gynecol. 1996; 8: 42–47.
5. Monteagudo A. Fetal neurosonography: should it be routine? Should it be detailed? // Ultrasound Obstet Gynecol. 1998; 12: 1–5.
6. Benacerraf B.R., Shipp T.D., Bromley B. Three-dimensional US of the fetus: volume imaging // Radiology. 2006; 238: 988–996.
7. Abuhamad A.Z. Standardization of 3-dimensional volumes in obstetric sonography: a required step for training and automation. // J Ultrasound Med. 2005; 24: 397-401.
8. Monteagudo A., Timor-Tritsch I.E., Mayberry P. Three-dimensional transvaginal neurosonography of the fetal brain: navigating in the volume scan // Ultrasound Obstet Gynecol. 2000; 16: 307–313.
9. Pilu G., Ghi A., Segata M. et al. Three-dimensional ultrasound examination of the fetal central nervous system // Ultrasound Obstet Gynecol. 2007; 30: 233–345.
10. Viñals F., Muñoz M., Naveas R., Giuliano A. Transfrontal three-dimensional visualization of midline cerebral structures // Ultrasound Obstet Gynecol. 2007; 30: 162–168.
11. Correa F.F., Lara C., Bellver J. et al. Examination of the fetal brain by transabdominal three-dimensional ultrasound: potential for routine neurosonographic studies // Ultrasound Obstet Gynecol. 2006; 27: 503–508.
12. Rizzo G., Capponi A., Pietrolucci M.E. et al. An algorithm based on OmniView technology to reconstruct sagittal and coronal planes of the fetal brain from volume datasets acquired by three-dimensional ultrasound // Ultrasound Obstet Gynecol. 2011; 38: 158–164.
13. Rizzo G., Aiello E., Elena Pietrolucci M., Arduini D. The feasibility of using 5D CNS software in obtaining standard fetal head measurements from volumes acquired by three-dimensional ultrasonography: comparison with two-dimensional ultrasound // J Matern Fetal Neonatal Med. 2015. DOI:10.3109/14767058.2015.1081891.
14. Rizzo G., Capponi A., Persico N. et al. 5D CNS plus software for automatically imaging axial sagittal and coronal planes of normal and abnormal second trimester fetal brain // J Ultras Med. 2016, in press.