分次稀釋替代注射在兒童低劑量心臟CT血管成像中的應用研究*

廣州市婦女兒童醫(yī)療中心

放射科 李鶴虹 吳汝威

分次稀釋替代注射在兒童低劑量心臟CT血管成像中的應用研究*

廣州市婦女兒童醫(yī)療中心

放射科 李鶴虹 吳汝威

目的 探討分次稀釋替代注射技術在兒童低劑量心臟血管CT成像（CCTA）中的應用價值。方法經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核同意，126例先天性心臟病患兒在術前進行了CCTA掃描，全部病例來源于廣州市兒童醫(yī)院2008年5月至2009年11月經(jīng)臨床超聲診斷為復雜性先天性心臟病而行CCTA檢查的患兒，35例患兒采用常規(guī)雙筒雙相注射方案，即注射2.0-2.5ml/kg的造影劑后再注射等量的生理鹽水，91例患兒采用2次稀釋掃描方案，首先按年齡體重大小給予1.0-1.5ml/kg的碘普羅胺(370 mg/ml )，以0.4-2.8 ml/s流率經(jīng)腳背靜脈或手背靜脈注入5-30 ml；接著采用30%造影劑配以70%生理鹽水混合稀釋注射，造影劑用量為0.5-0.7ml/kg，注射速度0.5-2.8ml/s，最后以相同流率追加4-25 ml純生理鹽水做最后稀釋。由兩名高年資心臟影像診斷醫(yī)師回顧分析兩組右心高濃度造影劑偽影的清除程度及動脈顯影的對照，應用spss15.0 for windows數(shù)據(jù)庫軟件包進行統(tǒng)計。結果126例先天性心臟病中，男70例，女56例，中位年齡2.8歲，平均心率85-159次/min。在二組掃描方案中，未發(fā)現(xiàn)年齡、體重和心率的顯著性差異（P值均大于0.05）。兩組方案顯示分次稀釋替代組右室CT密度衰減值高于常規(guī)雙相組(p<0.01)，而右心的造影劑條紋放射偽影（由于上腔靜脈和右房造影劑濃度過高造成的條紋方放射狀偽影）則遠小于雙相注射組（p<0.01)。相比之下，左室結構顯影在二組方案中無明顯差異。右心結構的顯影分次稀釋組遠好于雙相注射組。結論分次稀釋替代技術在兒童心臟CT血管成像的應用能有效避免和清除右心偽影，同時提供高質(zhì)量的心腔肌束等結構特征圖像，較適宜應用于兒科尤其是嬰幼兒心血管CT檢查。

分次稀釋 心臟 CT 兒童

64層CT已廣泛應用于心臟血管及冠脈成像檢查，由于64層CT掃描速度快于對比劑密度峰值在血液內(nèi)的推進和循環(huán)速度，所以只需保證掃描點追隨對比劑峰值區(qū)域，而無須注射大量的對比劑以保持長范圍的峰值長度[1]，因此成人冠脈CT成像廣泛使用經(jīng)典的造影劑加生理鹽水的雙筒注射方案，能有效減少造影劑用量，減輕上腔靜脈及右心的條紋狀偽影，達到高質(zhì)量的心臟大血管及冠脈顯影效果[2]。然而此方案在應用于兒童先天性心臟病的心臟CT血管成像中，右心仍存在嚴重偽影[3]，嚴重干擾右心結構觀察，影響相關復雜性先天性心臟病的臨床診斷。本文探討一種分次稀釋注射方案在兒童心臟CT血管造影中的應用價值，以期避免和降低腔靜脈和右心的嚴重造影劑高濃度偽影，也進一步減小造影劑的在小兒心臟掃描過程中的使用量。

材料與方法

經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核同意，126例先天性心臟病患兒在術前進行了CCTA掃描，全部病例來源于廣州市兒童醫(yī)院2008年5月至2009年11月經(jīng)臨床超聲診斷為復雜性先天性心臟病而行CCTA檢查的患兒，所有患者均未服用藥物控制心律，無呼吸訓練及屏氣，未發(fā)現(xiàn)嚴重碘對比劑過敏病例，輕微過敏病例（28例）給予吸氧、非那根及地塞米松，癥狀均即時緩解。掃描設備為Toshiba Aquilion 64層螺旋CT機，輔以Medrad 211 XCT雙筒高壓注射器和Vitrea 3.8工作站進行CT掃描和圖像后處理，掃描500mA程序為管電壓為120kV，管電流250-300mA（成人劑量400mA，低于成人40%左右），數(shù)據(jù)采集通道為64層×0.5mm，機架轉速400ms（快于成人18%左右），螺距0.175-0.225。在相同機型的心臟掃描的比較中，此掃描序列平均曝射總劑量大約為成人方案的49.2%左右。

患兒口服10%水合氯醛，用量5ml/kg，同步記錄心電信號，鎮(zhèn)靜后掃描時間7-11s，造影劑使用碘普羅胺370。35例患兒采用常規(guī)雙筒雙相注射方案，即注射2.0-2.5ml/kg的造影劑后再注射等量的生理鹽水，91例患兒采用2次稀釋掃描方案，即造影過程為連續(xù)進行的三步注射法：首先按年齡體重大小給予1.0-1.5ml/kg的碘普羅胺(370mg/ml)，以0.3-2.8ml/s流率經(jīng)腳背靜脈或手背靜脈注入4-30ml；接著采用30%造影劑配以70%生理鹽水混合稀釋注射，造影劑用量為0.5-0.7ml/kg，注射速度0.3-2.8ml/s，最后以相同流率追加4-25ml純生理鹽水做最后稀釋。

心臟掃描序列采用心電門控Sure-Start軟件觸發(fā)，閡值設定為170-200HU。掃描時患者取仰臥位，范圍覆蓋肺尖至隔肌下2-3cm。圖像重建參數(shù)：所有患者圖像重建均采用回顧性心電門控進行，重建視野180mm×180mm，軟組織函數(shù)，層厚0.5mm，重疊0.3mm。觀察圖像的窗寬450HU，窗位70HU。

所有患兒均有采取最佳時相法重建容積數(shù)據(jù)，心電信號編輯后圖像回顧性重建時相選擇：選擇心臟中部的一個層面分別用相對時相法(在R-R間期的0-99%以1%的間隔重建100幅圖像)和絕對時間法(從R波之后0ms開始，以10ms時間間隔重建整個R-R間期得到多幅圖像)獲得該層面的不同時相的重建圖像，選擇血管斷面顯示最清晰的時相重建整個心臟，以盡量減少血管和心房搏動偽影。在Vitrea 3.8工作站進行容積重組(VR)，多平面重組（MPR），曲面重建（CPR），最大密度投影（MIP）。

由兩位10年以上年資心臟影像診斷醫(yī)師回顧性研究二組不同掃描方案中在左/右室結構的顯影清晰度和造影劑濃度偽影的出現(xiàn)程度，并進行二組圖像質(zhì)量細節(jié)的評估。

圖像質(zhì)量評價方法：圖像質(zhì)量分為優(yōu)良（大血管及心腔無偽影，壁清晰銳利，冠脈開口及全部近端清晰顯示），良好（大血管及心腔壁輕度偽影，，冠脈開口及近端全部顯示），中等（大血管及心腔壁中度偽影，不影響診斷，冠脈開口顯示，近端中斷重建困難）和差（圖像出現(xiàn)嚴重偽影，官腔錯層中斷，冠脈開口不能顯示清晰）。若成像質(zhì)量介于2個標準之間，以低標準列入。70例，女56例，最小年齡出生后10小時，最大年齡14歲，中位年齡2.8歲，平均心率85-179次/min。在二組掃描方案中，未發(fā)現(xiàn)年齡、體重和心率的顯著性差異（P值均大于0.05），如表1所示；表2結果顯示分次稀釋替代組右室CT密度衰減值高于常規(guī)雙相組(p<0.01)；表3結果顯示右心的造影劑條紋放射偽影（特指上腔靜脈和右房高濃度造影劑造成的條紋放射狀偽影）遠小于雙相注射組（p<0.01)。相比之下，左室結構顯影在二組方案中無明顯差異（p>0.05,表 2）。

圖像分析：由兩名具備10年以上心臟影像診斷醫(yī)師對兩組不同造影劑增強注射方案的圖像質(zhì)量進行雙盲評判，部分未能清晰顯示冠脈開口的病例采用相對時相法重建容積數(shù)據(jù)，一組在收縮末期（30%-35%）重建，另一組在舒張晚期（70%-75%）獲得容積數(shù)據(jù)。在Vitrea 3.8工作站進行容積重組(VR)，多平面重組（MPR），曲面重建（CPR），最大密度投影（MIP），圖像質(zhì)量評估結果如表4，顯示分次稀釋替代注射在兒童心臟CT成像質(zhì)量與經(jīng)典雙相注射組之間的差異具備統(tǒng)計學意義。

討 論

結 果

126例先天性心臟病中，男

在兒童尤其是嬰幼兒心臟掃描過程中，經(jīng)常發(fā)生團注造影劑后造成濃度分布不均及濃度過高導致的放射偽影嚴重干擾圖像質(zhì)量（圖1，圖2）。相關原因可能是小兒心率過快，廣泛適用于成人冠脈血管成像的雙筒雙相注射方案也許并不能完全復制移植在嬰幼兒復雜性心臟結構畸形的CT成像當中，出于對右心的嚴重條紋狀放射偽影的擔心，想避免右心結構被遮蓋而產(chǎn)生的對心臟相關復雜畸形評判的影響，這是本文采用分次稀釋替代注射方案的主要原因。在本組資料中，為了更有效壓縮、清除右心偽影，采用了分次稀釋替代注射的方法，做法是用2次稀釋過程來保證右心造影劑的均勻分布，即造影過程為連續(xù)進行的三步注射法[4]，稀釋過程如前文材料方法中所述。統(tǒng)計結果表明兩次稀釋過程確能更有效地清除右心偽影，對右室特征結構顯影更加有利（圖3），對左室細節(jié)結構顯影無影響，同時大約能減少造影劑總用量的20.8%-33%。

表1 病例分組資料

表2 心腔及大血管CT值分布

表3 高濃度造影劑偽影發(fā)生率

表4 圖像質(zhì)量評估

患有先天性心臟畸形的兒童客觀上生理體格發(fā)育往往差于同年齡的兒童，不少患兒體重及體積遠低于成人及正常同齡兒童，在理論上可以嘗試降低掃描劑量和造影劑的總體用量，通常也能達到臨床診斷的要求[5]。64層CT在掃描心率大于70次的病例時自動選擇多扇區(qū)重組技術，理論上時間分辨率可達100ms以內(nèi)[6]，由于通常小兒心臟外科手術方案設計中對冠脈遠段分支血管成像要求不高，冠狀動脈的成像目的僅在于判斷異常起源畸形或各分支有無異常擴張狹窄等，所以本組資料中的冠脈成像也是采用分次稀釋替代注射及掃描方法取得的（圖4，圖5），臨床效果滿意，可以滿足臨床術前診斷要求和術后的評價，具備良好的術前指導、方案制定及術后評判等應用價值。

如患兒心率過快、呼吸急促、獲取圖像不夠優(yōu)良的情況下，此時采用分次稀釋替代方案往往能取得出人意料的效果，本組數(shù)據(jù)表明此方案可以部分彌補運動圖像數(shù)據(jù)的重建錯誤，圖像層次細節(jié)明顯較傳統(tǒng)雙相注射法明亮清晰。值得重視的是：不是任何時候都可以無限制地減少造影劑總用量，原則上在心率達到130次/min以上時，各扇區(qū)容易分離或重疊，此時圖像質(zhì)量明顯下降，冠脈分支的顯示極為困難[7]，對于臨床需要精確顯示冠脈分支時，減少造影劑用量的方案應慎重選用，此時應選擇傳統(tǒng)的雙相注射方案較為穩(wěn)妥，可以采取針對性的彌補方法：細致的多層面重組和多時相心臟重建是比較好的選擇[8]。回顧性心電門控重組時相選擇時，因全部心臟掃描包括多個心動周期，兩側心室搏動時相差別明顯，由于流入增強效應，往往兒童收縮末期較舒張晚期采取容積數(shù)據(jù)重建圖像質(zhì)量較好[9,10]。

綜上所述，本組資料表明在嬰幼兒心率極快（89-169次/min）情況下，采用對比劑劑量減低三分一（1.0-1.5ml/kg）及曝射劑量小于常規(guī)三分之二（常規(guī)管電流400mA，小兒250mA）的分次稀釋替代掃描方案，顯著消除和避免了右心室及上下腔靜脈中由高濃度造影劑造成的條紋狀偽影，而左室及大動脈的顯影則保持了高濃度和明亮的特點，對嬰幼兒心腔結構及房室連接、大動脈連接的精確評判極具價值。通過造影劑的分次稀釋注射，右心特征性瓣膜、肌束以及大血管獲得高質(zhì)量顯示，細節(jié)明亮清晰，對復雜性心臟先天畸形和冠脈的重建顯示連貫性強，縱軸分辨率有較大提高，冠脈顯示連續(xù)性好，對臨床診斷有極大幫助，值得在嬰幼兒心臟CT血管成像中推廣使用。

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The role of Split-Bolus injection of Diluted Contrast Medium in pediatric low-dose cardiac CT angiography

LI He-hong, WU Ru-wei. Dept Radiology of Guangzhou Women & Children Medical Care Center, Guangdong, China, 510120

ObjectiveTo discuss the role of a split-bolus contrast medium injection protocol in the cardiac chambers and coronary arteries at pediatric cardiac computed tomographic(CT)angiography.MethodsPatients who had undergone clinically indicated contrast enhanced 64-section multi-detector row CT angiography of the heart at Guangzhou children’s hospital between May 2008 and November 2009.Over this period, 126 patients had undergone 64-section cardiac CT angiography. The human research committee approved this study and waived informed consent: 35 were injected by using a biphasic protocol with a dual-syringe injector; and 91 were injected by using a split-bolus protocol with a dual-syringe injector and an initial bolus of contrast medium with 1.2-1.5ml/kg rate followed by 1.0-1.5ml/kg speed of a 70%:30% saline to contrast medium mixture and a 4-25ml saline chaser. Two radiologists rated the visualization of right and left heart structures and the degree of streak artifacts. Data were analyzed with one-way analysis by spssv15.0 for windows.ResultsData for 56 girls and 70 boys(mean age,2.8 years)wereincluded. Mean contrast medium attenuation in the right heart was significantly(P<.01)higher in the split-bolus group than in the biphasic injection group. For the left heart and the coronary arteries, there were no significant differences among the three groups. Artifacts occurred less frequently(P<.01)in the biphasic than in the split-bolus groups. Visualization of right heart structures was rated significantly(P<.05)better in the split-bolus group than in the biphasic groups, while there was no difference for visualization of left heart structures.ConclusionSplit-bolus injection provides sufficient attenuation for visualization of the cardiac chamber and muscle structure in children, while streak artifacts from high attenuation contrast material can generally be avoided and arterial attenuation is maintained. It quite suits for the cardiac CT angiography in pediatrics.

split-bolus; cardiac; CT; pediatrics

R816.2

A

國家自然科學基金項目（編號：30772303）;廣州市衛(wèi)生局科技項目（編號：2008-YB-070）

(510120)廣州市婦女兒童醫(yī)療中心放射科 李鶴虹

2009-12-15