對于胎盤功能的評價,我國主要采用Grammum于1979年提出的胎盤成熟度分級方法,但此方法完全依賴于臨床醫生的肉眼觀測與經驗分析,沒有客觀的評價標準。隨著醫學超聲技術的發展,對胎盤其他方面的評估也逐漸增多,使得胎盤的功能評價有了更多新的方向。圍繞這些課題,國內外學者分別在B型超聲胎盤成熟度自動分級、三維超聲胎盤血管化定性分析、三維能量多普勒胎盤血流血管化定量分析、胎盤容積與胎盤功能相關性等方面進行了研究。本文針對以上幾項研究進展進行綜述。
引用本文： 李欣遙, 姚遠, 李勝利, 倪東, 汪天富. 醫學超聲評價胎盤功能研究進展. 生物醫學工程學雜志, 2015, 32(4): 914-918,923. doi: 10.7507/1001-5515.20150163 復制
1 引言
胎盤是維系胎兒在子宮內發育最重要的器官。在妊娠過程中，胎盤分泌維持妊娠的激素，向胎兒輸送氧氣、營養物質并分解凈化胎兒的代謝產物，是胎兒和母體進行物質交換的重要器官。蘇花莉[1]的研究指出：胎盤形態異常、胎盤血管病變、胎盤著床異常等胎盤異常會導致死胎、死產、小于胎齡兒以及各種妊娠合并并發癥。可以看出，胎盤異常直接影響胎兒在宮內的生長發育情況，甚至威脅胎兒和孕婦的生命。胎盤異常的直接表現是胎盤功能出現異常，正確評價胎盤功能可以及時反映胎兒宮內生長狀況，對保證胎兒健康出生有著極為重要的作用。
胎盤成熟度的超聲分級是胎盤功能評價的重要內容之一。目前使用的主要是Grammum等[2]于1979年提出的分級方法，即根據妊娠各期胎盤絨毛膜板、胎盤實質及基底板的回聲和形態把胎盤分為4級，即0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，如圖 1(a，0級；b，Ⅰ級；c，Ⅱ級；d，Ⅲ級)所示。但是，這種方法依靠肉眼觀察胎盤超聲圖像判斷其鈣化程度，會因不同操作者的主觀判斷產生誤差，由此在工程領域提出一種胎盤成熟度自動分級算法，計算機利用學習的方法結合先驗知識判斷胎盤成熟度，避免了因醫生主觀誤判造成的不良后果。
圖1
胎盤成熟度分級
Figure1.
Placental grading
隨著超聲彩色多普勒血流成像技術的出現，使對胎盤的血流血管情況檢測成為可能。從超聲物理的角度來講，彩色多普勒血流成像技術利用探頭接受從血管內紅細胞反射回來的多普勒頻移信號，用自相關頻率分析法從信號中提取平均速度和加速度兩種多普勒參數，即能反應血流速度、方向和加速度。這些血流信息可以清晰地反應血管異常，所以利用彩色多普勒血流成像對胎盤血流血管功能進行檢測也成為胎盤功能評價的方式之一。彩色多普勒血流成像對胎盤的血流血管情況檢測主要分兩方面：胎兒-胎盤血循環檢測和母體-胎盤血循環檢測。臍動脈血流動力學變化情況反映了胎兒-胎盤的血流循環狀態[3]，尤其在晚孕期利用彩色多普勒監測臍動脈收縮期峰值流速/舒張末期最大流速(systolic/diastolic，S/D)值可提示胎兒宮內生長狀況，較早發現胎兒異常[4]；子宮動脈的血流動力學變化情況代表了母體-胎盤的血流循環狀況[5]，利用彩色多普勒對子宮動脈搏動指數(plusatility index，PI)、子宮動脈舒張早期切跡以及子宮動脈S/D值進行綜合分析，可較好地對妊娠期高血壓、胎兒宮內生長受限等疾病進行診斷與預測，對妊娠合并癥以及圍產兒不良結局進行較早干預[6-8]。母體的子宮動脈、胎兒的臍動脈作為與胎盤直接相連的結構，其異常可能是胎盤功能不足的原因，也可能是胎盤功能不足的表現形式[9]，對這兩條血管的血流動力學測量已成為評價胎盤血流的兩個重要指標。
三維重建技術實現了對胎盤以及胎盤血管的形態、血管束的灌注情況等的檢測，是對胎盤血流功能的定性分析。同時，三維重建結合能量多普勒超聲則可實現對胎盤的血流血管化定量分析。三維重建技術還可以實現胎盤容積計算，進而對胎盤容積與胎盤功能之間的相關性進行研究，也是胎盤功能評價的方向之一。
綜合以上幾點，在本文中對B型超聲胎盤成熟度自動分級、三維超聲胎盤血管化定性分析、三維能量多普勒胎盤血流血管化定量分析、胎盤容積測量這幾方面進行綜述。二維超聲胎盤血流功能檢測較為簡單、成熟，下文不再做詳細論述。
2 B型超聲胎盤成熟度自動分級
2.1 背景
二維B型超聲一直以其無輻射無損傷，測量直接，價格低廉且重復性好等優勢廣泛應用于產前檢查以及輔助診斷，也是基于此原因，現在國內對胎盤的功能評價首先是通過B型超聲對胎盤成熟度進行分級，若出現胎盤成熟度與胎齡不符時再進行其他指標的輔助檢測。但由于這種方法對醫生的水平和經驗有很高的要求，在一些醫療條件比較落后的地區可能由于醫生經驗不足出現誤判，產生不良影響。在工程中，模式識別問題是讓計算機模擬人類的學習行為，依據經驗提取樣本的特征，用計算的方法，根據特征將樣本劃分到一定的類別中去，從而實現自動的識別或者分類。這種以計算機為主的分類方式不僅使我們的判斷脫離主觀，而且基于數據的提取出的特征可以更加準確、精細地歸納樣本，從而準確地實現分類。從這一角度，對醫生的診斷經驗進行歸納綜合，提取合適的圖像特征進行機器學習，從而提出一種計算機自動分級的技術，不僅可以減少錯誤判斷的發生，還會在醫療檢測的規范化、減輕醫生的工作量等方面起到良好作用。國內外學者基于二維超聲在胎盤成熟度自動分級方面做了許多研究工作。
2.2 特征提取進展
國內最先提出對胎盤圖像進行成熟度自動分級是在2000年，劉智等[10]提取胎盤區域作為感興趣區，引入定量化概念，采用灰度的方差V、扭曲度S和峰度K作為三個灰度參數。這三個參數是基于對灰度變化的度量，主要考慮到胎盤鈣化程度對圖像灰度變化的影響。隨著對胎盤認識的不斷深入以及特征提取技術的不斷進展，更多的特征應用到胎盤自動分級領域。
2011年，林升梁[11]在選擇多特征參數即灰度統計量、基于Symlets小波以及基于Gabor小波的胎盤特征參數(共24維，F1…F24)的基礎上，引入核主成分分析(kernel principal component analysis，KPCA)進行特征選擇，最后取前6個主成分，分別對比各種單獨特征分類和未經特征選擇的特征。結果顯示，各種方法提取的特征都在一定程度上表征了胎盤B超圖的特征信息，但對所有24維特征參數進行分類得到的識別率反而降低，說明特征之間存在冗余性。通過KPCA，得到的識別率更高。所以，尋找更多的特征進行特征選擇是今后研究的主要方向。國外學者近年在胎盤成熟度自動分級方面也做了許多研究。Chen等 [12]于2010年提出用灰度共生矩陣和圖像空間灰度相關矩陣兩種特征，評估超聲圖像紋理特征與胎齡及胎盤成熟度的關系，取得了一定的效果。
可見，在特征選擇方面，從最早的單一灰度特征，到現在包括頻域、空域的多特征，更全面地描述了胎盤圖像的性質。結合特征選擇方法，則更加高效。
2.3 模式識別方法研究進展
在模式識別方法方面，隨著機器學習算法與人工神經網絡的不斷發展，胎盤成熟度自動分級領域的分類方法也隨之進步。
國內學者對胎盤自動分級的初步探索中，首先應用了模糊分類法[10]，利用灰度信息構造的隸屬度函數，可計算出近似的級數，經過四舍五入得到對照值。經與醫生常規分級結果對比，無顯著性差異，尤其I、III級胎盤分類結果差異較小。這次初步探索是對胎盤圖像首次進行定量分析，脫離了主觀經驗判斷并且重復性好。2009年，Liu等[13]又提出用支持向量機(support vector machine，SVM)來對3個灰度特征進行分類，對測試集的分類正確率達到90%。林升梁等[11]采用基于二叉樹結構的多分類SVM方法實現分級。可以看出，隨著模式識別算法的不斷發展，胎盤的自動分級正確率也不斷提升，并且還有很大的提升空間。
2.4 小結
隨著計算機技術的發展，在特征參數的選擇和模式識別方面增加了許多新的方法，由于對胎盤的分級是根據胎盤超聲圖像的灰階判斷鈣化、血竇化等來完成的，受機器、圖像質量等外界條件的制約，因為沒有統一的標準，胎盤成熟度自動分級還沒有應用在臨床上，只處在研究階段。所以在B型超聲胎盤成熟度自動分級方面還有很多方法等待研究，算法上盡量減小機器后處理給樣本帶來的影響，尋找更加優良的特征和分類方法是一直以來的研究目標。胎盤成熟度不能完全代表胎盤功能，只能對其功能做初步診斷，因此研究人員從未停止過對其他方式評價胎盤功能的探索。
3 三維超聲評價胎盤功能
胎盤能夠完成對胎兒的養分等輸送，完全依賴于胎盤內豐富的血管，所以，其血流灌注情況直接影響到胎兒的生長發育及宮內安危，胎盤血管床供血不足將導致胎兒宮內發育遲緩以及其他妊娠并發癥的發生[14]。對胎盤的血流血管化情況的檢測也因此成為胎盤功能評價的主要方向之一。
3.1 三維超聲胎盤血管化定性分析
三維超聲成像技術的出現使得胎盤內細小血管的觀測成為可能。三維成像技術是利用機械方式控制一維傳感器移動或者使用二維傳感器，從而獲得各個切面的圖像，然后將這些圖像使用計算機和圖像處理算法轉換成三維圖像。隨著傳感器和成像算法技術的進步，三維成像技術的技術指標大大提升，在胎盤血管方面的檢測也愈發成熟。一種高清晰血流成像(high definition flow，HD-Flow)技術被應用在血流血管的三維成像上。它利用雙向多普勒檢測技術，以得到更高的軸向分辨率，增加成像的小血管密度。此外，它還應用小樣本容量、自適應濾波等技術減少空間重疊的組織信號[15]。最近，一種HDlive成像模式被應用到胎盤功能檢測上。HDlive是一種新的表面繪制三維成像模式，它利用可調節光源增減明暗，加強操作者的深度認知感，同時使用更接近皮膚的配色，使成像更加逼真自然[16]。Kanenishi等[17]利用傳統二維超聲、多普勒超聲、HD-flow、Hdlive四種不同的成像模式分別進行內羊膜臍靜脈曲張與血栓成像，并對比效果。相對于傳統二維超聲成像、三維多普勒成像以及HDFlow模式成像，HDlive模式呈現的曲張與血栓最為清晰。HDlive模式使人們更加清晰準確地觀測胎盤的血管與血液循環情況，對胎盤血管疾病的檢查也更加準確。這兩種新技術都僅能夠完成對胎盤的定性觀測，無法單獨地實現對胎盤功能的評估，只能在定量評估的基礎上做輔助判斷。而且在臨床上受儀器和胎盤位置等因素的影響較大，一般不用于胎盤功能的臨床檢測，尚處于研究階段。
3.2 三維能量多普勒胎盤血流血管化定量分析
1999年，Pairleitner等[18]用三維能量多普勒超聲觀測子宮附件(包塊血流情況)，引入了三個多普勒指數：血管指數(vascularization index，VI)、血流指數(flow index，FI)、血管血流綜合指數(vascularization-flow index，VFI)。VI提示所取胎盤體積內的血管數量；FI提供血流速度信息，提示超聲掃描胎盤血流瞬間輸送的血細胞數量；VFI提供血管數量和平均血流強度綜合信息。三維能量多普勒超聲也是由二維彩色多普勒能量圖重建出來的，而二維彩色多普勒能量圖是利用反射多普勒信號中血流紅細胞的密度散射強度或能量分布，亦即單位面積紅細胞通過的數量及信號振幅大小進行成像。圖中所有信號的色彩和亮度與紅細胞數目相關，通過計算相關彩色數據與三維體數據的比值即可得到具有對應意義的多普勒指數值。這三項指標容易獲得且定量，同時胎盤的血流、血管化程度與其發育之間關系密切，很多研究者將這一研究成果應用到胎盤的超聲評價領域。目前使用最廣泛的是計算機輔助分析 (virtual organ computer-aided analysis，VOCAL)軟件系統來測量選定感興趣區的VI、FI和VFI。
2011年，Guimar?es Filho等[19]對中晚孕期的孕婦進行能量多普勒指數測量，并進行統計分析，得出結論：三個指數均具有良好的組間與組內重復性，同時FI是三個指數中統計學意義最好的參數。Pomorski等[20]對正常孕婦和胎兒宮內生長遲緩(intrauterine growth retardation，IUGR)孕婦的胎盤多普勒指數進行測量，統計分析后，評估他們之間的差異。共有22~42周的100名正常孕婦和20名IUGR孕婦參與測量，統計結果表明，利用胎盤多普勒指數可以對IUGR進行輔助地診斷。同時，他們的研究結果進一步表明在識別潛在IUGR孕婦方面，VI和VFI是最適合的參數。2012年，Rizzo等[21]測量了早孕期I型糖尿病孕婦的胎盤容積和能量多普勒指數，經過統計分析與對比，糖尿病孕婦的胎盤容積與參考值對比無顯著差異，但多普勒指數有顯著升高，并且當早孕期孕婦的血糖控制較差時上升更加明顯。2013年，Chen 等[22]對正常孕婦和并發前期子癇孕婦的胎盤多普勒指數進行測量，對結果進行統計分析，結果表明，正常孕婦的多普勒指數與孕齡無顯著性相關，并發子癇的孕婦VI、VF和VFI均顯著降低。調整混雜因子后，兩組孕婦的VI差異性顯著，但是VI對子癇的嚴重程度無法進行預測。最終他們得出結論，并發子癇的孕婦的胎盤VI會發生減小，利用三維能量多普勒超聲可以對子癇疾病的診斷做出指導。
同年Hafner等[23]對比了胎盤血管指數(placenta bed vascularization index，PBVI)、子宮動脈彩色多普勒參數、胎盤體積、妊娠相關蛋白等參數對幾種妊娠疾病的預測情況，共有4 325名孕婦參與測量，經過統計分析得出，在早孕期通過PBVI對幾種嚴重妊娠風險的評估結果是較為準確的，其次是子宮動脈彩色多普勒測量參數。
測量三維能量多普勒指數近年來成為胎盤血流血管化檢測的熱門方向，這些研究為胎盤的測量提供了指導。除了對這些指數準確性等的研究，國內外諸多學者在孕期內胎盤多普勒指數與妊娠期疾病的相關性方面做了許多研究，使得胎盤功能評價的研究取得很多新的進展。但是，由于數據測量算法、機器環境設置的不同會對參數結果產生很大影響，這些研究結果存在一定的差異，對三個參數的評價也不盡相同，這些因素都導致三維能量多普勒胎盤血管定量化分析無法應用在目前臨床胎盤功能檢測方面。所以統一測量算法以及實驗規范，并且改善計算算法使其魯棒性更好也是今后要進一步解決的問題。
3.3 胎盤容積與胎盤功能相關性研究
除了對胎盤血流血管的檢測外，胎盤的容積測量與三維重建也是近年來胎盤功能檢測的一種手段，也使得我們可以更形象地觀察胎盤表面的畸形和異常。但在2011年發表的兩篇文章中，Odibo等[24]和Odeh等[25]均得出結論，早孕期的胎盤容積與子癇、妊娠高血壓以及小于胎齡兒的發生無明顯相關，不具有預測妊娠不良結局的能力。可以看出，胎盤容積測量也不具備單獨評價胎盤功能的能力，在臨床上胎盤與孕齡不成比例也可能由非胎盤因素引起，所以目前胎盤容積測量只起到輔助診斷分析的作用。與此同時，對胎盤容積的測量與研究基本都停留在早孕期，因為隨著孕齡的增大或者受胎兒位置影響胎盤三維重建變的比較困難。所以提出一種更加魯棒的、針對胎盤的三維重建算法可以幫助我們完善胎盤容積與妊娠不良結局的相關性研究，提高胎盤容積測量的準確性。盡管容積測量不能夠單獨評價胎盤功能，胎盤容積也不是胎盤功能的直接指標，但在臨床上仍為醫生主觀觀測的內容，若胎盤小于正常胎齡容積則表達為不良風險高。
4 結語
本文綜述了目前二維B型超聲、三維超聲成像以及三維多普勒超聲在胎盤功能評價方面的研究進展，隨著圖像分析技術的發展，我們希望在以下方面進行改進與深入研究：
(1)胎盤成熟度自動分級：基于二維胎盤圖像的紋理特征分析，希望針對醫生對胎盤分級的經驗選取特征參數，采用適當的特征選擇方法簡化特征數量，或者利用新的算法降低特征維數以提高分類速度，利用更優良的模式識別方法分類從而提高胎盤自動分級的準確率。同時增加樣本量，設立更大的樣本數據庫。
(2)三維多普勒血流血管檢測：希望不僅能夠單一的進行定量或者定性分析，而是結合多個定量指標，如血流動力學變化、血管分布等給出綜合評價。同時在定量分析方面，運用回波信號來獲得能量信息，而不是單一的通過圖像像素值進行相對的計算，這樣對胎盤血流量的計算更加準確。
(3)胎盤容積測量：提出晚孕齡大胎盤容積重建方法，并與妊娠不良結局的相關性進行研究。
總之，可以通過各種圖像處理與分析方法建立統一的標準，提高胎盤功能診斷的檢測技術，使得人們對胎盤的了解和掌握越來越完善。
1 引言
胎盤是維系胎兒在子宮內發育最重要的器官。在妊娠過程中，胎盤分泌維持妊娠的激素，向胎兒輸送氧氣、營養物質并分解凈化胎兒的代謝產物，是胎兒和母體進行物質交換的重要器官。蘇花莉[1]的研究指出：胎盤形態異常、胎盤血管病變、胎盤著床異常等胎盤異常會導致死胎、死產、小于胎齡兒以及各種妊娠合并并發癥。可以看出，胎盤異常直接影響胎兒在宮內的生長發育情況，甚至威脅胎兒和孕婦的生命。胎盤異常的直接表現是胎盤功能出現異常，正確評價胎盤功能可以及時反映胎兒宮內生長狀況，對保證胎兒健康出生有著極為重要的作用。
胎盤成熟度的超聲分級是胎盤功能評價的重要內容之一。目前使用的主要是Grammum等[2]于1979年提出的分級方法，即根據妊娠各期胎盤絨毛膜板、胎盤實質及基底板的回聲和形態把胎盤分為4級，即0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，如圖 1(a，0級；b，Ⅰ級；c，Ⅱ級；d，Ⅲ級)所示。但是，這種方法依靠肉眼觀察胎盤超聲圖像判斷其鈣化程度，會因不同操作者的主觀判斷產生誤差，由此在工程領域提出一種胎盤成熟度自動分級算法，計算機利用學習的方法結合先驗知識判斷胎盤成熟度，避免了因醫生主觀誤判造成的不良后果。
圖1
胎盤成熟度分級
Figure1.
Placental grading
隨著超聲彩色多普勒血流成像技術的出現，使對胎盤的血流血管情況檢測成為可能。從超聲物理的角度來講，彩色多普勒血流成像技術利用探頭接受從血管內紅細胞反射回來的多普勒頻移信號，用自相關頻率分析法從信號中提取平均速度和加速度兩種多普勒參數，即能反應血流速度、方向和加速度。這些血流信息可以清晰地反應血管異常，所以利用彩色多普勒血流成像對胎盤血流血管功能進行檢測也成為胎盤功能評價的方式之一。彩色多普勒血流成像對胎盤的血流血管情況檢測主要分兩方面：胎兒-胎盤血循環檢測和母體-胎盤血循環檢測。臍動脈血流動力學變化情況反映了胎兒-胎盤的血流循環狀態[3]，尤其在晚孕期利用彩色多普勒監測臍動脈收縮期峰值流速/舒張末期最大流速(systolic/diastolic，S/D)值可提示胎兒宮內生長狀況，較早發現胎兒異常[4]；子宮動脈的血流動力學變化情況代表了母體-胎盤的血流循環狀況[5]，利用彩色多普勒對子宮動脈搏動指數(plusatility index，PI)、子宮動脈舒張早期切跡以及子宮動脈S/D值進行綜合分析，可較好地對妊娠期高血壓、胎兒宮內生長受限等疾病進行診斷與預測，對妊娠合并癥以及圍產兒不良結局進行較早干預[6-8]。母體的子宮動脈、胎兒的臍動脈作為與胎盤直接相連的結構，其異常可能是胎盤功能不足的原因，也可能是胎盤功能不足的表現形式[9]，對這兩條血管的血流動力學測量已成為評價胎盤血流的兩個重要指標。
三維重建技術實現了對胎盤以及胎盤血管的形態、血管束的灌注情況等的檢測，是對胎盤血流功能的定性分析。同時，三維重建結合能量多普勒超聲則可實現對胎盤的血流血管化定量分析。三維重建技術還可以實現胎盤容積計算，進而對胎盤容積與胎盤功能之間的相關性進行研究，也是胎盤功能評價的方向之一。
綜合以上幾點，在本文中對B型超聲胎盤成熟度自動分級、三維超聲胎盤血管化定性分析、三維能量多普勒胎盤血流血管化定量分析、胎盤容積測量這幾方面進行綜述。二維超聲胎盤血流功能檢測較為簡單、成熟，下文不再做詳細論述。
2 B型超聲胎盤成熟度自動分級
2.1 背景
二維B型超聲一直以其無輻射無損傷，測量直接，價格低廉且重復性好等優勢廣泛應用于產前檢查以及輔助診斷，也是基于此原因，現在國內對胎盤的功能評價首先是通過B型超聲對胎盤成熟度進行分級，若出現胎盤成熟度與胎齡不符時再進行其他指標的輔助檢測。但由于這種方法對醫生的水平和經驗有很高的要求，在一些醫療條件比較落后的地區可能由于醫生經驗不足出現誤判，產生不良影響。在工程中，模式識別問題是讓計算機模擬人類的學習行為，依據經驗提取樣本的特征，用計算的方法，根據特征將樣本劃分到一定的類別中去，從而實現自動的識別或者分類。這種以計算機為主的分類方式不僅使我們的判斷脫離主觀，而且基于數據的提取出的特征可以更加準確、精細地歸納樣本，從而準確地實現分類。從這一角度，對醫生的診斷經驗進行歸納綜合，提取合適的圖像特征進行機器學習，從而提出一種計算機自動分級的技術，不僅可以減少錯誤判斷的發生，還會在醫療檢測的規范化、減輕醫生的工作量等方面起到良好作用。國內外學者基于二維超聲在胎盤成熟度自動分級方面做了許多研究工作。
2.2 特征提取進展
國內最先提出對胎盤圖像進行成熟度自動分級是在2000年，劉智等[10]提取胎盤區域作為感興趣區，引入定量化概念，采用灰度的方差V、扭曲度S和峰度K作為三個灰度參數。這三個參數是基于對灰度變化的度量，主要考慮到胎盤鈣化程度對圖像灰度變化的影響。隨著對胎盤認識的不斷深入以及特征提取技術的不斷進展，更多的特征應用到胎盤自動分級領域。
2011年，林升梁[11]在選擇多特征參數即灰度統計量、基于Symlets小波以及基于Gabor小波的胎盤特征參數(共24維，F1…F24)的基礎上，引入核主成分分析(kernel principal component analysis，KPCA)進行特征選擇，最后取前6個主成分，分別對比各種單獨特征分類和未經特征選擇的特征。結果顯示，各種方法提取的特征都在一定程度上表征了胎盤B超圖的特征信息，但對所有24維特征參數進行分類得到的識別率反而降低，說明特征之間存在冗余性。通過KPCA，得到的識別率更高。所以，尋找更多的特征進行特征選擇是今后研究的主要方向。國外學者近年在胎盤成熟度自動分級方面也做了許多研究。Chen等 [12]于2010年提出用灰度共生矩陣和圖像空間灰度相關矩陣兩種特征，評估超聲圖像紋理特征與胎齡及胎盤成熟度的關系，取得了一定的效果。
可見，在特征選擇方面，從最早的單一灰度特征，到現在包括頻域、空域的多特征，更全面地描述了胎盤圖像的性質。結合特征選擇方法，則更加高效。
2.3 模式識別方法研究進展
在模式識別方法方面，隨著機器學習算法與人工神經網絡的不斷發展，胎盤成熟度自動分級領域的分類方法也隨之進步。
國內學者對胎盤自動分級的初步探索中，首先應用了模糊分類法[10]，利用灰度信息構造的隸屬度函數，可計算出近似的級數，經過四舍五入得到對照值。經與醫生常規分級結果對比，無顯著性差異，尤其I、III級胎盤分類結果差異較小。這次初步探索是對胎盤圖像首次進行定量分析，脫離了主觀經驗判斷并且重復性好。2009年，Liu等[13]又提出用支持向量機(support vector machine，SVM)來對3個灰度特征進行分類，對測試集的分類正確率達到90%。林升梁等[11]采用基于二叉樹結構的多分類SVM方法實現分級。可以看出，隨著模式識別算法的不斷發展，胎盤的自動分級正確率也不斷提升，并且還有很大的提升空間。
2.4 小結
隨著計算機技術的發展，在特征參數的選擇和模式識別方面增加了許多新的方法，由于對胎盤的分級是根據胎盤超聲圖像的灰階判斷鈣化、血竇化等來完成的，受機器、圖像質量等外界條件的制約，因為沒有統一的標準，胎盤成熟度自動分級還沒有應用在臨床上，只處在研究階段。所以在B型超聲胎盤成熟度自動分級方面還有很多方法等待研究，算法上盡量減小機器后處理給樣本帶來的影響，尋找更加優良的特征和分類方法是一直以來的研究目標。胎盤成熟度不能完全代表胎盤功能，只能對其功能做初步診斷，因此研究人員從未停止過對其他方式評價胎盤功能的探索。
3 三維超聲評價胎盤功能
胎盤能夠完成對胎兒的養分等輸送，完全依賴于胎盤內豐富的血管，所以，其血流灌注情況直接影響到胎兒的生長發育及宮內安危，胎盤血管床供血不足將導致胎兒宮內發育遲緩以及其他妊娠并發癥的發生[14]。對胎盤的血流血管化情況的檢測也因此成為胎盤功能評價的主要方向之一。
3.1 三維超聲胎盤血管化定性分析
三維超聲成像技術的出現使得胎盤內細小血管的觀測成為可能。三維成像技術是利用機械方式控制一維傳感器移動或者使用二維傳感器，從而獲得各個切面的圖像，然后將這些圖像使用計算機和圖像處理算法轉換成三維圖像。隨著傳感器和成像算法技術的進步，三維成像技術的技術指標大大提升，在胎盤血管方面的檢測也愈發成熟。一種高清晰血流成像(high definition flow，HD-Flow)技術被應用在血流血管的三維成像上。它利用雙向多普勒檢測技術，以得到更高的軸向分辨率，增加成像的小血管密度。此外，它還應用小樣本容量、自適應濾波等技術減少空間重疊的組織信號[15]。最近，一種HDlive成像模式被應用到胎盤功能檢測上。HDlive是一種新的表面繪制三維成像模式，它利用可調節光源增減明暗，加強操作者的深度認知感，同時使用更接近皮膚的配色，使成像更加逼真自然[16]。Kanenishi等[17]利用傳統二維超聲、多普勒超聲、HD-flow、Hdlive四種不同的成像模式分別進行內羊膜臍靜脈曲張與血栓成像，并對比效果。相對于傳統二維超聲成像、三維多普勒成像以及HDFlow模式成像，HDlive模式呈現的曲張與血栓最為清晰。HDlive模式使人們更加清晰準確地觀測胎盤的血管與血液循環情況，對胎盤血管疾病的檢查也更加準確。這兩種新技術都僅能夠完成對胎盤的定性觀測，無法單獨地實現對胎盤功能的評估，只能在定量評估的基礎上做輔助判斷。而且在臨床上受儀器和胎盤位置等因素的影響較大，一般不用于胎盤功能的臨床檢測，尚處于研究階段。
3.2 三維能量多普勒胎盤血流血管化定量分析
1999年，Pairleitner等[18]用三維能量多普勒超聲觀測子宮附件(包塊血流情況)，引入了三個多普勒指數：血管指數(vascularization index，VI)、血流指數(flow index，FI)、血管血流綜合指數(vascularization-flow index，VFI)。VI提示所取胎盤體積內的血管數量；FI提供血流速度信息，提示超聲掃描胎盤血流瞬間輸送的血細胞數量；VFI提供血管數量和平均血流強度綜合信息。三維能量多普勒超聲也是由二維彩色多普勒能量圖重建出來的，而二維彩色多普勒能量圖是利用反射多普勒信號中血流紅細胞的密度散射強度或能量分布，亦即單位面積紅細胞通過的數量及信號振幅大小進行成像。圖中所有信號的色彩和亮度與紅細胞數目相關，通過計算相關彩色數據與三維體數據的比值即可得到具有對應意義的多普勒指數值。這三項指標容易獲得且定量，同時胎盤的血流、血管化程度與其發育之間關系密切，很多研究者將這一研究成果應用到胎盤的超聲評價領域。目前使用最廣泛的是計算機輔助分析 (virtual organ computer-aided analysis，VOCAL)軟件系統來測量選定感興趣區的VI、FI和VFI。
2011年，Guimar?es Filho等[19]對中晚孕期的孕婦進行能量多普勒指數測量，并進行統計分析，得出結論：三個指數均具有良好的組間與組內重復性，同時FI是三個指數中統計學意義最好的參數。Pomorski等[20]對正常孕婦和胎兒宮內生長遲緩(intrauterine growth retardation，IUGR)孕婦的胎盤多普勒指數進行測量，統計分析后，評估他們之間的差異。共有22~42周的100名正常孕婦和20名IUGR孕婦參與測量，統計結果表明，利用胎盤多普勒指數可以對IUGR進行輔助地診斷。同時，他們的研究結果進一步表明在識別潛在IUGR孕婦方面，VI和VFI是最適合的參數。2012年，Rizzo等[21]測量了早孕期I型糖尿病孕婦的胎盤容積和能量多普勒指數，經過統計分析與對比，糖尿病孕婦的胎盤容積與參考值對比無顯著差異，但多普勒指數有顯著升高，并且當早孕期孕婦的血糖控制較差時上升更加明顯。2013年，Chen 等[22]對正常孕婦和并發前期子癇孕婦的胎盤多普勒指數進行測量，對結果進行統計分析，結果表明，正常孕婦的多普勒指數與孕齡無顯著性相關，并發子癇的孕婦VI、VF和VFI均顯著降低。調整混雜因子后，兩組孕婦的VI差異性顯著，但是VI對子癇的嚴重程度無法進行預測。最終他們得出結論，并發子癇的孕婦的胎盤VI會發生減小，利用三維能量多普勒超聲可以對子癇疾病的診斷做出指導。
同年Hafner等[23]對比了胎盤血管指數(placenta bed vascularization index，PBVI)、子宮動脈彩色多普勒參數、胎盤體積、妊娠相關蛋白等參數對幾種妊娠疾病的預測情況，共有4 325名孕婦參與測量，經過統計分析得出，在早孕期通過PBVI對幾種嚴重妊娠風險的評估結果是較為準確的，其次是子宮動脈彩色多普勒測量參數。
測量三維能量多普勒指數近年來成為胎盤血流血管化檢測的熱門方向，這些研究為胎盤的測量提供了指導。除了對這些指數準確性等的研究，國內外諸多學者在孕期內胎盤多普勒指數與妊娠期疾病的相關性方面做了許多研究，使得胎盤功能評價的研究取得很多新的進展。但是，由于數據測量算法、機器環境設置的不同會對參數結果產生很大影響，這些研究結果存在一定的差異，對三個參數的評價也不盡相同，這些因素都導致三維能量多普勒胎盤血管定量化分析無法應用在目前臨床胎盤功能檢測方面。所以統一測量算法以及實驗規范，并且改善計算算法使其魯棒性更好也是今后要進一步解決的問題。
3.3 胎盤容積與胎盤功能相關性研究
除了對胎盤血流血管的檢測外，胎盤的容積測量與三維重建也是近年來胎盤功能檢測的一種手段，也使得我們可以更形象地觀察胎盤表面的畸形和異常。但在2011年發表的兩篇文章中，Odibo等[24]和Odeh等[25]均得出結論，早孕期的胎盤容積與子癇、妊娠高血壓以及小于胎齡兒的發生無明顯相關，不具有預測妊娠不良結局的能力。可以看出，胎盤容積測量也不具備單獨評價胎盤功能的能力，在臨床上胎盤與孕齡不成比例也可能由非胎盤因素引起，所以目前胎盤容積測量只起到輔助診斷分析的作用。與此同時，對胎盤容積的測量與研究基本都停留在早孕期，因為隨著孕齡的增大或者受胎兒位置影響胎盤三維重建變的比較困難。所以提出一種更加魯棒的、針對胎盤的三維重建算法可以幫助我們完善胎盤容積與妊娠不良結局的相關性研究，提高胎盤容積測量的準確性。盡管容積測量不能夠單獨評價胎盤功能，胎盤容積也不是胎盤功能的直接指標，但在臨床上仍為醫生主觀觀測的內容，若胎盤小于正常胎齡容積則表達為不良風險高。
4 結語
本文綜述了目前二維B型超聲、三維超聲成像以及三維多普勒超聲在胎盤功能評價方面的研究進展，隨著圖像分析技術的發展，我們希望在以下方面進行改進與深入研究：
(1)胎盤成熟度自動分級：基于二維胎盤圖像的紋理特征分析，希望針對醫生對胎盤分級的經驗選取特征參數，采用適當的特征選擇方法簡化特征數量，或者利用新的算法降低特征維數以提高分類速度，利用更優良的模式識別方法分類從而提高胎盤自動分級的準確率。同時增加樣本量，設立更大的樣本數據庫。
(2)三維多普勒血流血管檢測：希望不僅能夠單一的進行定量或者定性分析，而是結合多個定量指標，如血流動力學變化、血管分布等給出綜合評價。同時在定量分析方面，運用回波信號來獲得能量信息，而不是單一的通過圖像像素值進行相對的計算，這樣對胎盤血流量的計算更加準確。
(3)胎盤容積測量：提出晚孕齡大胎盤容積重建方法，并與妊娠不良結局的相關性進行研究。
總之，可以通過各種圖像處理與分析方法建立統一的標準，提高胎盤功能診斷的檢測技術，使得人們對胎盤的了解和掌握越來越完善。
