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

1、背景:
　　胎兒先天性心臟病是最常見的胎兒畸形，也是導致流產(chǎn)、死產(chǎn)、胎兒宮內死亡及新生兒死亡的主要原因。約50％先心病可以通過外科手術或介入治療獲得矯治，50％復雜嚴重畸形尚難得到滿意療效。先天性心臟病不但嚴重影響兒童的生命和生活質量，給家庭帶來沉重的精神和經(jīng)濟負擔，也是導致我國出生缺陷居高不下的重要原因。因此，孕期及時發(fā)現(xiàn)、及時診斷、及時干預顯得尤為重要。
　　本研究將分成三部分進行，分別是:第一部分:基于CT數(shù)據(jù)的胎兒心

2、臟數(shù)字化三維模型構建方法研究;第二部分:中孕期胎兒心臟流出道血管內徑測值分析;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)字化三維模型構建方法研究
　　目的:
　　1、探討胎兒心臟數(shù)字化三維模型構建需要的胎兒心臟灌注方法及技術要點;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軟件中構建胎兒心臟三維模型的方法。
　　方法:
　　1、標本收集<

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脈分離，插入

4、玻璃插管，用絲線結扎固定。
　　(2)灌注材料準備
　　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、少量紅色油畫顏料。根據(jù)胎兒不同孕周，準備灌注劑100-150ml，計算好各個試劑的用量。準備好實驗試劑后將紅色油畫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
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5、用20ml醫(yī)用塑料注射器抽取灌注劑20ml（抽取前應再次攪拌均勻），連接臍靜脈插管，緩慢勻速推動注射器，速度不宜過快以避免血管破裂。②停止灌注時間:至注射阻力增大至注射困難時停止灌注，取出玻璃插管，結扎臍靜脈。③CT掃描時間:待灌注劑充分硬化后即可行CT掃描。
　　3、CT掃描
　　采用德國西門子公司生產(chǎn)的雙源CT(SOMATOM Definition)進行胎兒心臟掃描。掃描時將胎兒標本仰臥位放置，定位掃描范圍在胎兒胸部，設

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)字化三維模型的構建
　　將CT掃描數(shù)據(jù)導入Mimics軟件，利用蒙罩編輯的繪畫、擦除工具以及布爾運算得到各個心房、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計算重建獲得胎兒心臟數(shù)字化三維模型。
　　結果:
　　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重建軟件成功地構建出胎兒心臟的數(shù)字化三維模型。構建出來的模型清晰逼真、立體感強，并且用不同顏色標記胎兒心臟的左心室、右心室、左心房、右心房、主動脈及其分支、肺動脈及其分支、上腔靜脈，有利于更好地區(qū)分各個結構以及相互毗鄰關系。
　　結論:
　　1、采用臍靜脈灌注可獲得較好的胎兒心臟灌注效果，但灌注時應注意灌注的速度以及灌注劑量。

8、　　2、胎兒心臟灌注的質量、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徑測值分析
　　目的:
　　探討中孕期胎兒心臟流出道血管的發(fā)育情況以及血管內徑測量值分布，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。
　　方法:
　　1、研究對象
　　研究對象為2014年11月至2015年3月在南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院進行中晚孕四維畸形篩查的孕婦，滿足以下條件:(1)年齡18-40歲，身體健康，無高血壓、糖尿病以及結締組織病，無心臟病家族史，無先天性心臟病患兒生育史，孕早期無藥物服用以及射線接觸史。(2)孕周21-26周。(3)經(jīng)超聲檢查無胎兒結構異常，各項胎兒發(fā)育指標正常，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準切面，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。測量主動脈根部、升主動脈、降主動脈、主肺動脈以及左、右肺動脈的血管管徑。
　　3、統(tǒng)計分析
　　采用SPSS17.0統(tǒng)計學軟件對所得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。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)計各組的血管內徑平均值。

11、r>　　結果:
　　共獲得293例孕婦中孕期胎兒左、右心室流出道血管內徑的測量值，分別計算各個血管在不同孕周的平均值。
　　結論:
　　1、心臟流出道血管的血管內徑與孕周呈正相關，為建立每個孕周的心臟流出道血管內徑平均值奠定基礎。
　　2、每個孕周的主肺動脈內徑均大于主動脈，統(tǒng)計學計算主肺動脈和主動脈根部的內徑比值，其均數(shù)為1.16，標準差為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、標本收集
　　收集2014年1月至2015年1月在南方醫(yī)科大學南方醫(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脈縮窄、主動脈離斷可疑1例、法洛四聯(lián)癥2例、單心室1例、永存動脈干1例、左心發(fā)育不良伴主動脈縮窄1例、右室雙出口1例、大動脈轉位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)胎兒尸體捐獻參加本研究。
　　2、收集超聲檢查資料
　　胎兒引產(chǎn)前復查超聲，收集胎兒心臟超聲檢查標準切面圖像，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、主動脈弓長軸切面及心臟短軸切面，存儲圖像。
　　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脈分離，插入玻璃插管，用絲線結扎固定。
　　(2)灌注材料準備
　　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、少量紅色油畫顏料。根據(jù)胎兒不同孕周，準備灌注劑100-150ml，計算好各個試劑的用量。準備好實驗試劑后將紅色油畫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（抽取前應再次攪拌均勻），連接臍靜脈插管，緩慢勻速地推動注射器，速度不宜過快以避免血管破裂。②停止灌注時間:至注射阻力增大至注射困難時停止灌注，取出玻璃插管，結扎臍靜脈。③CT掃描時間:待灌注劑充分硬化后即可行CT掃描。
　　4、CT掃描
　　采用德國西門子公司生產(chǎn)的雙源CT(SOMATOM Definitio

16、n)進行胎兒心臟掃描。掃描時將胎兒標本仰臥位放置，定位掃描范圍在胎兒胸部，設置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，包括可疑主動脈弓離斷、法洛四聯(lián)癥、單心室、永存動脈干、左心發(fā)育不良伴主動脈縮窄、右室雙出口、大動脈轉位、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、成功地構建了主動脈離斷、法洛四聯(lián)癥、永存動脈干、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，用不同顏色標記心臟的不同結構，真實、清晰的再現(xiàn)了胎兒心臟及大血管的解剖形態(tài)及毗鄰關系，可顯示單一結構或同時顯示多個結構，能在三維空間任意縮放、平移、任意旋軸任意角度旋轉，以利于更精細、更立體的觀察。
　　結論:
　　1、CT掃描結合Mimics重建軟件對胎兒心臟進行三維重建是一種簡單、快速、