郭文佳，罗丹丹，徐 荟，刘瑜煊，何鸿丽，谭惠敏，李胜利

(南方医科大学附属深圳妇幼保健院超声科，广东 深圳 518028)

产前超声在评估胎儿生长状况和诊断、治疗其疾病等方面具有重要作用[1-2]，但因胎儿在母体内位置多变、姿势各异，导致获取标准切面图像常需耗费较长时间。近年来，人工智能(artificial intelligence, AI)逐渐用于产前超声领域[3-6]，以提高产前超声切面的标准化程度[7]；利用新型智能产前超声技术SFA(smart fetus advanced)可自动识别与获取14个胎儿产前超声标准切面。本研究观察SFA自动识别与获取14个胎儿标准切面的临床价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入2022年2月—5月1 127名于深圳市妇幼保健院接受产前超声检查的孕妇，年龄19～46岁、中位年龄31.0岁，孕周16～40+6周、中位孕周30+4周。纳入标准：①单胎妊娠，≥16孕周；②常规产前检查无异常。排除伴糖尿病、高血压等基础疾病者。

1.2 仪器与方法 采用配备SFA模块的开立S60plus型、S60型超声诊断仪，频率2.0～9.0 MHz腹部容积探头VC2-9(中心频率3.8 MHz)及频率1.0～6.0 MHz的腹部凸阵探头C1-6(中心频率3.2 MHz)。嘱孕妇仰卧，由2名住院医师及1名主治医师根据《超声产前筛查指南》[8]标准进行扫查。

1.2.1 扫查切面 根据胎龄将胎儿分为3组：A组16～27+6周，234胎；B组28～35+6周，456胎；C组36～40+6周，437胎。按照胎龄所需观察的胎儿结构设定各组目标标准切面：①A组14个切面，包括经丘脑横切面、经侧脑室横切面、经小脑横切面、双眼球横切面、鼻唇冠状切面、颜面部正中矢状切面、颈胸段脊柱矢状切面、腰骶尾部脊柱矢状切面、四腔心切面、腹围横切面、脐带腹壁入口切面、双肾水平横切面、膀胱水平横切面及股骨长轴切面；②B组11个切面，包括经丘脑横切面、经侧脑室横切面、经小脑横切面、颈胸段脊柱矢状切面、腰骶尾部脊柱矢状切面、四腔心切面、腹围横切面、脐带腹壁入口切面、双肾水平横切面、膀胱水平横切面及股骨长轴切面；③C组3个切面，即经丘脑横切面、腹围横切面及股骨长轴切面。

1.2.2 记录获取目标切面时间 分别以SFA和传统超声技术获取目标切面，记录其所用时间。操作医师按随机号安排扫查顺序：顺序1为先SFA后传统超声；顺序2为先传统超声后SFA。自从准备获取标准切面开始计时，逐个获取目标标准切面(包括测量生长参数、胎盘厚度及羊水指数)，至最后1个切面存储完成时停止计时；如因胎儿体位关系无法一次性完成检查，则暂停计时，待胎儿体位适宜后继续检查并计时，记录累积所用时间。

1.2.3 质量控制 采用产前超声AI智慧云平台对图像进行质量控制分析，平台自动按切面对上传图像分类，并进行内部结构检测及评分[9]，≥60分判定为合格，<60分为不合格。

1.3 统计学分析 采用SPSS 23.0统计分析软件。以χ2检验或Fisher精确概率法比较2种技术获取图像成功率(实际获取图像数/应获取图像数×100%，)、图像合格率(合格图像数/实际获取图像数×100%)；以相关样本Wilcoxon带符号秩检验比较2种技术获取标准切面所用时间差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

各目标切面应获取图像数目如下：经丘脑横切面、腹围横切面及股骨长轴切面各1 127幅(A组+B组+C组)，经侧脑室横切面、经小脑横切面、颈胸段脊柱矢状切面、腰骶尾部脊柱矢状切面、四腔心切面、脐带腹壁入口切面、双肾水平横切面及膀胱水平横切面各690幅(A组+B组)，双眼球横切面、鼻唇冠状切面及颜面部正中矢状切面各234幅(A组)。见图1。

图1 SFA自动获取的胎儿标准切面 A.经丘脑横切面；B.经侧脑室横切面；C.经小脑横切面；D.双眼球横切面；E.鼻唇冠状切面；F.颜面部正中矢状切面；G.颈胸段脊柱矢状切面；H.腰骶尾部脊柱矢状切面；I.四腔心切面；J.腹围横切面；K.脐带腹壁入口切面；L.双肾水平横切面；M.膀胱水平横切面；N.股骨长轴切面

2.1 获取标准切面成功率及合格率比较 SFA获取各标准切面成功率为92.17%(636/690)～100%(1 127/1 127)，传统超声为94.64%(653/690)～100%(1 127/1 127)。SFA获取经丘脑横切面(P=0.002)、经侧脑室横切面(χ2=10.365，P=0.001)、四腔心切面(χ2=10.065，P=0.002)、脐带腹壁入口(χ2=34.732，P<0.001)、双肾水平横切面(χ2=16.058，P<0.001)的成功率均低于传统超声技术，二者获取其余标准切面成功率差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。

SFA获取标准切面合格率为93.40%(594/636)～99.82%(1 125/1 127)，传统超声为90.92%(621/683)～100%(662/662)。SFA所获经侧脑室横切面(χ2=10.229，P=0.001)、四腔心切面(χ2=4.719，P=0.030)及腹围横切面(χ2=4.446，P=0.035)合格率均高于传统超声技术，所获膀胱水平横切面(χ2=9.909，P=0.002)合格率低于传统超声技术；2种技术所获其余各切面合格率差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1。

表1 SFA与传统超声技术获取胎儿各切面的成功率及图像合格率

2.2 获取标准切面用时 SFA获取A、B、C组标准切面用时均少于传统超声(P均<0.01)。见表2。

表2 SFA与传统超声技术获取不同胎龄胎儿标准切面用时比较

3 讨论

AI技术现已逐渐用于产前超声，并取得较好效果[10]。BAUMGARTNER等[11]基于卷积神经网络，自保存的胎儿动、静态声像图中提取完成13个标准切面，并识别其内结构。Biometry AssistTMAI(Samsung)实现了停帧后自动识别胎儿多个切面声像图[12]。LUO等[13]应用开立超声S-Fetus技术从实时动态视频中自动识别与获取3个胎儿标准切面。本研究应用SFA技术，在开立S-Fetus技术基础上自动识别与获取胎儿14个标准切面。

SFA技术可实时、逐帧分析动态视频，当其识别到某一标准切面的所有关键解剖结构特征时，即将此帧分类储存至相应切面目录下，同时在屏幕左下角以彩色条带标示该图像的质量评分；医师可重复扫查低分切面，SFA全程自动实施高分替换并留存更高质量的切面，以实现实时图像质量控制，无需按键，超声医师只需用探头寻找标准切面，由SFA负责评估、获取切面并保留最优切面。

3.1 SFA标准切面获取成功率及图像合格率 本研究以SFA获取14个切面的成功率达92.17%～100%，其中9个切面的成功率与传统超声技术持平、5个切面的成功率低于传统技术。SFA成功率低于传统技术的主要原因如下：①对部分标准切面，目前SFA仅能于常见胎位识别其图像，如SFA识别俯卧位双肾水平横切面成功率较高，但对其他胎位、尤其仰卧位，由于SFA较少有机会学习相关标准切面图像，尚未掌握其特征结构，故难以自动获取；增加各切面不同胎位图像训练有助于解决此问题；②SFA难以识别<20周胎儿的颅脑切面，亦与SFA对<20周胎儿颅脑图像学习量不足有关；孕期各阶段胎儿颅脑结构及形态变化较大，≥20周胎儿颅脑关键特征不适用于分析<20周胎儿，导致SFA识别其颅脑切面成功率相对较低；2022年我国《超声产前筛查指南》[8]规定在20～24+6周进行胎儿中期产前筛查，此为SFA未获足量<20周胎儿各切面的原因之一；③SFA识别图像标准严格，胎位不佳时，不能完全显示切面识别需要的关键特征，此时SFA将其判断为非标准切面而不予抓取；而以传统超声技术进行扫查时，医师会留取非标准切面。以上原因使得本研究部分切面传统超声技术获取率高于、但合格率低于SFA。

本研究中，除膀胱水平横切面外，胎儿13个标准切面SFA的图像合格率均高于或等同于传统超声技术，原因可能在于在胎儿体位不佳或目标位置较深，2条脐动脉只显示出1条时，传统技术通过调整声束方向及仪器参数可同时显示2条脐动脉，获取合格图像；SFA系统考虑到“单脐动脉”的情况，将“只显示单条脐动脉”判断为基本标准予以自动获取，未达到质控标准，因此合格率偏低。

3.2 SFA技术耗时 应用传统超声技术判断某帧是否为目标切面、哪帧最为标准时，需要操作者做出主观判断，还要不断地冻结、调整游标、描迹、存储图像，至少需按键40～80次；且医师常因主观感觉新图像比之前留存的图像更为标准而重复存图，增加操作时间。SFA操作过程中仅需按键3次，即开启智能检查、预览切面及确认切面，其获取所有切面、测量参数、评估图像质量及高替换分图像等几乎同步自动完成，使得本研究中各组SFA获取标准切面用时均明显少于传统超声。然而笔者在收集数据过程中发现，遇胎儿体位不佳、标准切面获取困难时，SFA用时可能多于传统超声，此时医师需反复调整探头位置和方向，尝试使SFA获得必要的关键特征结构，以达到其获取切面的标准；而应用传统超声时，医师留存达到诊断目的接近标准切面即可，不会花费更多时间寻找标准切面。

综上所述，以SFA技术获取胎儿标准切面具有一定临床价值，且较传统超声技术省时。但本研究为单中心研究，且未行观察者间一致性分析，有待后续加以完善。