雙源CT Flash掃描模式對(duì)復(fù)雜性先天性心臟病的圖像質(zhì)量及輻射劑量研究

楊進(jìn)軍， 孫　莉， 張　歡， 班允清

(新疆醫(yī)科大學(xué)第五附屬醫(yī)院影像中心， 烏魯木齊　830011)

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雙源CT Flash掃描模式對(duì)復(fù)雜性先天性心臟病的圖像質(zhì)量及輻射劑量研究

楊進(jìn)軍， 孫莉， 張歡， 班允清

(新疆醫(yī)科大學(xué)第五附屬醫(yī)院影像中心， 烏魯木齊830011)

目的探討雙源CT Flash掃描模式應(yīng)用于復(fù)雜性先天性心臟病的圖像質(zhì)量及輻射劑量。方法選擇37例復(fù)雜性先天性心臟病患兒，隨機(jī)分為兩組，A組(20例)采用雙源CT前瞻性心電門控大螺距(Flash)掃描模式， B組(17例)采用前瞻性心電門控序列(Sequence)掃描模式。兩組進(jìn)行雙盲主觀評(píng)價(jià)，再采用噪聲、信噪比(SNR)、對(duì)比噪聲比(CNR)等指標(biāo)對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。采用容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)、劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)、有效輻射劑量(ED)等指標(biāo)評(píng)價(jià)兩組輻射劑量。結(jié)果A組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分為(4.25±0.89)分，高于B組(3.94±1.06)分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05 )；兩組客觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。兩組大血管層面和心腔層面2個(gè)部分的左右心房、心室及肺動(dòng)脈主干、升降主動(dòng)脈ROI區(qū)的噪聲、信噪比(SNR)和對(duì)比噪聲比(CNR)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。A組患兒接受的輻射劑量低于B組，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05 )。結(jié)論雙源CT Flash掃描模式圖像質(zhì)量能滿足復(fù)雜性先天性心臟病診斷需求，并能有效降低輻射劑量，是值得推廣的掃描技術(shù)。

雙源CT； 先天性心臟病； 圖像質(zhì)量； 輻射劑量

多排螺旋CT(multidetector computed tomography,MDCT)CTA成像應(yīng)用于心臟疾病的診斷已經(jīng)有較久歷史，CT設(shè)備歷經(jīng)了單排、多排CT以及近年的寶石能譜CT、雙源CT等，隨著時(shí)間、空間分辨率的不斷提高，各種偽影干擾問題得到了優(yōu)化解決，對(duì)于先天性心臟病的成像技術(shù)也越來(lái)越成熟[1]。但CT檢查帶來(lái)的輻射傷害不容忽視，Cheng等[2]報(bào)道嬰幼兒受輻射引發(fā)惡性腫瘤的概率是成人的10倍，因此在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低輻射劑量，是目前CT應(yīng)用于嬰幼兒先心病首先要解決的問題。常用的低劑量掃描模式包括前瞻性心電門控序列(sequence)掃描模式和前瞻性心電門控大螺距(Flash)掃描模式。本研究探討雙源CT Flash掃描模式應(yīng)用于復(fù)雜性先天性心臟病的圖像質(zhì)量及輻射劑量，并與前瞻性心電門控序列掃描模式圖像質(zhì)量及輻射劑量進(jìn)行對(duì)比，現(xiàn)報(bào)道如下。

1　資料與方法

1.1一般資料選擇2013年5月-2015年6月新疆醫(yī)科大學(xué)第五附屬醫(yī)院經(jīng)臨床或超聲心動(dòng)圖診斷為復(fù)雜性先天性心臟病的患兒，均就診于我院心胸外科，需心血管CTA增強(qiáng)掃描明確其心臟及大血管的解剖變異情況。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)臨床擬診斷復(fù)雜先心患兒；(2)年齡0～5歲；(3)無(wú)心衰并發(fā)癥且生命體征穩(wěn)定者。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)碘造影劑過敏；(2)肝腎功能不良；(3)外周血管條件差；⑷鎮(zhèn)靜失敗者。共收集符合要求37例患兒，平均年齡(1.84±1.06)歲，平均體質(zhì)量(12.04±3.87)kg，平均心率(126.19±20.83)次/min，隨機(jī)將其分為兩組，A組(20例)采用Flash掃描模式，B組(17例)采用Sequence掃描模式。每位患兒于檢查前均由監(jiān)護(hù)人簽署知情同意書。所有患兒均接受超聲心動(dòng)圖檢查，并行外科手術(shù)治療。

1.2掃描前準(zhǔn)備檢査前禁食6 h，年齡<2歲或檢查不合作的患兒待其熟睡，或檢查前使用10%水合氯醛(0.5 mL/kg體質(zhì)量)鎮(zhèn)靜后進(jìn)行檢查，能夠配合檢查的患兒于檢查前訓(xùn)練呼吸，所有患兒檢查前無(wú)需服用控制心率藥物。

1.3掃描方法和參數(shù)采用西門子炫速雙源CT，患兒若能配合，在安靜屏氣狀態(tài)下完成掃描，若配合欠佳，待其熟睡后完成檢查。采用頭先進(jìn)的掃描方式，使用雙筒高壓注射器經(jīng)手背或足背靜脈、肘前靜脈注射造影劑，流速根據(jù)患兒體質(zhì)量制定，總量不超過2 mL/kg體質(zhì)量，隨后追加5～10 mL生理鹽水。掃描范圍從胸廓入口至膈頂，使用手動(dòng)觸發(fā)掃描模式，追蹤層面選取左心房層面，此層面包括左心房、右心房、兩心室流出道或兩大動(dòng)脈根部，以上述各房室及血管腔內(nèi)均有造影劑顯影為觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，延遲時(shí)間5 s[3]。定位像掃描參數(shù)：70 kVp，50 mAs；監(jiān)測(cè)層面：70 kVp，20 mAs。Flash掃描參數(shù)設(shè)置如下：管電壓設(shè)定為70 kVp，準(zhǔn)直128 mm×0.6 mm，層厚0.75 mm，機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度0.28 s/r，時(shí)間分辨率75 ms，心電觸發(fā)掃描預(yù)設(shè)在40%R-R間期；Sequence掃描參數(shù)設(shè)置如下：管電壓70 kVp,準(zhǔn)直2 mm×32 mm×0.6 mm,層厚0.75 mm，機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度0.33 s/r，時(shí)間分辨率83 ms，心電觸發(fā)掃描預(yù)設(shè)在40%R-R間期。兩組管電流均應(yīng)用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)技術(shù)，范圍230～270 mA。兩組數(shù)據(jù)重建均選用B26f卷積核。記錄相關(guān)實(shí)際掃描參數(shù)。

1.4圖像后處理所有的圖像傳送到Syngo工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，應(yīng)用Circulation軟件對(duì)掃描的血管重組，重組圖像層厚均為0.75 mm，卷積核均采用B26f。圖像處理包括最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)、容積再現(xiàn)(volume rendering,VR)和曲面重建(curve planar reformation,CPR)。

1.5圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)A、B組患兒的檢查原始圖像、重建圖像及臨床病史資料均由2位高年資CT診斷醫(yī)生在雙盲、隨機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析討論，圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)采用5分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[4]：1分：圖像質(zhì)量很差，無(wú)法獲得診斷相關(guān)信息，無(wú)法滿足診斷要求；2分：圖像質(zhì)量差，只能顯示其中一部分解剖信息，需要進(jìn)一步行DSA檢查及其他檢查，以明確病變解剖信息；3分：解剖結(jié)構(gòu)顯示基本清楚，經(jīng)仔細(xì)閱片以后，臨床需要的解剖關(guān)系能夠基本辨認(rèn)，不需要進(jìn)一步檢查評(píng)價(jià)解剖結(jié)構(gòu)；4分：解剖結(jié)構(gòu)顯示良好，可清晰辨認(rèn)病變解剖結(jié)構(gòu)，臨床問題可以被清楚地解釋；5分：解剖結(jié)構(gòu)顯示優(yōu)良，無(wú)偽影干擾，可自信辨認(rèn)所有心內(nèi)、心外結(jié)構(gòu)，臨床問題可以被清楚地解釋。

1.6圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)圖像客觀評(píng)價(jià)的內(nèi)容包括 心腔、大血管的噪聲(SD)、信噪比(SNR)和對(duì)比噪聲比(CNR)，SNR和CNR公式：SNR=心臟大血管的平均增強(qiáng)CT值/噪聲 CNR=(心臟大血管的平均增強(qiáng)CT值-胸肌CT值)/噪聲[4]。在兩組的右心房、右心室、左心房、左心室、主肺動(dòng)脈及主肺動(dòng)脈層面升主動(dòng)脈、降主動(dòng)脈的圖像內(nèi)分別各選取1 cm2感興趣區(qū)，測(cè)量其內(nèi)噪聲、SNR、CNR，進(jìn)行組間比較[5],感興趣區(qū)的測(cè)量在原始薄層軸位圖像上進(jìn)行。將左右心房、心室的數(shù)據(jù)作為心腔層面部分，將肺動(dòng)脈干、升主動(dòng)脈、降主動(dòng)脈的數(shù)據(jù)作為血管層面部分，對(duì)兩組2個(gè)層面的客觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

1.7輻射劑量的評(píng)價(jià)記錄所有患兒檢查完成后的容積CT劑量指數(shù)CTDIvol(mGy)和劑量長(zhǎng)度乘積DLP(mGy/cm)，計(jì)算有效輻射劑量(ED)，計(jì)算公式：ED=k×DLP(其中k為轉(zhuǎn)換因子)，采用胸部轉(zhuǎn)換因子(k)：年齡<4個(gè)月者為0.039 mSv/mGy；4個(gè)月～1歲者為0.026 mSv/mGy；1～6歲者為0.018 mSv/mGy；10歲者為0.013 mSv/mGy[6]。比較兩組輻射劑量的差異。

1.8統(tǒng)計(jì)學(xué)處理使用SPSS17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料的比較分析采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料分析比較采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)A組質(zhì)量圖像主觀評(píng)分為(4.25±0.89)分，高于B組(3.94±1.06)分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05 )，見表1。

表1　兩組圖像質(zhì)量的主觀比較/例

2.2圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)兩組大血管層面和心腔層面2個(gè)部分的左右心房、心室及肺動(dòng)脈主干、升降主動(dòng)脈ROI區(qū)的噪聲、信噪比(SNR)和對(duì)比噪聲比(CNR)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表2。

表2　兩組圖像質(zhì)量客觀比較(±s)

2.3輻射劑量的評(píng)價(jià)A組患兒平均DLP為(6.34±1.82)mGy/cm，平均ED為(0.26±0.09) mSv；B組患兒平均DLP為(15.83±5.74)mGy/cm， 平均ED為(0.61±0.34)mSv。兩組ED值比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義， A組患兒接受的輻射劑量低于B組，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05 )，見表3。

表3　A與B組輻射劑量結(jié)果比較(±s)

3　討論

心電門控技術(shù)包括回顧性心電門控和前瞻性心電門控?；仡櫺孕碾婇T控技術(shù)采用螺旋掃描的方式進(jìn)行全心動(dòng)周期的數(shù)據(jù)采集，然后按照相應(yīng)的心電信號(hào)選擇R-R間期內(nèi)特定時(shí)相的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，這使受檢者所受的輻射劑量相當(dāng)高。Sequence模式結(jié)合了步進(jìn)式(step-and-step,SAS)數(shù)據(jù)采集技術(shù)和ECG觸發(fā)移床技術(shù)，在預(yù)設(shè)的R-R間期內(nèi)觸發(fā)掃描下一個(gè)心動(dòng)周期移床，X線曝光只在固定的時(shí)相發(fā)生， 因而可以顯著降低輻射劑量[7]。趙宏亮等[8]報(bào)道前瞻性序列掃描較回顧性螺旋掃描可降低76%～83%輻射劑量。但此方法的缺點(diǎn)在于掃描是不連續(xù)的，易受心率和心律的影響，且不能進(jìn)行心功能評(píng)價(jià)。第二代雙源CT具有更寬的探測(cè)器和更快的旋轉(zhuǎn)速度，采用2個(gè)128層扇區(qū)和280 ms周旋轉(zhuǎn)速度，時(shí)間分辨率為75 ms，實(shí)現(xiàn)了大螺距掃描。Flash Spiral模式是第二代DSCT特有的掃描模式，采用了大螺距與前瞻性心電門控螺旋掃描的結(jié)合，因其只需采集1～2個(gè)心動(dòng)周期預(yù)設(shè)期相的數(shù)據(jù)，所以掃描時(shí)間明顯縮短，使受檢者所受輻射劑量較前瞻性心電門控觸發(fā)掃描明顯降低；同時(shí)還避免了在多個(gè)心動(dòng)周期采集的重疊掃描，是更適用于嬰幼兒先天性心臟病CTA檢查的掃描方式。

本研究分別從主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)和客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)來(lái)分析兩組不同掃描模式的圖像質(zhì)量。主觀評(píng)價(jià)結(jié)果顯示A組的圖像質(zhì)量要優(yōu)于B組的圖像；客觀評(píng)價(jià)結(jié)果顯示兩組的圖像質(zhì)量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。出現(xiàn)這種情況的原因是兩組掃描方式的不同，B組采用的是“步進(jìn)-點(diǎn)射”軸面數(shù)據(jù)采集技術(shù)和適應(yīng)性心電觸發(fā)移床技術(shù)，掃描和進(jìn)床分離，完成掃描需要采集3～4個(gè)心動(dòng)周期的數(shù)據(jù)，掃描時(shí)間較長(zhǎng)[9]，故導(dǎo)致嬰幼兒哭鬧引起的位置移動(dòng)，以及心率過快或者不齊的造成偽影概率加大。A組Flash模式對(duì)于心率有一定要求，但先心病患兒對(duì)冠脈要求也多為開口、走形的觀察，沒有冠狀動(dòng)脈CTA要求嚴(yán)格[10]。Flash模式掃描進(jìn)床速度極快，掃描時(shí)間相對(duì)明顯縮短，因呼吸、躁動(dòng)以及心率差所導(dǎo)致的偽影，例如圖像局部的錯(cuò)層、小血管模糊顯影、大血管管壁毛糙等均明顯減少。而客觀圖像評(píng)價(jià)的各個(gè)指標(biāo)，如CT值、噪聲、信噪比和對(duì)比噪聲比，是分別在感興趣選取某一平面進(jìn)行對(duì)比分析的，是概括性的量化圖像質(zhì)量，在整體反映圖像的情況方面有所欠缺。

本研究結(jié)果顯示，A組Flash掃描模式，其輻射劑量明顯小于B組前門控序列掃描模式組。A組掃描時(shí)間短，X線曝光時(shí)間短，因心率的不同，采集圖像在1～2個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)；B組雖然僅在預(yù)設(shè)的時(shí)相進(jìn)行X線曝光和數(shù)據(jù)采集，但掃描全程需4～5個(gè)心動(dòng)周期。Goo等[11]研究結(jié)果表明雙源CT回顧性心電門控掃描在新生兒及兒童患者的平均輻射劑量為2～6 mSv，前瞻性心電門控的平均輻射劑量為0.2～0.7 mSv；紀(jì)曉鵬等[12]采用管電壓70 kVp結(jié)合Flash掃描，36例患兒的平均有效輻射劑量為0.125 mSv，最低者僅為0.078 mSv。本研究顯示B組平均有效輻射劑量為0.61 mSv，A組平均有效輻射劑量為0.26 mSv，略高于文獻(xiàn)[11]報(bào)道結(jié)果，但仍具有一致性。

本研究的不足之處在于兩組病例數(shù)均較少；另兩組掃描模式均未采取個(gè)性化掃描的方案，如對(duì)新生兒或低體重的患兒管電壓可降至更低；對(duì)于部分心率過快的患兒，可預(yù)設(shè)定在25%～40%不同時(shí)相曝光采集數(shù)據(jù)[13]，以減少心臟的搏動(dòng)偽影。

綜上所述，對(duì)于嬰幼兒的先天性心臟病的診斷，尤其是復(fù)雜性先天性心臟病，雙源CT Flash掃描模式可以清晰顯示心內(nèi)外畸形結(jié)構(gòu)，基本能夠滿足診斷要求，并且相對(duì)于Sequence掃描模式，圖像質(zhì)量更佳，輻射劑量卻減低，是值得未來(lái)推廣應(yīng)用的綠色、安全的檢查方法。

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(本文編輯周芳)

Clinical application research for the image quality and radiation dose of the flash spiral mode of dual-source CT used in diagnosing congenital heart disease

YANG Jinjun， SUN Li， ZHANG Huan， BAN Yunqing

(DepartmentofImagingCenter,TheFifthAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China)

ObjectiveTo explore the application of the Flash spiral scanning mode of dual-source CT in the evaluation of complex congenital heart disease, and to compare with the prospective ECG-gated sequence scanning mode in image quality and radiation dose. MethodsRetrospective analysis of the 37 children with complex congenital heart disease, all the cases involved were divided into group A and group B. Group A (20 cases) used Flash spiral mode, and group B (17 cases) used the prospective ECG-gated sequence mode. The objective evaluation of image quality were described by the noise, the signal-to-noise ratio (SNR) and the contrast-to-noise ratio (CNR). Comparison was performed between two groups in volume CT dose index (CTDIvol) , dose length product (DLP), effective radiation dose (ED). ResultsThere was statistically significant difference between the two groups, group A were significantly lower than that in group B (P<0.05). Image quality evaluation: there were significant differences between the two groups in terms of subjective image quality assessment (P<0.05), objective evaluation of image quality showed that although the group A is higher than group B, there was no statistical difference between the two groups of no statistical difference between the two groups (P>0.05). ConclusionsThe Flash spiral mode of Dual-source CT, which was used in the diagnosis of complex congenital heart disease, can reduce the radiation dose under the condition, and could meet the requirement of the diagnosis in the image quality .This scanning mode is worth popularizing.

dual-suorce CT; congenital heart disease; image quality; radiation dose

新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金(2015211C174)

楊進(jìn)軍(1974-)，男，碩士，主治醫(yī)師，研究方向：CT、磁共振影像診斷。

班允清，女，碩士，副主任醫(yī)師，研究方向：CT、磁共振診斷，E-mail: 305844324@qq.com。

R445

A

1009-5551(2016)06-0753-04

10.3969/j.issn.1009-5551.2016.06.022

2015-11-05]