優(yōu)化CTA技術(shù)在嬰幼兒復(fù)雜先天性心臟病術(shù)前診斷的研究＊

黑龍江省哈爾濱市兒童醫(yī)院影像科(黑龍江 哈爾濱 150010)

張曉凡 王志偉 郝明珠王 芳 卓芝政 張 毅劉鑫春 徐守成

優(yōu)化CTA技術(shù)在嬰幼兒復(fù)雜先天性心臟病術(shù)前診斷的研究＊

黑龍江省哈爾濱市兒童醫(yī)院影像科(黑龍江 哈爾濱 150010)

張曉凡 王志偉 郝明珠王 芳 卓芝政 張 毅劉鑫春 徐守成

目的探討優(yōu)化低劑量CTA方案在小兒先天性心臟病(CHD)術(shù)前檢查的臨床價(jià)值。方法CHD患兒139例(年齡1天-6 歲)，根據(jù)患兒就診時(shí)間分別采用前門控和高級混合迭代重建技術(shù)(iDose4)、前門控和濾波反投影重建(FBP)、非門控和FBP進(jìn)行CTA檢查。采用方差分析及Post-Hoc雙樣本T檢驗(yàn)對每組患兒有效射線輻射劑量及圖像質(zhì)量進(jìn)行對比分析；并以手術(shù)結(jié)果為診斷標(biāo)準(zhǔn)，采用CTA診斷結(jié)果與超聲心動(dòng)圖(UCG)診斷結(jié)果進(jìn)行符合一致性分析。結(jié)果1.有效射線輻射劑量：前門控iDose4組較前門控FBP組降低13.8%、前門控i Dose4組較非門控FBP組降低23.5%(P＜0.05)。2.圖像質(zhì)量評估：前門控iDose4 組、前門控FBP組、非門控FBP組分別為：Ⅲ級36、57、12例；Ⅱ級0、25、8例，(χ2=15,.879，P＜0.05)。3.經(jīng)手術(shù)治療的CHD患兒(n=102)，術(shù)前CTA、UCG診斷結(jié)果與手術(shù)結(jié)果對比：CTA總診斷符合率94.5%(P＜0.001)，UCG診斷符合率90.4%(P＜0.001)。結(jié)論低劑量前門控iDose4 CTA技術(shù)在小兒CHD的術(shù)前應(yīng)用具有重要臨床意義。

小兒先天性心臟??；心電門控；迭代重建；輻射劑量

小兒先天性心臟病(congeni tal hear t disease，CHD)系胚胎期心臟血管發(fā)育異常而造成的畸形性疾病[1]。嬰幼兒復(fù)雜CHD往往合并多種心外大血管畸形、肺動(dòng)脈高壓等，引起嚴(yán)重血流動(dòng)力學(xué)改變，早期死亡率極高[2]。如何降低放射學(xué)檢查患兒的輻射劑量，依據(jù)國際放射防護(hù)委員會(huì)(Internat ional Commission on Radiological Protect ion，ICRP)提出約束輻射劑量的概念[3]。本研究優(yōu)化的CTA方案在小年齡、低體重、高心率CHD的臨床應(yīng)用，最大限度降低受檢小兒輻射劑量，為臨床術(shù)前評估提供精準(zhǔn)影像學(xué)診斷信息。

1 資料與方法

1.1 臨床資料選取本院2013～2016年經(jīng)CTA診斷為小兒CHD的139例患兒為研究對象，CHD包括復(fù)雜型、二種及以上單純畸形(ASD、VSA、PDA等)。所有患兒CTA檢查前均行心臟超聲心動(dòng)圖(UCG)檢查。研究對象按CTA檢查時(shí)間先后入組。83例患兒采用前門控掃描和濾波反投影重建技術(shù)(前門控FBP組)，男50例，女33例，年齡1天至6歲；36例患兒采用前門控掃描和高級混合迭代重建iDose4技術(shù)(前門控iDose4組)，男16例，女20例，年齡14天至5歲。20例患兒心率大于140次/min，采用非門控掃描和濾波反投影重建技術(shù)(非門控FBP組)，男11例，女9例，年齡1天至7月。該項(xiàng)研究取得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，檢查前均與患兒家長簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法CT設(shè)備及參數(shù)：使用Bri l liance128層螺旋CT。掃描參數(shù)：固定管電壓80kV，根據(jù)患兒體質(zhì)量采用不同管電流，體質(zhì)量≤20kg管電流80mAs，20kg＜體質(zhì)量≤30kg管電流120mAs，30kg＜體質(zhì)量≤40kg管電流150mAs。造影前鎮(zhèn)靜：不合作小兒鎮(zhèn)靜使用10%水合氯醛肛注，用量0.5～1.0ml/kg。新生兒可無需鎮(zhèn)靜，用棉被夾硬質(zhì)海綿舒適固定，采取自然熟睡狀態(tài)下進(jìn)行CTA檢查。對比劑：使用非離子型300mg I/ml 碘普羅胺注射液，速率為0.6ml/s～1.5ml/s，劑量1.5～2.5ml/kg，注射完畢追加10ml生理鹽水。掃描范圍：從患兒胸廓入口上到膈肌下2～5cm。感興趣區(qū)設(shè)置于隆突下降主動(dòng)脈內(nèi)，CT值為110Hu時(shí)觸發(fā)自動(dòng)掃描，采用血管預(yù)置法確定4秒掃描延遲時(shí)間。門控選擇：所有患兒均不使用藥物控制心率，心率在90～140次/分鐘，選擇前門控掃描，最佳時(shí)相為45%；特殊小年齡兒注入對比劑后如心率持續(xù)≧140 次/分鐘，則改為非門控掃描。重建方式：前門控iDose4組使用iDose4技術(shù)，前門控FBP組和非門控FBP組均使用濾波反投影重建(FBP)技術(shù)。

1.3 輻射劑量的計(jì)算依據(jù)有效射線輻射劑量(ED)根據(jù)公式 ED=K×DLP計(jì)算，其中K為轉(zhuǎn)換系數(shù)，參照歐洲CT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南[4]提出的胸部平均值0.014mSv/ (mGy·cm)，DLP為劑量長度乘積，DLP=CTDI×L，L為掃描長度，CTDIvol為患兒檢查時(shí)的平均容積CT劑量指數(shù)。

1.4 圖像重建掃描后數(shù)據(jù)傳至EBW工作站。根據(jù)不同心內(nèi)畸形和心外大血管畸形特點(diǎn)，對原始圖像進(jìn)行多方位后處理重建及測量。

1.5 圖像質(zhì)量主觀評估評估內(nèi)容：按心內(nèi)外解剖結(jié)構(gòu)節(jié)段分析法進(jìn)行初步診斷分析，觀察解剖畸形顯示是否清晰，有無偽影等進(jìn)行分級評估，窗寬、窗位可調(diào)節(jié)。

評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為3～0級，Ⅲ級：顯示清晰，無偽影；Ⅱ級：顯示比較清晰，少量偽影；Ⅰ級：顯示一般，中度偽影；0級：顯示差，偽影重。由2名具有心臟專業(yè)診斷經(jīng)驗(yàn)的高職醫(yī)師對病例的圖像進(jìn)行評估，意見不一致時(shí)再請第3位高職醫(yī)師診斷[5]，最終取得一致意見。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析統(tǒng)計(jì)軟件為SPSS 16.0，所有指標(biāo)均符合正態(tài)分布，采用方差分析及Pos t-Hoc多組比較的方差齊性Tukey HSD檢驗(yàn)比較前門控FBP、前門控iDose4、非門控FBP三組間有效射線輻射劑量差異；同時(shí)采用多組等級資料比較k ruska-Wa l l is秩和檢驗(yàn)，檢驗(yàn)對比三組的圖像質(zhì)量；術(shù)前CTA診斷結(jié)果、UCG檢查結(jié)果分別與手術(shù)結(jié)果進(jìn)行符合情況分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 CTA診斷結(jié)果三組CTA診斷小兒CHD共139例，主要畸形包括法樂四聯(lián)癥(含肺動(dòng)脈閉鎖)19例，右室雙出口等19例，主動(dòng)脈縮窄及主動(dòng)脈弓發(fā)育不良18例，肺靜脈異位引流16例(完全性12例，部分性4例)，永存動(dòng)脈干3例，肺動(dòng)脈吊帶3例，心內(nèi)膜墊缺損3例，完全性大血管轉(zhuǎn)位2例，房間隔缺損、室間隔缺損及動(dòng)脈導(dǎo)管未閉同時(shí)存在二種及以上48例，血管環(huán)8例。并發(fā)其他畸形：氣管性支氣管17例、顯著肺血增多或減少53例、肺感染54例、肺動(dòng)脈高壓39例、大側(cè)枝血管10例；上腹部畸形10例(腹腔內(nèi)臟轉(zhuǎn)位，多脾或無脾綜合征等)。

采用先天性心臟病影像學(xué)節(jié)段分析法[6]，對CTA診斷的139例CHD中已完成手術(shù)治療102例患兒進(jìn)行分析，共檢出畸形279處：其中心內(nèi)畸形142處，心室大血管連接畸形52處，心外大血管畸形85處，見圖1-7。

表1 三組CTDIvol、DLP及ED比較 (±s)

表1 三組CTDIvol、DLP及ED比較 (±s)

備注：*表示前門控FBP組與前門控iDose組比較，**表示前門控FBP組與非門控FBP組比較，***表示前門控iDose組與非門控FBP比較

組別 例數(shù) C T D I v o l ( m G y )a D L P ( m G y · c m )a E D ( m S v )a前門控F B P 組 8 3 2 . 5 0 ± 0 . 2 3 9 3 1 . 7 0 ± 7 . 3 5 7 0 . 8 7 ± 0 . 1 2 3前門控i D o s e 4 組 3 6 2 . 0 8 ± 0 . 2 5 7 2 6 . 4 0 ± 8 . 1 9 0 0 . 7 5 ± 0 . 1 4 3非門控F B P 組 2 0 2 . 6 0 ± 0 . 0 0 1 2 6 . 4 7 ± 4 . 2 7 9 0 . 9 8 ± 0 . 1 5 3方差分析 F = 5 1 . 0 3 8 F = 8 . 6 8 F = 2 1 . 4 8 9 P ＜0 . 0 0 1 P ＜0 . 0 0 1 P ＜0 . 0 0 1 P o s t -H o c T u k e y H S D * P ＜0 . 0 0 1 * P = 0 . 0 0 1 * P ＜0 . 0 0 1 * * P = 0 . 1 6 2 * * P = 0 . 0 1 2 * * P = 0 . 0 0 1 * * * P ＜0 . 0 0 1 * * * P ＜0 . 0 0 1 * * * P ＜0 . 0 0 1

表2 三組主觀圖像質(zhì)量評估比較

表3 102例CHD患兒術(shù)前CTA、UCG與手術(shù)結(jié)果符合情況比較（%）

2.2 有效射線輻射劑量比較有效射線輻射劑量：前門控iDose4組較前門控FBP組降低13.8%、前門控iDose4組較非門控FBP組降低23.5%，前門控FBP組較非門控FBP組降低11.2%，P ＜0.05，三組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表1。

2.3 三組CTA主觀圖像質(zhì)量評估主觀評估三組圖像質(zhì)量，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為Ⅲ-0級，經(jīng)多組等級資料比較的k ruska-Wa l l is秩和檢驗(yàn)，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=15.879，P＜0.05)。主觀圖像質(zhì)量評估前門控二組分別為Ⅲ級94例，0級0例，非門控組Ⅲ級12例，0級0例，前門控組圖像更加清晰準(zhǔn)確的顯示CHD解剖畸形，尤為前門控iDose4組，見表2，圖8-9。

2.4 102例CHD術(shù)前CTA、UCG與手術(shù)結(jié)果符合情況比較CTA在心室大血管連接、心外大血管畸形及其他畸形方面診斷準(zhǔn)確性明顯優(yōu)于UCG。CTA總體診斷與手術(shù)結(jié)果符合率為94.5%，UCG診斷與手術(shù)結(jié)果符合率為90.4%，二者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表3。

3 討 論

放射實(shí)踐中應(yīng)嚴(yán)格遵循和合理實(shí)現(xiàn)更低劑量(as l ow as reasonably achievable，ALARA)原則[3]。降低CT射線輻射劑量的主要技術(shù)，包括管電流自動(dòng)減低調(diào)制、降低管電壓、加大螺距、加大掃描層厚及前瞻性心電門控掃描模式等。CT前門控掃描技術(shù)，由于使用了進(jìn)床間斷掃描，單一時(shí)相曝光，用減少掃描時(shí)間來降低了輻射劑量[7]。CT重建技術(shù)主要包括迭代重建及FBP 等[8]。高級混合迭代重建iDose4技術(shù)[9]為雙空間多模型的迭代重建技術(shù)。解決了FBP因劑量降低而產(chǎn)生的噪聲問題。本項(xiàng)目前門控iDose4組最大程度降低患兒輻射劑量，同時(shí)獲得比FBP重建法更好的圖像質(zhì)量，與吳俊[10]等研究的心臟低劑量組有效輻射劑量(ED)明顯低于常規(guī)劑量組基本相符合。

本研究經(jīng)手術(shù)證實(shí)的102例先天心臟病患兒，在心外大血管畸形、心室大血管連接異常的診斷與手術(shù)符合率中，CTA分別為96.6%、96.2%，超聲分別為77.3%、88.5%，與黃美萍[11]等診斷復(fù)雜型先心病的準(zhǔn)確率(97.4%)接近。CTA在診斷心外大血管、冠狀動(dòng)脈起源、體肺側(cè)枝血管、氣道畸形、肺循環(huán)異常及肺感染、腹部異常等方面較UCG更具有絕對優(yōu)勢[12]。CTA與手術(shù)不符合的主要疾病為小的房間隔缺損、接近閉合的動(dòng)脈導(dǎo)管及高位的室間隔缺損，考慮與小年齡、高心率和高流速對比劑影響圖像質(zhì)量，多發(fā)細(xì)小側(cè)枝血管與接近閉合的動(dòng)脈導(dǎo)管分辨困難等因素有關(guān)。

優(yōu)化方案有效解決小年齡，發(fā)育差、低體重、高心率嬰幼兒的術(shù)前CTA檢查技術(shù)瓶頸難題。實(shí)現(xiàn)不用鎮(zhèn)靜劑或麻醉的造影前準(zhǔn)備方法，成功完成新生兒CTA檢查；同時(shí)使用低對比濃度和劑量的造影劑；多種圖像后處理技術(shù)聯(lián)合一并獲得小兒心內(nèi)、心外大血管、冠狀動(dòng)脈起源、側(cè)枝血管、氣道、肺、上腹部優(yōu)質(zhì)圖像。有效輻射劑量前門控iDose4組較前門控FBP組降低13.8%、前門控iDose4組較非門控FBP組降低23.5%，掃描劑量基本控制在亞mSv，真正意義實(shí)現(xiàn)小兒低輻射CTA掃描。為CHD患兒心臟外科手術(shù)的案決策，提供豐富精準(zhǔn)的影像學(xué)信息，

女 13月部分型肺靜脈畸形引流（前門控FBP組）。圖1 VR重建顯示異常引流肺靜脈（白箭頭）。圖2 MIP重建顯示異常引流肺靜脈（白箭頭）。女 1月完全型肺靜脈畸形引流心上型（前門控iDose組）。圖3 MIP重建顯示異常引流肺靜脈（白箭頭）。圖4 VR重建顯示異常引流肺靜脈（白箭頭）。女 3月法魯氏四聯(lián)癥（前門控iDose組）。圖5 MIP重建顯示主動(dòng)脈騎跨（白箭頭）。圖6 MinIP重建顯示CHD伴發(fā)氣管性支氣管（黑箭頭）。女 1歲 法魯氏四聯(lián)癥（前門控iDose組）Ⅲ級圖像。圖7-8 軸位顯示主動(dòng)脈騎跨和室間隔缺損（白箭頭）。圖9 男，2月，心率152次/分，心內(nèi)膜墊缺損 （非門控組）Ⅱ級圖像。

顯著降低小兒CHD的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，具有很高臨床實(shí)用價(jià)值。

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(本文編輯: 張嘉瑜)

Optim ization of CTA Techniques in the Preoperative Diagnosis of Com p licated Congenital Heart Disease in Infants and Young Children*

ZHANG Xiao-fan, WANG Zhi-wei, HAO M ing-zhu,et al., Department of Radiology, Harbin City Children's Hospital, Harbin 150010, Heilongjiang Province, China

ObjectiveEvaluate the preoperative clinical value of optim ized low-doses CTA exam ination in children With congenital heart disease (CHD).Methods139 children With CHD(aged 1 day-6 years) were included in this study, CTA exam inations based on 3 different techniques including the front door and high-level m ixed iterative reconstruction technique (iDose4), the front door and filter back projection reconstruction place place (FBP) and gate control and FBP were carried out on these children according to the patient's clinical visiting time. Statistical analysis including the analysis of variance and Post Hoc-two sample T test were performed to compare the effective radiation dose and image quality. The results of surgery were taken as the diagnostic criteria, and consistency analysis were used to evaluate the CTA diagnosis and echocardiography (UCG) diagnosis respectively.Results1.Resultson effective radiation dose: the front door iDose4 control group was 13.8% lower than the front door place control FBP group, the front control iDose4 place was 23.5% lower than a non-gate control FBP group (P＜0.05).2.Resultson image quality assessment: the front door place controlled iDose4 group, the front door FBP group place, non-gate control FBP respectively: Ⅲ level 36, 57, 12 cases, ⅡLevel 0, 25, 8 cases (χ2=15, 879, P＜0.05).3.Resultson the consistency With surgical results: 102 children were carried out the surgical treatments, consistencies of preoperative CTA and UCG diagnosis were as follows: CTA total diagnostic coincidence rate 94.5% (P＜0.001), the UCG diagnosis coincidence rate 90.4% (P＜0.001).ConclusionLow doses of front door control iDose4CTA technology has important preoperative clinical significance in children With CHD.

Congenital Heart Disease; Iterative Reconstruction; Radiation Dose

R541.4

A

2013年哈爾濱市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目：2013AA3BS018

10.3969/j.i s s n.1672-5131.2016.11.016

張 毅

2016-09-25