嬰幼兒危重型先天性心臟病256層CT低管電壓心臟增強(qiáng)掃描中造影劑最小劑量分析

李 姝，劉 浩，李光榮，楊 明，朱善良，莫緒明

先天性心臟病(congenital heart disease，CHD)是胎兒時(shí)期心臟血管發(fā)育異常所致的心血管畸形，是小兒最常見(jiàn)的心臟病。其發(fā)病率約占出生嬰兒的0.8%[1]。目前CHD的診斷主要依靠超聲心動(dòng)圖(ultrasound cardiogram，UCG),UCG具有無(wú)創(chuàng)、便捷、心內(nèi)結(jié)構(gòu)顯示良好等優(yōu)勢(shì)，但其對(duì)心外大血管畸形診斷的正確率僅為75%，對(duì)于需要接受外科手術(shù)的患兒，術(shù)前明確診斷對(duì)于手術(shù)具有重要意義。因此心臟增強(qiáng)CT檢查至關(guān)重要[2]。心臟增強(qiáng)CT通過(guò)注射含碘造影劑，當(dāng)造影劑進(jìn)入心臟時(shí)開(kāi)始掃描，使心臟大血管與周?chē)M織產(chǎn)生人工對(duì)比，從而可以多方位清晰顯示心臟大血管結(jié)構(gòu)。但是由于造影劑含有碘，碘對(duì)腎臟會(huì)造成損傷[3]，尤其是月齡較小的CHD患兒，病情較危重，心肺功能差，腎臟排泄功能還未發(fā)育完善，因此在滿(mǎn)足診斷前提下，盡可能減少造影劑的用量，降低含碘造影劑的不良反應(yīng)尤為重要。與常規(guī)應(yīng)用的120 kV管電壓掃描相比，采用較低管電壓掃描的一大優(yōu)勢(shì)是碘造影劑的CT衰減值得到較大提高，原因是低千伏(如70～80 kV)產(chǎn)生的光子更接近碘原子的K空間的躍遷能級(jí)(33.2 keV)[4]。采用較低的管電壓可降低碘造影劑的使用量30%～40%，不僅對(duì)減輕患兒腎臟負(fù)擔(dān)、降低造影劑腎病的發(fā)生率有很大幫助，而且有效減低了檢查中的射線劑量，對(duì)嬰幼兒尤為重要。本研究通過(guò)對(duì)CHD患兒注射不同劑量造影劑，對(duì)圖像質(zhì)量及診斷正確率進(jìn)行研究分析，探討嬰幼兒心臟CT增強(qiáng)所需造影劑的最小劑量。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年1月至2019年1月我院收治的經(jīng)外科手術(shù)證實(shí)的新生兒危重型復(fù)雜性CHD患兒96例為研究對(duì)象，其中男43例，女53例，日齡2～60 d，體質(zhì)量1.2～15 kg。其中法洛四聯(lián)癥22例，肺動(dòng)脈吊帶5例，肺動(dòng)脈閉鎖3例，完全型大血管轉(zhuǎn)位13例，雙主動(dòng)脈弓6例，主動(dòng)脈縮窄15例，主動(dòng)脈弓離斷4例，肺靜脈異常連接16例，完全型心內(nèi)膜墊缺損8例，冠狀動(dòng)脈起源異常4例，患兒可同時(shí)合并室間隔缺損、房間隔缺損、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉、永存左上腔等常見(jiàn)畸形。所有患兒行256層CT檢查前均行UCG檢查，并經(jīng)手術(shù)證實(shí)?；純簷z查前均由監(jiān)護(hù)人簽署知情同意書(shū)。采用隨機(jī)數(shù)字表法將患兒分為A、B、C組，各32例。3組患兒年齡、性別、體質(zhì)量差異均具有可比性。

1.2 掃描方法與儀器 采用Philips Brilliance CT 256，在前瞻性心電門(mén)控模式下進(jìn)行檢查,所有患兒掃描前充分鎮(zhèn)靜，采用5%水合氯醛保留灌腸。掃描參數(shù)：A、B、C組管電壓70 kV，E、F組管電壓分別為80、100 kV,管電流40～59 mA，螺距1.0 mm，層厚5～10 mm，層距5～10 mm，探測(cè)器寬度128×0.625 mm，球管旋轉(zhuǎn)速度0.27 r/s，重建間隔0.625 mm。為將輻射劑量降至最低，定位相及監(jiān)控掃描參數(shù)均為機(jī)器允許范圍內(nèi)的最低值。采集45%時(shí)相的原始數(shù)據(jù)，利用寬容度重建40%和50%時(shí)相。心率≥180次/分時(shí)，使用模擬心電門(mén)控，將掃描心率設(shè)置在真實(shí)心率的50%水平；心率<180次/分時(shí)，使用真實(shí)心電門(mén)控。掃描范圍從胸廓入口處至心臟膈面下2 cm。延遲時(shí)間：使用自動(dòng)跟蹤手動(dòng)觸發(fā)技術(shù)，將ROI放置在掃描野之外的空氣中，注射對(duì)比劑后4 s開(kāi)始跟蹤監(jiān)測(cè)，當(dāng)心臟一側(cè)較濃顯影而另一側(cè)淺顯影時(shí)，手動(dòng)觸發(fā)掃描，觸發(fā)后延遲7 s開(kāi)始掃描。下腹部覆蓋鉛衣遮擋。

為選取合適的管電壓進(jìn)行掃描，另選100例2月齡以?xún)?nèi)行心臟大血管增強(qiáng)先天性心臟病患兒，隨機(jī)分為E、F組，各50例，管電壓分別選取80 kV和100 kV，其他掃描條件不變。

1.3 對(duì)比劑用量 采用雙筒高壓注射器(Medrad，Stellant)，經(jīng)手背或肘靜脈注射對(duì)比劑碘海醇(含碘320 mg/mL)。A、B、C、E、F組用量分別為1.0、1.5、2.0、1.5、1.5 mL/kg體質(zhì)量，注射時(shí)間控制在18 s，注射對(duì)比劑后立即追加5 mL 0.9%氯化鈉溶液沖管。掃描方向?yàn)閺哪_到頭方向。

1.4 輻射劑量分析 CT掃描完成后自動(dòng)生成劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product，DLP)和容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index，CTDIvol)，并根據(jù)有效劑量(effective dose，ED)=DLP×K，得出ED值，K為換算因子，新生兒K值為0.039 mSv·mGy-1·cm-1。

1.5 數(shù)據(jù)采集與圖像評(píng)價(jià) 將所得斷層圖像傳至EBW工作站，分別測(cè)量心臟各部位CT值及標(biāo)準(zhǔn)差，ROI約10 mm2。計(jì)算各部位的信噪比(SNR)，SNR=平均CT值/標(biāo)準(zhǔn)差。同時(shí)計(jì)算室間隔強(qiáng)化值(ΔHU)，ΔHU=室間隔增強(qiáng)CT值-后背部肌肉平掃相CT值。由2名副高職稱(chēng)心臟影像診斷醫(yī)師利用雙盲法對(duì)心臟腔室及大血管的顯示進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：各腔窒結(jié)構(gòu)清晰顯示，無(wú)上腔靜脈和/或右心系統(tǒng)高對(duì)比劑放射狀偽影，為3分；各腔窒結(jié)構(gòu)可顯示，有上腔靜脈和/或右心系統(tǒng)高對(duì)比劑放射狀偽影，但不影響觀察各腔室結(jié)構(gòu)為2分；各腔室結(jié)構(gòu)不能清晰冠示或有嚴(yán)重上腔靜脈和/或右心系統(tǒng)高對(duì)比劑放射狀偽影，影響對(duì)各腔室結(jié)構(gòu)的觀察者為1分。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用方差分析、q檢驗(yàn)和χ2檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 A、B、C組CT診斷正確率比較 96例患兒共223處畸形，其中心內(nèi)畸形124處，檢出率為89.0%；心外畸形99例，檢出率為99.0%。A、B、C組心內(nèi)外畸形診斷正確率分別為94.9%(74/78)、95.3%(81/85)和96.7%(58/60)，3組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.27，P>0.05)。

2.2 A、B、C組CT掃描基本測(cè)量值比較 3組各部位的噪聲、SNR和主觀評(píng)分差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。A、B、C組心臟左心室、右心室CT值及室間隔ΔHU逐漸升高(P<0.05)(見(jiàn)表1)。

表1 3組圖像質(zhì)量客觀評(píng)分與主觀評(píng)分比較

2.3 輻射劑量比較 在變量為管電壓而其他掃描參數(shù)不變的前提下，隨著管電壓的增加，輻射劑量逐漸增高(P<0.05)(見(jiàn)表2)。

表2 不同管電壓下輻射劑量比較

2.4 室間隔ΔHU與造影劑用量的線性關(guān)系 通過(guò)線性回歸分析得出室間隔ΔHU與造影劑用量的線性相關(guān)回歸公式為：ΔHU=89.71+2.3×造影劑用量(r=0.18，P<0.01)。表明隨著造影劑用量的增加,室間隔ΔHU相應(yīng)增加，兩者呈線性關(guān)系，當(dāng)ΔHU在滿(mǎn)足診斷要求時(shí)，可以求出相應(yīng)造影劑的用量，當(dāng)室間隔ΔHU為100 HU，造影劑用量0.75 mL/kg。

2.5 典型病例 70 kV管電壓、不同造影劑劑量下嬰幼兒心臟增強(qiáng)CT掃描圖像見(jiàn)圖1。

3 討論

多層螺旋CT應(yīng)用于復(fù)雜CHD的術(shù)前診斷的地位不可取代，但由于嬰幼兒對(duì)放射線更加敏感，其潛在的致癌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于成人，這在一定程度上限制了CT在兒童疾病診斷中的應(yīng)用，因此在不影響診斷的前提下，如何進(jìn)一步降低患兒所接受的輻射劑量以及增強(qiáng)掃描中含碘對(duì)比劑用量的減少成為嬰幼兒CT檢查研究的熱點(diǎn)。

最初單排探測(cè)器CT掃描時(shí)間長(zhǎng)，輻射劑量大，無(wú)法避免因呼吸運(yùn)動(dòng)造成的偽影，發(fā)展到64排探測(cè)器螺旋CT時(shí)間分辨率可達(dá)到165 ms，掃描速度快，但是輻射劑量依舊較高。我院引進(jìn)的256排CT，球管旋轉(zhuǎn)速度為0.27 s/r，128×0.625 mm的覆蓋寬度，完成小兒整個(gè)胸部描時(shí)間為4 s，并配有嬰幼兒專(zhuān)用掃描軟件包，選用快速心臟掃描序列，有效降低了輻射劑量。選用前瞻性心電門(mén)控，采用自動(dòng)跟蹤，手動(dòng)觸發(fā)增強(qiáng)方式掃描，觸發(fā)時(shí)相選擇R-R間期45%，一個(gè)完整心臟的檢查由2～3個(gè)心動(dòng)周期完成，避免因小兒心跳速度過(guò)快造成的圖像偽影[5]。

有報(bào)道[6]采用80 kV管電壓結(jié)合迭代重建進(jìn)行胰腺、腎臟增強(qiáng)掃描，可得到滿(mǎn)足診斷要求的圖像。筆者多年臨床實(shí)踐總結(jié)發(fā)現(xiàn)，對(duì)體質(zhì)量較大的病人使用低管電壓進(jìn)行掃描時(shí)，射線的衰減嚴(yán)重，可能存在噪聲較多、影響圖像質(zhì)量的情況，達(dá)不到診斷的要求[7]。本研究中的對(duì)象為2月齡以?xún)?nèi)小嬰兒，體質(zhì)量及胸廓前后徑較小，故采用管電壓70 kV進(jìn)行研究，所得到的圖像與80 kV及100 kV條件下獲得的圖像質(zhì)量無(wú)明顯差異，均能滿(mǎn)足診斷需求。心血管影像學(xué)指南[8]分析，CT常規(guī)掃描采用管電壓120 kV心臟增強(qiáng)掃描時(shí)，達(dá)到室間隔成像效果滿(mǎn)意需要增強(qiáng)后室間隔的CT衰減值超過(guò)200 HU，此時(shí)對(duì)比劑的常規(guī)用量一般為2 mL/kg,采用低電壓掃描的一大優(yōu)勢(shì)是碘造影劑的CT衰減值得到較大提高，低電壓產(chǎn)生的光子更接近碘原子的K空間的躍遷能級(jí)(33.2 keV),利用這一原理，本研究采用70 kV掃描，經(jīng)驗(yàn)性總結(jié)小兒心臟增強(qiáng)后室間隔CT衰減值超過(guò)100 Hu即可達(dá)到室間隔成像滿(mǎn)意，此時(shí)對(duì)比劑用量降低了30%～40%。兒童心臟 CT檢查中對(duì)比劑不良反應(yīng)已受到廣泛重視,對(duì)比劑腎病(contrast media induced nephropathy，CIN)是對(duì)比劑使用的主要風(fēng)險(xiǎn)之一,是醫(yī)院獲得性腎衰竭的主要原因之一。CIN發(fā)生與對(duì)比劑的劑量和濃度有直接的相關(guān)性[9],如何合理應(yīng)用對(duì)比劑,尤其是患有危重型CHD隨時(shí)可能發(fā)生心力衰竭的嬰幼兒，降低CIN的發(fā)生，在兒童增強(qiáng)CT檢查中亦非常重要。

3組圖像的心臟各部位CT值及室間隔ΔHU依次增高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明隨著造影劑用量的減少，心腔及室間隔的強(qiáng)化程度有不同程度的減低，而3組圖像成像的評(píng)分變化無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明在一定的范圍內(nèi)減少對(duì)比劑的用量，對(duì)圖像質(zhì)量的影響可以忽略。本研究中，患兒所接受的輻射劑量明顯低于日常工作中常規(guī)電壓掃描時(shí)患兒所接受的輻射劑量，低電壓掃描將心臟增強(qiáng)CT檢查的輻射劑量進(jìn)一步降低，在嬰幼兒CT檢查中尤為重要。

心臟CT增強(qiáng)成像的不足之處就是對(duì)心內(nèi)結(jié)構(gòu)顯示的欠缺，目前認(rèn)為室間隔的成像質(zhì)量直接關(guān)系到心臟CT成像對(duì)心內(nèi)結(jié)構(gòu)的觀察，因此研究中將室間隔清晰顯示作為成像標(biāo)準(zhǔn)[10]。本研究采用相關(guān)研究[11]所推薦的室間隔ΔHU為100 HU，根據(jù)直線相關(guān)回歸分析，心臟強(qiáng)化掃描的最小造影劑用量為0.75 mL/kg，經(jīng)換算即最小碘量為240 mg/kg，這樣便于在使用不同濃度造影劑時(shí)進(jìn)行計(jì)算。

本研究的不足之處：樣本量偏??；沒(méi)有進(jìn)行其他型號(hào)機(jī)器的掃描與重建方法的對(duì)比研究；不同管電壓下沒(méi)有再細(xì)分不同對(duì)比劑劑量組，無(wú)法得到不同管電壓下對(duì)比劑最小劑量預(yù)測(cè)。

綜上所述,低管電壓條件下進(jìn)行嬰幼兒心臟增強(qiáng)CT檢查能夠在圖像滿(mǎn)足臨床診斷的前提下明顯降低對(duì)比劑用量。