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».
«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.
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).
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).
Аксиальное сечение изображения головного мозга плода, где область интереса (ROI) при 3D-сканировании охватывает всю окружность головки.
Рис. 1. Аксиальное сечение изображения головного мозга плода, где область интереса (ROI) при 3D-сканировании охватывает всю окружность головки.
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.
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).
Пример активации приложения 5D CNS+. Две референсные точки (+) помещены в середину изображения головного мозга плода и полости прозрачной перегородки (cavum septi pellucidum – CSP).
Рис. 2. Пример активации приложения 5D CNS+. Две референсные точки (+) помещены в середину изображения головного мозга плода и полости прозрачной перегородки (cavum septi pellucidum – CSP).
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 автоматически формирует аксиальные, фронтальные и сагиттальные плоскости головного мозга, как показано на рис. 3. Средняя продолжительность этого процесса составляет 18 с.
Пример первого результата, выданного приложением 5D CNS+, с отображением всех диагностически значимых плоскостей.
Рис. 3. Пример первого результата, выданного приложением 5D CNS+, с отображением всех диагностически значимых плоскостей.
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).
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).
Подробное изображение аксиальных плоскостей с наложенным автоматическим измерением размеров.
Рис. 4. Подробное изображение аксиальных плоскостей с наложенным автоматическим измерением размеров.
Подробное изображение фронтальных плоскостей.
Рис. 5. Подробное изображение фронтальных плоскостей.
Подробное изображение сагиттальных плоскостей.
Рис. 6. Подробное изображение сагиттальных плоскостей.
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.
Согласованность между данными измерения методами 2D и 5D CNS+ для стандартных биометрических показателей анатомии головки и головного мозга плода.
Рис. 7. Согласованность между данными измерения методами 2D и 5D CNS+ для стандартных биометрических показателей анатомии 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.Рис. 8. Пример гипоплазии червя мозжечка.
Красными кругами указан небольшой червь на изображениях в срединной сагиттальной, трансцеребеллярной аксиальной и трансцеребеллярной фронтальной плоскостях.Рис. 9. Аномалии головного мозга плода.
Красными кругами указаны отсутствие мозолистого тела в срединной сагиттальной плоскости и сопутствующая вентрикуломегалия в трансвентрикулярной аксиальной плоскости.
a) Красными кругами указаны отсутствие мозолистого тела в срединной сагиттальной плоскости и сопутствующая вентрикуломегалия в трансвентрикулярной аксиальной плоскости.
Отсутствие мозолистого тела и вентрикуломегалия в сагиттальных плоскостях.
b) Отсутствие мозолистого тела и вентрикуломегалия в сагиттальных плоскостях.
Отсутствие мозолистого тела во фронтальных плоскостях.
c) Отсутствие мозолистого тела во фронтальных плоскостях.
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.