L-LWiDose4技术在新生儿先天性心脏病CT血管成像中的临床应用

徐雷，陈博，陈廷港，吴爱琴，程建敏

（温州医科大学附属第二医院育英儿童医院 放射科，浙江 温州 325027）

先天性心脏病为人类最常见的出生缺陷之一，占出生新生儿的0.4%～0.8%，通常心脏超声检查对心脏内部结构显示良好，但对心脏外部结构显示有一定局限性。随着小儿心脏外科技术的不断进步，其中一部分复杂性先天性危重心脏病新生儿需要进行姑息或根治外科手术，临床对这部分先天性心脏病术前检查提出更高的要求。心脏大血管CT检查对心脏外周血管的疾病诊断及手术过程顺利进行提供了独特的优势性的补充检查作用。本研究采用新一代高端CT减低X线曝光条件联合iDose4迭代重建技术（low radiation and isotonic contrast agents and low iodine doses combined with iDose4， L-LWiDose4），并使用等渗性低碘浓度对比剂，从而获得高质量的图片，初步探讨联合3种技术在新生儿先天性复杂性心脏病中的使用，从而进一步减低X线电离辐射，减少碘对比剂对肾脏功能及电解质平衡等因素的影响。

1 资料和方法

1.1 一般资料 前瞻性收集2015年1月至2018年3月温州医科大学附属第二医院育英儿童医院新生儿科拟诊先天性心脏病且需要行心脏CTA检查的连续102例患者，男71例，女31例，年龄7～28 d，体质量2.5～4.0 kg。依据检查号分为常规组（A组）53例和实验组49例，再将实验组行iDose4重建获得5组图像（分别记为B、C、D、E、F组）。检查前患者监护人接受关于电离辐射及碘对比剂使用过程中相关反应的宣教并签署注射碘造影剂的知情同意书。本研究经本院伦理委员会审核批准。

1.2 检查方法 检查前新生儿均予水合氯醛（50 mg/kg）灌肠或苯巴比妥（3 mg/kg）肌肉注射镇静。使用Ulrich双筒高压注射器，采用24 G静脉留置套管针经外周静脉注射碘对比剂。根据体质量选用不同剂量对比剂：低于3 kg用5 mL，3～3.5 kg用量6 mL，大于3.5 kg用量7 mL；对比剂速率用0.7 mL/s，再以相同速率追加0.9%氯化钠溶液5 mL以维持碘对比剂速率并减少射线硬化伪影。使用飞利浦Brilliance 256层iCT扫描仪。目测右室完全显示时手动触发扫描，手动触发后到CTA扫描实际启动之间的延迟时间为4 s，CTA扫描持续时间为6.23 s。扫描范围：胸口入口尖到膈下1 cm。A组采用100 kVp、100 mAs、碘海醇（350 mg I/mL）及滤波反投影（filtered back pojection，FBP）重建算法。实验组采用80 kVp、80 mAs、等渗碘克沙醇（270 mg I/mL）及iDose4-2～6迭代算法，其他扫描参数均相同：采用模拟心电技术（心率140次/min）非螺旋扫描模式，前瞻性心电触发技术，探测器阵列128×0.625 mm，机架转速0.27 s/圈，矩阵512×512，视野（Eield of View，FOV）25 cm，重建层厚0.9 mm，重建间隔0.45 mm。扫描所得原始数据传输至Extended Brilliance Workspace进行重建，行容积再现（volume rendering，VR）、多平面重组（multiple planar reformation，MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）及最小密度投影（minimum intensity projection，MinIP）等多种后处理，以获得临床所需影像图片及数据。

1.3 图像质量评价

1.3.1 客观评价方法：分别测量气管分叉水平降主动脉、主动脉弓中点、肺动脉干、气管分叉层面竖脊肌CT值，均采用感兴趣区（region of interest，ROI）法，ROI面积为（10.0±2.5）mm2。测量气管分叉水平层面周围空气CT值的标准差（SD），记为背景噪声，ROI面积为（50±5）mm2。利用公式分别计算该层面图像信噪比（signal-to-noise raio，SNR）和对比噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR）。SNR=CT气管分叉/CT背景噪声；CNR=（CT气管分叉-CT肌肉）/CT背景噪声。

1.3.2 主观评价方法：由2位高年资放射影像科医师采用盲法阅片。采用5级标准评价图像质量：边缘清晰，无伪影为5分；边缘略模糊，无伪影为4分；边缘略模糊，有少量伪影为3分；边缘模糊，中等量伪影为2分；大量伪影，正常结构中断为1分。

1.3.3 辐射剂量及对比剂碘摄入量：扫描仪器定期每月进行空气校正，且定期进行仪器性能检测，误差均在国家允许范围内。记录CT辐射剂量报告，由扫描仪器提供的CT容积剂量指数（computed to-mography dose index volume，CTDIvol）、剂量长度乘积（dose-length product，DLP）、曝光长度（length，L），根据公式ED=k×DLP和SSDE=f×CTDIvol分别计算ED和SSDE。式中换算因子k值及转换系数f值参考国际电工委员会的标准。k值根据年龄段不同取值亦不同，在0～3个月年龄段，k值取0.039 mSv·mGy-1·cm-1；f值和体型有关，测量双侧乳头平面前后径及横径并求和，对照标准表格取相应f值。根据每位患者的对比剂用量计算碘摄入量。

1.4 诊断效能评价 选取的102例患者中35例患者转院或放弃治疗，67例（其中常规组37例，实验组30例）患者采取手术或心导管造影检查，计算6组CTA检查的诊断符合率。

1.5 统计学处理方法 采用SPSS22.0统计软件进行统计学分析。正态分布计量资料用±s表示，非正态分布用M（P25，P75）表示；2组间比较用成组t检验；多组间比较用单因素方差分析，组间比较用LSD检验。率的比较用χ2检验，非正态分布资料用Wil-coxon秩和检验，一致性用Kappa检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料情况 2组受检者性别、年龄、体质量差异无统计学意义（P＞0.05）；碘摄入量实验组和常规组分别为（1.61±1.36）g和（1.83±1.27）g，实验组较常规组降低了13.39%，差异有统计学意义（t=2.023，P＜0.05）。

2.2 各组图像客观评价 各组图像各心腔、大血管CT值、主动脉弓层面肌肉CT值、主动脉弓层面背景噪声差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 各组图像参数比较（±s）

表1 各组图像参数比较（±s）

组别 n 主动脉弓CT值（HU）降主动脉CT值（HU）肺动脉干CT值（HU）主动脉弓层面肌肉CT值（HU） SNR CNR SD A组 53 326.5±71.8 354.1±102.7 387.9±134.4 62.9±5.9 30.5±5.7 25.3±1.9 10.5±1.2 B组 49 315.1±86.3 309.4± 98.1 349.9±154.7 67.7±8.9 26.1±1.6 14.3±1.2 16.4±1.4 C组 49 314.9±76.2 308.1±101.5 347.9±93.5 66.7±6.5 27.1±1.1 17.2±1.5 14.4±1.9 D组 49 314.2±73.5 306.4± 65.8 347.9±104.9 61.7±5.9 29.1±2.9 21.3±1.4 12.4±1.6 E组 49 313.9±79.8 306.6± 76.9 345.9±121.6 60.7±5.5 29.8±3.2 22.4±1.1 11.4±1.7 F组 49 313.5±83.3 301.5± 71.0 344.9±128.5 58.7±6.2 30.1±3.5 23.9±1.6 10.2±1.2

2.3 图像主观质量评价 由2位高年资医师对6组图像质量进行主观评价，各组间差异均有统计学意义（P＜0.05），见表2。与A组比较，B组、C组、F组主观图像质量差异有统计学意义（P＜0.05）；与A组比较，D组、E组主观图像质量差异无统计学意义（P＞0.05）。6组不同扫描方案下采集的轴位和矢状位图像结果如图1所示。

2.4 各组辐射剂量 实验组CTDIvol、SSDE、DLP、ED均较常规组降低，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

2.5 诊断符合率 常规组53例，37例采取手术或心导管造影检查，共有心内外畸形72处，CTA检查发现71处，诊断符合率为98.6%。实验组49例，30例采取手术或心导管造影检查证实共有心脏大血管畸形98处，5组实验组图像诊断分别发现80、86、96、96、95处心内外血管畸形；诊断符合率分别为81.6%、87.7%、97.9%、97.9%、96.9%。D组、E组、F组与常规组诊断结果符合率差异无统计学意义（P＞0.05）。

3 讨论

碘对比剂的诸多不良反应逐步被人们所认识[1]，特别是新生儿、小儿在进行碘对比剂注射后可能出现电解质失衡或对比剂肾病（contrastinduced nephropathy，CIN）。新生儿、小儿血管渗透压负荷低于成人，等渗液对保持电解质平衡有一定作用。同时对比剂黏度会限制注射速率且可引起小血管的损伤。碘克沙醇（270 mg I/ ml）的渗透压（290 mOsm/kg H2O）及黏度（6.3 mPa.s）均低于碘海醇（350 mg I/ ml）。采用等渗、低黏度的碘克沙醇极少激活血小板聚集，使血管内稳定性高，减少血管内皮的损伤。此外碘克沙醇具有血容量影响小、导管及血管内对比剂速率快、对比剂注射相关不适感轻等优势[2-3]。对比剂碘特别是高渗透压和高黏度的对比剂摄入量是诱发CIN的危险因素[4]。本研究实验组采用低碘浓度的等渗对比剂碘克沙醇（270 mg I/mL），结果患者碘摄入量较常规组降低了约13.39%。

图16组不同扫描方案下的轴位和矢状位图像

表3 2组辐射剂量比较（±s）

表3 2组辐射剂量比较（±s）

组别例数L（mm）CTDIvol（mGy）SSDE（mGy）DLP（mGy·cm）ED（mSv）常规组 53 120.47±6.89 11.65±0.76 13.27±1.12 140.73±5.53 5.51±0.62实验组 49 119.01±7.11 4.86±0.16 6.46±0.31 57.83±1.13 2.05±0.43 t-0.423 35.374 29.347 16.557 13.467 P 0.658 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

在心脏成像方面采用非螺旋扫描取代螺旋扫描可减低辐射剂量[5]。新生儿处于生长发育期，细胞分裂和增殖速度明显高于成人，对射线的敏感程度为成人10多倍[6-7]，新生儿受损伤的危险性比成人高得多[8]。在没有更佳的检查方法代替下降低辐射剂量保证图像诊断质量是本研究的目的。低碘含量血管强化程度减低，基于降低管电压，入射光子的能量下降且更加接近碘原子k层电子结合能，从而使光子与对比剂中高原子序数的碘相互作用所产生的光电效应增强，X射线的衰减增加，可补偿低碘浓度对比剂所致的血管强化程度不足的理论[9-10]。本研究结果表明相较于100 kVp、100 mAs，采用80 kVp、80 mAs检查的CTDIvol、SSDE、DLP、ED分别降低58.28%、51.31%、58.91%、62.79%。降低管电压、管电流以降低辐射剂量的方法会使图像噪声升高，本研究采用iDose4迭代重建算法来提升图像质量。

iDose4技术通过在投影和图像空间进行基于噪声模型系统和解剖模型系统迭代运算，通过应用全新多模型并行加速对比迭代运算流程，加速了重建速度，提高了图像质量，从而为临床上广泛的应用奠定了基础[11-12]。iDose4可分为7个等级，iDose4等级越高，其降低噪声能力越好，但是等级过高会使图像出现“假象”。本研究放弃最高与最低等级，选取iDose4-2-6进行图像分析来比较最佳的重建图像。

联合以上三种技术在新生儿先天性心脏病中应用的研究结果表明，采用碘克沙醇（270 mg I/mL）减低了碘摄入量；采用80 kVp、80 mAs检查，CTDIvol、SSDE、DLP、ED明显减低；iDose4等级重建中L-LWiDose4-2～3组明显不符合诊断要求；L-LWiDose4-4～63组图像中客观评价并无统计学差异，L-LWiDose4-6组图像质量仅主观评价略低于L-LWiDose4-4～5，因此L-LWiDose4技术在新生儿先天性检查中采用iDose4-4或iDose4-5均可获得临床所需图像。

本研究尚有一些不足之处：①新生儿非离子型碘对比剂使用参考文献太少，没有进行大样本不良反应跟踪调查。②本研究中常规组使用的电离辐射剂量缺乏依据。③本研究扫描时选择直径16 cm的CTDI体模模式，未与直径32 cm的CTDI体模模式进行比较。④实验组只选取一组辐射剂量，未与其他辐射剂量组进行对比。

综上所述，L-LWiDose4技术在新生儿复杂性先天性心脏病检查中能够获得满足临床诊断要求的图像，同时达到了降低辐射剂量和碘对比剂浓度的目的。