陳月芹， 孫占國， 黃書然， 錢海珍， 郭翔， 徐文堅(jiān)

·心血管影像學(xué)·

雙源CT前門控大螺距掃描在小兒先天性心臟病診斷中的應(yīng)用

陳月芹， 孫占國， 黃書然， 錢海珍， 郭翔， 徐文堅(jiān)

目的：評(píng)價(jià)雙源CT(DSCT)前門控大螺距掃描在小兒先天性心臟病中的應(yīng)用價(jià)值。方法：搜集行DSCT血管造影并經(jīng)手術(shù)證實(shí)的先天性心臟病患兒67例，34例行前門控大螺距掃描(大螺距掃描組)，33例行前門控序列掃描(序列掃描組)。比較兩組的圖像質(zhì)量、有效輻射劑量及診斷效能。結(jié)果：大螺距掃描組與序列掃描組大血管圖像質(zhì)量評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=0.123,P>0.05)，大螺距掃描組心內(nèi)結(jié)構(gòu)和冠狀動(dòng)脈近中段評(píng)分低于序列掃描組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=3.574、4.728，P<0.05)。兩組升主動(dòng)脈、主肺動(dòng)脈、左心室、右心室的CT值、噪聲值及信噪比差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。大螺距掃描組和序列掃描組平均有效輻射劑量分別為(0.36±0.08)mSv、(0.51±0.08)mSv，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=8.200，P<0.05)。大螺距掃描組和序列掃描組對(duì)心血管畸形的診斷符合率分別為98.82%、99.09%，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.347，P>0.05)。結(jié)論：DSCT前門控大螺距掃描用于小兒先心病能夠獲得較高的圖像質(zhì)量和診斷符合率，且輻射劑量顯著降低。

先天性心臟??； 雙源CT血管造影； 大螺距； 輻射劑量

作為經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖(transthoracic Echocardiography，TTE)的重要補(bǔ)充檢查，MSCT無創(chuàng)、易行，在先天性心臟病(簡稱先心病)術(shù)前評(píng)估中具有重要價(jià)值。但CT檢查對(duì)小兒造成的輻射損傷不容忽視，因此應(yīng)在保證診斷的基礎(chǔ)上盡可能降低小兒輻射劑量[1]。第二代以后的雙源CT(dual-source computed tomography，DSCT)前門控大螺距掃描可在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成冠狀動(dòng)脈采集，輻射劑量低至1 mSv[2-4]，該掃描模式在先心病檢查中的應(yīng)用報(bào)道尚少。本研究通過與DSCT前門控序列掃描對(duì)照，探討前門控大螺距掃描在小兒先天性心臟病診斷中的應(yīng)用價(jià)值，評(píng)價(jià)其圖像質(zhì)量、輻射劑量及診斷效能。

材料與方法

1.患者選擇

搜集因疑似先心病行CTA檢查并經(jīng)手術(shù)證實(shí)的67例患兒的病例資料，34例行DSCT前門控大螺距掃描，男19例，女15例，年齡21天～6歲，中位年齡15個(gè)月；33例行DSCT前門控序列掃描，男18例，女15例，年齡29天～6歲，中位年齡14個(gè)月。

2.DSCT檢查

采用第二代Siemens Somatom Definition Flash DSCT，留置22～24G套管針，仰臥位，頭先進(jìn)，胸前黏貼四導(dǎo)聯(lián)電極，于患兒熟睡后在自由呼吸狀態(tài)下掃描，掃描范圍自胸廓入口至膈下2.5 cm。采用MEDRAD Stellant D雙筒高壓注射器靜脈注射非離子型對(duì)比劑碘佛醇(320 mg I/mL，江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司)，用量2 mL/kg體重，設(shè)定至少維持15 s的藥物注射時(shí)間，以同等流率注射生理鹽水1.5 mL/kg。于定位像氣管分叉下方2～3 cm處掃描獲取四腔心層面，將興趣區(qū)置于空氣背景內(nèi)。對(duì)比劑開始注射后20 s啟動(dòng)監(jiān)測層面掃描，間隔1 s，當(dāng)四腔心均顯影時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)心臟大血管掃描。掃描參數(shù)：球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.28 s，z-軸飛焦點(diǎn)技術(shù)，準(zhǔn)直2 mm×64 mm×0.6 mm，采集層厚2 mm×128 mm×0.6 mm；管電壓：體重≤5 kg采用70 kV，體重>5 kg采用80 kV；管電流：體重<5 kg設(shè)為60 mA，5～10 kg設(shè)為60～79 mA，>10 kg設(shè)為80～120 mA。大螺距掃描預(yù)設(shè)掃描心電觸發(fā)時(shí)相10% R-R間期，螺距3.4。序列掃描采集時(shí)相設(shè)為40%～40% R-R間期。

3.圖像后處理

掃描結(jié)束后，重建層厚0.6 mm，間隔0.5 mm，開啟SAFIRE重建(2級(jí))，軟組織算法，卷積函數(shù)I26f。將圖像傳送至Siemens Syngo CT.3D Workplace工作站進(jìn)行后處理。運(yùn)用多平面重組(multi-planar reformation，MPR)，最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)，容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)進(jìn)行圖像重組并分析。

4.圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

主觀評(píng)分：2名富有經(jīng)驗(yàn)的心血管CT診斷醫(yī)師在未知手術(shù)結(jié)果的前提下，對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行獨(dú)立主觀評(píng)分，結(jié)論不同時(shí)，商討達(dá)成一致作為最終得分。心內(nèi)結(jié)構(gòu)、大血管圖像質(zhì)量：5分，非常好；4分，好，能清楚顯示解剖結(jié)構(gòu)；3分，中等，解剖結(jié)構(gòu)顯示能滿足診斷；2分，部分結(jié)構(gòu)或關(guān)系不能確定；1分，無有價(jià)值的解剖信息。評(píng)分≥3分可用于診斷。冠狀動(dòng)脈近中段圖像質(zhì)量：5分，無偽影；4分，有輕度偽影；3分，有明顯偽影，具有診斷可信度；2分，冠狀動(dòng)脈部分節(jié)段評(píng)估受限；1分，冠狀動(dòng)脈不能識(shí)別。評(píng)分≥3分可用于診斷。

客觀評(píng)分：由同一醫(yī)師在主肺動(dòng)脈中心層面的橫軸面圖像上，測量升主動(dòng)脈、主肺動(dòng)脈管腔CT值，在心室中部層面測量左心室、右心室CT值，興趣區(qū)10 mm2，不同部位測量5次，獲取平均CT值和噪聲值(標(biāo)準(zhǔn)差)，信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)=測量區(qū)域的平均CT值/測量區(qū)域CT值的標(biāo)準(zhǔn)差。

5.輻射劑量評(píng)估

輻射劑量報(bào)告中劑量長度乘積(DLP)基于32 cm體模自動(dòng)獲取，計(jì)算小兒有效輻射劑量時(shí)需將其轉(zhuǎn)換為16 cm體模對(duì)應(yīng)的DLP，設(shè)備制造商提供的70 kV、80 kV時(shí)小兒檢查的DLP轉(zhuǎn)換因子分別為2.5、2.3，故修正后的DLP應(yīng)為自動(dòng)獲取的DLP×2.5(70 kV)或DLP×2.3(80 kV)[5]。有效劑量(effective dose，ED)=修正后的DLP×小兒胸部轉(zhuǎn)化系數(shù)k，<4個(gè)月k取0.039 mSv/(mGy·cm)，4個(gè)月～1歲取0.026 mSv/(mGy·cm)，1歲～6歲取0.018 mSv/(mGy·cm)[6]。

6.圖像分析及診斷

根據(jù)心臟節(jié)段分析法，觀察各節(jié)段形態(tài)及其解剖連接，由2名經(jīng)驗(yàn)豐富的中級(jí)以上職稱醫(yī)師一致作出診斷，將術(shù)前DSCT檢查結(jié)果與手術(shù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)價(jià)兩種掃描方法對(duì)心血管畸形的診斷準(zhǔn)確性。

7.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用IBM SPSS Statistics 19.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料比較采用非參數(shù)樣本卡方檢驗(yàn)，圖像質(zhì)量評(píng)分比較采用非參數(shù)秩和檢驗(yàn)。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.患兒基本信息

兩組患兒性別、年齡、體重、心率比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。大螺距組掃描時(shí)間明顯縮短，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=38.057，P<0.05，表1)。

表1 大螺距掃描組與序列掃描組患兒的基本情況

2.圖像質(zhì)量

主觀評(píng)估結(jié)果：大螺距掃描組心內(nèi)結(jié)構(gòu)、大血管圖像質(zhì)量評(píng)分均≥3分，但僅70%的冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分≥3分。序列掃描組所有圖像質(zhì)量評(píng)分均≥3分。兩組大血管圖像質(zhì)量評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=0.123，P>0.05)，大螺距掃描組心內(nèi)結(jié)構(gòu)和冠狀動(dòng)脈評(píng)分低于序列掃描組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=3.574、4.728，P<0.05)，見表2。

客觀評(píng)估結(jié)果：兩組在升主動(dòng)脈、肺動(dòng)脈主干、左心室、右心室的平均CT值(t=0.811、0.565、0.697、1.149，P>0.05)、噪聲(t=1.705、1.644、1.009、1.353，P>0.05)、信噪比(t=1.393、1.292、1.784、1.399，P>0.05)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表2。

表3 大螺距掃描組和序列掃描組對(duì)心內(nèi)外畸形診斷結(jié)果與手術(shù)對(duì)照

注：TP 真陽性，TN真陰性，F(xiàn)P假陽性，F(xiàn)N假陰性；診斷符合率=(TP+TN)/(TP+TN+FP+FN)。

表2 大螺距掃描組和序列掃描組圖像質(zhì)量評(píng)估結(jié)果

3.輻射劑量

兩組平均DLP分別為(7.06±2.42) mGy·cm、(10.12±3.15) mGy·cm，平均ED分別為(0.36±0.08 ) mSv、(0.51±0.08 ) mSv，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.468、8.200，P<0.05)

4.診斷準(zhǔn)確性

兩組共存在121處和122處心內(nèi)外畸形(表3，圖1、2)。大螺距掃描組漏診房間隔缺損3處、二尖瓣瓣葉裂1處、心房異構(gòu)1處、冠狀動(dòng)脈異常2處；誤診單心室1處，將肺動(dòng)脈重度狹窄誤診為肺動(dòng)脈閉鎖1處。序列掃描組漏診房間隔缺損2處、左側(cè)三房心1處、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉1處、高位起源側(cè)枝血管1處；誤診部分型心內(nèi)膜墊缺損1處、右室雙出口1處。大螺距掃描組和序列掃描組的診斷符合率(表2)分別為98.82%、99.09%，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.347，P=0.556)。大螺距掃描組的診斷敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為91.74%、99.78%、98.23%、98.90%，序列掃描組分別為94.26%、99.77%、98.29%、99.20%。

討 論

第二代DSCT具有兩套約呈95°排列的球管、探測器系統(tǒng)，機(jī)架轉(zhuǎn)速0.28 s/r，固有時(shí)間分辨力75 ms，能夠?qū)崿F(xiàn)最大螺距3.4的無間隔掃描，即大螺距掃描模式[2]。本研究中，筆者將前門控大螺距掃描用于小兒先心病的術(shù)前診斷，獲得了較好的成像效果，雖然大螺距掃描組心內(nèi)結(jié)構(gòu)和冠狀動(dòng)脈的主觀評(píng)分低于序列掃描組，但兩組圖像質(zhì)量的客觀評(píng)估結(jié)果并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，也未對(duì)診斷符合率造成明顯影響，且大螺距掃描降低了近30%輻射劑量，對(duì)小兒的保護(hù)是顯著的，具有臨床實(shí)用價(jià)值。

圖1 男，1歲3個(gè)月，前門控大螺距掃描，有效輻射劑量0.290 mSv，診斷法洛四聯(lián)癥。 a) MPR示右室流出道狹窄(箭)； b) MPR示室間隔缺損、主動(dòng)脈騎跨50%； c) MIP示冠狀動(dòng)脈評(píng)分3分； d) VR示右冠狀動(dòng)脈高位起源(箭)； e) VR示體肺側(cè)枝循環(huán)(箭)。 圖2 男，1歲5個(gè)月，前門控大螺距掃描，有效輻射劑量0.331 mSv，診斷主動(dòng)脈瓣上狹窄(箭)。a) MPR示主動(dòng)脈瓣上管腔狹窄； b) MIP示冠狀動(dòng)脈評(píng)分5分，起源、走行未見異常； c) MIP圖像； d) VR圖像。

1.圖像質(zhì)量

先心病患兒心率通常較快(本組患兒平均心率約120 bpm)，舒張期、收縮期均較短，加上心臟大血管掃描范圍較大，很難保證在單一收縮期或舒張期有足夠且穩(wěn)定的時(shí)間窗完成大螺距掃描。為盡可能減小心臟搏動(dòng)偽影對(duì)圖像質(zhì)量的影響，筆者參考Nie等[7]的研究方法，將采集觸發(fā)時(shí)相設(shè)為10% R-R間期，使得大部分患兒能夠在收縮末期-舒張?jiān)缙谕瓿尚呐K或冠狀動(dòng)脈的掃描。結(jié)果顯示，大螺距掃描圖像質(zhì)量的客觀評(píng)估結(jié)果與序列掃描相當(dāng)，但其心內(nèi)結(jié)構(gòu)和冠狀動(dòng)脈的主觀評(píng)分低于序列掃描組，主要原因在于部分先心病患兒心率波動(dòng)造成采集起始時(shí)相偏離預(yù)設(shè)觸發(fā)點(diǎn)，降低了預(yù)期的圖像質(zhì)量。一旦R波落在心臟或冠狀動(dòng)脈層面，則會(huì)對(duì)心內(nèi)結(jié)構(gòu)或冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。本研究中大螺距掃描組冠狀動(dòng)脈評(píng)分<3分者，多由冠狀動(dòng)脈明顯搏動(dòng)偽影所致，回顧性分析心電圖記錄，約1/3(11/34)的患兒冠狀動(dòng)脈起始部掃描時(shí)相位于心電圖R波附近。

2.輻射劑量

小兒對(duì)X線輻射的敏感度為成人的10倍多，引起輻射損傷和輻射相關(guān)腫瘤的機(jī)率也比成人更高[8]。本研究結(jié)果顯示，前門控大螺距掃描有效輻射劑量僅(0.36±0.08) mSv，較序列掃描單一時(shí)相點(diǎn)射采集的輻射劑量(0.51±0.08) mSv進(jìn)一步降低，減小了小兒先心病CT檢查的輻射損傷。兩組掃描方式的輻射劑量差異具有一定的理論依據(jù)，序列掃描多次采集間存在約10%的數(shù)據(jù)重疊，且每次探測器進(jìn)入和離開180°角時(shí)均發(fā)生無效曝光，而大螺距掃描單次采集不存在重疊掃描，無效曝光僅發(fā)生在釆集的始末[7]。另外，80 kV的管電壓是目前小兒心臟成像所用的常規(guī)參數(shù)，多數(shù)CT機(jī)管電壓設(shè)置都能滿足這一要求[9]。然而對(duì)于低體重、甚至極低體重患兒，80 kV的管電壓也是偏高的。本研究中對(duì)于體重≤5 kg的嬰幼兒患者采用70 kV的管電壓，掃描所得圖像質(zhì)量并不比80 kV差，與文獻(xiàn)報(bào)道所述一致[10]，且使用70 kV管電壓可以降低對(duì)比劑濃度而依然保持良好的對(duì)比增強(qiáng)效果[5]。

3.診斷準(zhǔn)確性

本研究大螺距掃描對(duì)先心病診斷的敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為91.74%、99.78%、98.23%、98.90%，其中敏感度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值略小于序列掃描，但二者的差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在先心病術(shù)前診斷中具有臨床應(yīng)用價(jià)值。房間隔缺損、十字交叉結(jié)構(gòu)異常、瓣膜畸形等較小或較薄的心內(nèi)畸形易受運(yùn)動(dòng)偽影影響而致漏診、誤診，在大螺距掃描中更易發(fā)生。心外大血管畸形的漏診、誤診在兩組中均較少，主要集中在心臟-大血管連接處、不典型部位側(cè)枝循環(huán)和冠狀動(dòng)脈、動(dòng)脈導(dǎo)管等細(xì)小結(jié)構(gòu)處，除圖像質(zhì)量影響外，還與圖像重建、觀察不細(xì)致有關(guān)。結(jié)合臨床實(shí)際，大螺距掃描尤其適用于TTE的補(bǔ)充檢查或以大血管畸形為主的先心病患兒[11]。

4.不足之處

首先，將兩種掃描技術(shù)分別應(yīng)用于不同的病例組，所涉及的病例復(fù)雜多樣，難免產(chǎn)生一定的偏倚；其次，大螺距掃描圖像質(zhì)量的影響因素有待進(jìn)一步研究；再次，根據(jù)體重本研究運(yùn)用了70和80 kV兩種不同的電壓，兩種電壓值對(duì)應(yīng)的圖像質(zhì)量、輻射劑量未進(jìn)一步評(píng)價(jià)。

[1] 張廣文,張勁松,李劍,等.雙源CT在兒童顳骨檢查中低劑量掃描條件的研究[J].放射學(xué)實(shí)踐,2016,31(2):171-174.

[2] Flohr TG,Klotz E,Allmendinger T,et al.Pushing the envelope:new computed tomography techniques for cardiothoracic imaging[J].J Thorac Imaging,2010,25(2):100-111.

[3] Machida H,Tanaka I,Fukui R,et al.Current and novel imaging techniques in coronary CT[J].Radiographics,2015,35(4):991-1010.

[4] Goetti R,Feuchtner G,Stolzmann P,et al.High-pitch dual-source CT coronary angiography:systolic data acquisition at high heart rates[J].Eur Radiol,2010,20(11):2565-2571.

[5] Nakagawa M,Ozawa Y,Sakurai K,et al.Image quality at low tube voltage (70kV) and sinogram-affirmed iterative reconstruction for computed tomography in infants with congenital heart disease[J].Pediatr Radiol,2015,45(10):1472-1479.

[6] Cheng Z,Wang X,Duan Y,et al.Low-dose prospective ECG-triggering dual-source CT angiography in infants and children with complex congenital heart disease:first experience[J].Eur Radiol,2010,20(10):2503-2511.

[7] Nie P,Wang X,Cheng Z,et al.Accuracy, image quality and radiation dose comparison of high-pitch spiral and sequential acquisition on 128-slice dual-source CT angiography in children with congenital heart disease[J].Eur Radiol,2012,22(10):2057-2066.

[8] Klink T,Müller G,Weil J,et al.Cardiovascular computed tomography angiography in newborns and infants with suspected congenital heart disease:retrospective evaluation of low-dose scan protocols[J].Clin Imaging,2012,36(6):746-753.

[9] Long CM,Long SS,Johnson PT,et al.Utility of low-dose high-pitch scanning for pediatric cardiac computed tomographic imaging[J].J Thorac Imaging,2015,30(4):W36-W40.

[10] Nie P,Li H,Duan Y,et al.Impact of sinogram affirmed iterative reconstruction (SAFIRE) algorithm on image quality with 70kVp-tube-voltage dual-source CT angiography in children with congenital heart disease[J].PLoS One,2014,9(3):e91123.

[11] Xu J,Zhao H,Wang X,et al.Accuracy,image quality,and radiation dose of prospectively ECG-triggered high-pitch dual-source CT angiography in infants and children with complex coarctation of the aorta[J].Acad Radiol,2014,21(10):1248-1254.

Application of prospective ECG-gated high-pitch spiral dual-source CT angiography in children with congenital heart diseases

CHEN Yue-qin,SUN Zhan-guo,HUANG Shu-ran,et al.

Affiliated Hospital of Jining Medical University,Shandong 2720292,China

Objective:To investigate the imaging quality,radiation dose and diagnostic accuracy of prospective ECG-gated high-pitch imaging data acquisition using dual-source CT (DSCT) angiography in children with congenital heart disease (CHD).Methods:67 children with surgery confirmed CHD were included in this study.34 children underwent DSCT angiography with high-pitch scan mode,the rest 33 cases with sequential mode.The imaging quality,effective radiation doses (ED),and the diagnostic accuracy of two groups were compared.Results:There was no significant difference in image quality score of great vessels between the two groups (Z=0.123,P>0.05).The image quality of intracardiac structures and coronary arteries was significantly lower in the high-pitch group than that in the sequential group (Z=3.574 and 4.728,P<0.05).The CT attenuation,noise and SNR in ascending aorta,pulmonary trunk,left ventricle and right ventricle had no significant difference between the two groups.Mean ED in high-pitch group and sequential group were (0.36±0.08)mSv,(0.51±0.08)mSv respectively,with significant differences (t=8.200,P<0.05).The diagnostic accuracy of high-pitch group and sequential group were 98.82%,99.09% respectively,without significant difference (χ2=0.347,P>0.05).Conclusion:The prospective ECG-gated high-pitch acquisition of DSCT angiography provides high imaging quality and diagnostic accuracy for the assessment of CHD in children with significant lower radiation dose.

Congenital heart disease; Dual-source CT angiography; High-pitch; Radiation exposure

272029 濟(jì)寧，濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院(陳月芹、孫占國、黃書然、錢海珍、郭翔)；266000 青島，青島大學(xué)附屬醫(yī)院放射科(徐文堅(jiān))

陳月芹(1972-)，女，山東濟(jì)寧人，博士，副主任醫(yī)師，主要從事CT診斷工作。

徐文堅(jiān)，E-mail：cjr.xuwenjian@vip.163.com

R814.42； R816.2

A

1000-0313(2017)03-0253-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.03.010

2016-09-06)