Экспертная оценка анатомических особенностей плода в медицине плода: роль трехмерного УЗИ, технологий CrystalVue™ и MV-Flow™

Andrea Dall“Asta), MD PhD1,2, Deepa Srinivasan, MD2,3, Christoph Lees, MD, PhD2,3.
1 Отделение медицины и хирургии, блок акушерства и гинекологии, Фармацевтический Университет, Италия.
2 Отделение метаболизма, пищеварения и репродукции, Институт репродуктивной биологии и биологии развития, Королевский колледж Лондона, Великобритания.
3 Больница королевы Шарлотты и Челси, отделение Национальной службы здравоохранения Имперского колледжа, Лондон, Великобритания.

УЗИ аппарат HM70A

Экспертный класс по доступной цене. Монокристальные датчики, полноэкранный режим отображения, эластография, 3D/4D в корпусе ноутбука. Гибкая трансформация в стационарный сканер при наличии тележки.

Перевод статьи: "Expert assessment of the fetal anatomy in Fetal Medicine: role of three-dimensional ultrasound, CrystalVue™ and MV-Flow™".

Введение

Высокое разрешение современных ультразвуковых аппаратов и датчиков вместе с разработкой нового программного обеспечения для трехмерной реконструкции и допплерографии, обладающей высокой чувствительностью к низкоскоростному потоку, улучшило диагностический потенциал УЗИ для пренатальной оценки нормальной анатомии плода и признаков аномалии развития плода, заподозренных при двухмерном УЗИ во время II триместра беременности.

Трехмерное УЗИ включает в себя томографический метод создания 3D-изображений, реконструированных из объемных ультразвуковых изображений, полученных в пренатальном периоде. Постобработка подразумевает использование таких технологий реконструкции, как RealisticVue™ и CrystalVue™, или навигацию в пределах полученных объемных ультразвуковых изображений в режиме off-line. С их помощью возможна живая подобная реконструкция анатомических структур, например на лице, голове или конечностях плода. Данный вид детальной реконструкции играет важную роль в формировании материнской привязанности и получении родителями психологической помощи при наличии аномалий развития у плода [1,2]. Он также дополняет 2D и мультипланарную реконструкцию путем добавления диагностических данных, полученных при усиленном контрастировании структур и тканей, как в случае с использованием технологии CrystalVue™ при визуализации вторичного нёба у плода [3].

Off-line навигация в объемных изображениях 3D-УЗИ, полученных с помощью датчиков высокого разрешения, может помочь в экспертной оценке центральной нервной системы (ЦНС) плода, обеспечивая визуализацию срединных структур и комплексную навигацию вдоль задней черепной ямки и кортикальной складки в процессе развития плода [4–7]. Нейросонологи предложили использовать технологии реконструкции для экспертной оценки специфических структур ЦНС плода, например хиазмы зрительных нервов [8, 9]. CrystalVue™ – сохраняющая контекст технология постобработки изображений в 3D, которая позволяет быстро дифференцировать ткани с разной эхогенностью с помощью усиливающего контраста. Недавно наша исследовательская группа описала свойства CrystalVue™, позволяющие подробно описать структуры головного мозга и улучшить визуализацию борозд, извилин, а также стенок кистозных структур [3]. Что касается других аспектов клинического применения 3D-УЗИ в медицине плода, позвоночник, ребра, вторичное нёбо и пищевод относятся к структурам, которые также могут выиграть от визуализации в режиме 3D, используемом в дополнение к 2D-режиму [10–12].

Современные режимы цветового и энергетического допплера позволяют четко визуализировать небольшие сосуды и сложную сосудистую архитектонику, например внутрипеченочную циркуляцию [13], и упростить визуализацию легочных вен в контексте экспертной оценки состояния сердца плода. Недавняя реализация технологий MV-Flow™ и LumiFlow™ позволила визуализировать сосуды с низким кровотоком, например синусы твердой мозговой оболочки и синусный сток [14].

Методы и результаты

В данной работе мы описываем ультразвуковые характеристики, полученные при использовании технологий реконструкции RealisticVue™ и CrystalVue™ в режиме 3D-УЗИ и современных режимов допплера с высоким разрешением, в том числе новых алгоритмов MV-Flow™ и LumiFlow™, у женщин, направленных на УЗИ для дополнительной оценки анатомии плода во II триместре беременности. RealisticVue™, CrystalVue™, MV-Flow™ и LumiFlow™ – это встроенное коммерчески доступное программное обеспечение, устанавливаемое в ультразвуковой системе высокого разрешения W10 (Samsung Medison Co. Ltd., Сеул, Корея).

Развернутая оценка анатомии плода во II триместре выполняется при наличии клинического показания в режиме 2D- и 3D-УЗИ и может оказаться в выигрышном положении в результате комбинации трансабдоминального и трансвагинального подходов. Общепризнано, что трансвагинальный доступ может помочь эксперту в оценке состояния ЦНС у плода в головном предлежании. Изображение объемных структур можно получить в любой плоскости сканирования (аксиальной, коронарной или сагиттальной) в зависимости от положения, позы плода и изучаемой анатомической области. После получения изображения объемные структуры можно сориентировать, чтобы показать стандартное изображение анатомических структур. Важно то, что многоплоскостная визуализация позволяет выполнить оценку в реальном времени в «точке» пересечения 3 ортогональных проекций на объемном изображении при УЗИ. Современные высокочастотные трансвагинальные датчики позволяют четко визуализировать структуры задней черепной ямки вместе со стволом головного мозга, проксимальную часть спинного мозга в срединной сагиттальной плоскости при инсонации через подзатылочный доступ. Такой подход, использование которого может быть ограничено на поздних стадиях беременности вследствие окостенения костей черепа, позволяет визуализировать мозжечок и мост кпереди от червя мозжечка (рис. 1).

Рис. 1. Трехмерная многоплоскостная визуализация задней черепной ямки, полученная при трансвагинальном УЗИ, при подзатылочной инсонации в срединной сагиттальной плоскости.
Эхограмма задней черепной ямки плода - полутоновое мультипланарное изображение

а) Полутоновое мультипланарное изображение.

Эхограмма задней черепной ямки плода - срединное сагиттальное изображение (червь мозжечка, IV желудочек, мост, продолговатый мозг и проксимальная часть шейного отдела позвоночника)

б) Срединное сагиттальное изображение, точно визуализирующее червь мозжечка, IV желудочек, мост, продолговатый мозг и проксимальную часть шейного отдела позвоночника.

Эхограмма задней черепной ямки плода - аксиальное изображение (IV желудочек, червь мозжечка и полушария)

в) Аксиальное изображение, демонстрирующее IV желудочек, червь мозжечка и полушария.

Cerebellar vermis – червь мозжечка, spinal cord – спинной мозг, fourth ventricle – IV желудочек, pons – мост, medulla oblongata – продолговатая оболочка, cerebellum – мозжечок.

Различные анатомические детали можно показать при инсонации ЦНС плода в срединной сагиттальной плоскости через сагиттальный шов, что позволяет визуализировать мозолистое тело наряду с червем мозжечка и наметом мозжечка (рис. 2а). При применении в данной области сканирования режимов MV-Flow™ и LumiFlow™ можно получить изображение прямого синуса и прочих синусов твердой мозговой оболочки (рис. 2б).

Рис. 2. Ультразвуковое изображение центральной нервной системы плода при трансвагинальном УЗИ в срединной сагиттальной плоскости через сагиттальный шов.
Эхограмма червя мозжечка и намета мозжечка у плода (ТВУЗИ в срединной сагиттальной плоскости через сагиттальный шов)

а) Визуализация червя мозжечка и намета мозжечка в ходе двухмерного УЗИ.

Эхограмма прямого синуса у плода (режим MV-Flow™ и LumiFlow™)

б) Визуализация прямого синуса с помощью MV-Flow™ и LumiFlow™.

Режимы MV-Flow™ и LumiFlow™ также способны четко визуализировать мелкие сосуды, например среднюю надпочечную артерию (рис. 3). Их визуализация может быть затруднена при использовании традиционных допплеровских методик. Недавно было предложено использовать данные режимы, чтобы помочь экспертам охарактеризовать аномальную васкуляризацию при подозрении на врастание плаценты (рис. 4).

Рис. 3. Двойное динамическое отображение брюшной полости плода в коронарной проекции, где показано высококачественное изображение почечной и срединной надпочечной артерий при использовании режимов MV-Flow™ и LumiFlow™.
Двойное динамическое отображение брюшной полости плода в коронарной проекции (режим MV-Flow™ и LumiFlow™, Middle suprarenal artery – средняя надпочечниковая артерия, renal artery – почечная артерия)

Middle suprarenal artery – средняя надпочечниковая артерия, renal artery – почечная артерия.

Рис. 4. Трансвагинальное сканирование, эхограмма, полученная у женщины с 3-й беременностью на 34-й неделе, обследованной по поводу подозрения на врастание плаценты, демонстрирующее аномальную васкуляризацию шейки матки и границы между маткой и мочевым пузырем с помощью режимов MV-Flow™ и LumiFlow™.
Эхограмма аномальной васкуляризации шейки матки и границы между маткой и мочевым пузырем (режим MV-Flow™ и LumiFlow™)

Cervix – шейка, bladder – мочевой пузырь, uterine-bladder interface – граница между маткой и мочевым пузырем.

Современные цветовые и энергетические допплеровские методы вроде тех, что доступны на ультразвуковой системе W10, обеспечивают четкую визуализацию мелких сосудов, например легочных вен, несущих кровь в левое предсердие (рис. 5а), а также структурных аномалий, включая дефект межжелудочковой перегородки (рис. 5б). Данные технологии доступны с помощью трансабдоминальных и трансвагинальных датчиков.

Рис. 5. Визуализация сердца плода при помощи ультразвуковой системы W10.
Эхограмма легочных вен плода, несущих кровь в левое предсердие (режим энергетического допплера)

а) Изображение легочных вен, несущих кровь в левое предсердие, визуализируемое при помощи энергетического допплеровского картирования (норма).

Эхограмма дефекта межжелудочковой перегородки у плода (режим энергетического допплера)

б) Дефект межжелудочковой перегородки, визуализируемый с помощью энергетического допплера.

Pulmonary veins – легочные вены, muscular ventricular septal defect – дефект мышечной перегородки желудочка.

Технология реконструкции CrystalVue™ позволяет пользователю получить необходимое сочетание контраста, света и прозрачности для анализа дополнительных данных. Она работает наиболее эффективным образом, когда качество получения объемного изображения является «максимальным», а угол горизонтальной развертки допплеровского спектра настроен для охвата интересующей анатомической области. После получения изображения обработка исходных данных в режиме off-line лучше всего проводится путем корректировки области интереса для получения самого тонкого среза, после чего на контрольной панели с сенсорным экраном нужно нажать на значки CrustalVue™ и RealisticVue™. Согласно нашему опыту, такие этапы могут помочь в экспертной оценке мозговых (рис. 6) и лицевых структур, например вторичного нёба.

Рис. 6. Срединная сагиттальная проекция головного мозга плода с использованием CrustalVue™. После получения изображения обработка исходных данных в режиме off-line выполняется лучше путем коррекции области интереса для получения самого тонкого среза области интереса до выбора иконок CrystalVue™ и RealisticVue™. В представленном случае режимы делают возможным визуализацию срединных структур, включая мозолистое тело, намет мозжечка и червь мозжечка.
Эхограмма головного мозга плода - срединная сагиттальная проекция (режим CrustalVue™)

Corpus callosum – мозолистое тело, tentorium cerebelli – намет мозжечка, cerebellar vermis – червь мозжечка.

Трансабдоминальная срединная сагиттальная проекция головного мозга плода на 32-й неделе, показанная на рис. 7, демонстрирует, что усиление контраста с помощью CrustalVue™ позволяет визуализировать борозды и извилины, включая центральную и мозолисто-краевую борозду. Стоит отметить, что подобные структуры нельзя увидеть при многоплоскостной визуализации.

Рис. 7. Трансабдоминальная срединная сагиттальная проекция головного мозга плода на 32-й неделе с усилением контраста с помощью режимов CrystalVue™ и RealisticVue™, которые позволяют выполнять визуализацию борозд и извилин, в том числе центральную борозду и поясную борозду (б). Стоит отметить, что подобные структуры нельзя увидеть при многоплоскостной визуализации (а).
Эхограмма головного мозга плода - срединная сагиттальная проекция (B-режим)
Эхограмма головного мозга плода - срединная сагиттальная проекция (режим CrystalVue™ и RealisticVue™)
Corpus callosum – мозолистое тело, tentorium cerebelli – намет мозжечка, cerebeilar vermis – червь мозжечка, cingulate sulcus – поясная борозда, central sulcus – центральная борозда.

В парасагиттальной проекции плода на 29-й неделе, представленной на рис. 8, использование режимов CrystalVue™ и RealisticVue™ позволяет получить четкое изображение стенки бокового желудочка и хороидного сплетения лучшего качества по сравнению с изображением, полученным при многоплоскостной визуализации.

Рис. 8. Парасагиттальная проекция плода на 29-й неделе, позволяющая получить четкое изображение стенки бокового желудочка и хороидного сплетения лучшего качества по сравнению с изображением, полученным при многоплоскостной визуализации (а).
Эхограмма стенки бокового желудочка и хороидного сплетения у плода - парасагиттальная проекция (B-режим)
Эхограмма стенки бокового желудочка и хороидного сплетения у плода - парасагиттальная проекция (режим CrystalVue™ и RealisticVue™)
Lateral ventricle – боковой желудочек, choroid plexus – хороидное сплетение.

С помощью режима 3D-УЗИ также можно визуализировать вторичное нёбо (рис. 9).

Рис. 9. Трехмерная многоплоскостная визуализация лица плода, демонстрирующая вторичное нёбо.
Эхограмма лица плода - многоплоскостная визуализация вторичного нёба

Lateral ventricle – боковой желудочек, choroid plexus – хороидное сплетение, secondary bony palate – вторичное твердое нёбо, uvula – увуля, palatal shelf – нёбная полка.

Использование комбинации режимов CrystalVue™, RealisticVue™ и тонкой плоскости среза в области интереса четко демонстрирует дефекты нёба в аксиальной и коронарной проекциях. На рис. 10 и 11 показано изображение плода на 21-й неделе с расщелиной губы, затрагивающей в том числе альвеолярный отросток и вторичное твердое нёбо. В аксиальной проекции язык визуализируется в каудальном направлении относительно верхней челюсти и дефекта альвеолярного отростка. При рассмотрении изображения в краниальном направлении с помощью многоплоскостной визуализации и технологий реконструкции видна искривленная носовая перегородка, которая является непрямым признаком наличия расщелины, воздействующей на вторичное твердое нёбо (рис. 10).

Рис. 10. Изображение плода на 21-й неделе с расщелиной, затрагивающей в том числе альвеолярный отросток и вторичное твердое нёбо, в аксиальной проекции с использованием технологий реконструкции CrystalVue™ и RealisticVue™. Язык визуализируется в каудальном направлении относительно верхней челюсти и дефекта альвеолярного отростка. В краниальном направлении видна искривленная носовая перегородка, которая является непрямым признаком наличия расщелины, воздействующей на вторичное твердое нёбо.
Эхограмма плода на 21-й неделе с расщелиной, затрагивающей альвеолярный отросток и вторичное твердое нёбо (аксиальная проекция, режим CrystalVue™ и RealisticVue™)

Deviated nasal septum – искривленная носовая перегородка, cleft of the alveolar ridge – расщелина альвеолярного отростка, tongue – язык.

В коронарной проекции использование технологий CrystalVue™ и RealisticVue™ позволяет отличить мягкие ткани (например, язык) и костные структуры, а также демонстрирует наличие дефекта твердого нёба (рис. 11).

Рис. 11. Изображение плода на 21-й неделе с расщелиной, затрагивающей в том числе альвеолярный отросток и вторичное твердое нёбо, в коронарной проекции с использованием технологий реконструкции CrystalVue™ и RealisticVue™. Технологии позволяют четко увидеть границы языка, костные структуры, а также продемонстрировать дефект нёба.
Эхограмма плода на 21-й неделе с расщелиной, затрагивающей альвеолярный отросток и вторичное твердое нёбо (коронарная проекция, режим CrystalVue™ и RealisticVue™)

Tongue – язык, bony palate – твердое нёбо.

На рис. 12 технология реконструкции RealisticVue™ при использовании различных источников освещения позволяет четко увидеть дефект лица. Инструмент «источник света» делает возможной четкую реконструкцию других черепно-лицевых структур и структур конечности, например ушей (рис. 13), кистей и пальцев (рис. 14).

Рис. 12. Изображение лица плода на 21-й неделе с правосторонней расщелиной губы, альвеолярного отростка и нёба, полученное с помощью технологии RealisticVue™ и четко демонстрирующее наличие явного дефекта губы. Внешний вид может меняться в зависимости от направления источника света (выделен пунктиром).
Эхограммы лица плода на 21-й неделе с правосторонней расщелиной губы, альвеолярного отростка и нёба (режим CrystalVue™ и RealisticVue™, меняется положение «источника света»)
Рис. 13. Полученное с помощью технологии RealisticVue™ изображение уха здорового плода на 20-й неделе в латеральной (а) и задней (б) проекциях. В латеральной проекции также показано нормальное прикрепление уха плода, расположенное на том же уровне, что и глазницы плода.
Эхограмма уха здорового плода на 20-й неделе (латеральная проекция, режим RealisticVue™)
Эхограмма уха здорового плода на 20-й неделе (задняя проекция, режим RealisticVue™)
Lateral ventricle – боковой желудочек, choroid plexus – хороидное сплетение.
Рис. 14. Полученное с помощью технологии RealisticVue™ изображение левой кисти здорового плода на 20-й неделе. Показана выпуклость головки пястных костей и фаланг соответствующих пальцев.
Эхограмма левой кисти здорового плода на 20-й неделе (режим RealisticVue™)

Четкий общий внешний вид полученного изображения (взято из галереи изображений журнала «УЗИ в акушерстве и гинекологии» и опубликовано в честь 30 годовщины выхода журнала «УЗИ в акушерстве и гинекологии», 2021 г.).

Заключение

В заключение стоит отметить, что поскольку во II триместре беременности с помощью 2D- и 3D-УЗИ-режимов и допплеровских методов можно увидеть анатомию плода в норме и с патологией, наш опыт позволяет утверждать, что дополнительное использований технологий реконструкции 3D-УЗИ, в том числе CrystalVue™ и RealisticVue™, и высокочувствительных допплеровских методов, например MV-Flow™ и LumiFlow™, может помочь в получении дополнительных клинических данных и в экспертной оценке анатомии плода. Эти современные и простые в использовании инструменты дополняют стандартную технологию 2D-УЗИ плода с подозреваемыми или подтвержденными структурными аномалиями во II триместре.

Поддерживаемые системы: Samsung W10

Литература

  1. de Jong-Pleij E.A., Ribbert L.S., Pistorius L.R. et al. Three-dimensional ultrasound and maternal bonding, a third trimester study and a review // Prenat Diagn. 2013; 33 (1): 81–88. DOI: 10.1002/pd.4013. Epub 2012 Nov 20. PMID: 23169046.
  2. David A.L., Turnbull C., Scott R. et al. Diagnosis of Apert syndrome in the second-trimester using 2D and 3D ultrasound // Prenat Diagn. 2007; 27: 629–632.
  3. Dall’Asta A., Paramasivam G., Basheer S.N. et al. How to obtain diagnostic planes of the fetal central nervous system using three-dimensional ultrasound and a context-preserving rendering technology // Am J Obstet Gynecol. 2019; 220 (3): 215–229. DOI: 10.1016/j.ajog.2018.11.1088. Epub 2018 Nov 14. PMID: 30447211.
  4. Ghi T., Contro E., De Musso F. et al. Normal morphometry of fetal posterior fossa at midtrimester: brainstemtentorium angle and brainstem-vermis angle // Prenat Diagn. 2012; 32: 440–443.
  5. Contro E., Salsi G., Montaguti E. et al. Sequential analysis of the normal fetal fissures with three-di mensional ultrasound: a longitudinal study // Prenat Diagn. 2015; 35: 493–499.
  6. Pilu G., Ghi T., Carletti A., Segata M. et al. Three-dimensional ultrasound examination of the fetal central nervous system // Ultrasound Obstet Gynecol. 2007; 30: 233–245.
  7. Pistorius L.R., Stoutenbeek P., Groenendaal F. et al. Grade and symmetry of normal fetal cortical development: a longitudinal two- and three-dimensional ultrasound study // Ultrasound Obstet Gynecol. 2010; 36: 700–708.
  8. Bault J.P. Visualization of the fetal optic chiasma using three-dimensional ultrasound imaging // Ultrasound Obstet Gynecol. 2006; 28: 862–864.
  9. Paladini D., Birnbaum R., Donarini G. et al. Assessment of fetal optic chiasm: an echoana-tomic and reproducibility study // Ultrasound Obstet Gynecol. 2016; 48: 727–732.
  10. Dall’Asta A., Grisolia G., Nanni M. et al. Sonographic demonstration of fetal esophagus using threedimensional ultrasound imaging // Ultrasound Obstet Gynecol. 2019; 54 (6): 746–751. DOI: 10.1002/ uog.20221. Epub 2019 Nov 4. PMID: 30672651.
  11. Dall’Asta A., Paramasivam G., Lees C.C. Qualitative evaluation of Crystal Vue rendering technology in assessment of fetal lip and palate // Ultrasound Obstet Gynecol. 2017; 49 (4): 549–552. DOI: 10.1002/ uog.17346. PMID: 27804201.
  12. Dall’Asta A., Paramasivam G., Lees C.C. Crystal Vue technique for imaging fetal spine and ribs // Ultrasound Obstet Gynecol. 2016; 47 (3): 383-384. DOI: 10.1002/uog.15800. PMID: 26511656.
  13. Yagel S., Cohen S.M., Valsky D.V. Simplifying imaging of the abdominal fetal precordial venous system // Ultrasound Obstet Gynecol. 2019; 53 (5): 571–575. DOI: 10.1002/uog.19053. PMID: 29573303.
  14. Dall’Asta A., Grisolia G., Volpe N. et al. Prenatal visualisation of the torcular herophili by means of a Doppler technology highly sensitive for low-velocity flow in the expert assessment of the posterior fossa: a prospective study // BJOG. 2021; 128 (2): 347–352. DOI: 10.1111/1471-0528.16392. Epub 2020 Jul 28. PMID: 32619035.

УЗИ аппарат HM70A

Экспертный класс по доступной цене. Монокристальные датчики, полноэкранный режим отображения, эластография, 3D/4D в корпусе ноутбука. Гибкая трансформация в стационарный сканер при наличии тележки.

следующая статья »