以給藥時間為中心的先天性心臟病CT掃描方案*

劉家驥王倩張穎夏禹

以給藥時間為中心的先天性心臟病CT掃描方案*

劉家驥①王倩①張穎①夏禹①

目的：從給藥時間入手，尋求一種兼顧圖像質(zhì)量和可操作性的先天性心臟病CTA掃描方案。方法：55例先天性心臟病患者分為動態(tài)監(jiān)測法組（19例）、目測手動觸發(fā)法組（18例）和給藥時間為中心法組（18例）掃描，對比三種方法射線束硬化偽影的評分和心室腔對比劑濃度。結(jié)果：給藥時間為中心法組射線束硬化偽影評分優(yōu)于動態(tài)監(jiān)測法組和目測手動觸發(fā)法組，右心室腔濃度給藥時間為給藥時間為中心法組低于動態(tài)監(jiān)測法組和目測手動觸發(fā)法組，左心室腔濃度給藥時間為中心法組高于目測手動觸發(fā)法組與動態(tài)監(jiān)測法組，但差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。結(jié)論：給藥時間為中心法綜合考慮了機器的性能、給藥的速度、掃描所需的時間等參數(shù)，將掃描觸發(fā)時間采用公式量化，使先天性心臟病的CT掃描更加容易掌握，并且其對射線束硬化偽影的抑制明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方案，值得臨床參考應用

心臟缺損； 先天性； 體層攝影術； X線計算機； 掃描方案

First-author’s address：The First People’s Hospital of Zunyi City，Zunyi 563002，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.22.004

隨著CT掃描在時間及空間分辨率的進步，使CT掃描在心臟檢查中的應用越來越廣泛，在先天性心臟?。╟ongenital heart disease，CHD）尤其是復雜性先天性心臟病的檢查方面，CT掃描更得到越來越廣泛的應用［1-2］，在心血管系統(tǒng)的CTA檢查中，選擇一個合適的掃描觸發(fā)時間是獲取優(yōu)質(zhì)圖像的重要因素，CHD病患者由于各種畸形的存在，其血流動力學存在不同程度的異常，使其觸發(fā)時間選擇與非先心病患者的CTA檢查相比有所不同，本文旨在通過從給藥時間入手，尋求一種兼顧圖像質(zhì)量和可操作性的CHD患者CTA掃描方案。

1　資料與方法

1.1一般資料 收集整理遵義市第一人民醫(yī)院2014年1月-2015年6月掃描的55例CHD患者，其中男29例，女26例，年齡11個月～53歲，平均年齡8歲。其中法洛氏四聯(lián)癥20例，房、室間隔缺損12例，肺靜脈異位引流6例，動脈導管未閉4例，肺動脈閉鎖4例，左/右室雙出口4例，完全性心內(nèi)膜墊缺損3例，全內(nèi)臟反位2例。所有病例在軸位均無明顯運動偽影，排除因運動偽影影響評分的病例，本研究經(jīng)院倫理委員會批準，檢查前與患者或家屬簽署知情同意書。

1.2設備與方法 掃描機型采用西門子SOMATOM Definition Flash炫速2代雙源CT，回顧性心電門控掃描，掃描范圍胸廓入口平面至膈肌下方，高壓注射劑采用Ulrich F9200雙通道高壓注射器，穿刺點選擇右側(cè)肘正中靜脈或貴要靜脈，對比劑采用濃度為320 mg/100 mL的碘帕醇，給藥量不超過2 mL/kg體重，根據(jù)身高體重指數(shù)不同，注射流速在0.8～4.0 mL/s間，注射完對比劑后以相同速率給予20～30 mL生理鹽水。根據(jù)采用掃描時觸發(fā)方式不同分為三組：（1）動態(tài)監(jiān)測法組19例，以降主動脈為監(jiān)測靶點，當降主動脈CT值達120 HU時自動觸發(fā)掃描；（2）目測手動觸發(fā)法組18例，將監(jiān)測平面放置于4個房室均顯示的層面，注射對比劑后觀察各房室對比劑濃度趨于均勻時觸發(fā)掃描；（3）給藥時間為中心法組18例，按如下公式計算：

1.3圖像評價 心臟各腔室對比劑濃度測量：通過后處理工作站進行多平面重組（MPR），將顯示切面置于四腔心層面，分別測量左、右心室中心的CT值，并求取標準差。上腔靜脈內(nèi)硬化束偽影評估：硬化束偽影采用5分標準法：1分：上腔靜脈密度高于700 HU，引起嚴重的硬化束偽影，影響診斷；2分：上腔靜脈密度高于700 HU，有硬化束偽影，但是不影響診斷；3分：上腔靜脈密度高于700 HU，沒有嚴重的硬化束偽影；4分，上腔靜脈密度為300～700 HU，沒有明顯硬化束偽影；5分：上腔靜脈密度低于300 HU，沒有硬化束偽影［3］。

1.4統(tǒng)計學方法 用SPSS 19.0統(tǒng)計軟進行分析，計量資料采用（±s）表示，比較采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。多的認可，要得到適合診斷的圖像，要求設備具有足夠的時間分辨率，以便有效凍結(jié)住心臟的運動，得到清晰的圖像；另外要求保證各心腔及大血管的對比劑充盈，能夠獲得足夠的組織對比，無射線硬化束偽影［4-5］。

表1　三組射線束硬化偽影評分病例數(shù) 例

2　結(jié)果

表2　三組射線束硬化偽影評分與心室對比劑濃度比較（±s）

表2　三組射線束硬化偽影評分與心室對比劑濃度比較（±s）

組別射線束硬化偽影（分）右室濃度（mg/mL）左室濃度（mg/mL）動態(tài)監(jiān)測法組（n=19）2.15±0.83427±79342±98目測手動觸發(fā)法組（n=18）2.82±0.78403±82313±75給藥時間為中心法組（n=18）3.78±0.63302±90386±82

55例患者均順利完成掃描，不同掃描方案射線束硬化偽影評分病例數(shù)見表1。三種掃描方案兩兩間t檢驗結(jié)果提示，就射線束硬化偽影而言，給藥時間為中心法組評分優(yōu)于動態(tài)監(jiān)測法組及目測手動觸發(fā)法組（t=6.70，P＜0.05）；右心室腔濃度給藥時間為中心法組低于動態(tài)監(jiān)測法組（t=4.36，P＜0.05）和目測手動觸發(fā)法組（t=4.49，P＜0.05）；左心室腔濃度給藥時間為中心法組高于目測手動觸發(fā)法組（t=2.79，P＜0.05），而與動態(tài)監(jiān)測法組比較差異無統(tǒng)計學意義（t=1.48，P＞0.05），見表2。

3　討論

在進入后64排CT時代以來，采用心電門控的多層螺旋CT掃描在先天性心臟病（congenital heart disease，CHD）患者檢查中的重要性得到了越來越

隨著CT硬件性能不斷提升，其時間分辨率得以較快地提高，以本研究采用的炫速2代雙源CT為例，機架轉(zhuǎn)速達到0.28 s，配合雙球管、雙探測器組合及半扇區(qū)重建算法，其時間分辨率可達到75 ms，能夠有效凍結(jié)住心臟的運動，對于高心率患者的心臟檢查可以不需控制心率即可進行［6］。

對于CHD患者的檢查而言，要獲得對比劑充盈均勻而無射線束硬化偽影的圖像，如何選擇掃描觸發(fā)的時機是關鍵，普通人群由于血液循環(huán)途徑相對固定，通過對靶血管追蹤或小劑量觸發(fā)實驗等來確定觸發(fā)時間是行之有效的［7］。但CHD患者存在不同程度的心內(nèi)或心外的分流［8-9］，經(jīng)靜脈注射的對比劑可直接進入體循環(huán)使常作為靶的主動脈短期內(nèi)被對比劑充盈而過早觸發(fā)掃描，而此時腔靜脈內(nèi)仍存有大量高濃度對比劑產(chǎn)生射線束硬化偽影而干擾周圍結(jié)構(gòu)的顯示，而心腔內(nèi)的對比劑由于缺乏肺循環(huán)的充分混勻，導致心腔內(nèi)對比劑密度不均而影響診斷，見圖1～2。本組研究三種檢查方法中，可見動態(tài)監(jiān)測法組中射線硬化束偽影評分是最低的。

為了解決此問題，現(xiàn)階段有多種解決方案被提出，有從觸發(fā)方案入手的，取消動態(tài)觸發(fā)，觸發(fā)改用目測掃描，當目測上腔射線束偽影降低或當各心腔均有造影劑時觸發(fā)掃描［11］，這樣可以盡可能保證各腔室對比劑充盈，但這種方法存在較大的主觀性，對技術員的熟練程度要求較高，否則很容易造成過早或過晚觸發(fā)見圖3～4。也有從對比劑應用方面入手，通過遞減濃度來減小心血管內(nèi)的濃度差［10］，減少射線束硬化偽影，這種方法需要提前混合藥液或依靠特定的高壓注射器和相匹配的軟件，應用上會受到一定限制；或通過延長注藥時間使對比劑充分混勻來改善密度均勻性，但卻增加了對比劑的用量，增加對比劑腎病發(fā)生風險［12-13］，對于基礎體征通常較差的CHD患者來說，是不合適的。

圖1 軸位

圖2 冠狀位

注：房間隔缺損合并動脈導管未閉，采用動態(tài)監(jiān)測法掃描，監(jiān)測靶點放置于降主動脈，較大的房缺使對比劑提前向左房分流導致過早觸發(fā)掃描，可見右房對比劑混合不均勻，上腔靜脈對比劑濃度較高（白箭），射線束偽影評分1分

圖4 冠狀位

注：房間隔缺損并右肺靜脈異位引流病例，目測手動觸發(fā)法掃描，對觸發(fā)時間選擇依賴操作人員，右心房對比劑混合較動態(tài)監(jiān)測法均勻，但采集時間稍早，上腔靜脈對比劑濃度仍較高（白箭），射線束偽影評分2分

如何能尋求一種較易掌握且對設備依賴較小的方案，本研究提出了給藥時間計算法，其理論依據(jù)為：射線束硬化偽影的產(chǎn)生主要是掃描時對比劑未完全進入心腔混勻，濃度過高形成，所以要獲得良好的圖像，最好選擇在對比劑完全進入心腔時進行掃描。對于該時間節(jié)點的判斷，由于CHD患者血液分流的特點，使傳統(tǒng)基于對比劑濃度監(jiān)測的方法難以量化，往往需要通過操作者的經(jīng)驗進行手動觸發(fā)，對操作者的經(jīng)驗要求較高，要使掃描簡單易行，必須選擇一個可以適合量化的指標進行評估，在CHD患者CTA檢查中，操作者最易控制的量化指標就是對比劑的給藥時間，只要給定藥量和給藥速度，給藥時間便確定下來。在檢查中，如果各心腔已充盈良好，而對比劑未注射完畢，此時即使立即停止注射并觸發(fā)掃描，也會因上腔靜脈內(nèi)的對比劑存留形成明顯的射線束硬化偽影；而當對比劑注射完畢，各心腔未充盈仍不佳，此時再不觸發(fā)掃描會因心腔內(nèi)的對比劑迅速廓清而達不到診斷所需對比劑濃度，所以也無需再等待。

根據(jù)上述理論基礎，本研究提出此經(jīng)驗公式：觸發(fā)時間=注射對比劑量/注射流速-［掃描前準備時間-穿刺點距右心房距離/（5+注射流速）-掃描時間］，其中觸發(fā)時間指從注射對比劑開始到啟動掃描時間，注射對比劑量/注射流速代表總的給藥時間；穿刺點距右心房距離/（5+注射流速）代表給藥完畢后用留給生理鹽水沖刷對比劑的時間，促進上腔靜脈的廓清，5為常數(shù)，參考了成人靜息態(tài)下約5 cm/s的上肢靜脈流速［14］；掃描時間指完成所選掃描區(qū)域從頂掃到底所需時間；掃描前準備時間為機架準備及發(fā)出吸氣閉氣指令到開始掃描這段時間，如計算結(jié)果若有小數(shù)則按進一法取近似值。以本院采用的炫速雙源CT為例，6歲患者，18公斤，總藥量30 mL，給藥速度1.5 ml/s，穿刺點為肘正中靜脈，定位像測得穿刺點距右心房38 cm，采用心電門控回顧性掃描，總掃描時間3.2 s，患者能配合屏氣，需要呼吸提示，掃描前準備時間為7 s，按公式計算得T=30/1.5-［7-38/（5+1.5）］-3.2/2=17.2 s，則在給藥開始后18 s觸發(fā)掃描；如果采用大螺距的炫速掃描，由于不需要屏氣且掃描時間極短［15］，掃描前準備時間為4 s，掃描時間為0.6 s，按公式計算得T=30/1.5-［4-38/（5+1.5）］-0.6/2=21.5 s。

此公式的目的，在于將給藥和掃描時會遇到的參數(shù)給予充分考慮并加以量化，以此給技術人員更易于把控的、可量化的指標來作為觸發(fā)掃描的依據(jù)，而非單純依靠經(jīng)驗的累及，可使剛開始接觸CHD患者CTA掃描的技師能盡快掌握掃描方法，提高檢查的成功率，并獲取更優(yōu)質(zhì)的圖像。

就公式本身而言看似復雜，但掃描準備時間和掃描時間較為恒定，當操作者使用的機器固定后此兩參數(shù)就基本固定，穿刺點距右心房距離/（5+注射流速）則可由操作者根據(jù)所采用的高壓注射器類型和特性進行微調(diào)，通過調(diào)整常數(shù)5來獲取適合自身設備的參數(shù)，這一過程一般在檢查幾個患者后即可調(diào)試完畢。在本公式中，對觸發(fā)時間影響最大的就是給藥時間，CHD患者由于相比正常人群不同程度存在血液分流，那在給藥時間超過正常人群對筆記從穿刺點到主動脈的平均時間應該滿足，根據(jù)一般正常人群的左室峰值時間并考慮一定心功能不全的因素［16］。結(jié)合本組研究的經(jīng)驗，大多數(shù)CHD病例給藥時間維持在15～18 s是合適的，在此時間下，可以根據(jù)患者病情及體重合理選擇流量及流速，對于有較大或較快的心房水平分流的患者，如較大的房間隔缺損，由于對比劑過早地由右心房分流到左心房，會使右心房的對比劑混合不均勻，對于這樣的情況，需要在檢查前仔細閱讀超聲報告，發(fā)現(xiàn)類似病例的時候可適當降低給藥流速，延長3～5 s給藥時間，對于右心房對比劑的均勻混合是有幫助的。

另外，檢查設備的成像速度也是本公式考評的一個重點，要保證成像質(zhì)量，需要在CT掃描期間保證各腔室都有對比劑充盈且濃度較為接近，所以在掃描觸發(fā)時間的制定上需要充分考慮掃描時所需耗費的時間，避免掃描兩端對比劑濃度差過大，對于不同的檢查設備，這個數(shù)值有較大的差異，常用在心臟掃描的小螺距心電門控掃描方式由于重疊范圍大，掃描速度相對較慢，則觸發(fā)時間選擇相對較早，將給藥時間相對延長一些，而雙源CT炫速方式掃描［15］和320排CT容積掃描［17-18］等掃描方案掃描時間可縮短到不足1 s，掃描時間對濃度的影響較小，則可將觸發(fā)時間選擇相對靠后，使上腔靜脈的對比劑更充分廓清，保證右心系統(tǒng)濃度的均勻性。所以本公式最后需要減除掃描時間就是對這一變量做了充分考量后提出的。

從統(tǒng)計結(jié)果可以看出，給藥時間為中心法組在三種方法中射線束硬化偽影評分是最高的，與其他兩種方法比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），而右心室腔濃度給藥時間為中心法組低于動態(tài)監(jiān)測法組和目測手動觸發(fā)法組，左心室腔濃度給藥時間為中心法組高于目測手動觸發(fā)法組，而與動態(tài)監(jiān)測法組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），這樣的結(jié)果表明給藥時間為中心法在采集時左心對比劑濃度高于右心，提示采集時處于右心系統(tǒng)的對比劑向左心廓清的過程，這樣的濃度差有利于重建出優(yōu)質(zhì)的三維圖像供診斷。另外，雖然給藥時間為中心法組的射線束硬化偽影評分高于另外兩種掃描方法，但應該看到，其評分主要集中在4分，平均分在3.78左右，與張永高等［10］采用“濃度遞減法”報道的平均4.48分雖有一定的差距，這與兩者采用的方法相關，但本研究采用給藥時間為重心法的病例已較少有明顯影響診斷的射線束硬化偽影出現(xiàn)，見圖5～6，并且此種方案優(yōu)勢在于無需提前稀釋對比劑，在高壓注射器的選擇上也具有普適性，在操作上更為簡易，提高檢查效率。

由于大多數(shù)高壓注射劑在注射時主要顯示給藥量而非給藥時間，在實際應用過程中，需要將觸發(fā)時間轉(zhuǎn)換為給藥量，通過公式：觸發(fā)時給藥量=注射流速×觸發(fā)時間，可計算出在給藥多少毫升后進行觸發(fā)。在掃描過程中，技師僅需重點關注高壓注射器上的給藥量來判斷觸發(fā)時間即可，使操作更為簡便易學，讓檢查技師能夠更快地上手。

圖5 冠狀位

圖6 三維重建

本研究將注射穿刺點選擇在上肢而非下肢，主要考慮上肢距心臟距離較近，可以用較少的生理鹽水盡可能將對比劑沖刷入心臟，有利于靜脈內(nèi)對比劑的廓清。對于采用下肢作為注射穿刺點的檢查方式，在同樣的原理下理論上通過調(diào)整公式內(nèi)的常數(shù)5也可以取得同樣的效果，但由于下肢血管距心臟距離較遠且管徑較為粗大，靜脈內(nèi)的對比劑廓清時間較長，更易產(chǎn)生層流現(xiàn)象，其經(jīng)驗尚需大組病例進行總結(jié)。

綜上，本研究采用方法與既往CHD患者CTA檢查掃描方案將觸發(fā)時間的選擇放在關注對比劑濃度變化不同，給藥時間為中心法將觸發(fā)時間的選擇轉(zhuǎn)移到給藥時間上面，綜合考慮了機器的性能、給藥的速度、掃描所需的時間等參數(shù)，將掃描觸發(fā)時間采用公式給予量化，使CHD的CT掃描更加容易掌握，并且其對射線束硬化偽影的抑制明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方案，值得臨床參考應用

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統(tǒng)計學符號的書寫

按照國家標準GB3358-82《統(tǒng)計學名詞及符號》的有關規(guī)定書寫，常用如下：（1）樣本的算術平均數(shù)用英文小寫（中位數(shù)仍用M）；（2）標準差用英文小寫s；（3）標準誤用英文小寫Sx ；（4）t檢驗用英文小寫t；（5）F檢驗用英文大寫F；（6）卡方檢驗用希文小寫 χ2；（7）相關系數(shù)用英文小寫r；（8）自由度用希文小寫μ；（9）概率用英文大寫P（P值前應給出具體檢驗值，如t值、χ2值、q值等）。以上符號均用斜體。

Administration-Time-Centered Congenital Heart Disease CT Scanning Plan/LIU Jia-ji，WANG Qian，ZHANG Ying，et al.//Medical Innovation of China，2016，13（22）：016-020

Objective：To seek a congenital heart disease（CHD） CTA scanning plan combining with image quality and operability on the basis of administrating time.Method：Scans were performed on 55 CHD patients through three groups，including dynamic monitoring method group of 19 patients，visual with manual triggering method group of 18 patients，and administration-time-centered method group of 18 patients，then beam hardening artifact score and ventricular cavity’s contrast media concentration among the above mentioned three ways were evaluated.Result：The beam hardening artifact score in the administration-time-centered method was better than that of both dynamic monitoring group and visual with manual triggering group.With respect to contrast media concentration of right ventricular cavity，the figures in the administration-time-centered group was lower than that in the dynamic monitoring group and visual ＆ manual triggering group.While the figures in the concentration of left ventricular cavity in the administration-time-centered group were higher than that in the visual with manual triggering group but showed no statistical difference compared with the figures in the dynamic monitoring group. Conclusion：Administration-time-centered method integrates parameters such as performance of machine，speed of drug administration，and scanning time into account，adopts formula to quantize scan triggering time，and makes CHD CT scanning more easily to be grasped.In addition，its restriction on beam hardening artifact is superior to traditional plan，therefore this method can be further studied and applied in clinical field.

Heart defects； Congenital； Tomography；ray computed； Scanning scheme

貴州省省市科技合作專項資金［省市科合（2015）54號］
①貴州省遵義市第一人民醫(yī)院 貴州 遵義 563002

劉家驥

（2016-03-16） （本文編輯：程旭然）