基于CT數(shù)據(jù)的胎兒心臟數(shù)字化三維模型構(gòu)建以及在先天性心臟病中應(yīng)用的初步研究.pdf

1、背景:
　　胎兒先天性心臟病是最常見(jiàn)的胎兒畸形，也是導(dǎo)致流產(chǎn)、死產(chǎn)、胎兒宮內(nèi)死亡及新生兒死亡的主要原因。約50％先心病可以通過(guò)外科手術(shù)或介入治療獲得矯治，50％復(fù)雜嚴(yán)重畸形尚難得到滿(mǎn)意療效。先天性心臟病不但嚴(yán)重影響兒童的生命和生活質(zhì)量，給家庭帶來(lái)沉重的精神和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也是導(dǎo)致我國(guó)出生缺陷居高不下的重要原因。因此，孕期及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)診斷、及時(shí)干預(yù)顯得尤為重要。
　　本研究將分成三部分進(jìn)行，分別是:第一部分:基于CT數(shù)據(jù)的胎兒心

2、臟數(shù)字化三維模型構(gòu)建方法研究;第二部分:中孕期胎兒心臟流出道血管內(nèi)徑測(cè)值分析;第三部分:建立胎兒先天性心臟病三維圖譜的初步研究。
　　第一部分基于CT數(shù)據(jù)的胎兒心臟數(shù)字化三維模型構(gòu)建方法研究
　　目的:
　　1、探討胎兒心臟數(shù)字化三維模型構(gòu)建需要的胎兒心臟灌注方法及技術(shù)要點(diǎn);2、探討可用于胎兒心臟三維重建的CT掃描參數(shù);3、探討在Mimics軟件中構(gòu)建胎兒心臟三維模型的方法。
　　方法:
　　1、標(biāo)本收集<

3、br>　　收集2014年1月至2015年1月期間在南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院婦產(chǎn)科因非心臟畸形引產(chǎn)或難免流產(chǎn)的胎兒20例，產(chǎn)前B超排除先天性心臟畸形，胎齡分布于19-34周，經(jīng)孕婦及家屬同意將引產(chǎn)胎兒尸體捐獻(xiàn)參加本研究。
　　2、胎兒心臟灌注
　　(1)臍靜脈插管
　　采用臍靜脈灌注的方法。將引產(chǎn)胎兒放置在方盤(pán)中，用流水沖洗干凈，剪斷臍帶至距胎兒腹部臍帶插入部約10-15cm，找到臍靜脈，將臍靜脈與兩邊的兩條臍動(dòng)脈分離，插入

4、玻璃插管，用絲線(xiàn)結(jié)扎固定。
　　(2)灌注材料準(zhǔn)備
　　灌注劑配方:每100ml灌注劑中包含自凝牙托粉30g、自凝牙托水70ml、鄰苯二甲酸二丁酯30ml、紅色氧化鉛5g、少量紅色油畫(huà)顏料。根據(jù)胎兒不同孕周，準(zhǔn)備灌注劑100-150ml，計(jì)算好各個(gè)試劑的用量。準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)試劑后將紅色油畫(huà)顏料放入自凝牙托水和鄰苯二甲酸二丁酯中均勻攪拌，然后再加入自凝牙托粉和紅色氧化鉛攪拌均勻。
　　(3)臍靜脈灌注
　?、俟嘧⒎椒?

5、用20ml醫(yī)用塑料注射器抽取灌注劑20ml（抽取前應(yīng)再次攪拌均勻），連接臍靜脈插管，緩慢勻速推動(dòng)注射器，速度不宜過(guò)快以避免血管破裂。②停止灌注時(shí)間:至注射阻力增大至注射困難時(shí)停止灌注，取出玻璃插管，結(jié)扎臍靜脈。③CT掃描時(shí)間:待灌注劑充分硬化后即可行CT掃描。
　　3、CT掃描
　　采用德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的雙源CT(SOMATOM Definition)進(jìn)行胎兒心臟掃描。掃描時(shí)將胎兒標(biāo)本仰臥位放置，定位掃描范圍在胎兒胸部，設(shè)

6、置CT掃描參數(shù)為管電壓120kV，管電流250mA，掃描層厚0.6mm，掃描間距0.6mm。掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式存入光碟保存。
　　4、數(shù)字化三維模型的構(gòu)建
　　將CT掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics軟件，利用蒙罩編輯的繪畫(huà)、擦除工具以及布爾運(yùn)算得到各個(gè)心房、心室以及心臟流出道血管及其分支的蒙罩圖像，最后經(jīng)3D計(jì)算重建獲得胎兒心臟數(shù)字化三維模型。
　　結(jié)果:
　　1、采用臍靜脈灌注的方法，可以獲得較好的心臟灌注效果，

7、不同孕周的胎兒，灌注的劑量不相同。
　　2、基于CT掃描的二維數(shù)據(jù)集，利用Mimics重建軟件成功地構(gòu)建出胎兒心臟的數(shù)字化三維模型。構(gòu)建出來(lái)的模型清晰逼真、立體感強(qiáng)，并且用不同顏色標(biāo)記胎兒心臟的左心室、右心室、左心房、右心房、主動(dòng)脈及其分支、肺動(dòng)脈及其分支、上腔靜脈，有利于更好地區(qū)分各個(gè)結(jié)構(gòu)以及相互毗鄰關(guān)系。
　　結(jié)論:
　　1、采用臍靜脈灌注可獲得較好的胎兒心臟灌注效果，但灌注時(shí)應(yīng)注意灌注的速度以及灌注劑量。

8、　　2、胎兒心臟灌注的質(zhì)量、造影劑在灌注劑中的分布情況以及CT掃描的層間距和層厚都可影響胎兒心臟數(shù)字化三維模型的重建效果。
　　3、利用CT掃描數(shù)據(jù)，使用Mimics重建軟件可獲得較理想的胎兒心臟數(shù)字化三維模型，為進(jìn)一步研究胎兒先天性心臟病提供了全新方法。
　　第二部分中孕期胎兒心臟流出道血管內(nèi)徑測(cè)值分析
　　目的:
　　探討中孕期胎兒心臟流出道血管的發(fā)育情況以及血管內(nèi)徑測(cè)量值分布，為診斷胎兒心臟流出道血管發(fā)育異

9、常奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　方法:
　　1、研究對(duì)象
　　研究對(duì)象為2014年11月至2015年3月在南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院進(jìn)行中晚孕四維畸形篩查的孕婦，滿(mǎn)足以下條件:(1)年齡18-40歲，身體健康，無(wú)高血壓、糖尿病以及結(jié)締組織病，無(wú)心臟病家族史，無(wú)先天性心臟病患兒生育史，孕早期無(wú)藥物服用以及射線(xiàn)接觸史。(2)孕周21-26周。(3)經(jīng)超聲檢查無(wú)胎兒結(jié)構(gòu)異常，各項(xiàng)胎兒發(fā)育指標(biāo)正常，胎齡符合孕周。
　　2、數(shù)據(jù)收集

10、>　　采用彩色多普勒超聲診斷儀檢查胎兒心臟，建立胎兒心臟檢查的標(biāo)準(zhǔn)切面，獲取胎兒四腔心切面、左、右心室流出道以及三血管切面的圖像。測(cè)量主動(dòng)脈根部、升主動(dòng)脈、降主動(dòng)脈、主肺動(dòng)脈以及左、右肺動(dòng)脈的血管管徑。
　　3、統(tǒng)計(jì)分析
　　采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。按胎齡分為五組，分別是:21-21+6周、22-22+6周、23-23+6周、24-24+6周、25-25+6周。分別統(tǒng)計(jì)各組的血管內(nèi)徑平均值。

11、r>　　結(jié)果:
　　共獲得293例孕婦中孕期胎兒左、右心室流出道血管內(nèi)徑的測(cè)量值，分別計(jì)算各個(gè)血管在不同孕周的平均值。
　　結(jié)論:
　　1、心臟流出道血管的血管內(nèi)徑與孕周呈正相關(guān)，為建立每個(gè)孕周的心臟流出道血管內(nèi)徑平均值奠定基礎(chǔ)。
　　2、每個(gè)孕周的主肺動(dòng)脈內(nèi)徑均大于主動(dòng)脈，統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算主肺動(dòng)脈和主動(dòng)脈根部的內(nèi)徑比值，其均數(shù)為1.16，標(biāo)準(zhǔn)差為0.13。
　　第三部分建立胎兒先天性心臟病三維圖譜的初步研究

12、r>　　目的:
　　探討構(gòu)建胎兒先天性心臟病數(shù)字化三維模型的方法和意義。
　　方法:
　　1、標(biāo)本收集
　　收集2014年1月至2015年1月在南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院婦產(chǎn)科因胎兒心臟畸形伴或不伴其他畸形引產(chǎn)的胎兒11例，心臟畸形分別為室間隔缺損合并主動(dòng)脈縮窄、主動(dòng)脈離斷可疑1例、法洛四聯(lián)癥2例、單心室1例、永存動(dòng)脈干1例、左心發(fā)育不良伴主動(dòng)脈縮窄1例、右室雙出口1例、大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位1例、左心發(fā)育不良伴室間隔缺損1例、室

13、間隔缺損1例、永存左上腔靜脈1例。經(jīng)孕婦及家屬同意將引產(chǎn)胎兒尸體捐獻(xiàn)參加本研究。
　　2、收集超聲檢查資料
　　胎兒引產(chǎn)前復(fù)查超聲，收集胎兒心臟超聲檢查標(biāo)準(zhǔn)切面圖像，包括心尖四腔心切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面、三血管切面、主動(dòng)脈弓長(zhǎng)軸切面及心臟短軸切面，存儲(chǔ)圖像。
　　3、胎兒心臟灌注
　　(1)臍靜脈插管
　　采用臍靜脈灌注的方法。將引產(chǎn)胎兒放置在方盤(pán)中，用流水沖洗干凈，剪斷臍帶至距胎兒腹部臍

14、帶插入部約10-15cm，找到臍靜脈，將臍靜脈與兩邊的兩條臍動(dòng)脈分離，插入玻璃插管，用絲線(xiàn)結(jié)扎固定。
　　(2)灌注材料準(zhǔn)備
　　灌注劑配方:每100ml灌注劑中包含自凝牙托粉30g、自凝牙托水70ml、鄰苯二甲酸二丁酯30ml、紅色氧化鉛5g、少量紅色油畫(huà)顏料。根據(jù)胎兒不同孕周，準(zhǔn)備灌注劑100-150ml，計(jì)算好各個(gè)試劑的用量。準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)試劑后將紅色油畫(huà)顏料放入自凝牙托水和鄰苯二甲酸二丁酯中均勻攪拌，然后再加入自凝牙托粉

15、和紅色氧化鉛攪拌均勻。
　　(3)臍靜脈灌注
　　①灌注方法:用20ml醫(yī)用塑料注射器抽取灌注劑20ml（抽取前應(yīng)再次攪拌均勻），連接臍靜脈插管，緩慢勻速地推動(dòng)注射器，速度不宜過(guò)快以避免血管破裂。②停止灌注時(shí)間:至注射阻力增大至注射困難時(shí)停止灌注，取出玻璃插管，結(jié)扎臍靜脈。③CT掃描時(shí)間:待灌注劑充分硬化后即可行CT掃描。
　　4、CT掃描
　　采用德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的雙源CT(SOMATOM Definitio

16、n)進(jìn)行胎兒心臟掃描。掃描時(shí)將胎兒標(biāo)本仰臥位放置，定位掃描范圍在胎兒胸部，設(shè)置CT掃描參數(shù)為管電壓120kV，管電流250mA，掃描層厚0.6mm，掃描間距0.6mm。掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式存入光碟保存。
　　結(jié)果:
　　1、成功地獲取了11例心臟發(fā)育異常胎兒引產(chǎn)前超聲圖像，包括可疑主動(dòng)脈弓離斷、法洛四聯(lián)癥、單心室、永存動(dòng)脈干、左心發(fā)育不良伴主動(dòng)脈縮窄、右室雙出口、大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位、左心發(fā)育不良伴室間隔缺損、室間隔缺損、永存左上

17、腔靜脈。
　　2、成功地構(gòu)建了主動(dòng)脈離斷、法洛四聯(lián)癥、永存動(dòng)脈干、單心室、右室雙出口的三維重建模型，該模型效果逼真，三維立體感強(qiáng)，用不同顏色標(biāo)記心臟的不同結(jié)構(gòu)，真實(shí)、清晰的再現(xiàn)了胎兒心臟及大血管的解剖形態(tài)及毗鄰關(guān)系，可顯示單一結(jié)構(gòu)或同時(shí)顯示多個(gè)結(jié)構(gòu)，能在三維空間任意縮放、平移、任意旋軸任意角度旋轉(zhuǎn)，以利于更精細(xì)、更立體的觀察。
　　結(jié)論:
　　1、CT掃描結(jié)合Mimics重建軟件對(duì)胎兒心臟進(jìn)行三維重建是一種簡(jiǎn)單、快速、