Historien om bildbehandling inom obstetrik

Lärandemål:

Efter att ha läst artikeln och gjort testet kommer läsaren att kunna:

• ■ Förklara hur tekniska förändringar över tid har påverkat bilddiagnostik

• ■ Specificera hur tidigare innovationer har lett till den nuvarande radiologiska praktiken

• ■ Beskriv hur bildbehandling och bilddiagnostik-guidade terapier kan hjälpa till i patientvården

Ackreditering och utnämningsförklaring

RSNA är ackrediterad av Accreditation Council for Continuing Medical Education (ACCME) för att tillhandahålla medicinsk fortbildning för läkare. RSNA utser denna tidskriftsbaserade aktivitet för högst 1,0 AMA PRA Category 1 CreditTM. Läkare bör endast göra anspråk på den kredit som motsvarar omfattningen av deras deltagande i aktiviteten.

Disclosure Statement

Accme kräver att RSNA, som en ackrediterad leverantör av CME, erhåller undertecknade disclosure statements från författare, redaktörer och granskare för denna aktivitet. För denna tidskriftsbaserade CME-aktivitet anges författarnas utlåtanden i slutet av artikeln.

Introduktion

För drygt hundra år sedan, innan röntgenstrålarna upptäcktes och introducerades inom medicinen, hade förlossningsvårdarna liten kunskap om vad som pågick inuti den gravida livmodern. Från den tidpunkten fram till utvecklingen av medicinsk ultraljud (US) från och med 1960-talet förblev avbildningen av graviditeten och fostret under utveckling primitiv. I takt med att den sonografiska tekniken utvecklades ökade dess tillämpningar inom obstetrisk avbildning dramatiskt. I dag, med två- och tredimensionell (3D) skanning i realtid och spektral- och färgdopplersonografi, ger US detaljerade bilder av fostret, moderkakan, navelsträngen, livmodern, livmoderhalsen och bihålorna samt dynamisk visualisering av fosterhjärtat, fosterrörelser och fostrets andningsmönster. Även om andra avbildningsmodaliteter har använts för att avbilda den gravida patienten är det ingen som erbjuder säkerhet, mångsidighet och upplösning som kan mäta sig med den som erbjuds av US.

Under 1980-talet spelade radiologer en mycket central roll i forskning om obstetrisk avbildning och klinisk praxis. Detta började förändras för 2-3 decennier sedan, delvis på grund av att kostnaderna och de strålningsrelaterade rättsliga hindren för att komma in på området blev ganska låga. Sedan omkring 1990 har mycket av innovationen inom obstetrisk US kommit från förlossningsläkare och andra icke-radiologer, och antalet publikationer inom detta område som publiceras i Radiology och andra allmänna radiologiska tidskrifter har minskat avsevärt.

I denna genomgång av historien om avbildning av den gravida patienten kommer vi att gå igenom det tidigare och nuvarande tillståndet för olika diagnostiska avbildningstekniker. Huvudfokus kommer att ligga på US-bilddiagnostik, i enlighet med dess roll som den som tillhandahåller majoriteten av bilddiagnostik vid graviditet.

Historia om avbildningsmetoder inom obstetrik

Radiografi

Fördelarna med radiografi hos gravida kvinnor presenterades för första gången vid det nionde årsmötet för Radiological Society of North America (RSNA) i Rochester, Minn, i december 1923 och publicerades i Radiology 1924 av Dorland, en obstetriker/gynekolog från Loyola University i Chicago, Ill (1), och av Stein och Arens, båda obstetriker/gynekologer från Michael Reese Hospital i Chicago (2). I dessa tidiga studier beskrev författarna hur man använder röntgenbilder för att bekräfta graviditet genom att visualisera fostrets benstrukturer, bedöma fostrets position (fig. 1), uppskatta gestationsåldern och diagnostisera fostrets benanomalier som t.ex. achrondroplasi. Dessutom rapporterade de att de använde röntgenbilder för att bedöma mammans bäcken med avseende på missbildningar som kan leda till att förlossningen hindras. De noterade, liksom Edling (3), de tekniska svårigheterna med att visualisera fosterstrukturer på grund av att ryggraden och bäckenbenen i mammans ryggrad och bäckenben samt mammans fetma (1-3) döljer dessa strukturer. Vid denna tidpunkt i röntgens historia fanns det inga kända skadliga effekter på fostret (2).

Figur 1:

Under de följande två decennierna uppstod oro för att röntgenstrålar skulle kunna skada fostret (4,5). Murphy (4) rapporterade en ökad frekvens av allvarliga missbildningar, inklusive mikrocefali och utvecklingsförseningar, hos nyfödda barn till kvinnor som bestrålats efter befruktningen jämfört med kvinnor som bestrålats före befruktningen. Han rekommenderade att strålningsexponering minimeras under graviditeten och begränsas till diagnostisk, inte terapeutisk, röntgenstrålning. På grundval av djurstudier drog Russell och Russell (5) slutsatsen att embryot sannolikt är mycket känsligt för att utveckla missbildningar om det utsätts för strålning, även vid låga doser, särskilt under den kritiska tidiga utvecklingsperioden från 4 till 8 veckors dräktighet. Höga doser kan orsaka missfall. De rekommenderade att strålningsexponering undviks om en patient kan vara gravid och förespråkade att bäckenet ska skyddas hos kvinnor som genomgår röntgen av andra områden än bäckenet.

Trots dessa varningar fortsatte man att använda röntgenbilder för mödrars bäckenmätning och fostrets cefalometri i ett försök att förhindra komplikationer vid förlossningen om fostret var för stort för att få plats i förlossningskanalen på grund av disproportion mellan nackdel och bäcken (6-8). Dessutom studerades flera andra diagnostiska användningsområden. Dessa omfattade försök att bestämma placentans placering för att diagnostisera lågt liggande placenta (9,10) och amniografi (fig. 2), instillation av kontrastmedel i fosterhålan för att bedöma fostrets sväljning, diagnostisera fosterdöd (11) och diagnostisera molargraviditeter (12). Röntgenamniografi användes också för blodtransfusioner av foster i fostrets buk genom att visualisera kontrastmaterial i fostrets tarmkanal för att lokalisera platsen för injektion (13).

Figur 2a:

Figur 2b:

Figur 2c:

Figur 2d:

Vid 1975 hade starka bevis sammanställts som visade att strålningsexponering under graviditet orsakar missfall, leder till allvarliga skadliga effekter för fostret, inklusive ökad risk för leukemi och andra maligniteter, och förändrar det nyfödda könsförhållandet (14). Ungefär samtidigt framträdde US som ett alternativt sätt att avbilda den gravida patienten, så användningen av röntgenstrålning hos dessa patienter minskade snabbt.

Radiografi fortsätter att användas under graviditet för icke-obstetriska indikationer, om än med försiktighet. I allmänhet försöker man undvika exponering under tidig graviditet och bäckenet skyddas när det är möjligt (15).

Scintigrafi

Nästan inga nuklearmedicinska avbildningstekniker har tillämpats på den obstetriska patienten, med undantag för några få studier på 1960-talet där man använde indium 113m (fig. 3) eller radioaktivt jodat humant serumalbumin för att bestämma placentans placering (16-18). På 1960-talet använde vissa utövare radioisotopskanning för att lokalisera placentan före fostervattenprovtagning (13). Dessa diagnostiska tillvägagångssätt har aldrig antagits i stor utsträckning.

Figur 3:

CT-avbildning

Computertomografi (CT) blev allmänt tillgänglig ungefär samtidigt som US växte fram som en avbildningsmodalitet. På grund av riskerna med strålningsexponering har CT sällan använts för att bedöma graviditeten eller fostret. En studie visade att lågdos-CT (bild 4) kunde användas i stället för konventionell röntgen som en noggrann metod för att bedöma disproportion mellan huvud och bäcken (19). Denna teknik används dock sällan.

Figur 4a:

Figur 4b:

Trots ökande varningar om strålningsexponering av fostret har användningen av datortomografi under graviditet ökat snabbt under det senaste decenniet för indikationer som inte är relaterade till själva graviditeten. En institution rapporterade en femfaldig ökning av CT-användningen hos gravida kvinnor från 1997 till 2006, medan andelen av annan avbildning som involverar joniserande strålning, såsom vanlig röntgen och nuklearmedicinska studier, ökade minimalt (15).

MR-avbildning

Magnetisk resonans (MR) bröt fram på avbildningsscenen på 1980-talet och erbjöd en ny tvärsnittsavbildningsmodalitet som inte använde joniserande strålning. Under det första decenniet var den primära användningen av MR-avbildning hos den gravida patienten att utvärdera moderns anatomi och patologi (20-22). Ovarietorsion och hydatidiform molar graviditet var bland de tidiga diagnoser som beskrevs. MR-avbildning användes också för att utvärdera moderns ryggrad samtidigt som man undvek strålningsexponering för fostret under utveckling (20-22).

I takt med att tekniken för MR-avbildning förbättrades, vilket möjliggjorde snabbare bildförvärv, fick den en roll i utvärderingen av fosteranomalier. Vid sekelskiftet 1900 hade MR-avbildning blivit ett viktigt komplement till US både för utvärdering av graviditetskomplikationer hos modern och för kompletterande bedömning av fosteranomalier (23-30). MR-avbildning är särskilt användbar för att diagnostisera och karakterisera anomalier i det fetala centrala nervsystemet, där strukturer som hjärnbarken, den bakre fossa, hjärnstammen, corpus callosum och hjärnkamrarna kan avbildas bättre än med US, särskilt under den tredje trimestern (fig. 5) (23, 27-30). Dessutom kan MR-avbildning nu spela en roll för att uppskatta den fetala lungvolymen hos foster med thorakala anomalier, t.ex. medfött diafragmabråck, medfödd missbildning av lungans luftvägar och bronkialatresi (31-37).

Figur 5a:

Figur 5b:

Vidare som US är den primära bilddiagnostiska modaliteten för att utvärdera buksmärta och andra maternella symtom under graviditeten, är MR-avbildning numera den bilddiagnostiska modaliteten som är att föredra när diagnosen inte kan ställas med US. Blindtarmsinflammation och andra gastrointestinala tillstånd, liksom hepatobiliära och genitourinära avvikelser, kan ofta diagnostiseras med MR-avbildning under graviditeten (figur 6) (38-42).

Figur 6a:

Figur 6b:

US Imaging in Obstetrics

Historia över den teknologiska utvecklingen av US

Utvecklingen av US som diagnostisk teknik inleddes i slutet av 1940- och 1950-talen som A-mode, eller amplitud-mode, US. En enda högfrekvent ljudvåg sändes in i kroppen och signalerna från den reflekterade vågen registrerades när de återvände till signalkällan, kallad transducer. De återkommande signalerna, eller ekon, kan ritas in i ett diagram baserat på tiden från sändning till återkomst, och avståndet till varje reflekterande struktur kan beräknas baserat på ultraljudsvågens kända hastighet när den färdas genom vävnad. Denna teknik visade sig vara exakt för att lokalisera fosterhuvudet och för att mäta huvudets storlek. Den första artikeln om US-avbildning som presenterades vid RSNA:s årsmöte var dr Barry Goldbergs arbete från 1965 om mätning av fosterhuvudet, en studie som senare publicerades i Radiology 1966 (43,44). I sin studie visade Goldberg hur A-mode US kunde användas för att mäta fostrets huvudstorlek vid den biparietala diametern (fig. 7) och rapporterade att denna metod var säker och noggrann, med utmärkt korrelation mellan prenatala huvudmätningar och postnatal huvudstorlek (43).

Figur 7:

Kort efter introduktionen av A-vågs US utvecklades kontinuerlig-vågsdoppler och tillämpades på den gravida patienten. Kontinuerlig-vågsdoppler använder kontinuerlig utsändning av en stabil frekvensvåg längs en linje som projiceras från transduktorn, och återkommande signaler bedöms för att identifiera förändringar i frekvensen. Dessa förändringar, som kallas dopplereffekten, beror på att ljudvågen reflekteras av rörliga strukturer, t.ex. blod som flödar bort från eller mot transduktorn. Frekvensförändringarna över tiden kan ritas in i ett diagram som kan användas för övervakning av fostrets hjärtfrekvens (fig. 8) och för andra tillämpningar (44,45). En begränsning av Doppler med kontinuerlig våg är dock att flödessignalernas placering inte kan bestämmas eftersom överföringen är kontinuerlig, så tiden det tar för den reflekterade pulsen att återvända till transduktorn kan inte bestämmas.

Figur 8:

I mitten av 1960-talet utvecklades M-mode (motion-mode) US. Denna metod använder överföring av upprepade A-mode ultraljudsvågor med efterföljande detektering av de reflekterade vågorna längs överföringslinjen. Reflektionerna kan visas grafiskt över tiden, vilket visar förändringar som sker på olika djup från transduktorn. Man insåg snabbt värdet av M-mode US för att mäta fostrets hjärtfrekvens (44). Dessutom kunde fosterrörelser dokumenteras.

Ett stort genombrott inom US-avbildning skedde i början av 1970-talet när B-mode (brightness-mode) statisk avbildning utvecklades. Denna teknik gav de första tvådimensionella bilderna av den gravida livmodern och fostret under utveckling. Ultraljudsvågorna överfördes längs en rad linjer när transduktorn förflyttades över kroppen. De reflekterade signalerna ritades intill varandra för att skapa en bild på en TV-skärm. Med möjligheten att visualisera fosterhuvudet var det möjligt att förfina mätplanet för den biparietala diametern för att förbättra noggrannheten (fig. 9). US-mätningar av fosterhuvudet kunde nu göras mer tillförlitligt och säkert, utan att fostret utsätts för joniserande strålning (44,46).

Figur 9:

Inledningsvis gav B-mode US bistabila bilder som bestod av vita prickar på en svart bakgrund eller vice versa. I mitten av 1970-talet blev B-modebilderna mer sofistikerade eftersom amplituden hos de återkommande signalerna omvandlades till en gråskala, där signaler med högre amplitud framträdde vitare på US-monitorn än signaler med lägre amplitud. Det blev nu möjligt att särskilja olika typer av vävnad, med vita benstrukturer som skiljde sig från grå fast vävnad och svart vätska (44,47,48).

Nästa viktiga utveckling var sonografi i realtid (44,49). Det utvecklades amerikanska transduktorer som kunde ta många bilder per sekund, vilket uppdaterade den amerikanska bilden på monitorn tillräckligt snabbt för att det skulle se ut som om den var i kontinuerlig rörelse. I slutet av 1970-talet och början av 1980-talet ersatte realtidsbilderna statiska B-scanningar. US-bilder i realtid var enormt värdefulla för den obstetriska patienten. Många fler anatomiska strukturer hos fostret kunde utvärderas utan att förvrängas av fostrets rörelser. Fostrets intrakraniella strukturer kunde visualiseras, liksom ryggraden, njurarna, magen och blåsan. Andra mätningar än den biparietala diametern, t.ex. fostrets bukomfång och lårbenslängd, kunde nu erhållas på ett reproducerbart sätt för att bedöma fostrets tillväxt. Placentans exakta läge kunde bestämmas och volymen fostervatten kunde bedömas (49).

Från 1980-talet och fram till i dag har ny transducerteknik och förbättrad datorkraft underlättat snabba förbättringar av gråskala-US i realtid och utveckling av nya funktioner för US-systemen. Transvaginala transduktorer, som utvecklades i mitten och slutet av 1980-talet, gav högupplösta bilder av livmodern och äggstockarna, vilket möjliggjorde en tidigare och bättre bedömning av graviditet än vad som tidigare var möjligt (35,50-54). Ungefär samtidigt införlivades pulsed wave doppler, som visar dopplerförskjutningen från en viss plats, i US-systemen. Denna dopplerteknik gör det möjligt att bedöma blodflödet under hela hjärtcykeln för att bestämma topphastigheten och bedöma vågformskonfigurationen från ett visst kärl eller en viss struktur. I början av 1990-talet blev färgdoppler, som ger en färgkodad visning av blodflödets riktning och hastighet överlagrad på den gråskaliga bilden, allmänt tillgänglig och gav information i realtid om förekomsten av blodflöde i kärl och organ (44). Detta var särskilt användbart hos förlossningspatienter för att bedöma blodflödet i navelsträngen, placentan och fosterhjärtat.

I allmänhet antogs varje nytt framsteg inom US, från A-läge till B-läge, från statisk bild till statisk bild i gråskala till realtidsscanning till transvaginal skanning till pulserande vågdoppler till färgdoppler, mycket snabbt i det diagnostiska arsenalen inom förlossningsvården. Detta har lett till mer exakta och snabba diagnoser av fosteravvikelser och obstetriska komplikationer. Ett undantag från detta snabba införande har varit den volymetriska eller 3D-amerikanska undersökningen. Även om 3D-bilder utvecklades så tidigt som på 1980-talet för andra modaliteter, t.ex. datortomografi (55), gick utvecklingen och införandet av 3D-US långsamt under hela 1990-talet, troligen på grund av dålig bildupplösning och långsam databehandlingshastighet. Efterhand publicerades studier som diskuterade statisk och realtids 3D-US (även kallad fyrdimensionell US) och deras värde för att bedöma fostret (56-60), men det tog lång tid innan dessa tekniker antogs i klinisk praxis. Det var inte förrän flera år in på 2000-talet som 3D- och fyrdimensionell US äntligen blev allmänt tillgängliga (61). Med 3D-förvärvsmöjligheterna blev det möjligt att lagra volymer som kunde manipuleras efter det att undersökningen var avslutad och patienten hade lämnat US-rummet. Tolkande läkare behövde inte längre förlita sig på utvalda bilder av fosterstrukturer, utan kunde se hela fostret genom att titta på de lagrade volymerna (fig. 10a) (61). Trots den breda tillgängligheten är det dock fortfarande ovanligt att 3D-volymer bearbetas efter undersökningen för tolkning.

Figur 10a:

Figur 10b:

Figur 10c:

En viktig faktor som driver på användningen av 3D-US inom förlossningsmedicinen är patienternas påtryckningar för att se sitt foster i 3D (fig 10b). Teknik för ytbehandling ger slående verklighetstrogna bilder som, förutom att de gör föräldrarna glada, gör det möjligt att visa anomalier som t.ex. ansiktsklyftor. Andra tekniker för att manipulera volymer av fostret kan också vara användbara för att bedöma ett antal anomalier, särskilt sådana som rör ansiktet och skelettet. Till exempel kan man genom att tillämpa inställningar för benfönster på en förvärvad volym visualisera bendetaljer i kotorna för att underlätta diagnosen av hemivertebror (fig. 10c) eller för att bestämma nivån på en meningomyelocele.

Två andra amerikanska tekniker har nyligen blivit tillgängliga, men har knappt trängt in i den obstetriska avbildningen. Den första innebär användning av amerikanska kontrastmedel, som inte används i stor utsträckning i USA för icke-kardiella tillämpningar, delvis på grund av att Food and Drug Administration inte har godkänt sådana medel. Minst en studie från Storbritannien har visat att kontrastmedel kan hjälpa till att fastställa chorionicitet hos en tvillinggraviditet (62), en tillämpning av begränsat värde och användning eftersom US utan kontrastmedel i allmänhet kan uppnå detta mål. Den andra tekniken som är på gång är amerikansk elastografi, som ger en kvalitativ och kvantitativ bedömning av vävnadernas styvhet. Den har nyligen godkänts för användning i USA och det finns vissa bevis för att denna modalitet kan vara användbar för övervakning av livmoderhalsen under graviditet (63).

US:s nuvarande roll inom obstetrik

US-avbildning har visat sig vara ett extremt värdefullt diagnostiskt verktyg under graviditetens första trimester. Sedan US började användas som det bästa avbildningsmedlet inom förlossningsvården har forskningen fokuserat på att beskriva sekvensen av normala milstolpar i den tidiga graviditeten. Gestationssäcken syns för första gången vid transvaginal sonografi vid ungefär 5 veckors gestationsålder, då den uppträder som en liten cystisk struktur inom livmodern (fig. 11a). Under den följande veckan växer den genomsnittliga diametern på säcken med 1 mm per dag. Äggsäcken, som är en liten cirkulär struktur inom graviditetssäcken, syns för första gången vid 5,5 veckor. Embryot, med flimrande hjärtrörelser, är i allmänhet synligt vid 6 veckor. Längden på embryot eller fostret, mätt som längden från krona till sköld, är 3 mm vid 6 veckor och ökar till cirka 70 mm i slutet av den första trimestern (64).

Figur 11a:

Figur 11b:

Informationen om normala amerikanska fynd under första trimestern har två viktiga kliniska tillämpningar: fastställande av gestationsålder och diagnostisering av tidig graviditetssvikt (missfall). Från 5 till 6 veckor, före visualisering av embryot, kan graviditeterna dateras antingen baserat på den genomsnittliga säckdiametern eller på innehållet i gestationssäcken. Med det senare tillvägagångssättet tilldelas gestationsåldern 5 veckor om det finns en gestationssäck utan identifierbara inre strukturer, 5,5 veckor om det finns en gestationssäck med gulesäck men inget embryo, och 6 veckor om ett embryo på upp till 3-4 mm är synligt. Från och med 6 veckor baseras dateringen på längden från krona till sköld (64).

När en tidig graviditet inte uppfyller de förväntade normala sonografiska milstolparna bör graviditetssvikt misstänkas (65). I början av 1990-talet omfattade de allmänt accepterade kriterierna för misslyckad graviditet en genomsnittlig säckdiameter på minst 8 mm utan synlig gulesäck eller 16 mm utan embryo vid transvaginal sonografi (53), eller en längd från krona till stjärtparti på minst 5 mm utan synliga hjärtslag (54). Sedan dess har det dock visat sig att dessa kriterier inte är helt säkra (66), och strängare kriterier används nu: en genomsnittlig diametern på minst 25 mm utan embryo eller en längd från krona till stjärtparti på 7 mm utan hjärtslag (67). US-fynd som är misstänkta, men inte definitiva, för graviditetssvikt är bland annat liten storlek på gestationssäcken, oregelbunden säckform, stor gulesäck, tomt amnion (65,67-69).

När embryot för första gången är synligt på en US-scanning, vid cirka 6 veckors dräktighet, och under 1-2 veckor därefter, kan inga andra anatomiska strukturer än det bultande hjärtat identifieras klart och tydligt. Vid cirka 8 veckors dräktighet börjar vissa anatomiska strukturer kunna urskiljas (fig. 11b). Två normala strukturer som är synliga vid eller strax efter den åldern är fysiologisk tarmherniation (70) och rhombencephalon i fosterhjärnan (71). Ett annat anatomiskt kännetecken som är synligt i mitten och slutet av första trimestern är en hypoekoisk zon i den bakre delen av halsen, kallad nacktranslucensen. På 1990-talet blev det uppenbart att en förtjockning av nacktranslucensen indikerar en förhöjd risk för trisomi 21 och andra former av aneuploidi samt strukturella anomalier (72). Även om ytterligare forskning om diagnostisering av aneuploidi och strukturella anomalier har fortsatt sedan 1990-talet har det mesta av detta arbete publicerats utanför radiologilitteraturen.

Inte alla graviditeter implanterar sig i livmodern. Vissa implanterar snarare på ektopiska platser utanför livmoderhålan. När en kvinna presenterar sig med blödning eller smärta i tidig graviditet är en viktig distinktion om graviditeten är intrauterin eller ektopisk. Om man med hjälp av US kan påvisa en intrauterin vätskeansamling som innehåller en gulesäck eller ett embryo, kan diagnosen intrauterin graviditet ställas med säkerhet. Ett diagnostiskt dilemma uppstår dock när US visar en intrauterin vätskeansamling utan synligt innehåll, eftersom det före 1980 var känt att ett sådant fynd kan förekomma hos en kvinna med antingen en intrauterin eller ektopisk graviditet (73). Intrauterin vätska hos kvinnor med ektopisk graviditet har fått en mängd olika benämningar, bland annat pseudogestationell säck (74), decidualgjutning (73) och decidualcyste (75). I ett antal studier från början till mitten av 1980-talet utvärderades sonografiska tecken för att hjälpa till att skilja intrauterina gestationssäckar från pseudogestationssäckar. Det första av dessa, tecknet för dubbel säck, beskrevs som en intrauterin vätskeansamling omgiven av två ekogena ringar (74,76). Motiveringen till detta tecken är att en gestationssäck delvis omges av två lager decidua, medan endast ett enda lager decidua omger den vätska i livmoderhålan som kan ses hos kvinnor med ektopisk graviditet. Ett andra tecken, intradecidualtecknet, beskrevs som en vätskeansamling som ligger på ena sidan av en ekogen linje som representerar den kollapsade livmoderhålan (77). Motiveringen till detta tecken är att intrauterina graviditeter implanteras inom decidua i anslutning till livmoderhålan, medan intrauterin vätska hos kvinnor med ektopiska graviditeter i allmänhet är lokaliserad inom själva livmoderhålan.

Studier i början och mitten av 1980-talet visade att dubbelsäckstecknet och intradecidualtecknet var känsliga och specifika, med goda prediktiva värden: Närvaron av ett tecken var diagnostisk för intrauterin graviditet och deras frånvaro var suggestiv för ektopisk graviditet (74,77). En viktig punkt om den tidiga beskrivningen av dessa tecken är att de definierades utifrån utseendet på gestationssäcken vid transabdominal sonografi. Transvaginal sonografi, som började användas i stor utsträckning med början i slutet av 1980-talet, gav ett nytt sätt att se gestationssäckar tidigare i graviditeten och med större detaljrikedom. Det är därför inte förvånande att dessa tidigare beskrivna tecken är mycket mindre användbara med nuvarande US-teknik (78). Gestationssäckar kan nu ses när de är så små som 2-3 mm i diameter, och dessa små vätskeansamlingar har ofta ett generiskt cystiskt utseende utan några särskilda egenskaper (fig. 11a). Det försiktiga tillvägagångssättet hos en kvinna med ett positivt graviditetstest, baserat på transvaginala US-fynd, är att tolka alla runda eller ovala vätskeansamlingar i den centrala ekogena delen av livmodern som en trolig intrauterin graviditet.

I strävan efter att komma fram till diagnostiska tillvägagångssätt för ektopisk graviditet har man i studier undersökt de adnexala sonografiska fynden vid ektopisk graviditet. Medan transabdominal US visade sig vara ett användbart verktyg för att diagnostisera ektopisk graviditet (48), visade sig transvaginal sonografi vara klart överlägsen (50,79). Med den senare tekniken uppvisar de flesta kvinnor med ektopisk graviditet adnexavvikelser som antingen är definitiva för ektopisk graviditet, t.ex. en adnexal gestationssäck med hjärtslag och/eller gulesäck (fig. 12) (79,80), eller suggestiva för ektopisk graviditet, t.ex. en tubal ring, adnexal massa eller fri bäckenvätska (50,79-81). Hos en kvinna med ett positivt graviditetstest, om en transvaginal US visar en adnexal abnormitet och ingen intrauterin graviditet, ska fynden tolkas som sannolik ektopisk graviditet. Förekomsten av en stor mängd fri bäckenvätska är oroande för, men inte diagnostisk för, rupturerad ektopisk graviditet (82).

Figur 12:

Vissa kvinnor med ektopisk graviditet har inga onormala fynd vid US. För att underlätta diagnosen av ektopisk graviditet hos dessa kvinnor infördes begreppet ”diskriminerande nivå” för humant choriongonadotropin (hCG): Den hCG-nivå över vilken en normal intrauterin graviditet konsekvent är synlig vid US. Grundtanken är att om man vid US inte kan påvisa någon intrauterin graviditet eller adnexal abnormitet hos en kvinna vars hCG-värde ligger över den diskriminerande nivån är diagnosen antingen ektopisk graviditet eller misslyckad intrauterin graviditet; i båda fallen skulle det vara säkert och lämpligt att behandla för ektopisk graviditet utan att vara orolig för att skada en normal intrauterin graviditet. Initialt befanns den diskriminerande hCG-nivån vara 6500 mIU/mL, eftersom kvinnor med normala intrauterina graviditeter konsekvent uppvisade en gestationssäck vid US om hCG-mätningen var 6500 mIU/mL eller högre. I takt med att US-tekniken förbättrades och gjorde det möjligt att visualisera en gestationssäck tidigare i graviditeten, sänktes den diskriminerande nivån i motsvarande grad. Omkring 1990, när transvaginal sonografi hade blivit allmänt tillgänglig för bedömning av tidiga graviditeter, fastställdes den rapporterade diskrimineringsnivån till 2000 mIU/mL (eller till och med lägre i vissa studier). Med tiden samlades dock bevis som tyder på att den diskriminerande nivån inte är så tillförlitlig som man ursprungligen trodde (83). Det står nu klart att hos kvinnor med ”graviditeter med okänd placering” (de som har ett positivt graviditetstest och ingen intrauterin eller ektopisk graviditet som kan ses vid US) kräver en korrekt hantering att man följer seriella hCG-mätningar i stället för att använda en enda diskriminerande hCG-nivå.

Mätningar för graviditetsdatering och fostertillväxt

En av de mest fundamentala och viktiga tillämpningarna av US i samband med graviditet är att erhålla mätningar av fostret. Det finns två huvudsakliga sätt att använda mätningar av foster: att tilldela gestationsålder och uppskatta fostervikt. En noggrann uppskattning av gestationsåldern är värdefull för ett antal beslut om behandling under graviditeten, inklusive tidpunkt och tolkning av diagnostiska tester och tidpunkt för förlossning. Uppskattning av fostervikten, oavsett om den görs vid en enda tidpunkt eller om den följs upp seriellt, underlättar diagnosen av intrauterin tillväxthämning och makrosomi och är därmed viktig för beslut om tidpunkt och väg för förlossningen.

En av de tidigaste artiklarna om US inom obstetrik var en publikation från 1966 där man använde A-mode-sonografi för att mäta den biparietala diametern (43). Även om författarna till artikeln inte diskuterade US:s potentiella roll vid bestämning av gestationsålder, fann de en korrelation mellan biparietal diameter och fostervikt.

Realtidssonografi, som blev lättillgänglig runt 1980, visade sig vara mycket väl lämpad för att mäta fostret. Användaren kan variera bildplanet snabbt och i vilken riktning som helst, vilket gör det ganska enkelt att få en bild i rätt plan för en mängd olika fostermätningar. Forskningsstudier som tillämpade regressionsanalys på sonografiska mätningar i realtid av den biparietala diametern och andra mätningar (fig. 13) gav formler och tabeller som var särskilt användbara för att bestämma gestationsåldern (84). Många av dessa ursprungliga formler används fortfarande idag.

Figur 13a:

Figur 13b:

Figur 13c:

Fetala ben framträder mycket tydligt på den amerikanska bilden, så det är inte förvånande att en del av de tidigaste publikationerna om mätningar av foster ägnades åt mätningar av de långa benen i extremiteterna. I en serie i två delar som publicerades 1981 och 1982 utvecklades normer för fetala långa ben (85,86). Författarna mätte femur, tibia, fibula, humerus, radius och ulna i en stor studiepopulation av normala foster och tog fram tabeller och formler för längden på dessa ben i förhållande till gestationsålder och biparietal diameter. Författarna noterade att deras resultat kunde användas (och har använts) för graviditetsdatering, men att de också kunde användas för att diagnostisera missbildningar av fostrets lemmar, inklusive olika former av skelettdysplasi (86). Ungefär samtidigt publicerades en annan studie som visade på värdet av US för att diagnostisera skelettdysplasi genom att visa att drabbade foster hade betydligt kortare lårbenslängder än normala foster. De observerade också att hos foster med heterozygot achondroplasi, en av de vanligaste formerna av skelettdysplasi, kan lårbenslängden vara normal i början av dräktigheten men blir alltmer onormal när graviditeten fortskrider (87).

I mitten av 1980-talet utforskade Hadlock och kollegor i sitt arbete användningen av sonografiska mätningar för att utvärdera fostervikt. Denna grupp utvecklade regressionsmodeller för att uppskatta fostervikten baserat på ett antal fostermätningar, inklusive biparietal diameter, huvudomkrets, lårbenslängd, bukomkrets, både individuellt och i kombination (88). Tabellerna och formlerna i deras artikel har i stor utsträckning antagits av obstetriska US-läkare och är fortfarande bland de mest använda inom obstetrik idag.

Förutom bestämning av gestationsålder och uppskattning av fostervikt används sonografiska mätningar av fostret för att diagnostisera fetala tillväxtstörningar: intrauterin tillväxthämning och makrosomi. Diagnos av dessa störningar kan förbättra utgången av graviditeten, eftersom ett tillväxtbegränsat foster kan gynnas av en tidig förlossning och ett makrosomiskt foster bäst kan förlösas genom kejsarsnitt. Eftersom storleken på fostrets buk är en viktig faktor för vikten undersöktes förhållandet mellan lårbenets längd och bukens omkrets som ett potentiellt sätt att diagnostisera tillväxtstörningar. Det visades i mitten av 1980-talet att en förhöjd kvot indikerar tillväxtbegränsning och en låg kvot indikerar makrosomi (89), båda med ganska hög sensitivitet och specificitet.

I mitten av 1980-talet fanns det mer än 20 artiklar i olika tidskrifter inom radiologi, obstetrik och gynekologi som föreslog sonografiska kriterier för att diagnostisera tillväxtbegränsning. År 1986 drogs slutsatsen i en analys av den befintliga litteraturen att inget av de föreslagna kriterierna hade ett tillräckligt högt prediktivt värde för att möjliggöra en säker diagnos av tillståndet (90). Diagnosen kan förbättras med ett poängsystem med flera parametrar som utvecklats med hjälp av logistisk regressionsanalys (91).

Fetal Anomaly Detection and Assessment

US används nu rutinmässigt under graviditeten, och ett viktigt användningsområde är utvärdering av fostret för att identifiera missbildningar och syndrom. US-diagnostik av anomalier i hjärnan och det centrala nervsystemet var bland de första som rapporterades, med en serie från 1976 som presenterade tre fall av anencefali (92). Under de följande två decennierna publicerades studier som beskrev det sonografiska utseendet på en rad olika intrakraniella avvikelser, inklusive Chiari II-missbildningen i samband med meningomyelocele (figur 14) (93,94), agenesi av corpus callosum (95) och hydrocefalus (96,97). År 1991 fastställde Filly et al den övre gränsen för normal lateral ventrikelbredd vid förmaket till 10 mm (97). Detta gränsvärde används fortfarande idag för att ställa diagnosen hydrocefalus.

Figur 14a:

Figur 14b:

Under samma tidsperiod som anomalier i det centrala nervsystemet karakteriserades, beskrevs de sonografiska dragen hos anomalier i olika andra system. I skelettsystemet identifierades allvarliga dysplasier och spinalanomalier (98-101). Sonografiska egenskaper hos en rad olika avvikelser i urin- och könsorganen rapporterades (101,102), och forskare utvecklade kriterier för att skilja normal vätska i njurarnas kollektorsystem från hydronefros. Gastrointestinala obstruktiva avvikelser och andra anomalier beskrevs (101-105), liksom avvikelser i halsen, t.ex. cystiskt hygrom (106), och i bröstkorgen, bl.a. diafragmatiska bråck (107) och lungmassor. En sofistikerad kunskap har utvecklats kring den sonografiska utvärderingen av fostrets hjärtstrukturer och hjärtfunktion, till den grad att en särskild term fetal ekokardiografi vanligen används för att beskriva US av fosterhjärtat (108).

Under slutet av 1980-talet och in på 1990-talet framkom forskning som visade att foster med ett antal större anomalier, t.ex. holoprosencefali, endokardkudddefekt och omfalocele (fig 15), löper en hög risk för aneuploidi. Dessutom visade sig ett antal mindre sonografiska fynd som i sig inte är skadliga indikera en förhöjd risk för trisomi 21 och andra kromosomavvikelser. Dessa fynd, som kallas markörer för aneuploidi, har, när de används tillsammans med moderns blodprov, visat sig vara användbara för att identifiera fall som löper risk att drabbas av trisomi 21, 18 och 13. I de fall som identifieras på detta sätt kan föräldrarna erbjudas ytterligare testning med fostervattenprov (109-113). Bedömning av foster med avseende på större och mindre indikatorer på aneuploidi under anatomisk undersökning från 16 till 20 veckors graviditet har antagits i riktlinjer för obstetrisk US.

Figur 15:

I takt med att den amerikanska tekniken förbättrades blev bildkvaliteten och upplösningen bättre, vilket gjorde det möjligt att diagnostisera fosteranomalier vid en tidigare gestationsålder. Dessutom har nyare avbildningsmöjligheter, t.ex. färgdoppler och 3D-sonografi, gett möjligheter att få ytterligare information om ett antal fostermissbildningar som var svårare eller omöjliga att upptäcka med tvådimensionell sonografi i gråskala på egen hand (figurerna 16 och 17) (114).

Figur 16:

Figur 17a:

Figur 17b:

Bedömning av stödstrukturer under graviditeten under andra och tredje trimestern

Ett antal strukturer som stödjer det foster som håller på att utvecklas är kritiska för ett lyckat graviditetsresultat. Fostervattnet ger utrymme för fostret att växa och utvecklas och skyddar det från yttre trauma. Placentan förser fostret med näring och syre. Navelsträngen sköter överföringen mellan fostret och moderkakan. Livmoderhalsen håller fostret kvar i livmodern fram till förlossningen. US-bilder är ett värdefullt verktyg för att bedöma alla dessa strukturer. Det ger information som är till hjälp vid beslut om graviditetshantering.

En viktig egenskap hos placentan som är avgörande för ett lyckat graviditetsutfall är dess placering. En placenta som täcker livmoderhalsen, så kallad placenta previa, är en kontraindikation för vaginal förlossning. Det är också viktigt att definiera placentans placering innan en nål förs in i fosterhålan för fostervattenprov och andra ingrepp. En tidig Doppler US-metod för att bestämma placentans placering, baserad på olika kärlflödesmönster i placentan, navelsträngen, fosterhjärtat och moderns blodkärl, föreslogs 1967 (45).

När tvådimensionell statisk US introducerades blev det den metod som föredrogs för att bedöma placentans placering och för att diagnostisera placenta previa (115) och övervaka placentamigrationen under graviditeten (116,117). Migration bort från cervix är vanlig utom när previa är centralt (117). Man har också noterat risken för falskt positiv diagnos av placenta previa om moderns urinblåsa är överdistanserad (118,119).

US har uppmärksammats för sitt värde för att hjälpa till att diagnostisera placenta abruption, där placentan separerar från livmoderväggen. Det sonografiska kännetecknet för abruption är visualisering av ett bikonkavt hematom, vanligen hypoechoiskt eller med blandad ekogenicitet, mellan placenta och livmoderväggen (120); ju större hematom desto sämre utfall av graviditeten (121,122).

Placenta separeras normalt från livmoderväggen vid tidpunkten för förlossningen. Om den är onormalt vidhäftande till livmodern, så kallad placenta accreta, eller om placenta trophoblastiska villi växer in i eller genom livmoderväggen, så kallad placenta increta eller percreta, kan mamman drabbas av allvarliga, potentiellt livshotande blödningar under eller omedelbart efter förlossningen. Hysterektomi kan krävas för att stoppa blödningen. Den vanligaste inställningen för placenta accreta är hos en kvinna som har haft ett eller flera tidigare kejsarsnitt och som nu har en främre lågt liggande placenta. Diagnos av placenta accreta, increta eller percreta under graviditeten före förlossningen bidrar till att förhindra en oväntad nödsituation under förlossningen och minskar därmed risken för modern. US, inklusive färgdopplersonografi, kan fastställa diagnosen i de flesta fall, och MR-avbildning spelar en kompletterande roll i fall av posterior placenta accreta (123).

US kan hjälpa till att identifiera fynd i placentan, inklusive chorioangiom, som är godartade kärltumörer (124), och förkalkningar. Tidiga forskare utvecklade ett graderingssystem för placentaförkalkning och föreslog att en kraftigt förkalkad (grad 3) placenta var förutsägande för fostrets lungmognad. Senare studier avfärdade sambandet mellan placentaförkalkning och lungmognad (125-127), och gradering av placenta har i stort sett övergivits.

Navelsträngens struktur och blodflöde kan bedömas med US och Doppler. Den normala navelsträngen har två artärer och en ven. Strukturella anomalier i navelsträngen, varav den vanligaste är den tvåkärliga navelsträngen, som består av en artär och en ven, är förknippade med ökad förekomst av fosteranomalier. Med hjälp av US kan navelsträngens vaskulära uppbyggnad bestämmas genom att visualisera en isolerad slinga av navelsträngen omgiven av fostervatten eller genom att använda färgdoppler för att bestämma antalet navelsträngsartärer i fostrets bäcken (128). Cystor i navelsträngen har också studerats (129-131) och visat sig vara förknippade med en ökad förekomst av fosteranomalier, inklusive omfalocele, samt aneuploidi, särskilt när cystorna kvarstår i den andra trimestern.

Mindst lika viktigt som strukturen hos navelsträngen är blodflödesmönstret i den. Navelartären har ett pulserande flöde, med högsta hastighet under fostrets hjärtsystole och långsammaste flöde i slutet av diastole. Onormala flödesmönster, inklusive mycket litet flöde eller till och med frånvarande eller omvänt flöde i slutet av diastolen, tyder på förhöjt kärlmotstånd i placenta (fig. 18). Dopplerutvärdering av flödet i navelartären ger således bevis för placentadysfunktion, vilket kan resultera i fetal tillväxtbegränsning (132).

Figur 18:

Från förlossningsUS:s tidiga dagar har bedömningen av fostervattenvolymen varit en viktig del av den sonografiska undersökningen. Både subjektiva och semikvantitativa metoder för bedömning av vätska har beskrivits. Avvikelser i vätskevolymen kan orsaka problem för fostret eller vara tecken på fosteranomalier. Ett långvarigt allvarligt oligohydramnios kan begränsa fostrets tillväxt och en viktig konsekvens av detta kan vara lunghypoplasi. Eftersom fostervatten produceras av fostrets urinering och konsumeras av fostrets sväljning och resorption av mag-tarmkanalen bör onormalt hög eller låg vätskevolym föranleda en noggrann sonografisk utvärdering av dessa fetala organsystem (133,134). Disparitet i fostervattenvolym mellan de två gestationssäckarna i en tvillinggraviditet är en viktig observation, eftersom det ofta tyder på en tillväxtstörning som berör en eller båda tvillingarna (135) eller kan tyda på tvilling-tvillingstransfusionssyndrom om graviditeten är monokorionisk (136).

Sedan 1979 visade sig amerikansk avbildning vara användbar för att diagnostisera för tidig cervixdilatation (137). I och med tillkomsten av US i realtid blev det uppenbart att livmoderhalsen spontant kan öppna och stänga sig under graviditeten, ett fynd som korrelerar med en förhöjd sannolikhet för prematur förlossning (138). Transvaginal sonografi erkänns nu som det mest exakta sättet att mäta cervixlängden under graviditet. Den används vanligen hos patienter med en historia av tidigare graviditeter som komplicerats av för tidig förlossning eller förluster i andra trimestern.

Tillsyn till förfarandet Förfaranden som innebär att en nål förs in på en specifik plats i gestationssäcken eller fostret kan ge viktig diagnostisk information eller möjliggöra behandling av en fetal abnormitet. Bildstyrning är avgörande för ett framgångsrikt genomförande av ett minimalt invasivt ingrepp, eftersom det säkerställer att nålen exakt och säkert når den önskade platsen. Till exempel är vägledning under en fosterpunktion viktig för att se till att nålspetsen hamnar i fostervattnet samtidigt som navelsträngen, fostret och, om möjligt, moderkakan undviks. Vid provtagning av navelblod eller transfusion behövs däremot vägledning i realtid för att styra nålen in i navelvenen.

Den mest grundläggande av alla obstetriska nålprocedurer är fostervattenprovtagning. Genom att ta bort och analysera ett prov av fostervatten kan man undersöka fostrets karyotyp. Mätning av nivåerna av olika kemiska ämnen i fostervattnet ger också information om fostrets lungmognad, hemolys och sannolikheten för neuralrörsdefekter. Före utvecklingen av US utfördes fostervattenprov ”i blindo”, utan vägledning av bilder. När den amerikanska avbildningen utvecklades, till och med före sonografi i realtid, erkändes värdet av avbildning som ett verktyg för att välja den bästa platsen för nålens inträngning. I mitten av 1970-talet förespråkades statisk US-avbildning för att underlätta valet av plats (47).

Införandet av realtids US i slutet av 1970-talet och dess utbredda användning i början av 1980-talet revolutionerade verkligen området för minimalt invasiva obstetriska ingrepp. Fostret rör sig i livmodern, så det som kan vara en säker och effektiv plats och riktning för nålinsättning vid en tidpunkt kan vara värdelöst eller farligt ögonblick senare. Värdet av kontinuerlig vägledning i realtid för obstetriska ingrepp erkändes snabbt (139) som ett sätt att utföra ingrepp på ett säkrare sätt och tidigare under graviditeten (140).

Den tillgängliga realtidssonografin förändrade inte bara hur fostervattenprov och andra redan existerande ingrepp utfördes. Ännu viktigare är att den öppnade upp möjligheten att utföra en mängd nya ingrepp. I slutet av 1980-talet utförde läkarna provtagning av chorionciller för karyotypering och biokemiska analyser (141), provtagning av fosterblod och transfusion direkt i navelvenen (fig. 19) (142) och vesiko-amniotisk shunt för obstruktion av blåsans utlopp (143). På senare tid har US-styrda interventioner på fosterhjärtat, t.ex. ballongdilatation av aortastenos för att förhindra eller minimera hypoplastisk vänster ventrikel (144), framgångsrikt införts i det terapeutiska armamentariet.

Figur 19:

En annan viktig tillämpning av US-styrda interventionsprocedurer inom obstetrik är vid behandling av ovanliga ektopiska graviditeter, t.ex. cervikala, cornual eller heterotopiska graviditeter, samt graviditeter som implanterats i ärr efter kejsarsnitt. Dessa ovanliga ektopiska graviditeter, som kan vara livshotande för modern, har blivit vanligare under de senaste 2-3 decennierna sedan utvecklingen av in vitro-fertilisering och efter den ökade andelen kejsarsnittsförlossningar. Dessa graviditeter är också mindre mottagliga än tubala ektopiska graviditeter för behandling genom intramuskulär administrering av metotrexat. US-avbildning spelar en nyckelroll vid diagnos (145,146) och behandling (147) av dessa graviditeter. När diagnosen väl är fastställd kan man genomföra en US-styrd injektion av kaliumklorid eller metotrexat direkt i den onormalt placerade gestationssäcken. Detta avbryter graviditeten och bevarar livmodern för eventuella framtida graviditeter.

Slutsats

US-avbildning har vuxit fram som den primära avbildningsmodaliteten för bedömning av den obstetriska patienten. Under årens lopp har olika radiologiska avbildningsmodaliteter använts hos gravida kvinnor, men ingen kan mäta sig med fördelarna med US: en relativt billig avbildningsmodalitet i realtid som inte innehåller joniserande strålning. MR-avbildning, en annan avbildningsmetod utan joniserande strålning, används också i vissa fall för att skaffa information om fosteranomalier, i allmänhet för att komplettera eller förfina den sonografiska diagnosen.

Obstetrisk avbildning med US är inte bara radiologernas ansvarsområde, utan utförs också av andra specialister, särskilt obstetriker. MR-avbildning av den gravida patienten utförs däremot oftast av radiologer för både maternella och fetala indikationer. Eftersom MR-avbildning är ett komplement till US vid bedömning av den gravida patienten är det klokt att radiologer upprätthåller sina kunskaper och färdigheter i obstetrisk US för att kunna ge bästa möjliga vård till den gravida patienten.

US-tekniken har utvecklats snabbt under de senaste tre decennierna. Förutom att ge högupplösta tvådimensionella bilder kan US nu visa verklighetstrogna 3D-bilder och även ge information om blodflödet i livmodern, placenta, navelsträngen och fostret. Framstegen kommer säkerligen att fortsätta i framtiden i takt med att dator- och bildskärmstekniken förbättras och utvecklas. Denna bildmodalitet kommer troligen att kunna erbjuda nya sätt att visualisera fosterstrukturer i utsökt detalj, vilket gör det möjligt för behandlare att ställa bättre diagnoser och utföra ett bredare utbud av bildstyrda terapeutiska ingrepp.