新型寬體探測器 CT對先天性心臟病小兒心臟成像中冠狀動脈可視性評估

劉冰，范麗娟，張計旺，徐冬生，李旭

先天性心臟病(congenital heart disease，CHD)常合并冠狀動脈發(fā)育的異常。冠狀動脈異常通常分為兩種[1,2]，一種是冠狀動脈起源、走行及終止異常，此種情況會直接影響手術操作，另一種是有血流動力學意義的冠狀動脈異常(包括左冠狀動脈閉鎖、冠狀動脈起源于肺動脈、冠狀動脈瘺等)，此種情況可能會導致患兒心臟不良事件，如心肌缺血、心肌梗死或心臟猝死。冠狀動脈異常對先天性心臟病的手術治療有重要意義，例如冠狀動脈橫跨右室流出道走行決定了法洛四聯(lián)癥手術方式的選擇，同時由于表面組織的遮蓋或者心肌橋的存在易造成手術中對冠狀動脈的探查受限。因此手術前詳細而準確的了解冠狀動脈解剖信息對于制定外科治療計劃至關重要。兒童冠狀動脈管徑小、檢查時心率快、合作有限，在冠狀動脈成像技術上存在挑戰(zhàn)性[3]。Goo等[4]研究顯示64層CT心電門控掃描可以提高自由呼吸的CHD患兒冠狀動脈的可視度。Yu等[5]研究表明利用雙源CT成像能夠有效地評估CHD患兒的冠狀動脈發(fā)育情況。而另一文獻報道[6]利用第二代雙源CT前門控大螺距掃描技術對CHD患兒成像雖輻射劑量較低，但對冠狀動脈的顯示效果不佳。目前基于新一代寬體探測器CT對CHD患兒心臟CT造影中冠狀動脈各節(jié)段顯示情況的研究報道很少。本研究利用寬體探測器CT軸掃技術研究CHD患兒冠狀動脈各節(jié)段的可視性及圖像質(zhì)量，旨在初步評價其在臨床應用中的價值。

材料與方法

1.研究對象

連續(xù)選取2016年8月-2019年6月在本院經(jīng)超聲心動圖確診為先天性心臟病并進一步行CT心臟成像明確心血管解剖結構的177例患兒納入該項研究。排除標準：①碘對比劑過敏；②腎功能不全；③先天性心臟病術后復查。排除1例有碘對比劑過敏史的患兒及4例先天性心臟病術后復查的患兒，最終納入該研究的對象共172例，其中男88例，女84例，平均年齡(32.09±39.89)月(19天～16歲)，平均體重(12.08±8.74)kg(2.80～61 kg)，平均身高(85.40±24.48)cm(51.00～170.00 cm)，平均心率(115.32±22.33)次/分(58～182次/分)。按年齡不同分為4組，組1：年齡≤1歲，97例；組2：1歲<年齡≤5歲，48例；組3：5歲<年齡≤10歲，18例；組4：年齡>10歲，9例。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準，所有患兒家長或監(jiān)護人均簽署了知情同意書。

2.掃描方法

患兒取仰臥位，雙手上舉，心電監(jiān)護監(jiān)測心率，利用新一代高時間分辨率寬體探測器CT(Revolution CT，美國GE公司)掃描儀，采用前瞻性低劑量心電門控軸掃技術在一個心動周期內(nèi)完成全心數(shù)據(jù)采集，掃描范圍自胸骨上切跡至膈下2 cm。對于配合不佳的患兒檢查前給予水合氯醛口服或灌腸，鎮(zhèn)靜滿意后再行CT檢查。應用雙筒高壓注射器(Ulrich missouri)經(jīng)足背靜脈或左上肢靜脈先以0.8～2.5 mL/s的流率注射非離子型對比劑碘海醇(350 mg I/mL)或碘佛醇(350 mg I/mL)。對比劑總量為1.5 mL/kg體重，注射完畢后以相同流率注射生理鹽水5.0～10.0 mL。掃描參數(shù)：管電壓80 kV，管電流由智能毫安功能自動決定，預設噪聲指數(shù)為18 HU。掃描野選用心臟最小模式，層厚0.625 mm。機架旋轉(zhuǎn)速度0.28秒/轉(zhuǎn)。預設采集時相窗35%～55% R-R間期。新型自適應統(tǒng)計迭代重建(ASIR-V)權重為50%。掃描過程中使用對比劑自動追蹤技術，感興趣區(qū)置于右心室腔，觸發(fā)閾值設置為100 HU。

3.圖像后處理及圖像質(zhì)量評估

圖像后處理：所有圖像傳至后處理工作站(Advantage Workstation 4.6，美國GE公司)進行分析，包括多平面重組(multiplanar reformation，MPR)、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)以及容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)。將原始數(shù)據(jù)以5%R-R間期作為間隔，使用標準算法進行多期相重建，然后選擇最佳期相使用冠狀動脈追蹤凍結技術(snapshot freeze，SSF)以最佳期相為中心前后各85ms重建3個期相，重建的3個期相SSF數(shù)據(jù)傳至工作站進行校準重建，得到最終的最佳期相的運動凍結圖像。使用最終的SSF圖像在工作站上進行圖像后處理及分析。

圖像質(zhì)量評估：主觀評價采用4分制原則[7]，1分：圖像質(zhì)量差，無法辨認冠狀動脈。2分：圖像質(zhì)量一般，冠狀動脈邊緣模糊，中度偽影。3分：圖像質(zhì)量良好，冠狀動脈邊緣稍模糊，輕度偽影。4分：圖像質(zhì)量優(yōu)秀，冠狀動脈邊緣清晰銳利，無偽影。1分圖像無法判讀，2分以上圖像認為可以判讀，有診斷意義(圖1)。將冠狀動脈分為11個節(jié)段[4]進行評價：左冠狀動脈開口(left coronary origin,LO)，右冠狀動脈開口(right coronary origin,RO)，左主干(left main artery,LM)，左前降支(left anterior descending artery,LAD)平均分成3段：近段(LAD1)、中段(LAD2)、遠段(LAD3)，回旋支(left circumflex artery,LCX)平均分成2段：近段(LCX1)、遠段(LCX2)，右冠狀動脈(right coronary artery,RCA)平均分成3段：近段(RCA1)、中段(RCA2)、遠段(RCA3)(圖2)。由于回旋支長度通常短于左前降支及右冠狀動脈，故平均分為2段。對CHD患兒冠狀動脈的分段評估由兩名具有5年以上先天性心臟病診斷經(jīng)驗的放射科副主任醫(yī)師共同討論完成，二者意見不一致時請第3位上級醫(yī)師協(xié)助取得一致意見。

圖1 心臟CT成像示冠狀動脈評分等級及圖像質(zhì)量客觀評價。箭指為前降支近段。a)1分，無法辨認冠狀動脈；b)2分，冠狀動脈邊緣模糊，中度偽影；c)3分，冠狀動脈邊緣稍模糊，輕度偽影；d)4分，冠狀動脈邊緣清晰，無偽影; e)1為升主動脈根部CT值，2為同水平背部肌肉CT值；ROI均為10mm2。

表1 不同年齡組患者的一般資料比較

注：*組3與組4之間心率差異無統(tǒng)計學意義P=0.316

第3位高年資主治醫(yī)師對CT圖像質(zhì)量進行客觀評價，測量升主動脈根部CT值、噪聲及同水平背部肌肉CT值，計算得出圖像的信噪比(signal to noise，SNR)及對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)。ROI(10mm2)設定于血管中央，注意避開鄰近結構，以避免部分容積效應。圖像噪聲值為升主動脈根部CT值的標準差，SNR=升主動脈根部CT值/噪聲，CNR=(升主動脈根部CT值-同水平背部肌肉的CT值)/噪聲(圖1)。

4.統(tǒng)計學處理

結 果

1.一般資料

172例患兒均1次性完成心臟CT成像檢查，按年齡不同分為4組，組1：年齡≤1歲，97例；組2：1歲<年齡≤5歲，48例；組3：5歲<年齡≤10歲，18例；組4：年齡>10歲，9例。四組患兒身高、體重及心率均符合正態(tài)分布，四組間比較患兒的身高和體重隨著年齡的增長顯著升高(P值均為0.000)，心率在5～10歲和10歲以上組間差異無統(tǒng)計學意義(P=0.316)，10歲以下心率隨著年齡的增長而顯著減慢(表1)。

2.冠狀動脈異常

172例患者中共發(fā)現(xiàn)21例冠狀動脈異常，冠狀動脈異常發(fā)生率12.2%，包括左側(cè)單支冠狀動脈2例，右側(cè)單支冠狀動脈4例，前降支起自右冠狀動脈1例，回旋支起自右冠狀動脈1例，右冠狀動脈起自主動脈左竇3例，右冠狀動脈高位開口1例，左前降支-右室瘺1例，右冠狀動脈-右室瘺3例，回旋支-右房瘺1例，左冠狀動脈起自肺動脈3例，冠狀動脈狹窄及閉塞1例(圖3～5)。

圖2 冠狀動脈11個節(jié)段。a)左冠狀動脈開口、左主干及前降支分段；b)回旋支分段；c)右冠狀動脈開口及右冠狀動脈分段。

表2 172例先心病冠狀動脈11段評分及判讀率比較

注：LO：left coronary origin，左冠狀動脈開口；RO：right coronary origin，右冠狀動脈開口；LM：left main artery，左主干；LAD：left anterior descending artery，左前降支(LAD1：左前降支近段 LAD2：左前降支中段 LAD3：左前降支遠段)；LCX：left circumflex artery，回旋支(LCX1：回旋支近段 LCX2：回旋支遠段)；RCA：right coronary artery，右冠狀動脈(RCA1：右冠狀動脈近段 RCA2：右冠狀動脈中段 RCA3；右冠狀動脈遠段)

表5 不同年齡組客觀圖像質(zhì)量比較

注：SNR：signal to noise，信噪比；CNR：contrast to noise rati，對比噪聲比

3.冠狀動脈各節(jié)段可判讀率及評分

172例患者冠狀動脈11節(jié)段2分以上共1534段，總可判讀率81.7%(1534/1877)?？膳凶x率由高到低依次為：LO、LM、RO、LAD1、LAD2、RCA1、LCX1、RCA3、LAD3、RCA2、LCX2?？膳凶x率最高的為LO，98.8%；此外在90.0%以上的依次為LM、RO、LAD1、LAD2；可判讀率最低的兩個節(jié)段為RCA2(61.6%)和LCX2(44.2%，表2)。

按開口(LO、RO)、近段(LM、LAD1、LCX1、RCA1)、中段(LAD2、RCA2)、遠段(LAD3、LCX2、RCA3)分析結果顯示：從開口至遠段可判讀率依次下降，分別為97.1%(331/341)、90.5%(617/682)、76.6%(262/342)及63.3%(324/512，表3)。冠狀動脈11節(jié)段評分由高到低依次為LO、LM、RO、LAD1、RCA1、LAD2、RCA3、LCX1、LAD3、RCA2、LCX2。

不同年齡組(組1～組4)冠狀動脈可判讀率依次為77.9%(831/1067)、85.4%(444/520)、87.4%(167/191)、92.9%(92/99，表4)。

表3 172例先心病冠狀動脈開口及近、中、遠段可否判讀比較

表4 不同年齡組冠狀動脈可判讀率比較

4.不同年齡組寬體探測器CT客觀圖像質(zhì)量

不同年齡組寬體探測器低劑量CT圖像的CT值、噪聲、SNR及CNR均符合正態(tài)分布，4組之間比較結果顯示4個圖像質(zhì)量客觀指標間差別均無統(tǒng)計學意義(F=0.827，0.383，0.725，0.935；P=0.481，0.766，0.539，0.425)，圖像質(zhì)量與年齡無關(表5)。

討 論

兒童人群中冠狀動脈異常的發(fā)生率約0.9%[8]，而在CHD患兒中冠狀動脈的異常更為常見，約占11%～14%[9-10]。本組患兒冠狀動脈異常發(fā)生率為12.2%，與文獻報道相一致。冠狀動脈開口、走行及終止異?？赡軙谕饪剖中g中造成誤傷，因此術前應該詳細掌握冠狀動脈的解剖以避免手術中對冠狀動脈造成不必要的損傷。另一方面具有血流動力學意義的冠狀動脈異常，例如冠狀動脈瘺，治療前需要了解其血管結構及與周圍大血管的空間結構關系，這對于優(yōu)化治療方案十分關鍵[11-12]。

圖3 男，3歲，共同動脈干(Ⅰ型)合并左單冠狀動脈畸形。a)MIP示單支冠狀動脈起自左冠狀動脈竇(箭)；b)VR示單冠狀動脈主干發(fā)出左右冠狀動脈(箭)。 圖4 男，4歲，左前降支-右室瘺合并左單冠狀動脈畸形。a)MIP示左前降支-右室瘺口(箭)；b)單支冠狀動脈起自左冠狀動脈竇(箭)。 圖5 男，2歲，F(xiàn)allot四聯(lián)癥。a)MIP示右冠狀動脈發(fā)出粗大圓錐支橫跨右室流出道前方(箭)；b)VR圖像。

冠狀動脈造影是評價冠狀動脈的金標準，該技術為有創(chuàng)操作，易發(fā)生并發(fā)癥，圖像缺乏冠狀動脈與相鄰心血管之間的三維空間關系，同時較大的輻射劑量大大限制了冠狀動脈造影在兒童中的應用。超聲心動圖簡便、無創(chuàng)，但與操作者的手法密切相關，由于聲學窗及空間分辨率差的原因?qū)跔顒用}容易造成誤診[13]。冠狀動脈磁共振血管成像不存在電離輻射，但是檢查時間長，受檢者配合度要求高，空間分辨率較低，在嬰幼兒患者中的應用受限[14]。近年來心臟CT成像迅速發(fā)展，高時間和空間分辨率以及強大的圖像后處理功能為CHD患兒術前形態(tài)學評估提供了無創(chuàng)檢查的新方法。

CHD患兒心率快，冠狀動脈管徑細，需同時觀察心腔、大血管及冠狀動脈，并且兒童對輻射十分敏感，因此需要嚴格的控制輻射劑量[4,15]。新型寬體探測器CT具有16 cm Z 軸覆蓋范圍、3D蜂巢準直器及容積高清Volume HD寬體重建算法等多種新技術，0.28 s/r的轉(zhuǎn)速，結合冠狀動脈追蹤凍結技術(snapshot freeze，SSF)利用軸掃模式可以實現(xiàn)任何心率或心律不齊的情況下在一個心動周期內(nèi)完成全心掃描。新型的自適應統(tǒng)計迭代重建技術(adaptive statistical iterative reconstruction Veo，ASIR-V)可降低圖像的噪聲，減少圖像偽影[16]?；谝陨霞夹g特點，新型寬體探測器CT在保證圖像質(zhì)量的同時可進一步降低輻射劑量[17]。曾芳等[18]利用新型寬體探測器CT一站式心臟成像在較低劑量下為CHD患兒術前評估、術式選擇及預后判斷提供了重要價值。范麗娟等[19]對86例先天性心臟病患兒進行的研究顯示，新型寬體探測器CT在保證較高圖像質(zhì)量的同時有效輻射劑量較低，是嬰幼兒先天性心臟病診斷的有效檢查方法之一。本研究使用新一代高時間分辨率寬體探測器CT前瞻性心電門控軸掃技術，管電壓使用80kV，根據(jù)體重自動調(diào)節(jié)管電流，個體化降低每一位兒童的輻射劑量。同時為了提高冠狀動脈的可視度，本研究患者采用收縮末期進行成像，這是由于兒童心率較快且常伴有心律不齊，而收縮末期相對其他心臟期相對心律不齊及心率變化敏感性更低。

本研究利用新型寬體探測器CT采用前瞻性心電門控軸掃技術完成CHD患兒CT心臟成像，同時對左右冠狀動脈開口及各節(jié)段進行評估。心電門控同步CT掃描冠狀動脈可視度顯著高于非心電門控CT掃描結果，冠狀動脈所有節(jié)段顯示率為79%～89%[13]，本研究冠狀動脈各節(jié)段總可判讀率為81.7%，與文獻報道相一致。本研究冠狀動脈自開口至遠段可判讀率依次降低，開口97.1%，近段90.5%，中段76.6%，遠段63.3%，筆者認為這與冠狀動脈自開口至遠段管徑逐漸變細相關。冠狀動脈11個節(jié)段中，LO、RO、LM及LAD1可視度最佳，分別為98.8%、95.3%、98.3%、95.3%；LCX2、RCA2可視度最差，分別為44.2%、61.6%，這是因為LCX2管徑細且走行迂曲，RCA2垂直走行且緊鄰右心房室，受心臟運動影響大。LAD1、LAD2可判讀率高于90%，這與其走行接近水平相關，受心臟運動影響小。RCA3可視度高于LAD3、LCX2及RCA2，分析原因一是因為右冠狀動脈遠段走行平直，可位于同一軸面，二是本組患者右優(yōu)勢型冠狀動脈居多。另外本研究者不同年齡組患兒隨著年齡的增長，冠狀動脈可視度隨之升高，這與冠狀動脈的發(fā)育及患兒的配合度相關。程召平等[20]利用雙源CT對312例CHD患者行心血管CT成像，僅有9.6%的患者冠狀動脈未達到診斷標準。Cui等[21]利用128層CT前瞻性心電門控掃描對100例<1歲的CHD患兒冠狀動脈進行評估，得出總檢出率為51.7%，明顯低于本研究結果，筆者認為原因其一是本組患者平均年齡為3歲左右，冠狀動脈較<1歲的患兒管徑粗，二是<1歲患兒心率更快，圖像偽影更重，三是本研究運用了SSF技術，得到的圖像質(zhì)量更佳。對318例法洛四聯(lián)癥或法洛型右室雙出口患者術前心臟CT成像檢查的冠狀動脈解剖進行了回顧性分析，并與手術結果進行比較，得出兩者一致性為95%的結論，進一步證實了心臟CT成像檢查對冠狀動脈評估的準確性[22]。

對于圖像質(zhì)量而言，本研究中患兒CT圖像的主觀評價顯示各年齡組患兒均獲得了較好的圖像質(zhì)量?？陀^圖像質(zhì)量參數(shù)分析結果顯示CT值、圖像噪聲值、SNR及CNR各年齡組之間差別均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，客觀圖像質(zhì)量參數(shù)與患兒年齡不相關，這表明各年齡組的冠狀動脈評分及可視度評價不因圖像質(zhì)量而存在差異。

本研究尚存在一定的局限性。首先本研究中冠狀動脈CT成像結果未與冠狀動脈造影或手術結果對照；另外本研究樣本量較小，其中10歲以上的患者僅有9例，需進一步擴大樣本量。

綜上所述，新型寬體探測器CT對CHD患兒行心臟CT掃描成像中對冠狀動脈的顯示效果滿意，可以滿足對冠狀動脈異常的診斷，為術前了解冠狀動脈的具體情況提供了很大的幫助，對外科醫(yī)生手術方案的制定提供了可靠的依據(jù)，具有重要的臨床應用價值。