Darstellung und Quantifizierung der fetalen Lungendurchblutung mittels Power-Doppler-Ultraschall

Zusammenfassung

Fragestellung: Kann man durch die Analyse der Durchblutung der fetalen Lunge Hinweise auf die Effektivität einer Therapie zur Lungenreifeinduktion bei drohender Frühgeburt oder auf die Entwicklung einer Lungenhypoplasie in Fällen mit Oligo-/Anhydramnion erhalten? Material und Methoden: Bei 23 Feten am Tag 0 und 3 (12 mg Betamethason am Tag 1 und 2) und bei 12 Feten mit Oligo-/Anhydramnion (größtes Depot < 2 cm) bzw. 12 Feten mit unauffälliger Fruchtwassermenge wurde eine Ultraschalluntersuchung der Durchblutung der rechten Lunge (Querschnitt im Vierkammerblick) mittels Power-Doppler durchgeführt. Bei fetaler Ruhe erfolgte die Aufnahme der Sequenzen über mindestens 20 Sekunden (Bildrate 6 Hz). Die Analyse der Sequenzen erfolgte offline im 8-Bit-Verfahren. Für jedes Einzelbild und getrennt für die zentrale (Stamm der Arteria und Vena pulmonalis) bzw. die periphere Lungendurchblutung wurde die Anzahl der farbigen Pixel unterteilt in 16 von uns definierten Gruppen (Farbabstufung entsprechend der Größe der Blutvolumina) errechnet. Neben 3D-Diagrammen berechneten wir die prozentuale Farbigkeit (Farbpixel/Graupixel) und den gewichteten Mittelwert (Farbpixel × Farbstufe/Anzahl der Farbstufen). Ergebnisse: Die Durchblutung der fetalen Lunge ist zentral signifikant größer als in der Peripherie. Durch eine Glukokortikoidtherapie wird die fetale Lungendurchblutung nicht signifikant beeinflusst. In Fällen mit Oligo-/Anhydramnion und fetaler Lungenpathologie (Hypoplasie, hyalines Membransyndrom) ist der Blutfluss in der Lungenperipherie signifikant vermindert (prozentuale Farbigkeit), zu größeren Blutvolumina verschoben und insgesamt deutlich variabler als in Lungen gesunder Feten (gewichteter Mittelwert). Schlussfolgerung: Eine schwerwiegende Entwicklungsbeeinträchtigung der fetalen Lunge geht mit einer Verminderung des peripheren Blutflusses und mit dem Auftreten größerer Blutvolumina (z. B. Shunts) in der Lungenperipherie einher. Diese Veränderungen können durch eine Analyse von Power-Doppler-Signalen schon frühzeitig im Schwangerschaftsverlauf entdeckt werden.

Abstract

Purpose: Can information be obtained about the effectiveness of a medication for foetal lung maturation in cases of premature labour or the development of lung hypoplasia in cases of severe oligohydramnios using power-Doppler quantification of central and peripheral foetal lung perfusion? Methods: We examined the perfusion of the right lung at the level of the four-chamber view of 23 foetuses undergoing lung maturation therapy (day 0 and 3; 12 mg betamethasone day 1 and 2), 12 foetuses with severe oligohydramnios (largest pocket < 2 cm) and 12 foetuses with normal amounts of amniotic fluid using power-Doppler. Picture sequences were stored during foetal immobility for at least 20 seconds (frame rate 6 Hz). Data analysis was performed using a 8 bit procedure. Colour pixels were counted for every frame and separated for the central and peripheral parts of the foetal lung perfusion. The frequencies of colour pixels were arranged into 16 groups depending on a given scale of different colours ranging from dark red representing small amounts of blood to light yellow representing large amounts of blood. We calculated 3D-diagrams, “colour range” (colour pixels/grey pixels) and a weighted mean (colour pixel × hue/16 hues). Results: Foetal lung perfusion is significantly increased in the central part of the lung compared to the peripheral part. There was no change of lung perfusion after a medication for foetal lung maturation. Cases complicated by severe oligohydramnios showed an over-all decrease of blood flow peripherally and the appearance of larger amounts of blood (shunts) as compared to foetuses with normal amounts of amniotic fluid. Conclusions: The development of foetal lung hypoplasia is associated with a decrease of lung perfusion as well as the appearance of larger amounts of blood in the peripheral parts of the lung. This phenomenon can be detected early in pregnancy by a quantification of colour pixels using power-Doppler ultrasound.

Frühgeburt - Lungenhypoplasie - Lungendurchblutung - Power-Doppler - Ultraschalldiagnostik

Lung hypoplasia - lung perfusion - premature birth - power Doppler - diagnostic ultrasound

Literatur

• 1 Malloy M H, Hartford R B, Kleinman J C. Trends in mortality caused by respiratory distress syndrome in the United States, 1969 - 1983.  Am J Public Health. 1987;  77 1511-1514
• 2 Gluck L, Kulovich M V, Borer R C, Brenner P H, Anderson G G, Spellacy W N. Diagnosis of the respiratory distress syndrome by amniocentesis.  Am J Obstet Gynecol. 1971;  109 440-446
• 3 Herbert W NP, Tyson J E, Jimenez J M. Absence of hyaline membrane disease at low lecithin to sphingomyelin ratios.  Pediatr Res. 1979;  13 497
• 4 Liggins G C. Premature delivery of foetal lambs infused with glucocorticoids.  J Endocrinol. 1969;  45 515-523
• 5 Liggins G C, Howie R N. A controlled trial of antepartum glucocorticoid treatment for prevention of the respiratory distress syndrome in premature infants.  Pediatrics. 1972;  50 515-525
• 6 Crowley P, Chalmers I, Keirse M JNC. The effects of corticoid administration before preterm delivery: an overview of the evidence from controlled trials.  Br J Obstet Gynaecol. 1990;  97 11-25
• 7 National Institute of Health consensus development conference statement . Effect of corticosteroids for fetal maturation on perinatal outcome.  Am J Obstet Gynecol. 1995;  173 246-252
• 8 Laudy J AM, Wladimiroff J W. The fetal lung 2: pulmonary hypoplasia.  Ultrasound Obstet Gynecol. 2000;  16 482-494
• 9 Johnson J WC, Daikoku N H, Niebyl J R, Johnson T RB, Khouzami V A, Witter F R. Premature rupture of the membranes and prolonged latency.  Obstet Gynecol. 1981;  57 547-556
• 10 Rudd E G. Premature rupture of the membranes. A review.  J Reprod Med. 1985;  30 843-848
• 11 Thibeault D W, Beatty E C, Hall Bowen R TSK, O'Neil D H. Neonatal pulmonary hypoplasia with premature rupture of fetal membranes and oligohydramnions.  J Pediatr. 1985;  107 273-277
• 12 Moessinger A C, Collins M H, Blanc W A, Rey H R, James L S. Oligohydramnions induced lung hypoplasia: the influences of timing and duration in gestation.  Pediatr Res. 1986;  20 951-954
• 13 Nimrod C, Varela-Gittings F, Machin G, Campbell D, Wesenberg R. The effect of very prolonged membrane rupture on fetal development.  Am J Obstet Gynecol. 1984;  148 540-543
• 14 Laudy J AM, Gaillard J LJ, van den Anker J N, Tibboel D, Wladimiroff J W. Doppler ultrasound imaging: a new technique to detect lung hypoplasia before birth?.  Ultrasound Obstet Gynecol. 1996;  7 189-192
• 15 Jörn H, Rath W. Power-Dopplersonographie: Eine neue vielversprechende Methode zur Beurteilung der Organdurchblutung - erste Ergebnisse in Gynäkologie und Geburtshilfe.  Geburtsh Frauenheilk. 2000;  60 117-124
• 16 Jörn H, Kahn N, Baumann M, Rath W, Schmid-Schönbein H. Complexity analysis of placental blood flow in normal and high-risk pregnancies.  J Clin Hemorheol Microcirc. 2002;  26 277-293
• 17 Jörn H, Wiertz J, Kahn N, Schwann R, Rath W. Gerätetechnische und patientenbedingte Einflüsse auf die Darstellbarkeit und Quantifizierung der Plazentadurchblutung in der normalen Schwangerschaft.  Geburtsh Frauenheilk. 2004;  64 387-394
• 18 Jörn H, Gerke S, Kahn N, Schmid-Schönbein H, Rath W. Die nichtinvasive Darstellung und Quantifizierung der plazentaren Durchblutung im Verlauf der Schwangerschaft, bei intrauteriner Wachstumsrestriktion und intrauterinem Fruchttod.  Geburtsh Frauenheilk. 2004;  64 605-611
• 19 Jörn H, Kahn N, Klein B, Schmid-Schönbein H, Rath W. Analysis of the inter- and intravillous placental blood circulation in high-risk pregnancies before and after the hemodilution therapy using the colour-angio-mode.  J Clin Hemorheol Microcirc. 2000;  22 205-213
• 20 Giedion A, Haefliger H, Dangel P. Acute pulmonary X-ray changes in hyaline membrane disease treated with artificial ventilation and positive end-expiratory pressure (PEP).  Pediatr Rad. 1973;  1 145-152
• 21 Rutherford S E, Phelan J P, Smith C V, Jacobs N. The four quadrant assessment of amniotic fluid volume: an adjunct to antepartum fetal heart rate testing.  Obstet Gynecol. 1987;  70 353-356
• 22 Kollmann C, Turetschek K, Mostbeck G. Amplitude-coded colour Doppler sonography: physical principles and technique.  Eur J Radiol. 1998;  8 649-656
• 23 Wurdack I, Kahn N. Quantifizierung der Blutflußgeschwindigkeiten in der Plazenta aus farbcodierten Dopplerultraschallsequenzen. RWTH Aachen; Fachbereich Informatik 1997
• 24 Dubiel M, Gudmundsson S, Pirhonen J, Breborowicz G H, Marsal K. Betamethasone treatment and fetal lung perfusion evaluated with color Doppler energy imaging.  Ultrasound Obstet Gynecol. 1997;  10 272-276
• 25 Wood C E, Cheung C Y, Brace R A. Fetal heart rate, arterial pressure and blood volume response to cortisol infusion.  Am J Physiol. 1987;  253 R904-R909
• 26 Barth P J, Rüschoff J. Morphometric study on pulmonary arterial thickness in pulmonary hypoplasia.  Pediatr Path. 1992;  12 653-663
• 27 Mitchell J H, Roberts A B, Lee A. Doppler waveforms from the pulmonary arterial system in normal fetuses and those with pulmonary hypoplasia.  Ultrasound Obstet Gynecol. 1998;  11 167-172
• 28 Chaoui R, Kalache K, Tennstedt C, Lenz F, Vogel M. Pulmonary artery Doppler velocimetry in fetuses with lung hypoplasia.  Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 1999;  84 179-185