Новое применение трехмерной визуализации HDlive в пренатальной диагностике с первого триместра беременности

Ritsuko Kimata Pooh, Asim Kurjak

Автореферат

Последние разработки трехмерного (3D) ультразвука высокой четкости (HD) привело к значительному прогрессу в области ранней визуализации эмбрионов и плодов в сфере соноэмбриологии.

Новая технология HDlive оценивает как структурные, так и функциональные особенности в первом триместре с большей долей надежности, чем двумерное (2D) ультразвуковое исследование.
 

Способность визуализировать не только лицо, руки, пальцы, стопы и пальцы эмбрионов, но также и амниотическую мембрану, значительно лучше у объемного ультразвукового исследования, чем у 2D ультрасонографии.

В этой статье представлены подробное и полное описание структур нормальных и аномальных плодов, которое получается при 3D HDlive технике, в том числе различные типы лица при синдроме Дауна и голопрозэнцефалии, а также низкая посадка ушей, аномалии пальцев кистей и стоп в первом триместре беременности.

Трехмерная HDlive продолжает "очеловечивать" плод, позволяет проводить детальное наблюдение за лицом плода в первом триместре, как показано в этой статье, и подтверждает, что небольшой плод более не плод, а "человек" уже с первого триместра.

В последнее время наука получила значительный прогресс в понимании раннего развития человека. Анатомии и физиология эмбрионального развития является полем, где медицина в настоящее время оказывает наибольшее влияние на ранние сроки беременности, и это открывает захватывающие аспекты эмбриональной дифференцировки.

Клиническая оценка этих стадий роста во многом зависит от 3D/4D HDlive - одной из наиболее перспективных форм неинвазивной диагностики и феномена в эмбриологии, что когда-то имело значение для учебников, а в настоящее время регулярно используется с превосходной четкостью. Новые достижения заслуживают прилагательного "умопомрачительные", в том числе параллельное изучение в 4D структурно-функционального раннего развития человека.

Ключевые слова

Плод; пренатальная; соноэмбриология; трехмерная ультрасонография, Voluson, HDlive.

Введение

Последние разработки трехмерного (3D) ультразвукового исследования высокой четкости (HD) привело к значительному прогрессу в области ранней визуализации эмбрионов и плодов в сфере соноэмбриологии. Благодаря новой технологии можно более объективно и надежно оценить как структурные, так и функциональные изменения в первые 12 недель беременности.

Действительно, новая технология перевела эмбриологию от посмертных исследований на изучение объектов в естественных условиях. Целью данного обзора является иллюстрация потенциала 3D/4D HDlive сонографии в исследовании структурно-функционального раннего развития человека.

3D-датчики принимают несколько сотен или тысяч двумерных (2D) ультразвуковых изображений в пределах ограниченной (30-40 градусов) дуги. Эти изображения затем передаются на компьютер, который объединяет их в единый образ. Первому поколению 3D-ультрасонографии не хватало возможности реконструировать изображения быстро и с высоким разрешением. Эти ограничения могут объяснить, почему этот метод был не очень популярен изначально.

С учетом современного, клинически доступного оборудования, 3D сонографическая реконструкция проводится быстро, с высоким разрешением, что дает возможность реконструкции ультразвукового изображения в реальном масштабе времени. Кроме того, 3D ультрасонография позволяет сохранять объемные данные, чтобы манипулировать ними после того, как пациент покинул помещение, в котором проводилось исследование. Сохранение одного объемного исследования проводится легко и быстро, при этом хранимая информация позволяет интерпретировать отсканированные области в нескольких плоскостях.

Новая HD техника

Последним достижением в области 3D/4D ультрасонографии является технологии высокой четкости в режиме реального времени (HDlive). Эта технология является новым методом ультразвукового исследования, который улучшает 3D/4D изображения.

HDlive использует подвижный источник света и программное обеспечение, которое вычисляет распространение света через поверхность структур по отношению к направлению светового потока. Виртуальный источник света производит выборочное освещение, при этом создаются соответствующие тени от структур, от которых произошло отражение света.

Такое сочетание света и тени увеличивает восприятие глубины и производит замечательные изображения, которые являются более естественными, чем картины, полученные при классической 3D ультрасонографии. Виртуальный источник света может быть помещен в передней, задней или боковой проекциях, где наиболее необходима визуализация, для достижения наилучшего изображения. Большим преимуществом является то, что программное обеспечение может применяться ко всем изображениям, хранящимся в памяти машины.

В акушерской ультрасонографии, HDlive можно использовать во время всех трех триместров беременности. Изображения, полученные с помощью HDlive в первом триместре беременности, очень впечатляют как экспертов, так и родителей. Опубликовано несколько докладов о HDlive демонстрации поверхности плода.

В этой статье представлен подробный и полный обзор изображений эмбриональных структур нормальных и аномальных плодов, полученных с первого триместра в режиме 3D HDlive. Изображения очень напоминают таковые из анатомических атласов или научных документальных фильмов. Хорошим примером огромного потенциала новой методики является картина амниотической мембраны, которая фиксирована к телу плода в случае синдрома амниотической перетяжки (Рис. 1).

Рис. 1 Патологически измененная и нормальная амниотическая мембрана, обнаруженные при 3D HDlive ультразвуковом исследовании. (А) Патологически измененная амниотическая мембрана (наконечники стрел) фиксируется на теле эмбриона в случае синдрома амниотической перетяжки. (B) Нормальная амниотическая мембрана (наконечники стрел).

HDlive изображения нормального плода

HDlive оценивает как структурные, так и функциональные особенности в первом триместре беременности с большей надежностью, чем 2D ультразвуковое исследование. Способность визуализировать лицо, руки, пальцы, стопы и пальцы стоп эмбрионов лучше при объемном ультразвуковом исследовании, чем при 2D ультрасонографии. Программное обеспечение позволяет визуализировать ту же картину с различными источниками света и тени. Например, на рисунке 2 показаны две различных картины одного и того же 3D изображения плода в сроке 9 недель.

Рис. 2 Нормальный плод на 9-й недели беременности. (А, В) То же плод с другим источником света.

Другой источник света производит совершенно другое впечатление от этих двух картин. Рисунок 3 показывает срединный срез 9-недельного плода. Хорошо выявляются внутричерепные структуры раннего мозга. На рисунке 4 показана картина нормального 12-недельного плода. Детально изображены структуры уха, губ, глаз, конечностей, пальцев рук и ног. Также четко продемонстрирована хорионическая структура множественной беременности (Рис. 5). Во втором триместре беременности лицо, пальцы кистей и стоп плода выглядят более реалистично при HDlive (Рис. 6).

Рис. 3 Нормальный плод, срединный срез в сроке 9 недель. 3D реконструкция изображения в сагиттальной проекции на 9-й недели беременности. (А, В) То же плод с другим источником света.

Рис. 4 Нормальная картина 12-недельного плода. (А) Плод в сроке 12 недель. Лицо, пальцы кистей и стоп, пупочный канатик хорошо визуализируется. (B) Фетальный профиль в сроке 12+3 недели. Хорошо и подробно показаны форма лица и уха плода.

Рис. 5 Близнецы 12 недель беременности. (А) Дихориальные близнецы. (В) Монохориональные диамниотические близнецы. Затенение при HDlive хорошо демонстрирует хорионические структуры.

Рис. 6 Нормальные изображения в середине беременности. (A) Плод на 23-й недели беременности. B) Кисти и пальцы в 19 недель. (C) Пальцы стоп на 21-й недели беременности. Затенение HDlive делает пальцы кистей и стоп более реалистичными.

HDlive изображения аномальной фетальной морфологии

Эктопические структуры мозга, плавающие в амниотической полости при акраниальных вариантах, варьируются от случая к случаю. HDlive позволяет отразить поверхности структуры плавающего мозга (Рис. 7). На рисунке 8 показана внутричерепная структура алобарной голопрозэнцефалии в 11 недель гестации.

Рис. 7 Акраниальные эмбрионы в первом триместре беременности. (A) 11 недель. (B) 12 недель. (C) 10 недель. Различные формы эктопического мозга хорошо продемонстрированы при затенении.

Рис. 8 Внутренняя морфология голопрозэнцефалии на 11 + 4 неделе. С левой стороны - 2D сагиттальная проекция при голопрозэнцефалии. С правой стороны - HDlive внутричерепные голопрозэнцефалические структуры в корональной плоскости.

Как 3D, так и реалистичные картины HDlive имеют важное значение для оценки анатомии лица плода.

Ультразвуковая оценка лица плода является важным этапом оценки во время акушерской ультрасонографии, так как подробный осмотр лица может предоставить много информации. Это помогает клиницисту выявить возможные ассоциированные аномалии в анатомии плода.

HDlive не только предоставляет информацию о аномалиях лица, но может также предоставить убедительные доказательства о нормальном развитии лица. Это очень важная информация, особенно в случаях с повышенным риском развития повторяющихся поверхностных пороков. Помимо захватывающей красоты HDlive изображений, этот метод позволит дать гораздо больше клинической информации в оценке лица плода.

Характерные черты лица при синдроме Дауна хорошо известны. На рисунке 9 показан вид лица при синдроме Дауна в шести различных случаях трисомии 21 в первом триместре беременности. Визуализация HDlive дает нам возможность продемонстрировать специфические черты лица Дауна даже в 12 и 13 недель беременности.

До 11 недель беременности наружные уши, которые развиваются из первого глоточного кармана, начинаются от уровня нижней области шеи по направлению к боковой стороне головы на уровне уголков глаз, в соответствии с развитием лица. Низкая посадка ушей является одной из особенностей, которые связанны со многими генетическими нарушениями. Низко посаженные уши в основном связаны с микрогнатий, но некоторые случаи не ассоциируются с микрогнатией.

С помощью 2D-ультрасонографии было невозможно продемонстрировать положение ушей и трудно визуализировать наружное ухо мелких плодов, даже при обычном 3D ультразвуковом исследовании. В то же время, применение HDlive с затенением небольшых структур позволяет довольно легко продемонстрировать положение уха в первом триместре (Рис. 10).

Рис. 9 Различные выражения лица с синдромом Дауна в 12 и 13 недель. (A-F – слева-направо) Изображения лица шести различных случаев синдрома Дауна. Демонстрируются характеристики: косой разрез глаз, низкая посадка уха и низкая переносица. Развитие челюсти изменяется в зависимости от случаев, и в (В) и (Е) имеется микрогнатия.

Рис. 10 Изображения низкой посадки уха у различных плодов на 12-й недели беременности. (A-F – слева-направо) Левая верхняя картинка отражает нормальное положение уха плода в сроке 12 недель. (A, B) Случаи трисомии 18 хромосомы. (C) Нормальный кариотип. (D) Неизвестный кариотип. (E) Подозревается случай 45X. Низко расположенные уши, в основном связаны с микрогнатией (А, С, D, Е), но некоторые из случаев не имеют связи с микрогнатией (В)

Хорошо известно, что голопрозэнцефалия связана с различными срединными аномалиями лица, такими как экзофтальм, гипотелолизм, аплазия носа, хоботообразная деформация лица и двусторонняя расщелина губы и нёба. На рисунке 11 показаны шесть различных лиц с голопрозэнцефалией по данным HDlive в первом триместре беременности.

Во втором и третьем триместре беременности, выражение лица становится более реалистичным. На рисунке 12 показано лицо при синдроме Дауна во втором триместре беременности. На рисунке 13 показаны двусторонняя расщелина губы во втором и третьем триместре беременности.

HDlive исследование полезно не только в исследовании лица, но также при рассмотрении деталей поверхностей. При этом могут быть получены четкие изображения эктопических органов. На рисунке 14 показан затылочной и боковой вид грудного миеломенингоцеле.

Эктопия органов брюшной полости часто связана с аномалиями комплекса конечностей тела или аллантоидного стебелька. Несмотря на то, что характер эктопических органов был неоднозначным и не четко определялся при обычной 3D визуализации, HDlive успешно демонстрирует печень и кишечник даже в первом триместре беременности (Рис. 15).

Рис. 11 Аномальные лица, связанные с голопрозэнцефалией у шести различных плодов в первом триместре беременности. (A, B, D, E) Двусторонняя расщелина губы, аплазия носа с экзофтальмом. (C, F) Циклопия с хоботообразной деформацией лица. (C) Случай трисомии 18 хромосомы. (F) Случай трисомии 13 хромосомы.

Рис. 12 Лицо плода с синдромом Дауна во втором триместре беременности. (A) 17 недель. (В) 27 недель. Демонстрируются характеристики: косой разрез глаз, низкая переносица и низкая посадка уха.

Рис. 13 Двустороннее заячья губа трех плодов во втором и третьем триместрах. (A) 37 недель. (В) 18 недель. (C) 14 недель

Рис. 14. Грудное миеломенингоцеле в 12 недель беременности. Слева - затылочный вид. Справа - вид сбоку. Стрелки указывают на миеломенингоцеле.

Рис. 15 Эктопия органов брюшной полости в трех случаях комплекса конечности тела. (A) 11 недель. Эктопические органы - печень и кишечник. (В) 13 недель. Демонстрируется эктопическая печень без кишечника. (C) 13 недель. Эктопические органы - печень и кишечник.

HDlive позволяет изображать детали конечностей при ранней беременности. На рисунке 16 показаны различные аномалии кистей и пальцев мелких плодов в первом триместре беременности. Во втором триместре беременности, приведенный большой палец кисти (неврологическое нарушение большого пальца), гипертонические контрактуры запястья/пальцев, клинодактилия и синдром отечной руки хорошо продемонстрированы при HDlive (Рис. 17).

HDlive также хорошо демонстрирует морфологические аномалии стоп и пальцев стоп, не только в первом триместре (Рис. 18), но и различные подобные аномалии во втором триместре, такие как: сандалевидная щель (большой промежуток между I и II пальцем стопы), гипертоническая контрактура, синдром отечной стопы и выступающая пятка при выпуклой стопе (стопа рокера) (Рис. 19).

Внедрение 4D ультразвука в клиническую практику позволяет лучше определять выражения лица, такие как: открытие рта, протрузии языка, зевота, улыбку, открытие глаз и моргание, что позволяет изучать эти элементы очень подробно. Современное развитие передовых методик 4D сонографии в сочетании с HDlive откроет новые перспективы для исследований в области поведения плода и, в частности, движений мышц лица.

Рис. 16 Аномальные кисти и пальцы плода в первом триместре беременности. (A) Расщепленная кисть в случае подозрения на синдром эктродактилии эктодермальной дисплазии. (B) Гипоплазия пальцев в случае синдрома Тернера. (C) Полидактилия в случае трисомии 13 хромосомы. (D) Гипоплазия предплечья и компрессия руки в случае трисомии 18 хромосомы. (E) Аплазия третьего пальца с синдактилией 4/5 пальцев в случае с нормальным кариотипом. (F) Полидактилия в случае трисомии 13 хромосомы.

Рис. 17 Аномальные руки/пальцы во втором триместре беременности. (A) Приведенный большой палец кисти (неврологическое нарушение большого пальца) на 28-й неделе гестации. (B) Гипертонические контрактуры запястья и пальцев кисти на 20-й неделе. (C) Клинодактилия в 19 недель. (D) Синдром отечной руки с ампутацией пальцев в случае синдрома амниотической перетяжки на 16-й неделе.

Рис. 18 Аномальное развитие стопы и пальцев стопы в первом триместре беременности. (A) Расщепление стопы в сроке 12 недель. (В) Полидактилия в случае трисомии 13 хромосомы в 13 недель.

Рис. 19 Аномальное развитие стопы и пальцев стопы во втором и третьем триместре беременности. (A) Аномальное расположение пальцев стопы на 31 неделе гестации. (B) Сандалевидная щель (большой промежуток между I и II пальцем стопы) на 24 неделе гистации. (C) Косолапость на 18 неделе гестации. (D) Искривление голени и выступающая пятка при выпуклой стопе (стопа рокера) на 33 недель. (E) Синдром отечной стопы в 26 недель. (F) Гипертоническая контрактура стопы с выступающей стопой в 26 недель.

Обсуждение

С помощью новой технологии, мы увеличили не только наши знание о развитии плода, но также улучшили диагностику большого количества тонких, но важных и/или сложных пороков развития, таких как: низко-посаженные уши, аномальное развитие пальцев кистей и стоп, как описано в этой статье. Особенное применение HDlive в обнаружении положения наружного уха может помочь в пренатальной диагностике генетических расстройств.

Очевидно, что качество изображения является чрезвычайно важным для того, чтобы определить не только происхождение, но и  природу и протяженность пороков развития плода в случаях ранней их диагностики. Мы сообщили о том, что такие современные передовые 3D/4D сонографические технологии, как 3D соноэмбриология, сместили дородовую диагностику аномалий развития плода со второго к первому триместру беременности в 2012 году (время коммерческой доступности HDlive - прим.перевод), в свою очередь, HDlive технология улучшила раннее обнаружение аномалий плода в первом триместре беременности.

Несмотря на то, что возможности методики требуют дополнительного исследования, HDlive техника представляет собой очень полезный инструмент, который обеспечивает реалистичную анатомическую визуализацию эмбриональных и фетальных поверхностей, как было показано в этой статье. Полный потенциал этой новой технологии еще полностью не выявлен, но мы считаем, что его клиническое применение может выйти за пределы гинекологических исследований.

Из-за естественного вида полученных изображений при HDlive, движения плода могут иметь большое влияние на родителей. Мы считаем, что впечатляемые изображения, полученные с помощью HDlive, дают нам повод чувствовать себя ближе к нашим пациентам, что позволяет установить более комфортную профессиональную среду, которая будет полезна при мониторинге беременности.

HDlive является последней ультрасонографической технологией, которая дает нам более четкие и естественные изображения как в акушерстве, так и в гинекологии. Хотя ее преимущества требуют дополнительного изучения, HDlive является инновационной технологией и полезным инструментом для более реалистичной визуализации эмбриональных и фетальных поверхностей. Следовательно, HDlive может способствовать укреплению отношений между родителями и их еще не родившимся ребенком.

Трехмерная ультрасонография является наиболее быстро развивающейся техникой и технологией в ультрасонографии плода в последние несколько лет. Тем не менее, в настоящее время уже прошло 30 лет с момента первой публикации о системе для 3D реконструкции изображений плода. Тридцать лет мы до сих пор обсуждаем ее эффективность.

Очевидно, что с мощной технологией приходят более серьёзные споры. 3D HDlive и далее "очеловечивает" плод, позволяет проводить детальное наблюдение за лицом плода в первом триместре беременности, как показано в этой статье, и утверждает, что маленький плод более не плод, а "личность" с первого триместра беременности.

В заключение хочется отметить, что в последние годы произошло огромное ускорение в понимании раннего развития человека. Анатомия и физиология эмбрионального развития является областью, где медицина в настоящее время оказывает наибольшее воздействие на ранние сроки беременности, что открывает для нас захватывающие аспекты эмбриональной дифференцировки.

Клиническая оценка этапов роста во многом зависит от 3D/4D HDlive – одной из наиболее перспективной форм неинвазивной диагностики и эмбриологического феномена, что когда-то имело значение для учебников, а в настоящее время применяется регулярно с превосходной четкостью. Новые достижения заслуживают прилагательного "умопомрачительные", в том числе 4D параллельное изучение структурно-функционального раннего развития человека.