双源CT 非心电门控依赖性CTA 在高心率先天性心脏病患儿中的应用

张士朋，谢一婧，王雁南，姚红艳，陈晓飞，周 晟

（1.甘肃省中医药大学临床医学院影像医学与核医学系，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省妇幼保健院医学影像中心，甘肃 兰州 730050；3.兰州大学第二医院放射科，甘肃 兰州 730030；4.甘肃省中医院放射科，甘肃 兰州 730050）

先天性心脏病（先心病）是一种严重威胁患儿身心健康的先天性心脏发育畸形，在我国其发病率约0.8%［1］。经胸超声心动图是先心病的首选检查方法，对心血管、尤其是对心内结构的显示具有优势，亦可评估心脏血流动力学，但其透声窗有限，对心外血管结构及肺部显示不佳，且易受操作者经验及手法影响［2-3］。心脏CT 扫描速度快，成像范围广，可提供详细的心内及心外解剖信息，尽管新生儿及婴幼儿对X 线十分敏感［4］，其仍是一种常用的术前诊断及术后随访的成像方法。辐射剂量与选用扫描技术密切相关，常用的心脏扫描技术主要为前瞻性心电门控心脏CTA 及回顾性心电门控CTA，对先心病患儿，前瞻性心电门控CTA 是首选检查方式［4］。该方法仅采集单个心动周期的图像，对心内及心外结构显示良好，且较回顾性心电门控扫描的辐射剂量小，但会因重叠扫描而产生无效剂量［5］。先心病患儿年龄小、心率快、呼吸频率高且无法自主控制，即使使用心电门控技术，要获得具有诊断价值的图像仍是一项挑战［6］。随着影像技术的发展，第3 代双源CT 非心电门技术采用大螺距及快速移床技术，大大减少了心脏搏动和呼吸运动伪影［7］，使采用非心电门控依赖性心脏CTA 扫描成为可能。

目前，非心电门控技术主要用于支气管动脉、主动脉、冠状动脉钙化评估等方面的检查［8-10］，在高心率先心病患儿中的应用研究较少。本研究旨在探讨其在高心率先心病患儿中的应用价值，比较其与前瞻性心电门控依赖性心脏CTA 的图像质量与辐射剂量差异。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集甘肃省妇幼保健院2019 年1 月至2021 年4 月收治的心率≥90 次/min 的先心病患儿共132 例，其中80 例行非心电门控依赖性心脏CTA 扫描（非心电门控组），52 例行前瞻性心电门控依赖性心脏CTA 扫描（前瞻性心电门控组）。记录患儿年龄、性别、体质量、心率等临床资料，患儿年龄不足1 个月的按1 个月计算。

1.2 仪器与方法 检查前去除患儿胸部金属物品，头皮静脉或右侧上肢静脉留置Y 型留置针，电极片贴于锁骨上窝及左上腹腋中线处，患儿镇静后即可上床检查。使用Siemens 第3 代双源CT 扫描仪Somatom Force 行扫描，患儿取仰卧位，足先进。非心电门控依赖性心脏CTA 扫描：80 kV，自动管电流调制，螺距3.4，单圈螺旋时间0.25 s，第3 代重建算法ADMEIR，强度3 级，卷积核26。前瞻性心电门控依赖性心脏CTA 扫描：80 kV，自动管电流调制，40%R-R 间期进行数据采集，单圈螺旋时间0.25 s。扫描范围从胸廓入口至膈下1～2 cm，扫描野包括整个心脏及胸部大血管。采用阈值触发扫描技术，置于肺动脉主干远端自动触发，阈值100 HU，延迟时间3 s，使用双筒高压注射器注射非离子型对比剂碘普罗胺（碘浓度300 mg/L），剂量2 mL/kg 体质量，流率0.8～1.5 mL/s，10 s 左右注射完毕。

1.3 图像重建与质量评价 所有患儿扫描结束后自动重建0.6、3 mm 图像，在Siemens syngo.via 后处理工作站上行MIP、MPR 及VR 后处理，并传至PACS。所有图像均由2 名高年资副主任医师盲法阅片。图像质量评分采用5 分法：5 分，图像清晰无伪影；4 分，图像有轻度伪影，医师有高度诊断信心；3 分，图像模糊，医师仍有中度诊断信心；2 分，需仔细分辨部分结构，诊断困难；1 分，图像伪影严重，不能诊断。2 分及以下图像不可用于诊断。

1.4 辐射剂量分析 采集所有患儿容积CT 剂量指数（CTDIvol）、剂量长度乘积（DLP），计算有效辐射剂量（ED＝k×DLP，其中k 为转换因子），因患儿扫描范围与胸部CT 大致相同，故采用胸部辐射剂量转换因子［11］。

1.5 统计学分析 采用SPSS 22.0 软件进行统计学分析。连续变量以±s 表示，分类变量以频率或百分比表示，2 组性别、年龄、体质量、心率、CTDIvol、DLP、ED 及主观图像质量评分行非参数Mann-Whitney U 检验。2 名医师图像质量评分一致性评价行Kappa检验。K＜0.20 时，一致性差；0.20＜K≤0.40，一致性一般；0.40＜K≤0.60，一致性中等；0.60＜K≤0.80，一致性较好；K>0.80，一致性好。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2 组一般资料比较（表1）132 例中，年龄1 d至34 个月，心率90～160 次/min；2 组年龄、性别、体质量、心率差异均无统计学意义（均P>0.05）。

表1 2组一般资料比较

2.2 2 组诊断结果比较（表2）心脏发育畸形前瞻性心电门控组109 处，其中心内结构异常57 处，心外结构异常52 处；非心电门控组156 处，其中心内结构异常81 处，心外结构异常75 处。

表2 2组诊断结果比较 处

2.3 2 组辐射剂量比较（表3）前瞻性心电门控组自动管电流曝光量28～121 mAs，非心电门控组自动管电流为19～114 mAs，约为前瞻性心电门控组的4/5，2 组比较差异有统计学意义（P＜0.05）。非心电门控组较前瞻性心电门控组辐射剂量明显降低，CTDIvol、DLP 及ED 约为前者的1/4，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。

表3 2组辐射剂量比较（±s）

表3 2组辐射剂量比较（±s）

注：曝光量，管电流与曝光时间的乘积；CTDIvol，容积CT 剂量指数；DLP，剂量长度乘积；ED，有效辐射剂量。

2.4 2 组主观图像质量评分比较（表4）2 名医师对图像质量评分的一致性较好（K=0.743）。2 组在心内及心外结构显示方面均较好，图像质量评分差异无统计学意义（P>0.05）。心外结构（冠状动脉除外）评分均>4 分，在心内结构显示上，心室较心房壁显示清晰，主/肺动脉瓣膜显示也较好。2 种扫描方法对冠状动脉的显示差异有统计学意义（P＜0.05），前瞻性心电门控技术显示冠状动脉更清晰，但多＜3 分，不足以满足诊断要求，其中左冠状动脉显示较右冠状动脉显示效果佳，左前降支最佳。

表4 2 组主观图像质量评分比较（分，±s）

表4 2 组主观图像质量评分比较（分，±s）

2.5 先心病患儿心脏发育畸形典型影像表现见图1～3。

图1 女，3 个月，心率138～140 次/min，体质量4.3 kg，左室流出道及主动脉瓣口未见狭窄（图1a），房间隔连续（图1b），室间隔缺损（图1c 黑箭）伴主动脉骑跨（图1d 黑箭），采用非心电门控心脏CTA 扫描，自动管电流22 mAs，容积CT 剂量指数（CTDIvol）0.21 mGy，剂量长度乘积（DLP）2.6 mGy·cm，有效辐射剂量（ED）0.10 mSv，主观质量评分：心室壁5 分，心房壁4 分，动脉瓣5 分，主动脉5 分，肺动脉5 分，肺静脉5 分图2 女，1 个月，心率150～160 次/min，体质量2.4 kg，肺动脉高压（图2a 白箭），主动脉弓缩窄（图2b、2c 白箭），房间隔缺损（图2d 黑箭），室间隔缺损伴（图2d 红箭），采用非心电门控心脏CTA 扫描，自动管电流22 mAs，CTDIvol 0.21 mGy，DLP 2.9 mGy·cm，ED 0.11 mSv，主观质量评分：心室壁5 分，心房壁4 分，动脉瓣4 分，主动脉5 分，肺动脉5 分，肺静脉5 分图3 前瞻性心电门控组，男，1 个月，心率125～130 次/min，体质量4.3 kg，冠状动脉开口正常（图3a），主动脉弓离断（A 型）并动脉导管未闭（图3b、3c 白箭），室间隔缺损（图3d 黑箭），采用前瞻性心电门控依赖性心脏CTA 扫描，自动管电流51 mAs，CTDIvol 1.81 mGy，DLP 32.4 mGy·cm，ED 1.26 mSv，主观质量评分：心室壁5 分，心房壁4 分，动脉瓣4 分，主动脉5 分，肺动脉5 分，肺静脉5 分

3 讨论

随着CT 成像设备及技术的发展，CT 检查已广泛应用于临床，由此所产生的X 线辐射剂量越来越引起人们的重视，尤其是婴幼儿对辐射剂量更加敏感。有研究显示，婴幼儿接受X 线照射后患癌风险增加［12-13］，其潜在致癌率是成人的10 倍［14］。较高的辐射剂量一直都是限制CT 检查在婴幼儿人群中应用的重要影响因素［15-17］。心脏CTA 是先心病患儿术前诊断及术后随访的重要手段，且先心病患儿免疫力低下，更易受细菌、病毒的侵袭，其接受X 线及CT检查的机会更大，这些均导致患儿接受更高的累积辐射剂量，因此应遵循ALARA 原则［18-19］。

第3 代双源CT 的球管旋转速度可达0.25 s，时间分辨率达66 ms，最大螺距3.4，进床速度700 mm/s，1 个心动周期即可完成全心检查，缩短了扫描时间，降低了辐射剂量，同时可冻结患儿呼吸、心脏运动，大大降低了高心率患儿心率及呼吸运动对CT 应用的限制［20］。本研究比较了非心电门控依赖性心脏CTA 及前瞻性心电门控依赖性心脏CTA 在心率大于90 次/min高心率患儿检查中的图像质量及所产生的辐射剂量，结果发现，大螺距非心电门控依赖性心脏CTA较前瞻性心电门控依赖性心脏CTA 扫描可明显降低辐射剂量，差异有统计学意义，与Goo［21］的研究结果一致。大螺距快速扫描可减少扫描重叠并低辐射剂量。此外，在2 种扫描方案中均发现，部分患儿年龄、体质量、心率相近，但管电流及DLP 却差异明显，查看原始数据发现患儿上肢未上举时较上举时产生的辐射剂量更高，当上臂横置时对管电流及辐射剂量的影响最大，这也间接验证了自动管电流调控技术在辐射剂量控制中的作用［22］。本研究中，2 种检查方法对主动脉、肺动脉、肺静脉等心外结构的显示，图像质量评分均>4 分，差异无统计学意义，表明非心电门控依赖性心脏CTA 扫描对心外结构的显示图像质量满意，大螺距快速扫描的高时间分辨力足以抵消高呼吸运动及心脏搏动伪影对图像质量的影响，但对心房、右冠状动脉近段显示的图像运动伪影均较重，可能与右心房对比剂混合不均相关，其中前瞻性心电门控所得图像质量相对更高，具有更大的优势。2 种方法对冠状动脉中远段的显示均不佳，运动伪影显著或充盈欠佳，且患儿年龄及体质量越大，其冠状动脉充盈越好，远端显示越佳。

综上所述，在高心率先心病患儿的CT 检查中，大螺距非心电门控依赖性快速心脏CTA 扫描可获得完全满足诊断要求的图像，其辐射剂量较前瞻性心电门控扫描技术明显降低，大大降低了先心病患儿的辐射累积量。本研究的不足：为回顾性研究，样本量较小，无法客观反映不同阶段心率对扫描图像质量的影响；纳入心律不齐患儿少，对心律不齐状态下先心病患儿检查图像质量的评价缺乏依据。