前瞻性與回顧性MSCT在兒童復(fù)雜性先天性心臟病中的成像質(zhì)量與劑量比較

1.廣州市白云區(qū)人民醫(yī)院(廣東 廣州 510550)

2.廣東省婦幼保健院(廣東 廣州 511400)

3.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院(廣東 廣州 510120)

張秉權(quán)1 劉永熙2 鄧 宇3曾慶思3

兒童先天性心臟病(congenital heart disease,CHD)是最常見的先天性畸形，發(fā)生率高達(dá)1%，也是先天性畸形的首要死因。目前國內(nèi)應(yīng)用MSCT診斷兒童復(fù)雜性先天性心臟病的研究較少，嬰幼兒因心率控制、呼吸控制、檢查前鎮(zhèn)靜處理等制約，多數(shù)采用回顧性心電門控，輻射劑量較大[1-2]。故而，本研究通過對76例復(fù)雜性先天性心臟病患兒行回顧性及前瞻性MSCT心臟成像，比較兩類門控方式心臟成像的圖像質(zhì)量及輻射劑量。

1 資料與方法

1.1 病例資料本研究通過了醫(yī)院倫理委員會的審查，選擇2015年5月～2016年5月在我院擬行復(fù)雜性心臟病手術(shù)的患兒100例，最后納入76例，其中法洛氏四聯(lián)癥35例，完全性大動脈轉(zhuǎn)位15例，肺動脈閉鎖15例，右室雙出口9例，術(shù)前將其隨機(jī)分配至回顧性(n=38)及前瞻性(n=38)心電門控組，所有患者均于心臟MSCT成像后3天至2個月內(nèi)行手術(shù)治療。

1.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)所有患兒均已行經(jīng)心臟超聲檢查診斷為復(fù)雜性先天性心臟?。?2)所有病人均經(jīng)手術(shù)證實。

1.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)未能配合完成檢查者；(2)對碘劑過敏者；(3)年齡大于12歲者。

1.2 掃描設(shè)備及技術(shù)

1.2.1 掃描設(shè)備：所有患兒均使用德國Siemens Definition AS+128層CT行心血管成像。掃描前均使用咪達(dá)唑侖對患兒作鎮(zhèn)靜處理。因經(jīng)過鎮(zhèn)靜處理的患兒心率會有所下降且多數(shù)心律變得較為整齊，故均未對患兒心率進(jìn)行控制。常規(guī)使用鉛皮護(hù)罩對患兒的晶狀體和性腺進(jìn)行保護(hù)。取仰臥位掃描。掃描范圍自胸廓入口至左膈下2cm。使用非離子型對比劑歐乃派克(300mgl/ml)，嬰幼兒血管脆弱，低碘濃度對比劑黏稠度相對較低，不易引起對比劑滲漏；同時，對比劑引起的腔靜脈偽影更小。劑量為2.0～2.5ml/kg，用雙筒高壓注射器，注射流速為0.5～2.0ml/s，然后以相同流速追加1.0～2.0ml/kg體重的生理鹽水。使用比對劑跟蹤技術(shù)自動觸發(fā)掃描或手動觸發(fā)掃描。

1.2.2 掃描參數(shù)：80～100kv，100～150mA，準(zhǔn)直128×0.625mm，轉(zhuǎn)速為0.4s/r，層厚0.6mm。掃描采用前瞻性心電門控或回顧性心電門控。前瞻性心電門控采集時間窗為30%～50%R-R間期的自動最佳期相。

1.3 圖像重建及后處理所有圖像重建層厚0.75mm，層間隔為0.5mm，卷積核為B26f，掃描后均將數(shù)據(jù)發(fā)送到syngoMMWP工作站行分析后處理，圖像后處理包括多平面重組(MPR)、最大密度投影(MIP)和容積再現(xiàn)(VR)等方法重組。

1.4 圖像質(zhì)量評估由兩名高年資心胸組影像科醫(yī)師(分別具有15年以上影像閱片經(jīng)驗，8年以上心胸影像閱片經(jīng)驗，3年以上心臟影像閱片經(jīng)驗的影像科醫(yī)師)以雙盲法對圖像質(zhì)量進(jìn)行評估，評估內(nèi)容包括整體圖像質(zhì)量，心腔結(jié)構(gòu)、冠狀動脈開口、冠狀動脈主干及主、肺動脈的顯示情況。對圖像質(zhì)量評價有分歧時，一同重新閱片，達(dá)成一致意見。

評分標(biāo)準(zhǔn)如下：使用五點分級量化表評估總體圖像質(zhì)量[3]。沒有運動偽影和冠狀血管清晰顯示的情況下給出1分(極好)；如果出現(xiàn)少量偽影和冠狀血管輕微模糊，則給出2分(良好)；如果出現(xiàn)中度偽影和冠狀血管中度模糊，但冠狀血管沒有出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不連續(xù)的，則給出3分(一般)；出現(xiàn)嚴(yán)重的偽影，冠狀血管行程出現(xiàn)雙邊或不連續(xù)，則給出4分(差)；如果數(shù)據(jù)不可用于評估，血管結(jié)構(gòu)與周圍組織不可區(qū)分，則給出5分(不可讀)。圖像質(zhì)量的示例如圖1-10所示。以滿足日常臨床診斷為目的，圖像質(zhì)量評分為3或更好被認(rèn)為是可接受的，而評分為4或5被認(rèn)為是不可接受的。

患兒平均心率103次/分，行前瞻性心電門控掃描，診斷為永存動脈干伴冠狀動脈開口異常(左冠脈開口于無冠狀竇)，MSCT心臟成像能清晰顯示心腔結(jié)構(gòu)、冠狀動脈開口、冠狀動脈主干及主、肺動脈的情況。

1.5 輻射劑量的計算通過CT自動計算得到的心臟掃描容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)和劑量長度乘積(DLP)，計量心臟CT檢查的有效劑量(ED)[4]使用公式ED=k·DLP；k值為胸部劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)。儀器自動生成CT劑量指數(shù)[volume CT dose index，CTDI(單位；mCy)]和劑量長度乘積[dose length product，DLP](單位：mGy/cm)。然后根據(jù)公式換算成有效劑量[Effective dose,ED(單位；mSv)]：ED=DLPxk，其中k為換算因子(胸部，兒童4個月以下0.0392；1歲以下0.026；6歲以下0.018)[5]。

1.6 統(tǒng)計方法應(yīng)用商業(yè)統(tǒng)計軟件SPSS19.0對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計數(shù)資料以個數(shù)及百分比%表示，計量資料以(±s)表示。采用兩組獨立樣本t檢驗比較兩組心臟CT檢查的輻射劑量。兩位醫(yī)師圖像質(zhì)量評分的一致性評估，參考Rekha Raju等[6]的方法，通過k-statistics實現(xiàn)；分類方法如下：一般(k=0.21–0.40),合適 (k=0.41-0.60)，好(k=0.61-0.80)，以及非常好(k=0.81-1.00)。圖像質(zhì)量取兩組平均值再行Wilcoxon等級檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 輻射劑量的比較38例前瞻性掃描平均劑量45.10mGy/cm(21-73)，38例回顧性掃描平均劑量約189.58mGy/cm(143-261)，兩組劑量進(jìn)行W檢驗，P值分別為0.974、0.965，隨后進(jìn)行方差齊性檢驗，F(xiàn)值為14.24，P值小于0.05，進(jìn)行T檢驗后P值小于0.01。說明前瞻性門控與回顧性門控掃描的有效劑量差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。前瞻性心電門控組患兒的平均有效劑量比回顧性心電門控組減少約76.21%。

2.2 輻射劑量與掃描時間的關(guān)系掃描時間方面：38例前瞻性掃描平均時間3.50秒，38例回顧性掃描平均時間5.03秒，兩組時間進(jìn)行W檢驗，P值分別為0.930、0.957，兩組時間進(jìn)行方差齊性檢驗，F(xiàn)值為0.690，P值為0.409，P值小于0.01；輻射劑量方面：38例前瞻性掃描平均劑量45.10(21-73)，38例回顧性掃描平均劑量約189.58(143-261)，兩組劑量進(jìn)行W檢驗，P值分別為0.974、0.965，隨后進(jìn)行方差齊性檢驗，F(xiàn)值為14.24，P值小于0.05，進(jìn)行T檢驗后P值小于0.01。顯示輻射劑量差異與掃描時間具有統(tǒng)計學(xué)意義，說明掃描時間尤其是曝光時間是輻射劑量的主要影響因數(shù)。

圖1-4 前瞻門控掃描，左上圖至右下圖心率從低至高，冠狀動脈開口及主干走行的圖像質(zhì)量可以滿足診斷需要。圖5-10 掃描采集時間、冠脈CTA冠狀位及三維重建圖像

2.3 心率與輻射劑量的關(guān)系使用SPSS分別對前瞻性心電門控組(PG）掃描時間(PGTime)與輻射劑量(PGDose)、回顧性心電門控組(RG)掃描時間(RGTime)與輻射劑量(RGDose)繪制散點圖，并做Spearman秩相關(guān)系數(shù)檢驗，得出回顧心電門控組秩相關(guān)系數(shù)為0.147，前瞻心電門控組秩相關(guān)系數(shù)為-0.344。結(jié)果顯示前瞻心電門控組與回顧心電門控組輻射劑量與患者心率并無明顯相關(guān)，說明在我們的數(shù)據(jù)中，心率并不是決定輻射劑量的主要原因。但是，心率增加會導(dǎo)致前瞻性心電門控掃描的輻射劑量相對心率較慢者有一定程度的增加，這是由于一定采集時間內(nèi)心電觸發(fā)次數(shù)增多間接導(dǎo)致掃描時間延長所致。

3 討 論

3.1 前瞻性心電門控與回顧性心電門控掃描時間與輻射劑量的對比38例行前瞻性心電門控掃描的輻射劑量(21-73，45.10)明顯小于回顧性輻射劑量(143-261，189.58)，P＜0.01，這主要與掃描時間有關(guān)。對比兩組患者掃描時間發(fā)現(xiàn),前瞻組掃描時間明顯短于回顧組，P＜0.01。應(yīng)用大螺距掃描在一定程度上縮短了掃描時間，同樣可以達(dá)到降低輻射劑量的作用。所以，為了達(dá)到降低輻射劑量的目的，除了掃描儀器升級換代帶來各種飛躍以外，還可以通過多種掃描技術(shù)結(jié)合達(dá)到同樣的目的。

更低的輻射劑量及更短的掃描時間使CTA用于小兒先心病的診斷更具有可行性， 首先更低的輻射劑量表示更低的輻射危害及更低概率的輻射損害，同時較低的輻射劑量允許患者進(jìn)行二次檢查，使得CTA技術(shù)不僅能夠應(yīng)用于術(shù)前診斷，還能夠參與到術(shù)后療效評估當(dāng)中。其次，更少的掃描時間不僅可以減少因掃描時間過長帶來的運動偽影，而且可以適用于不同心率的患者，由于掃描時間的減少，心率快慢對大螺距掃描的影響較小。A.M.den Harder[7]等人的研究表明在CT冠狀動脈成像使心電脈沖管電流能夠明顯減少輻射劑量，在我們的研究中也使用了西門子公司的Care Dose 4D技術(shù)，該技術(shù)根據(jù)患者體厚、球管角度，掃描長軸和不同掃描器官全自動動態(tài)實時調(diào)節(jié)管電流的大小，相比傳統(tǒng)管電流保持不變的檢查技術(shù)大大減少了患者所受的輻射劑量，這一點與M. Koplay[8]等的研究結(jié)果相似。

3.2 前瞻性及回顧性門控序列掃描圖像質(zhì)量的對比研究發(fā)現(xiàn)，所有76例患兒的心內(nèi)結(jié)構(gòu)、冠狀動脈開口、冠狀動脈主干及心外大血管均能夠在圖像中分辨，并可以清晰顯示冠狀動脈異位起源的情況。由此可見(1)心率的快慢對心電門控MSCT心臟成像在心內(nèi)結(jié)構(gòu)、冠狀動脈及心外大血管的診斷影響不大；(2)該研究中前瞻性心電門控序列與回顧性心電門控序列掃描圖像的診斷價值相當(dāng)；(3)心電門控MSCT心臟成像在發(fā)現(xiàn)心內(nèi)結(jié)構(gòu)畸形的同時，還能夠兼顧觀察到患兒冠狀動脈起源的情況。

3.3 CARE技術(shù)的運用CARE技術(shù)即自動綜合選擇管電壓和管電流的技術(shù)，該技術(shù)實現(xiàn)了患者個體化的劑量管理，已在雙源CT得到應(yīng)用，韓雪等對CARE技術(shù)對128層螺旋CT冠狀動脈造影的輻射劑量與圖像質(zhì)量的研究中得出CARE技術(shù)能在不降低圖像質(zhì)量的前提下明顯降低輻射劑量[9]。在我們的研究中回顧性心電門控組掃描劑量與韓雪等研究中的平均劑量相似，而前瞻心電門控組劑量較之明顯偏低，進(jìn)一步說明前瞻性心電門控能夠降低患者所受的輻射劑量。

綜上所述，MSCT前瞻性心電門控心臟成像在保證圖像質(zhì)量的前提下輻射劑量明顯低于回顧性心電門控，應(yīng)為先天性心臟病兒童心臟MSCT檢查的首選掃描方案。除此之外，多種掃描技術(shù)的結(jié)合可以進(jìn)一步降低輻射劑量，在保證心臟成像質(zhì)量符合診斷目的的前提下，進(jìn)一步拓展了其在兒童心臟疾病方面的應(yīng)用。隨著CT掃描儀掃描時間不斷減少、探測器靈敏度不斷提高、后處理算法不斷更新等因素綜合影響，MSCT心臟成像的劑量有望進(jìn)一步降低。

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