Back To The Course

Fetal heart examination by 4D ultrasound with spatiotemporal image correlation (STIC)

 เฟื่องลดา ทองประเสริฐ

การตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงสี่มิติแบบ spatiotemporal image correlation (STIC) มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการวินิจฉัยความผิดปกติแต่กำเนิดของหัวใจทารกให้ดีขึ้น ช่วยลดข้อจำกัดของการตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงสองมิติที่ต้องอาศัยความเชี่ยวชาญของผู้ตรวจ เนื่องจากข้อมูลที่ได้จะประกอบด้วยภาพหัวใจแบบสามมิติร่วมกับมิติของเวลาซึ่งมีความสัมพันธ์กันระหว่างตำแหน่งหรือพิกัดของภาพหัวใจกับวงจรการบีบตัวของหัวใจ ซึ่งสามารถนำมาวิเคราะห์โดยการปรับภาพแบบสองมิติในระนาบต่าง ๆ หรือสร้างภาพแบบสามมิติด้วยเทคนิคใหม่ ๆ ในแต่ละช่วงของการบีบตัวหรือคลายตัวของหัวใจได้อย่างไม่จำกัด นอกจากนี้การเก็บภาพคลื่นเสียงความถี่สูงสี่มิติแบบ STIC ยังใช้เวลาในการเก็บภาพน้อยกว่า และสามารถส่งข้อมูลเพื่อปรึกษาผู้เชี่ยวชาญโดยไม่จำเป็นต้องส่งตัวผู้ป่วยโดยตรง หรือส่งภาพแบบสองมิติซึ่งมีข้อจำกัดที่ผู้รับการปรึกษาไม่สามารถปรับหรือสร้างภาพเพื่อวิเคราะห์ในมุมมองต่าง ๆ ได้ อย่างไรก็ตามเทคนิคการเก็บภาพคลื่นเสียงความถี่สูงสี่มิติแบบ STIC ยังถือเป็นเทคนิคใหม่ที่ถือกำเนิดขึ้นไม่นานนัก และมีผู้คิดค้นเทคนิคการปรับภาพและสร้างภาพที่หลากหลาย ในบทความนี้จึงได้เรียบเรียงวิธีการเก็บภาพ การปรับภาพ และการสร้างภาพเพื่อตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงสี่มิติแบบ STIC ที่สามารถนำไปใช้ได้จริงในทางปฏิบัติ

 การเก็บภาพ (Volume acquisition)

            การเก็บภาพคลื่นเสียงความถี่สูงสี่มิติที่มีคุณภาพถือเป็นหัวใจสำคัญในการตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วย STIC ก่อนการเก็บภาพทุกครั้งควรปรับภาพคลื่นเสียงความถี่สูงสองมิติให้ชัดเจนที่สุด วางกรอบ region of interest (ROI) ให้ครอบคลุมหัวใจและอวัยวะสำคัญใกล้เคียง เช่น กระเพาะอาหาร กระดูกสันหลัง จากนั้นจึงเริ่มการเก็บภาพ นอกจากการเก็บภาพแบบ gray-scale แล้วควรเก็บภาพ color Doppler ร่วมด้วย[1] โดยมีข้อแนะนำในการเก็บภาพให้มีคุณภาพดังต่อไปนี้[2]

1. Original plane of acquisition

การตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วย STIC ในระดับ four-chamber view (4CV), five-chamber view (5CV), three-vessel view (3VV) และ three-vessel trachea view (3VT) ผู้เก็บภาพควรเก็บภาพตามแนวขวางผ่านทรวงอกของทารกในครรภ์ ในขณะที่การตรวจหัวใจทารกในระดับ aortic arch, ductal arch และ venous return แนะนำให้เก็บภาพตามแนวยาวผ่านทรวงอกของทารกในครรภ์ (อย่างไรก็ตามการเก็บภาพตามแนวขวางเพียงอย่างเดียวก็สามารถนำมาปรับภาพเพื่อตรวจหัวใจทารกในระดับ aortic arch, ductal arch และ venous return ได้เช่นเดียวกัน)

ท่าของทารกที่เหมาะสมในการเก็บภาพควรเป็นท่านอนหงาย (กระดูกสันหลังอยู่ที่ตำแหน่ง 6 นาฬิกา) อย่างไรก็ตามทารกท่านอนคว่ำก็สามารถเก็บภาพได้เช่นเดียวกัน แต่กระดูกสันหลังไม่ควรอยู่ในตำแหน่งระหว่าง 11 และ 1 นาฬิกา เนื่องจากหัวใจทารกจะถูกบังจากเงาดำของกระดูกสันหลัง

ในการเก็บภาพแบบ gray-scale การเก็บภาพแบบ apical 4CV หรือ transverse 4CV จะให้ผลลัพธ์ในการตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วย STIC ไม่แตกต่างกัน แต่ในกรณีการเก็บภาพแบบ color Doppler นั้นไม่ควรเก็บภาพแบบ transverse 4CV เนื่องจากไม่สามารถวิเคราะห์การไหลเวียนของเลือดที่ผ่านลิ้นหัวใจซึ่งตั้งฉากกับคลื่นเสียงได้[3]

2. Region of interest (ROI)

ROI เป็นตัวกำหนดความกว้าง (แกน x) และความสูง (แกน y) ของภาพสามมิติ การวางกรอบ ROI ควรให้ครอบคลุมอวัยวะที่สนใจ อย่างไรก็ตามการกำหนด ROI ที่ใหญ่มากเกินไปจะส่งผลให้จำนวนภาพต่อวินาที (frame rate) ลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากใช้ color หรือ power Doppler ร่วมด้วย ดังนั้นการกำหนด ROI จึงควรให้แคบที่สุด (แต่ครอบคลุมอวัยวะที่สำคัญ) เท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้ได้ frame rate มากที่สุด ส่งผลให้ความต่อเนื่องและความคมชัดของภาพในแต่ละจุดของมิติเวลา (temporal resolution) ดีที่สุด

3. Acquisition angle

เป็นตัวกำหนดความลึก (แกน z) ของภาพชุดสามมิติ ในการเก็บภาพตามแนวขวางของทารกในครรภ์ควรกำหนดความลึกให้ครอบคลุมตั้งแต่ upper mediastinum จนถึง upper abdomen เพื่อให้ได้ภาพอวัยวะที่สำคัญได้แก่ กระเพาะอาหาร หัวใจ และเส้นเลือดใหญ่ การเก็บภาพทารกในไตรมาสแรกแนะนำให้กำหนดมุมที่ประมาณ 15-20 องศา[4] ไตรมาสที่สองประมาณ 25-30 องศา[2] และไตรมาสที่สามประมาณ 35-40 องศา[5] อย่างไรก็ตามหากระหว่างการเก็บภาพพบว่าไม่สามารถครอบคลุมอวัยวะที่สำคัญดังกล่าวข้างต้นได้ทั้งหมด ควรเก็บภาพใหม่โดยปรับมุมให้เหมาะสมตามขนาดของทารกในครรภ์

4.  Acquisition time

เป็นตัวกำหนดความเร็วในการเก็บภาพ (sweep speed) โดยสามารถกำหนดได้ตั้งแต่ 7.5-15 วินาที การเก็บภาพในระยะเวลานานจะช่วยเพิ่มความคมชัดของภาพในแต่ละพิกัด (spatial resolution) แต่อาจถูกรบกวนจากการเคลื่อนไหวหรือการหายใจของทารก ทำให้เกิด artifact ซึ่งจะส่งผลต่อการแปลผลภาพใน panel B (sagittal plane) และ panel C (coronal plane)[6]  ดังนั้นการกำหนดระยะเวลาในการเก็บภาพจึงควรให้นานที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่หากพบว่าทารกดิ้นมากระหว่างการเก็บภาพควรใช้เวลาในการเก็บให้สั้นลง นอกจากนี้ควรให้มารดากลั้นหายใจระหว่างการเก็บภาพเพื่อลด artifact ให้มากที่สุด โดยสังเกตได้จากภาพใน panel B และ panel C หากพบว่าภาพสั่นไหวควรทำการเก็บภาพใหม่

เทคนิคการปรับภาพให้ได้มาตรฐานสำหรับการตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วย STIC

ก่อนการปรับหรือสร้างภาพสามมิติเพื่อตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วย STIC ทุกครั้งควรปรับภาพให้ได้มาตรฐานเพื่อกำหนดทิศทางให้ตรงกัน ป้องกันการสับสนในแง่ของด้านซ้ายหรือด้านขวา ด้านหน้าหรือด้านหลัง และด้านศีรษะหรือด้านก้นของทารก เนื่องจากผู้ปรับหรือสร้างภาพสามมิติอาจไม่ใช่คนเดียวกันกับผู้ที่เก็บภาพ ดังนั้นการปรับภาพให้ได้มาตรฐานจึงควรทำก่อนที่จะเก็บข้อมูลภาพชุดนั้น ๆ (on-screen fetal heart orientation)[3] นอกจากนี้การปรับภาพให้ได้มาตรฐานยังถือเป็นพื้นฐานของขั้นตอนการปรับหรือสร้างภาพสามมิติเพื่อตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วยเทคนิคต่าง ๆ ดังจะได้กล่าวต่อไป (ในบทความนี้จะกล่าวถึงการเก็บภาพตามแนวขวางของทารกเท่านั้น โดยใช้ 4CV เป็นจุดเริ่มต้น และถือว่าทารกมีภาวะ situs solitus)

1.  การกำหนดทิศทางของภาพ (ทารกท่าศีรษะนอนหงาย) (รูปที่ 1) 

  • panel A กำหนดให้ด้านซ้ายของทารกอยู่ด้านซ้ายของภาพ ด้านขวาของทารกอยู่ด้านขวาของภาพ
  • panel B กำหนดให้ศีรษะทารกอยู่ด้านซ้ายของภาพ ก้นของทารกอยู่ด้านขวาของภาพ

  

 รูปที่ 1 แสดงการกำหนดทิศทางของภาพให้ทารกอยู่ในท่าศีรษะนอนหงาย

 2.  การปรับทิศทางของภาพ (ใน panel A)

  • ทารกท่าศีรษะนอนคว่ำ: หมุนแกน z 180 องศา
  • ทารกท่าก้นนอนหงาย: หมุนแกน y 180 องศา
  • ทารกท่าก้นนอนคว่ำ: หมุนแกน x 180 องศา (หรือหมุนแกน y 180 องศาร่วมกับแกน z 180 องศา)

3.  การตรวจสอบว่าทารกอยู่ในท่านอนหงาย และการปรับภาพให้ได้ 4CV ที่ดี (รูปที่ 2) 

  1. panel A และ panel B : เลื่อน reference dot ไปวางที่ crux
  2. panel A : หมุนแกน z ให้ aorta อยู่ในแนว midline
  3. panel A : เลื่อน reference dot ไปวางที่ aorta

panel C : จะเห็น descending aorta ตามแนวยาว (coronal plane)

  1. panel C : หมุนแกน z ให้ descending aorta อยู่ในแนวตั้ง (vertical position)

panel B : จะเห็น descending aorta ขนานกับแนวราบ (sagittal plane)

  1. panel C : หมุนแกน x ให้ descending aorta ยาวตลอดแนว (หากเห็นเป็นท่อนสั้นๆ) หรือ

panel B : หมุนแกน z ให้ descending aorta ขนานกับแนวราบ

panel A : แสดงภาพ 4CV ของทารกท่าศีรษะนอนหงาย

  1. ภาพ 4CV ที่ได้ยังสามารถเลือกช่วงที่หัวใจบีบตัว (systole) หรือคลายตัว (diastole) โดยคลิกเลือก Auto Cine แล้วเลือก Cine ที่ต้องการ หรือคลิกเลือก Start เพื่อเล่นภาพต่อเนื่อง

รูปที่ 2 แสดงภาพ 4CV ของทารกท่าศีรษะนอนหงายใน panel A โดยจะเห็นภาพแนวนอนและแนวตั้งของ descending aorta ใน panel B และ panel C ตามลำดับ

*การเปรียบเทียบการหมุนแกนใน STIC กับเทคนิคการตรวจ 2D ultrasound

หมุนแกน x                              :               เอียงหัวตรวจ (angulation)

หมุนแกน y                              :               หมุนหัวตรวจ (rotation)

หมุนแกน z                              :               โยกหัวตรวจ (rocking)

เลื่อน reference dot                :               เลื่อนหัวตรวจ (sliding)

การตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วย STIC

1.   Scrolling through the volume dataset

เป็นเทคนิคพื้นฐานที่สุดในการตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วย STIC โดยอาศัยการเลื่อนภาพตามแนวแกนของภาพดั้งเดิมที่เก็บไว้จากล่างขึ้นบน การตรวจหัวใจด้วยวิธีนี้ทำให้ผู้ตรวจสามารถเห็นภาพรวมของหัวใจทารกอย่างรวดเร็วและไม่ยุ่งยาก วิธีการเลื่อนภาพใน panel A (transverse plane) ทำได้โดยคลิกเลื่อนที่ Ref Slide หรือคลิกขวาที่ panel B (sagittal plane) พร้อมกับเลื่อนซ้ายขวา

หากภาพที่เก็บเป็นภาพตามแนวขวางของทรวงอกทารก และสามารถเก็บภาพครอบคลุมหัวใจทั้งหมด การเลื่อนภาพจะทำให้เห็นภาพตัดขวางของหัวใจทารกในระดับต่าง ๆ ดังนี้[7]  

  1. Transverse view of the upper abdomen (TrvAbd)
  2. Four-chamber view (4CV)
  3. Five-chamber view (5CV)
  4. Three-vessel view (3VV)
  5. Three-vessel and trachea view (3VT)

 2.  Sectional planes systematic approach for great vessels visualization

การปรับภาพหัวใจให้แสดงภาพ great vessels มีได้หลายเทคนิค ในบทความนี้จะแสดงตัวอย่างเทคนิคของ Goncalves และคณะในการปรับภาพให้เห็น long axis view of left ventricular outflow tract (LVOT) และ short axis view of right ventricular outflow tract (RVOT)[8] โดยมีขั้นตอนดังต่อไปนี้ (รูปที่ 3)

  1. panel A : เริ่มต้นจาก 4CV
  2. panel A : หมุนแกน z ทวนเข็มนาฬิกา จนกว่าจะได้ heart axis ประมาณ 30-40 องศา
  3. panel A : เลื่อน reference dot ไปวางที่จุดกึ่งกลางของ IVS ระหว่าง crux กับ apex
  4. panel A : หมุนแกน y ไปทางขวา จนกว่าจะเห็น long axis view of LVOT
  5. panel A : เลื่อน reference dot ไปวางที่ aorta เหนือต่อ aortic valve เล็กน้อย

panel B : จะเห็น short axis view of RVOT

  1. panel A : แสดงภาพ LVOT (long axis view)

panel B : แสดงภาพ RVOT (short axis view)

 3.  Sectional planes systematic approach for aortic / ductal arches visualization

การปรับภาพหัวใจเพื่อแสดงให้เห็น aortic arch และ ductal arch ผู้เชี่ยวชาญบางท่านแนะนำให้เก็บภาพชุดตามแนวยาวผ่านทรวงอกของทารก (sagittal sweep)[2] อย่างไรก็ตามการเก็บภาพตามแนวขวางของทารกเพียงอย่างเดียวก็สามารถนำมาปรับภาพให้เห็น aortic arch (รูปที่ 4) และ ductal arch (รูปที่ 5) ได้เช่นเดียวกัน[9] โดยมีขั้นตอนดังต่อไปนี้

  1. panel A : เริ่มต้นจาก 4CV
  2. panel A : เลื่อน reference dot ไปวางที่ crux
  3. panel A : หมุนแกน z ให้ aorta อยู่ในแนว midline
  4. panel A : เลื่อน reference dot ไปวางที่ aorta

panel C : จะเห็น descending aorta ตามแนวยาว (coronal view)

  1. panel C : หมุนแกน z ให้ descending aorta อยู่ในแนวตั้ง (vertical position)

panel B : แสดงภาพ ductal arch

  1. panel A : หมุนแกน z ทวนเข็มนาฬิกาจนกว่าจะเห็นภาพ aortic arch ใน panel B

panel B : แสดงภาพ aortic arch

รูปที่ 3 แสดงภาพ LVOT (long axis view) ใน panel A และแสดงภาพ RVOT (short axis view) ใน panel B

รูปที่ 4 แสดงภาพ aortic arch ใน panel B

รูปที่ 5 แสดงภาพ ductal arch ใน panel B

4.  Automated multiplanar slicing

เป็นเทคนิคการปรับภาพอัตโนมัติโดยอาศัยโปรแกรมในเครื่องตรวจคลื่นเสียงความถี่สูงหรือคอมพิวเตอร์ของบริษัทต่าง ๆ เช่น Tomographic ultrasound imaging; TUI (GE Healthcare), Multislice view (Medison), iSlice (Philips Medical Systems), Multi-Slice View (Siemens Medical Solutions) เป็นต้น ซึ่งทำให้ภาพสไลด์ในแนวระนาบต่างๆ ถูกแสดงในจอแสดงผลเดียวคล้ายกับการตรวจ CT หรือ MRI โดยสามารถเลือกจำนวนและตำแหน่งของสไลด์ได้ เป็นอีกวิธีที่ช่วยให้เห็นภาพรวมของหัวใจทารกคล้ายกับการเลื่อนภาพตามแนวแกนของภาพ (manually scrolling through the volume dataset) และช่วยลดระยะเวลาที่ใช้ในการตรวจหัวใจทารกในครรภ์โดยไม่ต้องอาศัยการปรับภาพในแกนต่าง ๆ อย่างไรก็ตามข้อจำกัดของเทคนิคนี้คือ ไม่สามารถแสดงภาพหัวใจในระดับ long axis view of LVOT และ short axis view of RVOT ได้[10] ในบทความนี้จะนำเสนอเทคนิคการปรับภาพด้วย TUI ในโปรแกรม 4DView (GE Healthcare) โดยมีขั้นตอนดังต่อไปนี้ (รูปที่ 6)

  1. panel A : เริ่มต้นจาก 4CV
  2. panel A : หมุนแกน z ทวนเข็มนาฬิกา จนกว่าจะได้ heart axis ประมาณ 30-40 องศา
  3. panel A : คลิกเลือก TUI จำนวน 9 สไลด์
  4. เลือกระยะห่างระหว่างสไลด์ (TUI distance) ให้เหมาะสมกับอายุครรภ์[11]

(1st trimester = 1 มม., 2nd trimester = 2-3 มม., 3rd trimester = 4-5 มม.)

  1. เลื่อนตำแหน่งของสไลด์โดยคลิกขวาที่สไลด์ซ้ายบน (overview image) พร้อมกับเลื่อนไปด้านซ้ายหรือขวา (หรือคลิกเลื่อนที่  Ref Slide) ให้สไลด์กลางบนแสดงภาพ 3VT และสไลด์ขวาล่างแสดงภาพ TrvAbd โดยที่สไลด์กลางกลางยังคงแสดงภาพ 4CV
  2. หากไม่สามารถแสดงภาพได้ดังข้อ 5 ให้ค่อยๆ ปรับ TUI distance หรือคลิกเลือก adjust แล้วคลิกขวาที่สไลด์ที่ต้องการพร้อมกับเลื่อนไปด้านซ้ายหรือขวา จนกว่าจะเห็นภาพตามที่ต้องการ ดังต่อไปนี้คือ
  • สไลด์กลางบน                                               แสดงภาพ 3VT
  • สไลด์ขวาบน                                  แสดงภาพ PA
  • สไลด์ซ้ายกลาง                             แสดงภาพ 5CV
  • สไลด์กลางกลาง                           แสดงภาพ 4CV
  • สไลด์ขวาล่าง                                                แสดงภาพ TrvAbd

 

รูปที่ 6 แสดงภาพ three-vessel and trachea view (3VT), pulmonary artery (PA), five-chamber view (5CV), four-chamber view (4CV) และ transverse view of the upper abdomen (TrvAbd) จากการปรับภาพด้วย tomographic ultrasound imaging (TUI)

5.  Combined TUI and sectional planes manipulation algorithm

เป็นวิธีการปรับภาพโดยใช้เทคนิคการปรับภาพในแนวแกนต่าง ๆ (sectional planes) ร่วมกับเทคนิคการปรับภาพด้วย TUI เพื่อลดข้อด้อยของ TUI ที่ไม่สามารถปรับภาพให้เห็น long axis view of LVOT และ short axis view of RVOT ได้ นอกจากนี้เทคนิคการปรับภาพด้วย TUI แบบ 9 สไลด์ดังกล่าวข้างต้นยังแสดงภาพที่ไม่จำเป็นในบางสไลด์ จึงมีผู้คิดเทคนิคการปรับภาพร่วมกันอย่างเป็นลำดับขั้นตอนขึ้นเพื่อให้เห็นภาพ 4CV, 3VV, LVOT (long axis view) และ RVOT (short axis)[12] โดยมีขั้นตอนดังต่อไปนี้ (รูปที่ 7)

  1. panel A : เริ่มต้นจาก 4CV
  2. panel A : หมุนแกน z ทวนเข็มนาฬิกา จนกว่าจะได้ heart axis ประมาณ 30-40 องศา
  3. panel A : เลื่อน reference dot ไปวางที่ crux
  4. panel A : คลิกเลือก TUI
  5. ลดจำนวนสไลด์ให้เหลือ 3 สไลด์
  6. สไลด์ซ้ายบน : คลิกขวาพร้อมกับเลื่อนจนเส้นกลาง (*) พาดผ่านกลาง aorta

สไลด์กลางล่าง : แสดงภาพ 5CV

  1. คลิกเลือก adjust
  2. สไลด์ซ้ายล่าง : คลิกขวาพร้อมกับเลื่อนจนเส้นซ้าย (-1) ในสไลด์ซ้ายบนพาดผ่าน ductal arch

สไลด์ซ้ายล่าง : แสดงภาพ 3VV

  1. สไลด์ขวาล่าง : คลิกขวาพร้อมกับเลื่อนจนเส้นขวา (+1) ในสไลด์ซ้ายบนพาดผ่านขอบนอกของ aorta

สไลด์ขวาล่าง : แสดงภาพ 4CV

  1. สไลด์กลางล่าง : หมุนแกน y ไปทางขวาจนกว่าจะเห็น LVOT (long axis view)

สไลด์ซ้ายบน : แสดงภาพ RVOT (short axis view)

รูปที่ 7 แสดงภาพ right ventricular outflow tract (short axis view), three-vessels trachea view (3VT), left ventricular outflow tract (long axis view) และ four-chamber view (4CV) จากการปรับภาพโดยใช้เทคนิคการปรับภาพในแนวแกนต่าง ๆ (sectional planes) ร่วมกับ TUI 

 6.  Spin technique

เป็นวิธีการปรับภาพให้เห็น outflow tracts (ascending aorta, transverse aortic arch, main pulmonary artery, bifurcation of RPA and LPA, ductus arteriosus, full aortic arch และ thoracic aorta) และ superior vena cava โดยอาศัยการหมุนแกน x และแกน y ใน panel A (ดูภาพจาก panel A เพียงอย่างเดียวโดยไม่ใช้ภาพจาก panel B และ panel C) เทคนิคนี้ใช้การเก็บภาพตามแนวขวางของทารก และใช้ 4CV เป็นจุดเริ่มต้น โดยปรับภาพให้  AV septum อยู่ในแนวราบ (transverse 4CV) ก่อนการหมุน[13] โดยมีวิธีการดังต่อไปนี้

Ascending aorta และ transverse aortic arch (วิธีที่ 1)

  1. เลื่อนภาพให้อยู่ในระดับ 5CV
  2. เลื่อน reference dot ไปวางที่ aorta เหนือ aortic valve
  3. หมุนแกน y จนกว่าจะเห็น ascending aorta และ transverse aortic arch

Ascending aorta และ transverse aortic arch (วิธีที่ 2)

  1. เลื่อนภาพให้อยู่ในระดับ 3VV ให้เห็น main PA และ bifurcation และภาพตัดขวางของ ascending aorta
  2. เลื่อน reference dot ไปวางที่ ascending aorta
  3. หมุนแกน y จนกว่าจะเห็น ascending aorta และ transverse aortic arch

Main PA และ bifurcation of RPA and LPA

  1. เลื่อนภาพให้อยู่ในระดับ 3VV ให้เห็น main PA และ bifurcation of RPA and LPA
  2. หากไม่เห็น main PA และ bifurcation ตลอดแนว ให้เลื่อน reference dot ไปวางที่ main PA
  3. หมุนแกน x จนกว่าจะเห็น bifurcation of RPA and LPA

Ductus arteriosus (DA)

  1. เลื่อนภาพให้อยู่ในระดับ 3VT ให้เห็น main PA ต่อกับ DA, transverse aortic arch และ SVC
  2. เลื่อน reference dot ไปวางที่ DA
  3. หมุนแกน y จนกว่าจะเห็น main PA ออกมาจาก RV และเชื่อมต่อกับ DA

Superior vena cava (SVC)

  1. เลื่อนภาพให้อยู่ในระดับ 3VV หรือ 3VT ให้เห็นภาพตัดขวางของ SVC
  2. เลื่อน reference dot ไปวางที่ SVC
  3. หมุนแกน y จนกว่าจะเห็น SVC ตามแนวยาวเชื่อมต่อกับ RA

Full aortic arch และ thoracic aorta

  1. เลื่อนภาพให้อยู่ในระดับ 3VT ให้เห็น main PA ต่อกับ DA, transverse aortic arch และ SVC
  2. หมุนแกน z จนกว่า transverse aortic arch จะอยู่ในแนวตั้ง
  3. เลื่อน reference dot ไปวางที่ transverse aortic arch
  4. หมุนแกน y จนกว่าจะเห็น full aortic arch และ thoracic aorta

เทคนิคนี้นอกจากจะใช้แสดงภาพ outflow tracts และ SVC แล้วยังสามารถใช้ปรับภาพเพื่อตรวจเส้นเลือดผิดปกติที่เชื่อมต่อกับหัวใจได้อีกด้วย (เช่น azygos vein หรือ persistent left SVC) โดยเลื่อน reference dot ไปวางที่เส้นเลือดที่สนใจแล้วหมุนแกน y จนกว่าจะเห็นการเชื่อมต่อของเส้นเลือดนั้นกับหัวใจ หรืออาจใช้วิธีการวาง reference dot ที่เส้นเลือดที่ผิดปกติใน panel A (transverse plane) และดูภาพใน panel B (sagittal plane) และ panel C (coronal plane) โดยการหมุนแกน z ใน panel C เพื่อให้เส้นเลือดนั้นอยู่ในแนวตั้งจะช่วยให้ภาพ sagittal plane ใน panel B ชัดเจนขึ้น[14]

7.  Rendering techniques for intracardiac structures / valves visualization

เป็นวิธีการสร้างภาพสามมิติเพื่อดูลักษณะโครงสร้างภายในหัวใจ เช่น ผนังห้องหัวใจ ผนังกั้นห้องหัวใจ และลิ้นหัวใจ ภาพที่ได้จะมีความลึกโดยสามารถกำหนดความลึกหรือความหนาได้ ในบทความนี้จะนำเสนอเทคนิคของ yagel และคณะ[15] โดยมีขั้นตอนดังต่อไปนี้

Rendering of atrioventricular septum (รูปที่ 8)

  1. panel A : เริ่มต้นจาก 4CV
  2. panel A : หมุนแกน z ให้ AV septum อยู่ในแนวตั้ง (apical 4CV)
  3. คลิกเลือก render , render mode , gray
  4. panel A : วางกรอบ render box ตามแนวยาวรอบ AV septum
  5. คลิกเลือก setting , ROI direction เลือกให้กรอบบน panel B เป็นสีเหลืองทั้งสี่ด้าน
  6. หากกำหนดให้กรอบบน panel A ด้านซ้ายเป็นสีเขียวนั่นคือต้องการมองภาพจาก LV ไป RVและกลับกันหากกำหนดให้กรอบด้านขวาเป็นสีเขียว

 

รูปที่ 8 แสดงภาพ atrioventricular septum (AV septum) จากการสร้างภาพด้วยเทคนิค rendering (gray)

Rendering of atrioventricular valves (รูปที่ 9)

  1. panel A : เริ่มต้นจาก 4CV
  2. panel A : หมุนแกน z ให้ AV septum อยู่ในแนวตั้ง (apical 4CV)
  3. คลิกเลือก render , render mode , gray
  4. panel A : วางกรอบ render box ตามแนวขวางรอบ AV valves
  5. คลิกเลือก setting , ROI direction เลือกให้กรอบบน panel C เป็นสีเหลืองทั้งสี่ด้าน
  6. หากกำหนดให้กรอบบน panel A ด้านบนเป็นสีเขียวนั่นคือต้องการมองภาพจาก ventricles ไป atria และกลับกันหากกำหนดให้กรอบด้านล่างเป็นสีเขียว

 

รูปที่ 9 แสดงภาพ atrioventricular valves (AV valves) จากการสร้างภาพด้วยเทคนิค rendering (gray)

8.  Rendering techniques for great vessels visualization

เป็นวิธีการสร้างภาพสามมิติเพื่อดูลักษณะของ great vessels โดยภาพที่ได้จะมีความลึกทำให้เห็นความสัมพันธ์ของเส้นเลือดที่ทอดในทิศทางต่าง ๆ ได้ การสร้างภาพสามารถทำได้จากหลากหลายเทคนิคการเก็บภาพดังต่อไปนี้คือ color Doppler, power Doppler, high-definition power flow Doppler, B-flow และ gray-scale with inversion mode rendering โดยแต่ละเทคนิคมีจุดเด่นที่แตกต่างกันไป[16]

color Doppler เป็นเทคนิคที่ใช้มากที่สุดและมีประโยชน์ที่สุดในการตรวจหัวใจทารกในครรภ์ด้วย STIC สามารถบอกทิศทางของการไหลเวียนเลือดได้จากสีที่กำหนดไว้ (แดงหรือน้ำเงิน) แต่เนื่องจากอาศัยหลักการของ Doppler shift จึงทำให้มีจุดด้อยในแง่ของ aliasing และ signal dropout หากทิศทางการไหลเวียนของเลือดตั้งฉากกับคลื่นเสียง (glass body mode rendering เป็นเทคนิคการสร้างภาพจาก color Doppler โดยจะปรับภาพให้เห็นเนื้อเยื่อที่อยู่โดยรอบเส้นเลือดนั้น ๆ ด้วย)

power Doppler เป็นเทคนิคซึ่งใช้หลักการของ Doppler shift เช่นเดียวกัน โดยสามารถแสดงให้เห็นเส้นเลือดเล็ก ๆ หรือไหลเวียนช้าได้ดีกว่า color Doppler ทำให้เห็นโครงสร้างของเส้นเลือดทั้งหมด แต่ไม่สามารถบอกทิศทางของการไหลเวียนเลือดได้ (มีสีเดียว) และสามารถนำมาสร้างภาพได้เฉพาะแบบสามมิติ (3D static) เท่านั้น

high-definition power flow Doppler เป็นเทคนิคที่มีความสามารถในการแสดงเส้นเลือดเล็ก ๆ หรือไหลเวียนช้าได้ดีกว่า color Doppler และ power Doppler และยังสามารถบอกทิศทางการไหลเวียนเลือดได้จากสีที่กำหนดไว้คล้ายกับ color Doppler แต่ขอบเขตของเส้นเลือดจะมีความชัดเจนมากกว่า นอกจากนี้ยังสามารถใช้สร้างภาพได้ทั้งแบบสามมิติ (3D static) และสี่มิติ (4D STIC)

B flow เป็นเทคนิคที่ไม่ใช้หลักการของ Doppler shift แต่เป็นภาพที่เกิดจาก B mode (gray-scale) ที่มีความสามารถสะท้อนให้เห็นเม็ดเลือดที่ไหลเวียนภายในและผนังของเส้นเลือดได้ ทำให้ภาพที่ได้มีความคมชัดมากขึ้นคล้ายกับการหล่อหัวใจและเส้นเลือด (digital casts) และแก้ไขข้อด้อยของทั้งสามเทคนิคข้างต้นในแง่ของ signal dropout และ frame rate ได้ แต่ไม่สามารถบอกทิศทางของการไหลเวียนเลือดได้

gray-scale with inversion mode rendering เป็นเทคนิคที่ได้จากการเก็บภาพแบบ gray-scale แล้วนำมาสร้างภาพโดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ภายหลัง (post processing) ซึ่งแตกต่างจากวิธีที่กล่าวมาทั้งหมดข้างต้นที่ต้องเลือกใช้เทคนิคนั้น ๆ ร่วมกับการเก็บภาพจากตัวผู้ป่วยโดยตรง เทคนิคนี้จะสร้างภาพโดยทำให้อวัยวะที่สะท้อนคลื่นเสียงจากภาพ gray-scale กลายเป็นสีดำ และอวัยวะที่ไม่สะท้อนคลื่นเสียงกลายเป็นสีขาว (สลับกับภาพ gray-scale ทั่วไป) ทำให้เกิดภาพ digital casts ของหัวใจและเส้นเลือดได้เช่นเดียวกัน นอกจากนี้อวัยวะอื่น ๆ ก็จะถูกแสดงให้เห็นเป็นสีขาวด้วยหากภาพจาก gray-scale เดิมเป็นสีดำ เช่น esophagus, stomach, gallbladder, renal pelvis, bladder และ intervertebral space ทำให้มีข้อดีในการช่วยบอกความสัมพันธ์ของอวัยวะต่าง ๆ ได้

ในบทความนี้จะแสดงตัวอย่างการสร้างภาพเพื่อดูลักษณะของ outflow tracts โดยใช้ color Doppler[2] โดยมีขั้นตอนดังต่อไปนี้ (รูปที่ 10)

  1. panel A : เริ่มต้นจาก 4CV
  2. panel A : หมุนแกน z ให้ AV septum อยู่ในแนวตั้ง (apical 4CV)
  3. คลิกเลือก render , render mode , color หรือ glass body หรือ inversion (ลักษณะของภาพที่ได้จะเปลี่ยนไปตาม render mode ที่เลือก)
  4. panel B : วางกรอบ render box ให้รอบหัวใจทั้งหมด (ตั้งแต่ขอบล่างของหัวใจชิด diaphragm จนถึงขอบบนของ great vessels)
  5. คลิกเลือก setting , ROI direction เลือกให้กรอบบน panel A เป็นสีเหลืองทั้งสี่ด้าน
  6. กำหนดให้กรอบบน panel B ด้านซ้ายเป็นสีเขียวนั่นคือมองภาพจาก mediastinum ลงไป

  

รูปที่ 10 แสดงภาพ great vessels (pulmonary artery และ ascending aorta) จากการสร้างภาพด้วยเทคนิค rendering (inversion) 

เอกสารอ้างอิง

  1. Lee W, Allan L, Carvalho JS, Chaoui R, Copel J, Devore G, et al. ISUOG consensus statement: what constitutes a fetal echocardiogram? Ultrasound Obstet Gynecol 2008;32:239-42.
  2. Goncalves LF, Lee W, Espinoza J, Romero R. Examination of the fetal heart by four-dimensional (4D) ultrasound with spatio-temporal image correlation (STIC). Ultrasound Obstet Gynecol 2006;27:336-48.
  3. Paladini D. Standardization of on-screen fetal heart orientation prior to storage of spatio-temporal image correlation (STIC) volume datasets. Ultrasound Obstet Gynecol 2007;29:605-11.
  4. Bennasar M, Martinez JM, Olivella A, del Rio M, Gomez O, Figueras F, et al. Feasibility and accuracy of fetal echocardiography using four-dimensional spatiotemporal image correlation technology before 16 weeks’ gestation. Ultrasound Obstet Gynecol 2009;33:645-51.
  5. Vinals F, Poblete P, Giuliano A. Spatio-temporal image correlation (STIC): a new tool for the prenatal screening of congenital heart defects. Ultrasound Obstet Gynecol 2003;22:388-94.
  6. DeVore GR, Falkensammer P, Sklansky MS, Platt LD. Spatio-temporal image correlation (STIC): new technology for evaluation of the fetal heart. Ultrasound Obstet Gynecol 2003;22:380-7.
  7. Yagel S, Cohen SM, Achiron R. Examination of the fetal heart by five short-axis views: a proposed screening method for comprehensive cardiac evaluation. Ultrasound Obstet Gynecol 2001;17:367-9.
  8. Goncalves LF, Lee W, Chaiworapongsa T, Espinoza J, Schoen ML, Falkensammer P, et al. Four-dimensional ultrasonography of the fetal heart with spatiotemporal image correlation. American journal of obstetrics and gynecology 2003;189:1792-802.
  9. Bega G, Kuhlman K, Lev-Toaff A, Kurtz A, Wapner R. Application of three-dimensional ultrasonography in the evaluation of the fetal heart. J Ultrasound Med 2001;20:307-13.
  10. Goncalves LF, Espinoza J, Romero R, Kusanovic JP, Swope B, Nien JK, et al. Four-dimensional ultrasonography of the fetal heart using a novel Tomographic Ultrasound Imaging display. Journal of perinatal medicine 2006;34:39-55.
  11. Paladini D, Vassallo M, Sglavo G, Lapadula C, Martinelli P. The role of spatio-temporal image correlation (STIC) with tomographic ultrasound imaging (TUI) in the sequential analysis of fetal congenital heart disease. Ultrasound Obstet Gynecol 2006;27:555-61.
  12. Espinoza J, Romero R, Kusanovic JP, Gotsch F, Lee W, Goncalves LF, et al. Standardized views of the fetal heart using four-dimensional sonographic and tomographic imaging. Ultrasound Obstet Gynecol 2008;31:233-42.
  13. DeVore GR, Polanco B, Sklansky MS, Platt LD. The ‘spin’ technique: a new method for examination of the fetal outflow tracts using three-dimensional ultrasound. Ultrasound Obstet Gynecol 2004;24:72-82.
  14. Espinoza J, Hassan SS, Gotsch F, Kusanovic JP, Lee W, Erez O, et al. A systematic approach to the use of the multiplanar display in evaluation of abnormal vascular connections to the fetal heart using 4-dimensional ultrasonography. J Ultrasound Med 2007;26:1461-7.
  15. Yagel S, Benachi A, Bonnet D, Dumez Y, Hochner-Celnikier D, Cohen SM, et al. Rendering in fetal cardiac scanning: the intracardiac septa and the coronal atrioventricular valve planes. Ultrasound Obstet Gynecol 2006;28:266-74.
  16. Yagel S, Cohen SM, Shapiro I, Valsky DV. 3D and 4D ultrasound in fetal cardiac scanning: a new look at the fetal heart. Ultrasound Obstet Gynecol 2007;29:81-95.