Значение приложения 5D Heart Color для полуавтоматической оценки структур сердца плода в широкой клинической практике

Ян Вайхерт, MD PhD. Университетская клиника Шлезвиг-Гольштейн, кампус Любек, Германия

Введение

Недавно было показано, что добавление технологии интеллектуальной навигации при эхокардиографии (ЭхоКГ) плода (Fetal Intelligent Navigation Echocardiography – FINE) к набору объемных данных пространственно-временной корреляции изображений (spatiotemporal image correlation – STIC), полученных в серошкальном режиме у плодов во II и III триместрах, позволяет визуализировать срезы сердца в норме и патологии и, таким образом, диагностировать врожденные  пороки сердца с чувствительностью  до  98%  [1–3].  В  2017г. L. Yeo и R. Romero опубликовали проспективное когортное исследование сочетания цветовой допплерографии с методом FINE [4]. Они пришли к выводу, что постобработка методом STIC объемных реконструкций нормальных сердец плодов, полученных с помощью цветовой или энергетической допплерографии (ЦДК/ЭД), позволяет построить 8–9 стандартных проекций эхокардиограмм плода. Эти функции легко использовать  для  комплексной  оценки  сердца плода в приложении 5D Heart Color™, встроенном в ультразвуковые системы Samsung классов high-end и premium (рис. 1, 2).

Традиционно для завершения эхокардиографического обследования и получения всех диагностических плоскостей с или без ЦДК при сканировании в  2D-режиме  необходимо провести датчиком ряд маневров [5, 6]. В национальных и международных  руководствах недавно заявлено, что в скрининговое обследование сердца плода следует включать четырехкамерную проекцию и  проекцию  выносящего  тракта  [7–9]. Дополнительное  использование ЦДК в этих руководствах не признано обязательным, но настоятельно рекомендуется группами экспертов. Оценка с помощью ЦДК служит важным инструментом, позволяющим эффективно выявлять структурные и функциональные поражения сердца плода [10].

Эхокардиографическое исследование выносящих трактов и оценка сагиттальных проекций

Помимо оценки в четырехкамерной проекции частоту обнаружения серьезных  пороков сердца плода  на  20–30%  увеличивает  оценка  состояния  выносящих трактов  желудочков и хода двух крупных артерий [11]. Кроме того, точно выявить какие-либо изменения  нормальной структуры кровотока по выносящим трактам важно для правильной анатомической диагностики и дальнейшего описания возможных аномалий развития сердца [12, 13].

Краниально изгибая и наклоняя датчик из четырехкамерной проекции, получают пятикамерную. На границе между двумя атриовентрикулярными клапанами визуализируют выносящий тракт левого желудочка (left ventricular outflow tract – LVOT), тем самым демонстрируя непрерывность хода задней стенки аорты с митральным клапаном и прямого перехода передней стенки аорты в межжелудочковую перегородку.

Для корректного отображения крупных сосудов в продольных проекциях датчик следует повернуть на 90° (начиная точно от аксиальной плоскости); при этом получается вид грудной полости плода в сагиттальной плоскости. Слегка сдвигая датчик вправо и влево парасагиттально относительно грудной полости, визуализируют три диагностические плоскости: дуги аорты, дуги грудного протока (в течение беременности под углом 10–19°) и в бикавальной проекции (рис. 3–5). Менее опытным операторам точно описать эти сагиттальные эхокардиографические проекции очень сложно. Как указано выше, применение метода 5D Heart™ облегчает визуализацию в этих плоскостях и обеспечивает воспроизводимость результатов.

Материал и методы

После допплерографии в режиме 2D-эхо с корректировкой, последующей объемной визуализации методом  STIC  позвоночника плода на  5–7  часов  (и  менее  оптимальной  на 3–9 часов) для объемной реконструкции по цветовому допплеровскому  изображению  для каждой  из  девяти  диагностических плоскостей  активировали технологию  5D Heart™. 5D Heart Color™ – коммерчески доступное программное обеспечение, встроенное в ультразвуковые системы с высокой разрешающей  способностью W10 и WS80A (Samsung Medison, Co., Ltd., Корея). Подробная информация о настройках системы описана в статье L. Yeo и R. Romero [14].

В течение 4-летнего периода исследования  мы  сохранили  наборы  объемных  изображений STIC сердца более 1800 плодов, к которым для полуавтоматической оценки была применена программа 5D Heart™. Гестационный  возраст  составил  в  среднем  21,6  нед  (11,0– 38,0 нед). Для каждого пациента  получено от 1 до 4 отдельных  объемных  изображений (в среднем  1,4  исследования).  Группа участников  исследования  состояла  из  135  пациентов с врожденными пороками сердца (незначительные и тяжелые поражения). В подгруппах включенных в исследование наборов  объемных данных мы в каждом  случае  дополнительно   изучили осуществимость и клиническое значение дополнительной   информации ЦДК с использованием технологии 5D Heart Color™ и сохранили дополнительное объемное изображение, обработанное по технологии 5D Heart™ без цвета.

Результаты и обсуждения

5D Heart Color™ позволяет детально проанализировать гемодинамику в объемных изображениях STIC с ЦДК, чтобы исследовать нормальную (рис. 6) и патологическую (рис. 7) анатомию сердца. Как отмечено выше, технология может стандартизированным образом облегчить извлечение из объемных данных даже малозаметной информации.

Как подчеркнули в вышеупомянутой работе L. Yeo и R. Romero, дополнительная оценка цветовой  допплеровской  информации в пятикамерной   проекции   (аксиальная   плоскость) или парасагиттальной плоскости  дает  ценную  информацию  о  структурной  и  функциональной целостности сердца и будет способствовать комплексной оценке данных ЭхоКГ плода. Физиологически в аксиальной пятикамерной проекции получен сигнал  о  ламинарном  характере систолического кровотока из левого желудочка через корень аорты с нормальным закрытием аортального клапана и отсутствием регургитации в диастолу.

В проекции протока и дуги аорты отмечается систолическая перфузия либо через общую легочную артерию и артериальный  проток,  либо через восходящую  аорту и поперечную часть дуги аорты, причем  от  последней  отходят  сосуды  головы.  Через  парасагиттальный срез в бикавальной проекции виден нормальный приток крови через нижнюю и верхнюю полые вены к правому предсердию (см. рис. 5).

Аномальный цветовой поток в пятикамерной проекции помогает пренатально диагностировать обструкцию/диспропорцию LVOT (рис. 8–10) или нарушения соотношений крупных сосудов, например при таких аномалиях конотрункуса, как тетрада  Фалло, транспозиция крупных артерий, удвоение выносящего тракта правого желудочка, truncus arteriosus.

Аномальная форма или сужение дуг протока или аорты представлено с добавлением информации о ЦДК,  позволяет  оценить  характер  заполнения  камер,  что  полезно,  например, при обструктивных поражениях на путях притока и/или оттока (например, стеноз атриовентрикулярного или полулунного клапана, гипоплазия левого и правого сердца, коарктация аорты) (рис. 11).

Предварительные  данные  подтвердили прямую зависимость локализации  позвоночника от частоты  успешной  реконструкции  плоскостей с помощью  технологии  5D  Heart™.  Тем не менее  представляется  целесообразным  применять  этот  инструмент  даже  в  случаях, когда рекомендуемого положения плода (позвоночника) достичь не удалось. Наоборот, при перпендикулярной ориентации сердца плода по сравнению с непросматриваемой ультразвуковым пучком допплеровской частоты сдвиги на цветовых объемных  наборах  STIC  заметно уменьшились, что может повысить правильность интерпретации реконструированных диагностических плоскостей. Однако мы считаем, что для комплексной  оценки  состояния сердца необходимо получать объемные изображения с помощью обеих  технологий  –  5D Heart™ и 5D Heart Color™ (рис. 12).

5D Heart Color и VIS-Assistance

Дополнительной ключевой особенностью основной программы стал «Виртуальный интеллектуальный  помощник  для  ультрасонографиста»  (Virtual  Intelligent  Sonographer Assistance – VIS-Assistance), не зависящий от оператора инструмент, специально предназначенный для дальнейшего усовершенствования эффективной реконструкции  диагностических плоскостей. Применяя его  после  повторного  анализа  слоев  объемного  изображения 5D  Heart™,  можно более  подробно  проанализировать  определенные  проекции  сердца и окружающие сердце структуры вокруг определенных точек поворота [14]. VIS-Assistance позволяет в полной мере воспользоваться этим методом  объемной  ЭхоКГ  плода,  обеспечивая как углубленный анализ реконструированных плоскостей, так и при необходимости коррекцию изображения, тем самым увеличивая надежность диагностики (рис. 13).

Заключение

Технология FINE с ЦДК при реализации в форме 5D Heart Color™ предназначена для применения дополнительно к объемной оценке анатомии сердца плода, поскольку обеспечивает важную  воспроизводимую  информацию о функции  сердца,  особенно  у  плодов с врожденными пороками сердца.

Поддерживаемые системы: W10, WS80, HS70, HS60

Литература

1. Garcia M., Yeo L., Romero R. et al. Prospective evaluation of the fetal heart using Fetal Intelligent Navigation Echocardiography (FINE) // Ultrasound Obstet Gynecol. 2016; 47: 450–459.
2. Veronese P., Bogana G., Cerutti A. et al. A Prospective Study of the Use of Fetal Intelligent Navigation Echocardiography (FINE) to Obtain Standard Fetal Echocardiography Views // Fetal  Diagn  Ther.  2017;  41: 89–99.
3. Yeo L., Luewan S., Romero R. Fetal Intelligent Navigation Echocardiography (FINE) Detects 98% of Congenital Heart Disease // J Ultrasound Med. 2018; 37: 2577–2593.
4. Yeo L., Romero R. Prenatal diagnosis of hypoplastic left heart and coarctation of the aorta with color Doppler FINE // Ultrasound Obstet Gynecol. 2017; 50: 543–544.
5. Chaoui R., McEwing R. Three cross-sectional planes for fetal color Doppler  echocardiography  //  Ultrasound Obstet Gynecol. 2003; 21: 81–93.
6. Huhta J.C., Paul J.J. Doppler in Fetal Heart Failure // Clin Obstet Gynecol. 2010; 53: 915–929.
7. American Institute of Ultrasound in Medicine. AIUM practice guideline for the performance of fetal echocardiography // J Ultrasound Med. 2013; 32: 1067–1082.
8. ISUOG Practice Guidelines (updated): sonographic screening examination of the fetal  heart  //  Ultrasound Obstet Gynecol. 2013; 41: 348–359.
9. Gerede A., Sotiriadis A., Karavida A. et al. Implementation of Fetal Cardiac Guidelines for theRoutine Second- Trimester Heart Examination: A Feasibility Study // Ultraschall Med. 2019; 40 (3): 359–365.
10. Sklansky M. Current Guidelines for Fetal Echocardiography: Time to Raise the Bar // J Ultrasound Med. 2011; 30: 284–286.
11. Berg C., Gembruch U., Geipel A. Outflow Tract Sectional Planes in Two-Dimensional Fetal Echocardiography – Part I // Ultraschall Med. 2009; 30: 128–149.
12. de Vore G. Color Doppler examination of the outflow tracts of the fetal heart: a technique for identification of cardiovascular malformations // Ultrasound Obstet Gynecol. 1994; 4: 463–471.
13. Nadel A. Addition of Color Doppler to the Routine Obstetric Sonographic Survey Aids in the Detection of Pulmonic Stenosis // Fetal Diagn Ther. 2010; 28: 175–179.
14. Yeo L., Romero R. Fetal Intelligent Navigation Echocardiography (FINE): a novel method for rapid, simple, and automatic examination of the fetal heart // Ultrasound Obstet Gynecol. 2013; 42: 268–284.