雙源CT常用掃描模式在先天性心臟病診斷中的應用價值

王菲瑤，陳 松，劉 智，劉 霞，李春平，李 睿

(川北醫學院附屬醫學放射科，四川 南充 637000)

先天性心臟病(congenital heart disease，CHD)是常見的嚴重影響兒童健康的疾病。我國CHD的發病率約為0.8%[1]。CHD往往病情嚴重、合并癥多，如不及時手術治療將影響患者預后，因此準確的術前影像學診斷和評價對CHD治療尤為重要。目前，心血管造影仍是CHD診斷的金標準，但輻射劑量大，屬有創檢查，一般不作為常規檢查手段。超聲心動圖是CHD的首選檢查方法，結合彩色多普勒技術對病變處血流異常和心內結構的顯示具有較高的診斷價值，但視野小、易受聲窗干擾，對心外血管顯示不清，且對檢查者操作水平的依賴性高[2]。心臟磁共振成像安全、無電離輻射損傷，能反映心臟、血管解剖和形態學改變，還可評價心臟整體功能，廣泛應用于心血管系統的檢查，但CHD患者多為嬰幼兒，心臟磁共振成像檢查時間長、噪聲大、需要受檢者屏氣或鎮靜，故在CHD的應用中受到一定程度限制[3]。

隨著CT成像技術的不斷發展，多排螺旋CT、高分辨率CT已廣泛應用于CHD的診斷，尤其近年來出現的第三代雙源CT(dual-source CT，DSCT)，時間分辨力和空間分辨力明顯提高，在CHD的臨床診斷、治療、預后評價及隨訪中發揮重要作用[4-5]。現對雙源CT常用的3種心臟掃描模式及其在CHD中的應用價值予以綜述，并提出選擇相關檢查模式的建議，以期獲得良好圖像質量，并盡可能地降低輻射劑量。

1 DSCT簡介

DSCT配置了兩個球管和與其對應的探測器，兩套數據獲取系統放置在旋轉機架內，互呈90°排列，機架旋轉90°即可獲得平行于射線投射平面的180°的完整圖像數據。192層的第三代DSCT，球管旋轉速度可達到250 ms，單扇區時間分辨率66 ms，進床速度達700 mm/s，1個心動周期即可完成全心檢查，受檢者無需控制心率或鎮靜，檢查可在自由呼吸狀態下完成；同時，第三代DSCT長軸方向準直器寬度增加到58 mm，管球電流功率增加至2×120 kW，使肥胖(體質指數≥30 kg/m2)和非肥胖患者都能在低輻射劑量下獲得良好的圖像質量[6-7]。此外，第三代DSCT采用自動管電壓調制技術和高級模擬迭代重建技術，可在降低輻射劑量的同時清晰顯示微小病變[8-9]。可見，第三代DSCT在心血管成像方面具有獨特優勢，可分別從橫軸位、冠狀位及矢狀位觀察所獲得的原始圖像，并結合多種后處理技術，清晰顯示心臟及大血管形態和走行，明確左右房室結構、房室連接、房室與大血管連接、側支循環血管起止以及冠狀動脈起源和走行等。目前，DSCT常用的心臟掃描模式包括回顧性心電門控螺旋掃描、前瞻性心電門控序列掃描及Flash掃描。

1.1回顧性心電門控螺旋掃描 回顧性心電門控采用螺旋掃描方式，通過選擇心電圖的QRS波作為觸發標記，在多個心動周期內非選擇性連續采集數據，通過數據與QRS波的時間關系重新對數據進行排序篩選并形成圖像，可根據診斷需要重組出任意期相的圖像，動態、多角度地觀察心臟和大血管搏動及房室和瓣膜處的血流動力學改變。回顧性心電門控螺旋掃描采用多扇區重建技術，時間分辨率進一步提高，故對患兒心率無嚴格要求，并可以利用心電圖編輯技術(如移動、刪除、插入等方法)對心電圖進行修改，以應對檢查過程中CHD患兒突然出現的心律變化，可見，回顧性心電門控螺旋掃描對心率快且心律不規則的CHD患兒的掃描效果較好；還可評價患者的心功能，主要參數包括心室舒張末期、收縮末期容積、射血分數、每搏輸出量、室壁運動、心肌灌注及室壁節段收縮功能等，并能反映CHD心室容積在心動周期中隨時間變化的規律[10]。回顧性心電門控螺旋掃描采用低螺距重疊掃描，圖像質量好，但輻射劑量高，由于CHD患兒體型小，心率快，對輻射的敏感性高，應在保證圖像質量的前提下，盡可能降低輻射劑量[11-12]。根據盡可能降低輻射劑量的最優化原則，可采取降低管電壓和管電流、運用單一時間窗全劑量曝光等措施，即某些時相全劑量曝光，其余時相采用小劑量曝光、結合智能螺距調節技術、心電圖管電流/管電壓自動調節技術及高級模擬迭代重建技術等[13]。

1.2前瞻性心電門控序列掃描 前瞻性心電門控采用步進式軸面數據采集技術，在掃描開始前根據同步的心電圖信號相位預先設置掃描延遲時間，在每個心動周期該信號達到預設期相時(通常在舒張中末期，心率較快者選擇收縮末期)觸發X線進行曝光和數據采集。由于步進式掃描是非連續性數據采集，因此不能進行多相位回顧性重建；通常根據之前3～5個心動周期的搏動來預測下一個心動周期的掃描時相，若掃描過程中患兒心率突然發生變化，將產生嚴重的階梯狀偽影，導致檢查失敗，故通常需要采集多個心動周期數據以提高檢查成功率[14]。有研究表明，即使掃描過程中受檢者連續2個或3個心動周期內心率發生變化，采集時相也不會發生明顯改變，即心率的快慢和穩定性對心內結構、大血管和冠狀動脈圖像質量影響不大[15]。此外，由于前瞻性心電門控序列掃描數據采集僅在R-R間期內某一時相進行，與回顧性心電門控螺旋掃描相比，數據量減少，限制了其在心功能分析方面的應用。但有研究顯示，通過延長曝光時間窗亦可以獲得舒張末期或收縮末期圖像，并未影響對CHD患兒心內結構、心臟與大血管連接處及心外大血管異常的觀察。在輻射劑量方面，前瞻性心電門控序列掃描避免了回顧性心電門控螺旋掃描過程中的組織重疊，輻射劑量明顯降低[16]。

1.3Flash掃描模式 Flash掃描作為雙源CT特有的螺旋掃描技術，最大螺距可達3.4，在圖像采集過程中掃描床連續不間斷移動，掃描速度快，掃描時間極短，在1個心動周期內即可完成檢查，可實現無縫數據采集且無組織重疊，并可明顯降低輻射劑量。與前瞻性心電門控序列掃描類似，Flash掃描數據采集也需要在相對穩定的時期進行，通常選擇舒張中晚期，但隨著心率的增加，顯著縮短的舒張中晚期很難保證曝光時心臟處于相對靜止狀態，因此可能會產生運動偽影而降低圖像質量。與回顧性心電門控螺旋掃描和前瞻性心電門控序列掃描相比，心率對Flash掃描模式圖像質量的影響更大，特別是伴有心律失常的受檢者。CHD患兒心率通常較快且不穩定，舒張期和收縮期時間均較短，很難保證在單一收縮期或舒張期內完成掃描。通常根據心率變化的快慢，適當調整采集時相，以減輕心臟運動和心率變化對心內結構或冠狀動脈圖像質量的影響，故Flash掃描模式較回顧性心電門控螺旋掃描的圖像質量稍差。有研究顯示，CHD患兒心率較快時，收縮期應用Flash掃描采集圖像也能很好地評估冠狀動脈結構[17]。Flash掃描較前瞻性心電門控序列掃描輻射劑量進一步降低的原因主要是：①前瞻性心電門控序列掃描采用單扇區數據采集重建技術，探測器覆蓋不全時產生約10%的數據重疊，而Flash掃描為連續螺旋掃描，單次采集不存在組織重疊，不會產生無效劑量[15]。②由于每次圖像采集的始末探測器進入和離開180°會產生無效曝光，采集次數越少無效曝光劑量越小；Flash掃描數據僅需采集1個心動周期，而前瞻性心電門控序列掃描需要掃描多個心動周期，因此無效曝光量會明顯增大[16]。

2 DSCT在CHD中的應用價值

目前，心臟節段分析法是診斷CHD最常用的影像分段法。Van Praagh提出的心臟節段分析法將心臟分為心房、心室和大血管3個節段以及心房與心室、心室與大血管2個連接，現廣泛運用于臨床[18]。可嚴格遵循心臟節段分析法，從心內畸形、心臟與大血管連接處畸形和心外畸形3方面對DSCT在CHD中的應用價值進行探討。

2.1心內畸形 常見的心內畸形包括房間隔缺損、室間隔缺損、心內膜墊缺損、單心房、單心室、瓣膜發育畸形等。超聲心動圖也可用于對心內畸形的診斷，尤其是瓣膜病變[19]。DSCT采集的圖像近似于病理解剖所見，可清晰顯示心耳形態、內壁梳狀肌、肌小梁及調節束等微細結構，從而辨認左右房室。薄層軸位圖像是診斷病變的基礎，但缺乏多向性和立體性，結合多平面重建、最大密度投影和容積成像等圖像重建技術，可以任意切割、旋轉圖像，從多個角度連續動態觀察，避免圖像重疊而導致的誤診及漏診。在四腔心層面或長軸位不僅可以清晰顯示有無房間隔、室間隔及心內膜墊缺損，還可顯示相應房室擴大、室壁增厚、主肺動脈擴張等間接征象[20]。此外，使用對比劑不僅可提高正常組織與病變組織的密度對比度，還有助于判斷心臟及血管分流方向；由于分流兩側心腔或血管內對比劑濃度存在差異，還可通過觀察對比劑在缺損處及周圍的分布來判斷血流方向，但應注意掃描時間、缺損處大小及壓力差等因素的影響。與超聲心動圖的對照研究顯示，DSCT容易漏診較小的(<5 mm)房間隔、室間隔缺損及部分瓣膜病變，但超聲心電圖對于雙向分流或無分流的心內畸形仍有一定的局限性，如位于膜周的大型室間隔缺損并肌部室間隔缺損，在肺動脈高壓解除前肌部室間隔缺損處無明顯分流[4]。因此，為降低漏診率，除多方位、多層面及結合超聲心動圖檢查外，應盡量選擇回顧性心電門控螺旋掃描檢測輕度、細微結構，但需嚴格控制輻射劑量。

2.2心臟與大血管連接處畸形 常見的心臟與大血管連接處畸形包括右心室雙出口、主動脈騎跨、完全型或校正型大動脈轉位、完全型或部分型肺靜脈異常引流等。有研究顯示，DSCT與超聲心動圖在心臟與大血管連接處畸形的診斷方面可互為補充[21]。大血管主要包括主動脈和肺動脈，無區分兩者的特征性形態學標志，只能根據其發出的分支血管進行鑒別，正常主動脈與肺動脈為右后與左前的位置關系。DSCT不僅能清晰顯示兩者的位置關系，還能觀察其與心室連接是否相適應，從而診斷完全型或校正型大動脈轉位。利用容積成像的圖像可立體、直觀、完整地顯示主動脈騎跨于室間隔之上和起源于同一心室的主動脈和肺動脈，從而準確鑒別法洛四聯癥和右心室雙出口[22]。在大血管長軸位的冠狀位、矢狀位及四腔心層面，可清晰顯示心房與心室和房室與大血管連接處異常，特別是心房與大血管連接處異常，如存在肺靜脈異位引流時，DSCT可清晰顯示異位引流的肺靜脈數量，上升或下降的垂直靜脈，擴張的頭臂靜脈、冠狀靜脈竇、上腔靜脈、下腔靜脈或肝門靜脈等，對完全型和部分型肺靜脈異位引流具有診斷價值，還能觀察完全型肺靜脈異位引流是否合并房間隔缺損[23-24]。故DSCT在心臟與大血管連接處畸形方面具有較高的診斷價值。超聲心動圖主要為二維圖像，不能立體顯示心臟及大血管畸形情況，對于某些復雜畸形，如大動脈轉位伴有較大的房間隔缺損、室間隔缺損與右心室雙出口、永存動脈干與肺動脈閉鎖合并室間隔缺損均難以鑒別。此外，由于受肺內氣體干擾及胸骨阻擋，超聲心動圖對肺門及肺靜脈與左房連接處的結構顯示欠清,故容易誤診、漏診[25]。

2.3心外畸形 常見心外畸形包括肺動脈狹窄/閉鎖、肺動脈吊帶、主動脈縮窄/離斷、永存動脈干、主肺動脈窗、動脈導管未閉、冠狀動脈起源、走行異常、冠狀動脈瘺、肺動脈瓣狹窄、側支循環血管等。由于受到胸骨阻擋和肺內氣體等因素的影響，且具有明顯的操作依賴性，使超聲心動圖在心外畸形診斷方面的應用受限。DSCT以平行于血管的層面做最大密度投影可區分嚴重的狹窄或閉鎖，即使是很小的血管，對肺動脈狹窄/閉鎖及主動脈縮窄也具有很高的診斷價值。結合容積成像和多平面重建可全方位顯示心臟及其周圍大血管的立體圖像，并可從最佳角度觀察心臟與周圍大血管的連接關系、冠狀動脈的變異情況和縱隔/胸廓側支循環，包括主動脈-肺動脈側支代償，奇靜脈-半奇靜脈代償及胸廓內靜脈-臍靜脈代償等，對術前了解畸形部位、程度、范圍和制訂手術方案具有很高的臨床價值。DSCT亦可觀察氣管、支氣管及肺組織，CHD患兒自身抵抗力差、生長發育遲緩及特殊的血流動力學狀態，易并發肺部感染，加重心臟負荷，嚴重時可出現不同程度的心功能不全，故在觀察患兒心血管病變的同時應重視肺部情況；此外，應注意肺動脈吊帶及雙主動脈弓對其緊密接觸的氣管產生的不同程度的壓迫所致的狹窄，由此可見，DSCT對診斷心外大血管畸形具有明顯優勢[26-28]。冠狀動脈發育異常的人群發病率約為1%，CHD患兒較為常見，但異常的冠狀動脈并不一定出現病理性表現，異常肺動脈及主動脈起源的冠狀動脈與冠狀動脈移植(動脈調轉術)緊密相關[29]。Goo[30]研究顯示，約有6.7%的CHD患兒在大動脈轉位手術過程中出現冠狀動脈狹窄或閉塞。Xie等[31]研究表明，大動脈轉位合并冠狀動脈發育變異患者的死亡風險是冠狀動脈結構正常者的2倍，可見術前明確冠狀動脈解剖對動脈調轉術至關重要。利用曲面重組、容積成像和多平面重建技術能直觀顯示正常及變異冠狀動脈的開口、形態、走行及與周圍心腔和血管的關系，特別是細小分支及異常吻合支，還可觀察管腔與心肌的關系、管腔內造影劑充盈情況及有無斑塊等[32-33]。DSCT還可用于心肌灌注成像，其顯示的灌注異常區與對應冠狀動脈病變節段的一致性較高[34]。因此，DSCT對CHD患兒冠狀動脈病變的診斷有很高的應用價值[35]。

3 小 結

DSCT以其掃描速度快、輻射劑量低，對心內畸形、心臟與大血管連接處畸形和心外畸形都能清晰顯示等特點，彌補了超聲心動圖在心外畸形及部分心臟與大血管連接處畸形上診斷的不足，對CHD患兒術前制訂診療方案、術后效果預測及復查等均有重要意義。CHD患兒檢查前需根據患兒心率狀況和檢查目的合理選擇掃描模式。對于心率較快且不穩定的CHD患兒，可選用前瞻性心電門控序列掃描；若同時需要評估心功能或顯示細微結構，最好選用回顧性心電門控螺旋掃描；對于心率快且穩定的CHD患兒，可首選Flash掃描模式。但需注意對于可疑冠狀動脈異常或輕微心內結構異常且心率不穩定的受檢者，應慎用Flash掃描模式。