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用

陳月芹， 孫占國， 黃書然， 錢海珍， 郭翔， 徐文堅

·心血管影像學·

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用

陳月芹， 孫占國， 黃書然， 錢海珍， 郭翔， 徐文堅

目的：評價雙源CT(DSCT)前門控大螺距掃描在小兒先天性心臟病中的應用價值。方法：搜集行DSCT血管造影并經手術證實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)。比較兩組的圖像質量、有效輻射劑量及診斷效能。結果：大螺距掃描組與序列掃描組大血管圖像質量評分差異無統計學意義(Z=0.123,P>0.05)，大螺距掃描組心內結構和冠狀動脈近中段評分低于序列掃描組，差異有統計學意義(Z=3.574、4.728，P<0.05)。兩組升主動脈、主肺動脈、左心室、右心室的CT值、噪聲值及信噪比差異均無統計學意義(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，差異有統計學意義(t=8.200，P<0.05)。大螺距掃描組和序列掃描組對心血管畸形的診斷符合率分別為98.82%、99.09%，差異無統計學意義(χ2=0.347，P>0.05)。結論：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量和診斷符合率，且輻射劑量顯著降低。

先天性心臟病； 雙源CT血管造影； 大螺距； 輻射劑量

作為經胸超聲心動圖(transthoracic Echocardiography，TTE)的重要補充檢查，MSCT無創、易行，在先天性心臟病(簡稱先心病)術前評估中具有重要價值。但CT檢查對小兒造成的輻射損傷不容忽視，因此應在保證診斷的基礎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心動周期內完成冠狀動脈采集，輻射劑量低至1 mSv[2-4]，該掃描模式在先心病檢查中的應用報道尚少。本研究通過與DSCT前門控序列掃描對照，探討前門控大螺距掃描在小兒先天性心臟病診斷中的應用價值，評價其圖像質量、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檢查并經手術證實的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，胸前黏貼四導聯電極，于患兒熟睡后在自由呼吸狀態下掃描，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比劑碘佛醇(320 mg I/mL，江蘇恒瑞醫藥股份有限公司)，用量2 mL/kg體重，設定至少維持15 s的藥物注射時間，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，將興趣區置于空氣背景內。對比劑開始注射后20 s啟動監測層面掃描，間隔1 s，當四腔心均顯影時手動啟動心臟大血管掃描。掃描參數：球管旋轉時間0.28 s，z-軸飛焦點技術，準直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設為60 mA，5～10 kg設為60～79 mA，>10 kg設為80～120 mA。大螺距掃描預設掃描心電觸發時相10% R-R間期，螺距3.4。序列掃描采集時相設為40%～40% R-R間期。

3.圖像后處理

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

4.圖像質量評價

主觀評分：2名富有經驗的心血管CT診斷醫師在未知手術結果的前提下，對圖像質量進行獨立主觀評分，結論不同時，商討達成一致作為最終得分。心內結構、大血管圖像質量：5分，非常好；4分，好，能清楚顯示解剖結構；3分，中等，解剖結構顯示能滿足診斷；2分，部分結構或關系不能確定；1分，無有價值的解剖信息。評分≥3分可用于診斷。冠狀動脈近中段圖像質量：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，冠狀動脈部分節段評估受限；1分，冠狀動脈不能識別。評分≥3分可用于診斷。

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

5.輻射劑量評估

輻射劑量報告中劑量長度乘積(DLP)基于32 cm體模自動獲取，計算小兒有效輻射劑量時需將其轉換為16 cm體模對應的DLP，設備制造商提供的70 kV、80 kV時小兒檢查的DLP轉換因子分別為2.5、2.3，故修正后的DLP應為自動獲取的DLP×2.5(70 kV)或DLP×2.3(80 kV)[5]。有效劑量(effective dose，ED)=修正后的DLP×小兒胸部轉化系數k，<4個月k取0.039 mSv/(mGy·cm)，4個月～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

根據心臟節段分析法，觀察各節段形態及其解剖連接，由2名經驗豐富的中級以上職稱醫師一致作出診斷，將術前DSCT檢查結果與手術結果進行對比分析，評價兩種掃描方法對心血管畸形的診斷準確性。

7.統計學分析

采用IBM SPSS Statistics 19.0軟件包進行統計學分析。計量資料比較采用獨立樣本t檢驗，計數資料比較采用非參數樣本卡方檢驗，圖像質量評分比較采用非參數秩和檢驗。以P<0.05為差異具有統計學意義。

結 果

1.患兒基本信息

兩組患兒性別、年齡、體重、心率比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。大螺距組掃描時間明顯縮短，差異有統計學意義(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.圖像質量

主觀評估結果：大螺距掃描組心內結構、大血管圖像質量評分均≥3分，但僅70%的冠狀動脈圖像質量評分≥3分。序列掃描組所有圖像質量評分均≥3分。兩組大血管圖像質量評分差異無統計學意義(Z=0.123，P>0.05)，大螺距掃描組心內結構和冠狀動脈評分低于序列掃描組，差異有統計學意義(Z=3.574、4.728，P<0.05)，見表2。

客觀評估結果：兩組在升主動脈、肺動脈主干、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)差異均無統計學意義，見表2。

表3 大螺距掃描組和序列掃描組對心內外畸形診斷結果與手術對照

注：TP 真陽性，TN真陰性，FP假陽性，FN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量評估結果

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，差異均有統計學意義(t=4.468、8.200，P<0.05)

4.診斷準確性

兩組共存在121處和122處心內外畸形(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1處、冠狀動脈異常2處；誤診單心室1處，將肺動脈重度狹窄誤診為肺動脈閉鎖1處。序列掃描組漏診房間隔缺損2處、左側三房心1處、動脈導管未閉1處、高位起源側枝血管1處；誤診部分型心內膜墊缺損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%，差異無統計學意義(χ2=0.347，P=0.556)。大螺距掃描組的診斷敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為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，機架轉速0.28 s/r，固有時間分辨力75 ms，能夠實現最大螺距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前診斷，獲得了較好的成像效果，雖然大螺距掃描組心內結構和冠狀動脈的主觀評分低于序列掃描組，但兩組圖像質量的客觀評估結果并無統計學差異，也未對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，對小兒的保護是顯著的，具有臨床實用價值。

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

1.圖像質量

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定的時間窗完成大螺距掃描。為盡可能減小心臟搏動偽影對圖像質量的影響，筆者參考Nie等[7]的研究方法，將采集觸發時相設為10% R-R間期，使得大部分患兒能夠在收縮末期-舒張早期完成心臟或冠狀動脈的掃描。結果顯示，大螺距掃描圖像質量的客觀評估結果與序列掃描相當，但其心內結構和冠狀動脈的主觀評分低于序列掃描組，主要原因在于部分先心病患兒心率波動造成采集起始時相偏離預設觸發點，降低了預期的圖像質量。一旦R波落在心臟或冠狀動脈層面，則會對心內結構或冠狀動脈圖像質量產生較大影響。本研究中大螺距掃描組冠狀動脈評分<3分者，多由冠狀動脈明顯搏動偽影所致，回顧性分析心電圖記錄，約1/3(11/34)的患兒冠狀動脈起始部掃描時相位于心電圖R波附近。

2.輻射劑量

小兒對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腫瘤的機率也比成人更高[8]。本研究結果顯示，前門控大螺距掃描有效輻射劑量僅(0.36±0.08) mSv，較序列掃描單一時相點射采集的輻射劑量(0.51±0.08) mSv進一步降低，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，序列掃描多次采集間存在約10%的數據重疊，且每次探測器進入和離開180°角時均發生無效曝光，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參數，多數CT機管電壓設置都能滿足這一要求[9]。然而對于低體重、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，掃描所得圖像質量并不比80 kV差，與文獻報道所述一致[10]，且使用70 kV管電壓可以降低對比劑濃度而依然保持良好的對比增強效果[5]。

3.診斷準確性

本研究大螺距掃描對先心病診斷的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為91.74%、99.78%、98.23%、98.90%，其中敏感度、陽性預測值、陰性預測值略小于序列掃描，但二者的差異并無統計學意義，在先心病術前診斷中具有臨床應用價值。房間隔缺損、十字交叉結構異常、瓣膜畸形等較小或較薄的心內畸形易受運動偽影影響而致漏診、誤診，在大螺距掃描中更易發生。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、不典型部位側枝循環和冠狀動脈、動脈導管等細小結構處，除圖像質量影響外，還與圖像重建、觀察不細致有關。結合臨床實際，大螺距掃描尤其適用于TTE的補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，將兩種掃描技術分別應用于不同的病例組，所涉及的病例復雜多樣，難免產生一定的偏倚；其次，大螺距掃描圖像質量的影響因素有待進一步研究；再次，根據體重本研究運用了70和80 kV兩種不同的電壓，兩種電壓值對應的圖像質量、輻射劑量未進一步評價。

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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 濟寧，濟寧醫學院附屬醫院(陳月芹、孫占國、黃書然、錢海珍、郭翔)；266000 青島，青島大學附屬醫院放射科(徐文堅)

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

徐文堅，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)