双源CT Flash扫描模式对复杂性先天性心脏病的图像质量及辐射剂量研究

杨进军， 孙　莉， 张　欢， 班允清

(新疆医科大学第五附属医院影像中心， 乌鲁木齐　830011)



双源CT Flash扫描模式对复杂性先天性心脏病的图像质量及辐射剂量研究

杨进军， 孙莉， 张欢， 班允清

(新疆医科大学第五附属医院影像中心， 乌鲁木齐830011)

目的探讨双源CT Flash扫描模式应用于复杂性先天性心脏病的图像质量及辐射剂量。方法选择37例复杂性先天性心脏病患儿，随机分为两组，A组(20例)采用双源CT前瞻性心电门控大螺距(Flash)扫描模式， B组(17例)采用前瞻性心电门控序列(Sequence)扫描模式。两组进行双盲主观评价，再采用噪声、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)等指标对图像质量进行客观评价。采用容积CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)、有效辐射剂量(ED)等指标评价两组辐射剂量。结果A组图像质量主观评分为(4.25±0.89)分，高于B组(3.94±1.06)分，差异有统计学意义(P<0.05 )；两组客观图像质量评价差异无统计学意义(P>0.05)。两组大血管层面和心腔层面2个部分的左右心房、心室及肺动脉主干、升降主动脉ROI区的噪声、信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)差异均无统计学意义(P>0.05)。A组患儿接受的辐射剂量低于B组，且差异有统计学意义(P<0.05 )。结论双源CT Flash扫描模式图像质量能满足复杂性先天性心脏病诊断需求，并能有效降低辐射剂量，是值得推广的扫描技术。

双源CT； 先天性心脏病； 图像质量； 辐射剂量

多排螺旋CT(multidetector computed tomography,MDCT)CTA成像应用于心脏疾病的诊断已经有较久历史，CT设备历经了单排、多排CT以及近年的宝石能谱CT、双源CT等，随着时间、空间分辨率的不断提高，各种伪影干扰问题得到了优化解决，对于先天性心脏病的成像技术也越来越成熟[1]。但CT检查带来的辐射伤害不容忽视，Cheng等[2]报道婴幼儿受辐射引发恶性肿瘤的概率是成人的10倍，因此在保证图像质量的基础上降低辐射剂量，是目前CT应用于婴幼儿先心病首先要解决的问题。常用的低剂量扫描模式包括前瞻性心电门控序列(sequence)扫描模式和前瞻性心电门控大螺距(Flash)扫描模式。本研究探讨双源CT Flash扫描模式应用于复杂性先天性心脏病的图像质量及辐射剂量，并与前瞻性心电门控序列扫描模式图像质量及辐射剂量进行对比，现报道如下。

1　资料与方法

1.1一般资料选择2013年5月-2015年6月新疆医科大学第五附属医院经临床或超声心动图诊断为复杂性先天性心脏病的患儿，均就诊于我院心胸外科，需心血管CTA增强扫描明确其心脏及大血管的解剖变异情况。纳入标准：(1)临床拟诊断复杂先心患儿；(2)年龄0～5岁；(3)无心衰并发症且生命体征稳定者。排除标准：(1)碘造影剂过敏；(2)肝肾功能不良；(3)外周血管条件差；⑷镇静失败者。共收集符合要求37例患儿，平均年龄(1.84±1.06)岁，平均体质量(12.04±3.87)kg，平均心率(126.19±20.83)次/min，随机将其分为两组，A组(20例)采用Flash扫描模式，B组(17例)采用Sequence扫描模式。每位患儿于检查前均由监护人签署知情同意书。所有患儿均接受超声心动图检查，并行外科手术治疗。

1.2扫描前准备检査前禁食6 h，年龄<2岁或检查不合作的患儿待其熟睡，或检查前使用10%水合氯醛(0.5 mL/kg体质量)镇静后进行检查，能够配合检查的患儿于检查前训练呼吸，所有患儿检查前无需服用控制心率药物。

1.3扫描方法和参数采用西门子炫速双源CT，患儿若能配合，在安静屏气状态下完成扫描，若配合欠佳，待其熟睡后完成检查。采用头先进的扫描方式，使用双筒高压注射器经手背或足背静脉、肘前静脉注射造影剂，流速根据患儿体质量制定，总量不超过2 mL/kg体质量，随后追加5～10 mL生理盐水。扫描范围从胸廓入口至膈顶，使用手动触发扫描模式，追踪层面选取左心房层面，此层面包括左心房、右心房、两心室流出道或两大动脉根部，以上述各房室及血管腔内均有造影剂显影为触发标准，延迟时间5 s[3]。定位像扫描参数：70 kVp，50 mAs；监测层面：70 kVp，20 mAs。Flash扫描参数设置如下：管电压设定为70 kVp，准直128 mm×0.6 mm，层厚0.75 mm，机架旋转速度0.28 s/r，时间分辨率75 ms，心电触发扫描预设在40%R-R间期；Sequence扫描参数设置如下：管电压70 kVp,准直2 mm×32 mm×0.6 mm,层厚0.75 mm，机架旋转速度0.33 s/r，时间分辨率83 ms，心电触发扫描预设在40%R-R间期。两组管电流均应用实时动态曝光剂量调节技术，范围230～270 mA。两组数据重建均选用B26f卷积核。记录相关实际扫描参数。

1.4图像后处理所有的图像传送到Syngo工作站进行数据分析，应用Circulation软件对扫描的血管重组，重组图像层厚均为0.75 mm，卷积核均采用B26f。图像处理包括最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)、容积再现(volume rendering,VR)和曲面重建(curve planar reformation,CPR)。

1.5图像质量的主观评价A、B组患儿的检查原始图像、重建图像及临床病史资料均由2位高年资CT诊断医生在双盲、随机的基础上进行分析讨论，图像质量评价采用5分评分标准[4]：1分：图像质量很差，无法获得诊断相关信息，无法满足诊断要求；2分：图像质量差，只能显示其中一部分解剖信息，需要进一步行DSA检查及其他检查，以明确病变解剖信息；3分：解剖结构显示基本清楚，经仔细阅片以后，临床需要的解剖关系能够基本辨认，不需要进一步检查评价解剖结构；4分：解剖结构显示良好，可清晰辨认病变解剖结构，临床问题可以被清楚地解释；5分：解剖结构显示优良，无伪影干扰，可自信辨认所有心内、心外结构，临床问题可以被清楚地解释。

1.6图像质量的客观评价图像客观评价的内容包括 心腔、大血管的噪声(SD)、信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)，SNR和CNR公式：SNR=心脏大血管的平均增强CT值/噪声 CNR=(心脏大血管的平均增强CT值-胸肌CT值)/噪声[4]。在两组的右心房、右心室、左心房、左心室、主肺动脉及主肺动脉层面升主动脉、降主动脉的图像内分别各选取1 cm2感兴趣区，测量其内噪声、SNR、CNR，进行组间比较[5],感兴趣区的测量在原始薄层轴位图像上进行。将左右心房、心室的数据作为心腔层面部分，将肺动脉干、升主动脉、降主动脉的数据作为血管层面部分，对两组2个层面的客观评价数据进行对比分析。

1.7辐射剂量的评价记录所有患儿检查完成后的容积CT剂量指数CTDIvol(mGy)和剂量长度乘积DLP(mGy/cm)，计算有效辐射剂量(ED)，计算公式：ED=k×DLP(其中k为转换因子)，采用胸部转换因子(k)：年龄<4个月者为0.039 mSv/mGy；4个月～1岁者为0.026 mSv/mGy；1～6岁者为0.018 mSv/mGy；10岁者为0.013 mSv/mGy[6]。比较两组辐射剂量的差异。

1.8统计学处理使用SPSS17.0软件进行数据分析。计量资料的比较分析采用独立样本t检验，计数资料分析比较采用Wilcoxon秩和检验，以P<0.05为差异具有统计学意义。

2　结果

2.1图像质量的主观评价A组质量图像主观评分为(4.25±0.89)分，高于B组(3.94±1.06)分，差异有统计学意义(P<0.05 )，见表1。

表1　两组图像质量的主观比较/例

2.2图像质量的客观评价两组大血管层面和心腔层面2个部分的左右心房、心室及肺动脉主干、升降主动脉ROI区的噪声、信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)差异均无统计学意义(P>0.05)，见表2。

表2　两组图像质量客观比较(±s)

2.3辐射剂量的评价A组患儿平均DLP为(6.34±1.82)mGy/cm，平均ED为(0.26±0.09) mSv；B组患儿平均DLP为(15.83±5.74)mGy/cm， 平均ED为(0.61±0.34)mSv。两组ED值比较差异有统计学意义， A组患儿接受的辐射剂量低于B组，且差异有统计学意义(P<0.05 )，见表3。

表3　A与B组辐射剂量结果比较(±s)

3　讨论

心电门控技术包括回顾性心电门控和前瞻性心电门控。回顾性心电门控技术采用螺旋扫描的方式进行全心动周期的数据采集，然后按照相应的心电信号选择R-R间期内特定时相的数据进行图像重建，这使受检者所受的辐射剂量相当高。Sequence模式结合了步进式(step-and-step,SAS)数据采集技术和ECG触发移床技术，在预设的R-R间期内触发扫描下一个心动周期移床，X线曝光只在固定的时相发生， 因而可以显著降低辐射剂量[7]。赵宏亮等[8]报道前瞻性序列扫描较回顾性螺旋扫描可降低76%～83%辐射剂量。但此方法的缺点在于扫描是不连续的，易受心率和心律的影响，且不能进行心功能评价。第二代双源CT具有更宽的探测器和更快的旋转速度，采用2个128层扇区和280 ms周旋转速度，时间分辨率为75 ms，实现了大螺距扫描。Flash Spiral模式是第二代DSCT特有的扫描模式，采用了大螺距与前瞻性心电门控螺旋扫描的结合，因其只需采集1～2个心动周期预设期相的数据，所以扫描时间明显缩短，使受检者所受辐射剂量较前瞻性心电门控触发扫描明显降低；同时还避免了在多个心动周期采集的重叠扫描，是更适用于婴幼儿先天性心脏病CTA检查的扫描方式。

本研究分别从主观图像质量评价和客观质量评价来分析两组不同扫描模式的图像质量。主观评价结果显示A组的图像质量要优于B组的图像；客观评价结果显示两组的图像质量差异无统计学意义。出现这种情况的原因是两组扫描方式的不同，B组采用的是“步进-点射”轴面数据采集技术和适应性心电触发移床技术，扫描和进床分离，完成扫描需要采集3～4个心动周期的数据，扫描时间较长[9]，故导致婴幼儿哭闹引起的位置移动，以及心率过快或者不齐的造成伪影概率加大。A组Flash模式对于心率有一定要求，但先心病患儿对冠脉要求也多为开口、走形的观察，没有冠状动脉CTA要求严格[10]。Flash模式扫描进床速度极快，扫描时间相对明显缩短，因呼吸、躁动以及心率差所导致的伪影，例如图像局部的错层、小血管模糊显影、大血管管壁毛糙等均明显减少。而客观图像评价的各个指标，如CT值、噪声、信噪比和对比噪声比，是分别在感兴趣选取某一平面进行对比分析的，是概括性的量化图像质量，在整体反映图像的情况方面有所欠缺。

本研究结果显示，A组Flash扫描模式，其辐射剂量明显小于B组前门控序列扫描模式组。A组扫描时间短，X线曝光时间短，因心率的不同，采集图像在1～2个心动周期内；B组虽然仅在预设的时相进行X线曝光和数据采集，但扫描全程需4～5个心动周期。Goo等[11]研究结果表明双源CT回顾性心电门控扫描在新生儿及儿童患者的平均辐射剂量为2～6 mSv，前瞻性心电门控的平均辐射剂量为0.2～0.7 mSv；纪晓鹏等[12]采用管电压70 kVp结合Flash扫描，36例患儿的平均有效辐射剂量为0.125 mSv，最低者仅为0.078 mSv。本研究显示B组平均有效辐射剂量为0.61 mSv，A组平均有效辐射剂量为0.26 mSv，略高于文献[11]报道结果，但仍具有一致性。

本研究的不足之处在于两组病例数均较少；另两组扫描模式均未采取个性化扫描的方案，如对新生儿或低体重的患儿管电压可降至更低；对于部分心率过快的患儿，可预设定在25%～40%不同时相曝光采集数据[13]，以减少心脏的搏动伪影。

综上所述，对于婴幼儿的先天性心脏病的诊断，尤其是复杂性先天性心脏病，双源CT Flash扫描模式可以清晰显示心内外畸形结构，基本能够满足诊断要求，并且相对于Sequence扫描模式，图像质量更佳，辐射剂量却减低，是值得未来推广应用的绿色、安全的检查方法。

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(本文编辑周芳)

Clinical application research for the image quality and radiation dose of the flash spiral mode of dual-source CT used in diagnosing congenital heart disease

YANG Jinjun， SUN Li， ZHANG Huan， BAN Yunqing

(DepartmentofImagingCenter,TheFifthAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China)

ObjectiveTo explore the application of the Flash spiral scanning mode of dual-source CT in the evaluation of complex congenital heart disease, and to compare with the prospective ECG-gated sequence scanning mode in image quality and radiation dose. MethodsRetrospective analysis of the 37 children with complex congenital heart disease, all the cases involved were divided into group A and group B. Group A (20 cases) used Flash spiral mode, and group B (17 cases) used the prospective ECG-gated sequence mode. The objective evaluation of image quality were described by the noise, the signal-to-noise ratio (SNR) and the contrast-to-noise ratio (CNR). Comparison was performed between two groups in volume CT dose index (CTDIvol) , dose length product (DLP), effective radiation dose (ED). ResultsThere was statistically significant difference between the two groups, group A were significantly lower than that in group B (P<0.05). Image quality evaluation: there were significant differences between the two groups in terms of subjective image quality assessment (P<0.05), objective evaluation of image quality showed that although the group A is higher than group B, there was no statistical difference between the two groups of no statistical difference between the two groups (P>0.05). ConclusionsThe Flash spiral mode of Dual-source CT, which was used in the diagnosis of complex congenital heart disease, can reduce the radiation dose under the condition, and could meet the requirement of the diagnosis in the image quality .This scanning mode is worth popularizing.

dual-suorce CT; congenital heart disease; image quality; radiation dose

新疆维吾尔自治区自然科学基金(2015211C174)

杨进军(1974-)，男，硕士，主治医师，研究方向：CT、磁共振影像诊断。

班允清，女，硕士，副主任医师，研究方向：CT、磁共振诊断，E-mail: 305844324@qq.com。

R445

A

1009-5551(2016)06-0753-04

10.3969/j.issn.1009-5551.2016.06.022

2015-11-05]