SonoVCADS在正常胎儿心脏诊断切面显示中的可行性分析.pdf

心电与循环 2024 年第 43 卷第 2 期摘要目的探讨基于容积超声图像的心脏计算机辅助系统（SonoVCADS）在正常胎儿心脏诊断切面显示中的可行性。方法选取 2021 年 8 月至 2022 年 3 月在丽水市中心医院超声科行胎儿心脏检查的 66 名正常单胎胎儿为研究对象，使用 SonoVCADS 获得容积超声图像 314 个。由 3 名不同经验的观察者对每个诊断切面进行评分，计算 SonoVCADS 显示诊断切面的成功率和一致性，比较 3 名观察者使用 SonoVCADS 显示胎儿心脏诊断切面的时间。另随机选取 50 名胎儿，比较SonoVCADS 与二维超声心动图显示胎儿心脏诊断切面的时间。结果3 名观察者使用 SonoVCADS 显示胎儿心脏 8 个诊断切面的成功率比较，差异均无统计学意义（均 P 0.05）。以观察者 B（相对经验不足）为例，70.70%的容积超声图像可以成功显示 8 个诊断切面，13.69%的容积超声图像可以成功显示 7 个诊断切面，仅 4.15%的容积超声图像成功显示的诊断切面数4个。观察者 B 的 8 个诊断切面的 Kappa 值为 0.6520.854；3 名观察者的 8 个诊断切面的 Kappa 值为 0.5360.752。观察者C（检查经验丰富）花费的时间明显少于观察者 A 和观察者 B（均 P0.05）。观察者 C 使用 SonoVCADS 显示胎儿心脏 8 个诊断切面的时间明显短于二维超声心动图（P=0.018）。结论SonoVCADS 显示胎儿心脏 8 个诊断切面的成功率较高，对操作人员的依赖性低，且具有良好的一致性和检查效率。关键词计算机辅助诊断；胎儿；心脏；容积超声图像Feasibility analysis of SonoVCADS in displaying normal fetal heart diagnostic sectionsDAI Liya,LU Weiye,MAO Lingling,HUANG Yanhua,CHEN FanghongAuthors address:Department of Ultrasound,Lishui Central Hospital,Lishui 323000,ChinaCorresponding author:CHEN Fanghong,E-mail:AbstractObjectiveTo investigate the feasibility of sonography-based volume computer aided system(SonoVCADS)in displaying normal fetal hearts diagnostic sections.MethodsSixty-six normal singleton fetuses whounderwent fetal cardiac examination at the department of ultrasound in Lishui Central Hospital from August 2021 toMarch 2022 were included.Three hundred and fourteen volume images were obtained using SonoVCADS.Eachdiagnostic section was scored by three observers with different experiences and the success rate and consistency ofSonoVCADS in displaying eight diagnostic sections were calculated.The time consumed by the three observers indisplaying fetal cardiac diagnostic sections using SonoVCADS was compared.Additionally,50 fetuses were randomlyselectedtocomparethetimeindisplayingdiagnosticsectionsusingSonoVCADSandtwo-dimensionalechocardiography.ResultsThe success rate in displaying eight diagnostic sections of fetal heart using SonoVCADSwas not significantly different among the three observers(all P 0.05).Taking observer B(relatively inexperienced)asan example,70.70%of volume images successfully displayed 8 diagnostic sections,13.69%of volume imagesdisplayed 7 diagnostic sections,and only 4.15%of volume images displayed less than 4 diagnostic sections.TheKappa values for observer B in displaying eight diagnostic sections ranged from 0.652 to 0.854,which ranged from0.536 to 0.752 for the three observers.Observer C(more experienced)spent significantly less time than observers Aand B(both P0.05).The time in displaying eight diagnostic sections by observer C was significantly less usingSonoVCADS 在正常胎儿心脏诊断切面显示中的可行性分析戴丽雅卢伟业毛玲玲黄岩花陈方红荫论著DOI：10.12124/j.issn.2095-3933.2024.2.2023-5553基金项目：丽水市科技计划项目（2021SJZC007）作者单位：323000丽水市中心医院超声医学科通信作者：陈方红，E-mail：123心电与循环 2024 年第 43 卷第 2 期先天性心脏病（congenital heart disease，CHD）是临床上常见的器官特异性出生缺陷之一，每 1 000名新生儿中约有 612 例 CHD 患儿，它也是导致新生儿死亡的主要原因之一1-2。然而，仅 22.5%33.2%的 CHD 能在产前被检出1-3。胎儿 CHD 检出率与超声医师的操作手法和经验密切相关。此外，胎儿心脏解剖结构复杂、尺寸相对较小、胎儿体位变化及胎盘遮挡等也是导致胎儿 CHD 检出率较低的因素。时间-空间相关（spatiotemporal image correlation，STIC）成像技术于 2003 年开始应用于临床，能动态观察胎儿心脏舒张和收缩运动，有助于提高胎儿CHD 检出率4-6。然而，STIC 成像技术在后处理时需要手动导航，比较费时，同时也高度依赖于检查医生的操作手法和经验7。基于容积超声图像的心脏计算机辅助系统（sonography-based volume computer aid-ed system，SonoVCADS）能快速获取容积超声图像，通过标记一线一点就能自动获得 8 个胎儿心脏标准切面，可减少对检查者经验的依赖，但其应用价值仍需临床验证。因此，本研究就 SonoVCADS 在正常胎儿心脏诊断切面显示中的可行性作一探讨，现将结果报道如下。1对象和方法1.1对象选取 2021 年 8 月至 2022 年 3 月在丽水市中心医院超声科行胎儿心脏检查的 66 名正常单胎胎儿为研究对象，使用 SonoVCADS 获得容积超声图像 314 个。孕妇年龄 1936（29.293.86）岁；孕周（25.683.75）周；体重指数（23.422.85）kg/m2。纳入标准：（1）孕妇月经周期规律，实际孕周与孕早期推算的超声孕周一致；（2）胎儿无心脏疾病或心外疾病。排除经胎儿超声心动图检查明确有心脏或心外异常、染色体异常、异常宫内胎儿生长等情况的胎儿。本研究经本院医学伦理委员会审查通过批准文号：科研伦审（2023）第（40）号，所有孕妇知情同意。1.2方法1.2.1主要仪器使用 GE Voluson E10 彩色多普勒超声诊断仪，配备 eM6C G2 第二代电子矩阵探头，频率 26 MHz。1.2.2容积超声图像采集完成常规胎儿二维超声心动图检查后，进入四维模式；在四腔心切面调整取样框，使其包含完整的胎儿心脏、胃泡、降主动脉及脊柱，设置角度 30毅45毅；采集容积超声图像时嘱孕妇屏气配合，扫描时间 35 s。若检查过程中胎儿体位发生变化，可采集多个容积超声图像。本研究由 1名胎儿超声检查经验丰富的主任医师（观察者 C）负责采集容积超声图像，共采集到 314 个。1.2.3容积超声图像后处理3 名观察者分别使用SonoVCADS 软件对采集的容积超声图像进行后处理。观察者 C 是 1 名经验丰富的主任医师，观察者A、观察者 B 是相对经验不足的低年资主治医师（均接受过半年正规胎儿超声心动图培训）。分析容积超声图像时用线标记室间隔，点标记降主动脉，约 23 s软件自动显示胎儿心脏 8 个诊断切面，包括四腔心切面（four-chamber，4CV）、胃泡水平腹部横切面（stomach）、左心室流出道切面（left ventricular out-flow tract，LVOT）、右心室流出道切面（right ventricu-lar outflow tract，RVOT）、主动脉弓长轴切面（aorticarch，AA）、动脉导管弓切面（ductal arch，DA）、上下腔静脉-右心房切面（superior and inferior vena cavaconnection，SVC/IVC）和三血管气管切面（three ves-sels and trachea，3VT）。观察者通过旋转 X、Y、Z 轴对显示的诊断切面进行微调；也可以通过断层超声成像模式将多个相互平行的胎儿心脏诊断切面同时展现在一个界面。1.2.4容积超声图像评分3 名观察者根据国际妇产科超声学会发布的指南对每个诊断切面的图像质量进行评分8：清晰、可辨认为 3 分；相对清晰为 2分，难以辨认为 1 分，见图 1。1.3统计学处理采用 SPSS 26.0 统计软件。计量资料以表示，两组间比较采用两独立样本 t 检验；多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t 检验。计数资料组间比较采用 字2检验。采用Cohen Kappa 系数评估 SonoVCADS 显示胎儿心脏诊断切面的一致性，Kappa 值0.8001.000 提示一致性极强，0.6000.800 提示一致性较强，0.4000.600 提示一致性中等，0.400 提示一致性较差。SonoVCADS than using two-dimensional ultrasound(P=0.018).ConclusionSonoVCADS exhibits a high success ratein displaying eight diagnostic sections of fetal heart,with low operator dependence,favorable consistency anddiagnostic efficiency.Key wordsComputer aided diagnosis;Fetus;Heart;Volume image124心电与循环 2024 年第 43 卷第 2 期图 1左心室流出道切面的图像质量评分标准A：难以辨认（1 分）；B：相对清晰（2 分）；C：清晰、可辨认（3 分）ABCP0.05 为差异有统计学意义。2结果2.1SonoVCADS 显示胎儿心脏诊断切面的成功率3 名观察者使用 SonoVCADS 显示胎儿心脏 8 个诊断切面的成功率比较，差异均无统计学意义（均 P0.05），见表 1。以观察者 B（相对经验不足）为例，70.70%（222/314）的容积超声图像可以成功显示 8个诊断切面，13.69%（43/314）的容积超声图像可以成功显示 7 个诊断切面，仅 4.15%（13/314）的容积超声图像成功显示的诊断切面数4 个。2.2SonoVCADS 显示胎儿心脏诊断切面的一致性对观察者 B（相对经验不足）以及 3 名观察者之间不同时点的图像质量评分进行一致性评估，结果显示观察者 B 的 8 个诊断切面的 Kappa 值为 0.6520.854，其中 LVOT、RVOT、4CV 的一致性极强，其余5 个诊断切面的一致性较强；3 名观察者的 8 个诊断切 面 的 Kappa 值 为 0.5360.752，其 中 LVOT、RVOT、stomach、DA、3VT、4CV 的一致性较强，AA、SVC/IVC 的一致性中等，见表 2。2.3SonoVCADS 显示胎儿心脏诊断切面的时间3名观察者使用 SonoVCADS 显示胎儿心脏 8 个诊断切面的时间分别为（240.3878.96）、（246.8976.73）、（212.2748.12）s，差异有统计学意义（F=22.080，P0.001）；其中观察者 C 花费的时间明显少于观察者 A 和观察者 B（均 P0.05），观察者 A 与观察者B 花费的时间比较差异无统计学意义（P0.05）。2.4SonoVCADS 与二维超声心动图显示胎儿心脏诊断切面的时间比较随机选取 50 名胎儿，观察者C 使用 SonoVCADS 与二维超声心动图显示胎儿心脏 8 个诊断切面的时间分别为（238.2364.11）、（210.4153.21）s，差异有统计学意义（t=2.360，P=0.018）。3讨论既往胎儿 CHD 的诊断需要依赖于检查者的临床经验，因此寻找一种新技术来提高胎儿 CHD 筛查的诊断效率和诊断一致性具有重要的临床意义。切面LVOTRVOTstomachDAAASVC/IVC3VT4CV注：SonoVCADS 为基于容积超声图像的心脏计算机辅助系统；LVOT 为左心室流出道切面；RVOT 为右心室流出道切面；stomach 为胃泡水平腹部横切面；DA 为动脉导管弓切面；AA 为主动脉弓长轴切面；SVC/IVC 为上下腔静脉-右心房切面；3VT 为三血管气管切面；4CV 为四腔心切面表 1SonoVCADS 显示胎儿心脏 8 个诊断切面的成功率（n=314，%）观察者 A91.7292.6880.8992.3689.4992.9989.4999.68观察者 B90.1391.7280.2590.1389.8192.6891.0899.68观察者 C93.6394.9081.2192.3690.1393.5993.9499.36字2值2.5742.8310.0961.3540.0700.2314.2750.502P值0.2760.2430.9530.5080.9660.8910.1180.778切面LVOTRVOTstomachDAAASVC/IVC3VT4CV注：SonoVCADS 为基于容积超声图像的心脏计算机辅助系统；LVOT 为左心室流出道切面；RVOT 为右心室流出道切面；stomach 为胃泡水平腹部横切面；DA 为动脉导管弓切面；AA 为主动脉弓长轴切面；SVC/IVC 为上下腔静脉-右心房切面；3VT 为三血管气管切面；4CV 为四腔心切面表 2SonoVCADS 显示胎儿心脏诊断切面的一致性Kappa 值0.8480.8260.6740.7560.7220.7190.6520.85495%CI0.7460.9500.7080.9440.5700.7780.6380.8780.5930.8510.5680.8700.5740.7300.7720.936Kappa 值0.7050.7230.6640.6110.5520.5360.6210.75295%CI0.6500.7600.6640.7820.6010.7270.5500.6720.4890.6150.4790.5930.5600.6820.6890.815观察者 B3 名观察者间125心电与循环 2024 年第 43 卷第 2 期（下转第 131 页）4CV 是最容易获取的胎儿心脏切面，显示成功率高达 95%98%9-10。SonoVCADS 是以 4CV 为基础容积超声图像的胎儿心脏计算机辅助技术。既往研究表明，在正常胎儿和大动脉转位胎儿中，第一代SonoVCADS 能清晰显示大部分胎儿的心脏诊断切面11。与第一代相比，新版 SonoVCADS 在软件和硬件方面均有所改进。本研究利用最新的第二代电子矩阵探头采集 STIC 容积超声图像并利用新版SonoVCADS 软件对容积超声图像进行后处理，那么其能否进一步提高胎儿心脏诊断切面的显示率呢？本研究作了相关探讨。本研究结果显示，SonoVCADS 能清晰显示大多数胎儿心脏的诊断切面，且 3 名观察者获取相同切面的成功率比较差异均无统计学意义。除 stomach外，LVOT 等 7 个诊断切面的成功率均在 89%以上。本研究 stomach 显示率较低可能是采集胎儿心脏容积超声图像时角度设置太小而没有包含完整的胃泡所致。而其余 7 个诊断切面的显示成功率高于既往研究12，可能与以下 4 个方面的因素有关：（1）SonoVCADS 以 4CV 为基础容积超声图像采集诊断切面，而本研究 3 名观察者 4CV 显示成功率均高于99%；（2）使用第二代电子矩阵探头采集容积超声图像，可以在 35 s 内获得容积超声图像，而传统的三维腹部探头需要 7.510.0 s13。采集时间缩短后有助于降低胎儿运动和产妇呼吸对容积超声图像采集的影响，提高容积超声图像的质量；（3）新版 SonoV-CADS 软件简化了后处理流程，对操作者的经验要求较小，只需用点标记降主动脉、用线标记室间隔即可自动显示 8 个标准的诊断切面；（4）当显示的切面不满意时，观察者可以采用断层超声成像模式，通过调整层间距显示多个相互平行的胎儿心脏切面，并从中选取满意的诊断切面。相对经验不足的观察者B 使用 SonoVCADS 对 314 个容积超声图像进行后处理，其中 70.70%成功显示 8 个诊断切面，13.69%成功显示 7 个诊断切面，仅 4.15%成功显示的切面数4 个。研究表明，4CV 可以检出约 30%的胎儿CHD，通过增加心室流出道切面可以将 CHD 检出率提高至 69%83%，若合并 3VT 则 CHD 检出率可高达 90%1，9，14-17。本研究显示，SonoVCADS 可以在大部分容积超声图像中成功显示 78 个胎儿心脏诊断切面，具有良好的临床可行性，有望成为胎儿心脏筛查的新方法。此外，3 名不同经验的观察者间的一致性中等至较强，而观察者 B 在前后两个不同时间点的一致性为较强至极强，这提示 SonoVCADS 软件对操作者的经验和技巧依赖性较低，是一种具有良好一致性的新型后处理软件。本研究进一步比较显示胎儿心脏诊断切面的时间，结果显示经验丰富的超声医师使用 SonoVCADS 显示胎儿心脏诊断切面所花费的时间少于相对经验不足的超声医师，且SonoVCADS 显示诊断切面所花费的时间少于传统二维超声心动图，提示检查者经验丰富也有助于提高检查效率。综上所述，SonoVCADS 显示胎儿心脏 8 个诊断切面的成功率较高，对操作人员的依赖性低，且具有良好的一致性和检查效率。参考文献1Donofrio MT,Moon-Grady AJ,Hornberger LK,et al.Diagnosis andtreatment of fetal cardiac disease:a scientific statement from theamerican heart associationJ.Circulation,2014,129(21):2183-2242.DOI:10.1161/01.cir.0000437597.44550.5d.2Pinto NM,Keenan HT,Minich LL,et al.Barriers to prenatal de-tection of congenital heart disease:a population-based study J.Ultrasound Obstet Gynecol,2012,40(4):418-425.DOI:10.1002/uog.10116.3赖彩芹,王晨虹,李胜利,等.2009 年至 2013 年深圳市先天性心脏病监测结果分析J.中国医师杂志,2015,17(7):1024-1027,1031.DOI:10.3760/cma.j.issn.1008-1372.2015.07.020.4Devore GR,Falkensammer P,Sklansky MS,et al.Spatio-temporalimage correlation(STIC):new technology for evaluation of the fetalheartJ.Ultrasound Obstet Gynecol,2003,22(4):380-387.DOI:10.1002/uog.217.5Karmegaraj B,Kumar S,Srimurugan B,et al.3D/4D spatiotemporalimage correlation(STIC)fetal echocardiography provides incremen-tal benefit in predicting the postnatal surgical approach in doubleoutlet right ventricleJ.Ultrasound Obstet Gynecol,2021,57(3):423-430.DOI:10.1002/uog.21988.6应倩,武育蓉,孙锟.时间-空间相关成像技术在胎儿心脏检测中的应用J.中华医学超声杂志(电子版),2016,13(9):711-714.DOI:10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2016.09.015.7倪志鹏,吴瑛.时间空间相关成像技术的临床应用研究进展J.中华医学超声杂志(电子版),2009,6(4):730-733.DOI:10.3969/j.issn.1672-6448.2009.04.018.8International Society of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology.Cardiac screening examination of the fetus:guidelines for per-forming the basic an extended basic cardiac scan J.UltrasoundObstet Gynecol,2006,27(1):107-113.DOI:10.1002/uog.2677.9Novaes JY,Zamith MM,Araujo JE,et al.Screening of congenital126心电与循环 2024 年第 43 卷第 2 期heart diseases by three-dimensional ultrasound using spatiotem-poral image correlation:influence of professional experience J.Echocardiography,2016,33(1):99-104.DOI:10.1111/echo.13002.10Carvalho JS,Allan LD,Chaoui R,et al.ISUOG practice guide-lines(updated):sonographic screening examination of the fetalheartJ.Ultrasound Obstet Gynecol,2013,41(3):348-359.DOI:10.1002/uog.12403.11Uittenbogaard LB,Haak MC,van Vugt JMG,et al.Feasibility ofautomated 3-dimensional fetal cardiac screening in routine ultra-sound practiceJ.J Ultrasound Med,2009,28(7):881-888.DOI:10.7863/jum.2009.28.7.881.12Cohen L,Mangers K,Grobman WA,et al.Three-dimensional fastacquisition with sonographically based volume computer-aidedanalysis for imaging of the fetal heart at 18 to 22 weeks gestationJ.J Ultrasound Med,2010,29(5):751-757.DOI:10.7863/jum.2010.29.5.751.13Hu WY,Yu YC,Dai LY,et al.Reliability of sonography-basedvolume computer aided diagnosis in the normal fetal heartJ.JUltrasound Med,2021,40(5):953-962.DOI:10.1002/jum.15469.14Itsukaichi M,Serikawa T,Yoshihara K,et al.Effectiveness of fetalcardiac screening for congenital heart disease using a combinationof the four-chamber view and three-vessel view during the secondtrimester scanJ.J Obstet Gynaecol Res,2018,44(1):49-53.DOI:10.1111/jog.13472.15Pinto NM,Nelson R,Puchalski M,et al.Cost-effectiveness ofprenatal screening strategies for congenital heart diseaseJ.Ultra-sound Obstet Gynecol,2014,44(1):50-57.DOI:10.1002/uog.13287.16Gardiner H,Chaoui R.The fetal three-vessel and tracheal viewrevisitedJ.Semin Fetal Neonatal Med,2013,18(5):261-268.DOI:10.1016/j.siny.2013.01.007.17Sklansky MS,Berman DP,Pruetz JD.Prenatal screening for majorcongenital heart disease:superiority of outflow tracts over the 4-chamber viewJ.J Ultrasound Med,2009,28(7):889-899.DOI:10.7863/jum.2009.28.7.889.（收稿日期：2023-06-07）（本文编辑：陈丹）（上接第 126 页）组别观察组对照组t/字2值P值表 6两组患者住院时间及治疗结局比较n4040住院时间（d）26.82.227.32.5-0.9500.345康复出院36（90.0）33（82.5）死亡4（10.0）7（17.50）治疗结局n（%）0.9490.3302陈洪波.严重创伤患者大量输血治疗对凝血功能的临床研究J.血栓与止血学,2021,27(1):75-76.DOI:10.3969/j.issn.1009-6213.2021.01.029.3唐松江,韩徐,张洋,等.冷沉淀联合新鲜冰冻血浆输注对急诊外伤大量输血患者凝血功能、炎症及免疫功能的影响J.中国免疫学杂志,2020,36(24):3020-3023.DOI:10.3969/j.issn.1000-484X.2020.24.015.4陈娟,梁子辉,田勇.急性重症创伤患者急性生理学与慢性健康状况评分及凝血指标对预后判断意义J.创伤与急危重病医学,2018,6(6):378-380.DOI:10.16048/j.issn.2095-5561.2018.06.14.5赵威,黄杨,王玉同,等.损伤严重程度评分对重度创伤病情评估的意义与预后相关性研究J.临床误诊误治,2014,27(1):7-10.DOI:10.3969/j.issn.1002-3429.2014.01.003.6Torabi J,Kaban JM,Lewis E,et al.Ketorolac use for pain manage-ment in trauma patients with rib fractures does not increase ofacute kidney injury or incidence of bleedingJ.Am Surgeon,2021,87(5):790-795.DOI:10.1177/0003134820954835.7Wong HS,Curry NS,Davenport RA,et al.A Delphi study to es-tablish consensus on a definition of major bleeding in adult traumaJ.Transfusion,2020,60(12):3028-3038.DOI:10.1111/trf.16055.8度学文,吴卫华,顾颖.限制性液体复苏对失血性休克院前急救患者血气指标与凝血功能的影响J.徐州医科大学学报,2021,41(9):681-684.DOI:10.3969/j.issn.2096-3882.2021.09.012.9肖成,徐应芳,李江,等.冷沉淀凝血因子的制备及其临床应用研究进展J.医学综述,2020,26(5):883-887.DOI:10.3969/j.issn.1006-7795.2020.02.028.10夏紫怡,宋敏,王珊,等.173 例输血不良反应相关影响因素分析J.国际检验医学杂志,2021,42(15):1866-1869.DOI:10.3969/j.issn.1673-4130.2021.15.016.11李晓荣,项汉城,詹晓燕,等.急性失血患者中早期输注冷沉淀治疗对凝血功能的影响J.现代生物医学进展,2020,20(22):4249-4252.DOI:10.13241/ki.pmb.2020.22.010.12范凤珍,黄有环,王安霞,等.冷沉淀凝血因子配合限制性液体复苏在创伤性失血性休克救治中的应用研究J.临床急诊杂志,2020,21(7):563-567.DOI:10.13201/j.issn.1009-5918.2020.07.009.13朱恒,李启梁,王振杰,等.不同液体限制性复苏对失血性休克病人血栓弹力图及凝血功能的影响J.蚌埠医学院学报,2020,45(3):296-299.DOI:10.13898/ki.issn.1000-2200.2020.03.004.14迟艳新,赵伟,朱洪鸣,等.血栓弹力图在心胸外科围术期输血中的意义及红细胞输注危险因素分析J.中国实验诊断学,2021,25(8):1136-1138.DOI:10.3969/j.issn.1007-4287.2021.00.008.15班永刚,王坤,张利,等.冷沉淀用于大量失血患者的疗效评价J.血栓与止血学,2019,25(1):58-59,62.DOI:10.3969/j.issn.1009-6213.2019.01.019.（收稿日期：2022-11-02）（本文编辑：陈丹）131