以给药时间为中心的先天性心脏病CT扫描方案*

刘家骥王倩张颖夏禹

以给药时间为中心的先天性心脏病CT扫描方案*

刘家骥①王倩①张颖①夏禹①

目的：从给药时间入手，寻求一种兼顾图像质量和可操作性的先天性心脏病CTA扫描方案。方法：55例先天性心脏病患者分为动态监测法组（19例）、目测手动触发法组（18例）和给药时间为中心法组（18例）扫描，对比三种方法射线束硬化伪影的评分和心室腔对比剂浓度。结果：给药时间为中心法组射线束硬化伪影评分优于动态监测法组和目测手动触发法组，右心室腔浓度给药时间为给药时间为中心法组低于动态监测法组和目测手动触发法组，左心室腔浓度给药时间为中心法组高于目测手动触发法组与动态监测法组，但差异均无统计学意义（P＞0.05）。结论：给药时间为中心法综合考虑了机器的性能、给药的速度、扫描所需的时间等参数，将扫描触发时间采用公式量化，使先天性心脏病的CT扫描更加容易掌握，并且其对射线束硬化伪影的抑制明显优于传统方案，值得临床参考应用

心脏缺损； 先天性； 体层摄影术； X线计算机； 扫描方案

First-author’s address：The First People’s Hospital of Zunyi City，Zunyi 563002，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.22.004

随着CT扫描在时间及空间分辨率的进步，使CT扫描在心脏检查中的应用越来越广泛，在先天性心脏病（congenital heart disease，CHD）尤其是复杂性先天性心脏病的检查方面，CT扫描更得到越来越广泛的应用［1-2］，在心血管系统的CTA检查中，选择一个合适的扫描触发时间是获取优质图像的重要因素，CHD病患者由于各种畸形的存在，其血流动力学存在不同程度的异常，使其触发时间选择与非先心病患者的CTA检查相比有所不同，本文旨在通过从给药时间入手，寻求一种兼顾图像质量和可操作性的CHD患者CTA扫描方案。

1　资料与方法

1.1一般资料 收集整理遵义市第一人民医院2014年1月-2015年6月扫描的55例CHD患者，其中男29例，女26例，年龄11个月～53岁，平均年龄8岁。其中法洛氏四联症20例，房、室间隔缺损12例，肺静脉异位引流6例，动脉导管未闭4例，肺动脉闭锁4例，左/右室双出口4例，完全性心内膜垫缺损3例，全内脏反位2例。所有病例在轴位均无明显运动伪影，排除因运动伪影影响评分的病例，本研究经院伦理委员会批准，检查前与患者或家属签署知情同意书。

1.2设备与方法 扫描机型采用西门子SOMATOM Definition Flash炫速2代双源CT，回顾性心电门控扫描，扫描范围胸廓入口平面至膈肌下方，高压注射剂采用Ulrich F9200双通道高压注射器，穿刺点选择右侧肘正中静脉或贵要静脉，对比剂采用浓度为320 mg/100 mL的碘帕醇，给药量不超过2 mL/kg体重，根据身高体重指数不同，注射流速在0.8～4.0 mL/s间，注射完对比剂后以相同速率给予20～30 mL生理盐水。根据采用扫描时触发方式不同分为三组：（1）动态监测法组19例，以降主动脉为监测靶点，当降主动脉CT值达120 HU时自动触发扫描；（2）目测手动触发法组18例，将监测平面放置于4个房室均显示的层面，注射对比剂后观察各房室对比剂浓度趋于均匀时触发扫描；（3）给药时间为中心法组18例，按如下公式计算：

1.3图像评价 心脏各腔室对比剂浓度测量：通过后处理工作站进行多平面重组（MPR），将显示切面置于四腔心层面，分别测量左、右心室中心的CT值，并求取标准差。上腔静脉内硬化束伪影评估：硬化束伪影采用5分标准法：1分：上腔静脉密度高于700 HU，引起严重的硬化束伪影，影响诊断；2分：上腔静脉密度高于700 HU，有硬化束伪影，但是不影响诊断；3分：上腔静脉密度高于700 HU，没有严重的硬化束伪影；4分，上腔静脉密度为300～700 HU，没有明显硬化束伪影；5分：上腔静脉密度低于300 HU，没有硬化束伪影［3］。

1.4统计学方法 用SPSS 19.0统计软进行分析，计量资料采用（±s）表示，比较采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。多的认可，要得到适合诊断的图像，要求设备具有足够的时间分辨率，以便有效冻结住心脏的运动，得到清晰的图像；另外要求保证各心腔及大血管的对比剂充盈，能够获得足够的组织对比，无射线硬化束伪影［4-5］。

表1　三组射线束硬化伪影评分病例数 例

2　结果

表2　三组射线束硬化伪影评分与心室对比剂浓度比较（±s）

表2　三组射线束硬化伪影评分与心室对比剂浓度比较（±s）

组别射线束硬化伪影（分）右室浓度（mg/mL）左室浓度（mg/mL）动态监测法组（n=19）2.15±0.83427±79342±98目测手动触发法组（n=18）2.82±0.78403±82313±75给药时间为中心法组（n=18）3.78±0.63302±90386±82

55例患者均顺利完成扫描，不同扫描方案射线束硬化伪影评分病例数见表1。三种扫描方案两两间t检验结果提示，就射线束硬化伪影而言，给药时间为中心法组评分优于动态监测法组及目测手动触发法组（t=6.70，P＜0.05）；右心室腔浓度给药时间为中心法组低于动态监测法组（t=4.36，P＜0.05）和目测手动触发法组（t=4.49，P＜0.05）；左心室腔浓度给药时间为中心法组高于目测手动触发法组（t=2.79，P＜0.05），而与动态监测法组比较差异无统计学意义（t=1.48，P＞0.05），见表2。

3　讨论

在进入后64排CT时代以来，采用心电门控的多层螺旋CT扫描在先天性心脏病（congenital heart disease，CHD）患者检查中的重要性得到了越来越

随着CT硬件性能不断提升，其时间分辨率得以较快地提高，以本研究采用的炫速2代双源CT为例，机架转速达到0.28 s，配合双球管、双探测器组合及半扇区重建算法，其时间分辨率可达到75 ms，能够有效冻结住心脏的运动，对于高心率患者的心脏检查可以不需控制心率即可进行［6］。

对于CHD患者的检查而言，要获得对比剂充盈均匀而无射线束硬化伪影的图像，如何选择扫描触发的时机是关键，普通人群由于血液循环途径相对固定，通过对靶血管追踪或小剂量触发实验等来确定触发时间是行之有效的［7］。但CHD患者存在不同程度的心内或心外的分流［8-9］，经静脉注射的对比剂可直接进入体循环使常作为靶的主动脉短期内被对比剂充盈而过早触发扫描，而此时腔静脉内仍存有大量高浓度对比剂产生射线束硬化伪影而干扰周围结构的显示，而心腔内的对比剂由于缺乏肺循环的充分混匀，导致心腔内对比剂密度不均而影响诊断，见图1～2。本组研究三种检查方法中，可见动态监测法组中射线硬化束伪影评分是最低的。

为了解决此问题，现阶段有多种解决方案被提出，有从触发方案入手的，取消动态触发，触发改用目测扫描，当目测上腔射线束伪影降低或当各心腔均有造影剂时触发扫描［11］，这样可以尽可能保证各腔室对比剂充盈，但这种方法存在较大的主观性，对技术员的熟练程度要求较高，否则很容易造成过早或过晚触发见图3～4。也有从对比剂应用方面入手，通过递减浓度来减小心血管内的浓度差［10］，减少射线束硬化伪影，这种方法需要提前混合药液或依靠特定的高压注射器和相匹配的软件，应用上会受到一定限制；或通过延长注药时间使对比剂充分混匀来改善密度均匀性，但却增加了对比剂的用量，增加对比剂肾病发生风险［12-13］，对于基础体征通常较差的CHD患者来说，是不合适的。

图1 轴位

图2 冠状位

注：房间隔缺损合并动脉导管未闭，采用动态监测法扫描，监测靶点放置于降主动脉，较大的房缺使对比剂提前向左房分流导致过早触发扫描，可见右房对比剂混合不均匀，上腔静脉对比剂浓度较高（白箭），射线束伪影评分1分

图4 冠状位

注：房间隔缺损并右肺静脉异位引流病例，目测手动触发法扫描，对触发时间选择依赖操作人员，右心房对比剂混合较动态监测法均匀，但采集时间稍早，上腔静脉对比剂浓度仍较高（白箭），射线束伪影评分2分

如何能寻求一种较易掌握且对设备依赖较小的方案，本研究提出了给药时间计算法，其理论依据为：射线束硬化伪影的产生主要是扫描时对比剂未完全进入心腔混匀，浓度过高形成，所以要获得良好的图像，最好选择在对比剂完全进入心腔时进行扫描。对于该时间节点的判断，由于CHD患者血液分流的特点，使传统基于对比剂浓度监测的方法难以量化，往往需要通过操作者的经验进行手动触发，对操作者的经验要求较高，要使扫描简单易行，必须选择一个可以适合量化的指标进行评估，在CHD患者CTA检查中，操作者最易控制的量化指标就是对比剂的给药时间，只要给定药量和给药速度，给药时间便确定下来。在检查中，如果各心腔已充盈良好，而对比剂未注射完毕，此时即使立即停止注射并触发扫描，也会因上腔静脉内的对比剂存留形成明显的射线束硬化伪影；而当对比剂注射完毕，各心腔未充盈仍不佳，此时再不触发扫描会因心腔内的对比剂迅速廓清而达不到诊断所需对比剂浓度，所以也无需再等待。

根据上述理论基础，本研究提出此经验公式：触发时间=注射对比剂量/注射流速-［扫描前准备时间-穿刺点距右心房距离/（5+注射流速）-扫描时间］，其中触发时间指从注射对比剂开始到启动扫描时间，注射对比剂量/注射流速代表总的给药时间；穿刺点距右心房距离/（5+注射流速）代表给药完毕后用留给生理盐水冲刷对比剂的时间，促进上腔静脉的廓清，5为常数，参考了成人静息态下约5 cm/s的上肢静脉流速［14］；扫描时间指完成所选扫描区域从顶扫到底所需时间；扫描前准备时间为机架准备及发出吸气闭气指令到开始扫描这段时间，如计算结果若有小数则按进一法取近似值。以本院采用的炫速双源CT为例，6岁患者，18公斤，总药量30 mL，给药速度1.5 ml/s，穿刺点为肘正中静脉，定位像测得穿刺点距右心房38 cm，采用心电门控回顾性扫描，总扫描时间3.2 s，患者能配合屏气，需要呼吸提示，扫描前准备时间为7 s，按公式计算得T=30/1.5-［7-38/（5+1.5）］-3.2/2=17.2 s，则在给药开始后18 s触发扫描；如果采用大螺距的炫速扫描，由于不需要屏气且扫描时间极短［15］，扫描前准备时间为4 s，扫描时间为0.6 s，按公式计算得T=30/1.5-［4-38/（5+1.5）］-0.6/2=21.5 s。

此公式的目的，在于将给药和扫描时会遇到的参数给予充分考虑并加以量化，以此给技术人员更易于把控的、可量化的指标来作为触发扫描的依据，而非单纯依靠经验的累及，可使刚开始接触CHD患者CTA扫描的技师能尽快掌握扫描方法，提高检查的成功率，并获取更优质的图像。

就公式本身而言看似复杂，但扫描准备时间和扫描时间较为恒定，当操作者使用的机器固定后此两参数就基本固定，穿刺点距右心房距离/（5+注射流速）则可由操作者根据所采用的高压注射器类型和特性进行微调，通过调整常数5来获取适合自身设备的参数，这一过程一般在检查几个患者后即可调试完毕。在本公式中，对触发时间影响最大的就是给药时间，CHD患者由于相比正常人群不同程度存在血液分流，那在给药时间超过正常人群对笔记从穿刺点到主动脉的平均时间应该满足，根据一般正常人群的左室峰值时间并考虑一定心功能不全的因素［16］。结合本组研究的经验，大多数CHD病例给药时间维持在15～18 s是合适的，在此时间下，可以根据患者病情及体重合理选择流量及流速，对于有较大或较快的心房水平分流的患者，如较大的房间隔缺损，由于对比剂过早地由右心房分流到左心房，会使右心房的对比剂混合不均匀，对于这样的情况，需要在检查前仔细阅读超声报告，发现类似病例的时候可适当降低给药流速，延长3～5 s给药时间，对于右心房对比剂的均匀混合是有帮助的。

另外，检查设备的成像速度也是本公式考评的一个重点，要保证成像质量，需要在CT扫描期间保证各腔室都有对比剂充盈且浓度较为接近，所以在扫描触发时间的制定上需要充分考虑扫描时所需耗费的时间，避免扫描两端对比剂浓度差过大，对于不同的检查设备，这个数值有较大的差异，常用在心脏扫描的小螺距心电门控扫描方式由于重叠范围大，扫描速度相对较慢，则触发时间选择相对较早，将给药时间相对延长一些，而双源CT炫速方式扫描［15］和320排CT容积扫描［17-18］等扫描方案扫描时间可缩短到不足1 s，扫描时间对浓度的影响较小，则可将触发时间选择相对靠后，使上腔静脉的对比剂更充分廓清，保证右心系统浓度的均匀性。所以本公式最后需要减除扫描时间就是对这一变量做了充分考量后提出的。

从统计结果可以看出，给药时间为中心法组在三种方法中射线束硬化伪影评分是最高的，与其他两种方法比较差异均有统计学意义（P＜0.05），而右心室腔浓度给药时间为中心法组低于动态监测法组和目测手动触发法组，左心室腔浓度给药时间为中心法组高于目测手动触发法组，而与动态监测法组比较差异无统计学意义（P＞0.05），这样的结果表明给药时间为中心法在采集时左心对比剂浓度高于右心，提示采集时处于右心系统的对比剂向左心廓清的过程，这样的浓度差有利于重建出优质的三维图像供诊断。另外，虽然给药时间为中心法组的射线束硬化伪影评分高于另外两种扫描方法，但应该看到，其评分主要集中在4分，平均分在3.78左右，与张永高等［10］采用“浓度递减法”报道的平均4.48分虽有一定的差距，这与两者采用的方法相关，但本研究采用给药时间为重心法的病例已较少有明显影响诊断的射线束硬化伪影出现，见图5～6，并且此种方案优势在于无需提前稀释对比剂，在高压注射器的选择上也具有普适性，在操作上更为简易，提高检查效率。

由于大多数高压注射剂在注射时主要显示给药量而非给药时间，在实际应用过程中，需要将触发时间转换为给药量，通过公式：触发时给药量=注射流速×触发时间，可计算出在给药多少毫升后进行触发。在扫描过程中，技师仅需重点关注高压注射器上的给药量来判断触发时间即可，使操作更为简便易学，让检查技师能够更快地上手。

图5 冠状位

图6 三维重建

本研究将注射穿刺点选择在上肢而非下肢，主要考虑上肢距心脏距离较近，可以用较少的生理盐水尽可能将对比剂冲刷入心脏，有利于静脉内对比剂的廓清。对于采用下肢作为注射穿刺点的检查方式，在同样的原理下理论上通过调整公式内的常数5也可以取得同样的效果，但由于下肢血管距心脏距离较远且管径较为粗大，静脉内的对比剂廓清时间较长，更易产生层流现象，其经验尚需大组病例进行总结。

综上，本研究采用方法与既往CHD患者CTA检查扫描方案将触发时间的选择放在关注对比剂浓度变化不同，给药时间为中心法将触发时间的选择转移到给药时间上面，综合考虑了机器的性能、给药的速度、扫描所需的时间等参数，将扫描触发时间采用公式给予量化，使CHD的CT扫描更加容易掌握，并且其对射线束硬化伪影的抑制明显优于传统方案，值得临床参考应用

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统计学符号的书写

按照国家标准GB3358-82《统计学名词及符号》的有关规定书写，常用如下：（1）样本的算术平均数用英文小写（中位数仍用M）；（2）标准差用英文小写s；（3）标准误用英文小写Sx ；（4）t检验用英文小写t；（5）F检验用英文大写F；（6）卡方检验用希文小写 χ2；（7）相关系数用英文小写r；（8）自由度用希文小写μ；（9）概率用英文大写P（P值前应给出具体检验值，如t值、χ2值、q值等）。以上符号均用斜体。

Administration-Time-Centered Congenital Heart Disease CT Scanning Plan/LIU Jia-ji，WANG Qian，ZHANG Ying，et al.//Medical Innovation of China，2016，13（22）：016-020

Objective：To seek a congenital heart disease（CHD） CTA scanning plan combining with image quality and operability on the basis of administrating time.Method：Scans were performed on 55 CHD patients through three groups，including dynamic monitoring method group of 19 patients，visual with manual triggering method group of 18 patients，and administration-time-centered method group of 18 patients，then beam hardening artifact score and ventricular cavity’s contrast media concentration among the above mentioned three ways were evaluated.Result：The beam hardening artifact score in the administration-time-centered method was better than that of both dynamic monitoring group and visual with manual triggering group.With respect to contrast media concentration of right ventricular cavity，the figures in the administration-time-centered group was lower than that in the dynamic monitoring group and visual ＆ manual triggering group.While the figures in the concentration of left ventricular cavity in the administration-time-centered group were higher than that in the visual with manual triggering group but showed no statistical difference compared with the figures in the dynamic monitoring group. Conclusion：Administration-time-centered method integrates parameters such as performance of machine，speed of drug administration，and scanning time into account，adopts formula to quantize scan triggering time，and makes CHD CT scanning more easily to be grasped.In addition，its restriction on beam hardening artifact is superior to traditional plan，therefore this method can be further studied and applied in clinical field.

Heart defects； Congenital； Tomography；ray computed； Scanning scheme

贵州省省市科技合作专项资金［省市科合（2015）54号］
①贵州省遵义市第一人民医院 贵州 遵义 563002

刘家骥

（2016-03-16） （本文编辑：程旭然）