双源CT常用扫描模式在先天性心脏病诊断中的应用价值

王菲瑶，陈 松，刘 智，刘 霞，李春平，李 睿

(川北医学院附属医学放射科，四川 南充 637000)

先天性心脏病(congenital heart disease，CHD)是常见的严重影响儿童健康的疾病。我国CHD的发病率约为0.8%[1]。CHD往往病情严重、合并症多，如不及时手术治疗将影响患者预后，因此准确的术前影像学诊断和评价对CHD治疗尤为重要。目前，心血管造影仍是CHD诊断的金标准，但辐射剂量大，属有创检查，一般不作为常规检查手段。超声心动图是CHD的首选检查方法，结合彩色多普勒技术对病变处血流异常和心内结构的显示具有较高的诊断价值，但视野小、易受声窗干扰，对心外血管显示不清，且对检查者操作水平的依赖性高[2]。心脏磁共振成像安全、无电离辐射损伤，能反映心脏、血管解剖和形态学改变，还可评价心脏整体功能，广泛应用于心血管系统的检查，但CHD患者多为婴幼儿，心脏磁共振成像检查时间长、噪声大、需要受检者屏气或镇静，故在CHD的应用中受到一定程度限制[3]。

随着CT成像技术的不断发展，多排螺旋CT、高分辨率CT已广泛应用于CHD的诊断，尤其近年来出现的第三代双源CT(dual-source CT，DSCT)，时间分辨力和空间分辨力明显提高，在CHD的临床诊断、治疗、预后评价及随访中发挥重要作用[4-5]。现对双源CT常用的3种心脏扫描模式及其在CHD中的应用价值予以综述，并提出选择相关检查模式的建议，以期获得良好图像质量，并尽可能地降低辐射剂量。

1 DSCT简介

DSCT配置了两个球管和与其对应的探测器，两套数据获取系统放置在旋转机架内，互呈90°排列，机架旋转90°即可获得平行于射线投射平面的180°的完整图像数据。192层的第三代DSCT，球管旋转速度可达到250 ms，单扇区时间分辨率66 ms，进床速度达700 mm/s，1个心动周期即可完成全心检查，受检者无需控制心率或镇静，检查可在自由呼吸状态下完成；同时，第三代DSCT长轴方向准直器宽度增加到58 mm，管球电流功率增加至2×120 kW，使肥胖(体质指数≥30 kg/m2)和非肥胖患者都能在低辐射剂量下获得良好的图像质量[6-7]。此外，第三代DSCT采用自动管电压调制技术和高级模拟迭代重建技术，可在降低辐射剂量的同时清晰显示微小病变[8-9]。可见，第三代DSCT在心血管成像方面具有独特优势，可分别从横轴位、冠状位及矢状位观察所获得的原始图像，并结合多种后处理技术，清晰显示心脏及大血管形态和走行，明确左右房室结构、房室连接、房室与大血管连接、侧支循环血管起止以及冠状动脉起源和走行等。目前，DSCT常用的心脏扫描模式包括回顾性心电门控螺旋扫描、前瞻性心电门控序列扫描及Flash扫描。

1.1回顾性心电门控螺旋扫描 回顾性心电门控采用螺旋扫描方式，通过选择心电图的QRS波作为触发标记，在多个心动周期内非选择性连续采集数据，通过数据与QRS波的时间关系重新对数据进行排序筛选并形成图像，可根据诊断需要重组出任意期相的图像，动态、多角度地观察心脏和大血管搏动及房室和瓣膜处的血流动力学改变。回顾性心电门控螺旋扫描采用多扇区重建技术，时间分辨率进一步提高，故对患儿心率无严格要求，并可以利用心电图编辑技术(如移动、删除、插入等方法)对心电图进行修改，以应对检查过程中CHD患儿突然出现的心律变化，可见，回顾性心电门控螺旋扫描对心率快且心律不规则的CHD患儿的扫描效果较好；还可评价患者的心功能，主要参数包括心室舒张末期、收缩末期容积、射血分数、每搏输出量、室壁运动、心肌灌注及室壁节段收缩功能等，并能反映CHD心室容积在心动周期中随时间变化的规律[10]。回顾性心电门控螺旋扫描采用低螺距重叠扫描，图像质量好，但辐射剂量高，由于CHD患儿体型小，心率快，对辐射的敏感性高，应在保证图像质量的前提下，尽可能降低辐射剂量[11-12]。根据尽可能降低辐射剂量的最优化原则，可采取降低管电压和管电流、运用单一时间窗全剂量曝光等措施，即某些时相全剂量曝光，其余时相采用小剂量曝光、结合智能螺距调节技术、心电图管电流/管电压自动调节技术及高级模拟迭代重建技术等[13]。

1.2前瞻性心电门控序列扫描 前瞻性心电门控采用步进式轴面数据采集技术，在扫描开始前根据同步的心电图信号相位预先设置扫描延迟时间，在每个心动周期该信号达到预设期相时(通常在舒张中末期，心率较快者选择收缩末期)触发X线进行曝光和数据采集。由于步进式扫描是非连续性数据采集，因此不能进行多相位回顾性重建；通常根据之前3～5个心动周期的搏动来预测下一个心动周期的扫描时相，若扫描过程中患儿心率突然发生变化，将产生严重的阶梯状伪影，导致检查失败，故通常需要采集多个心动周期数据以提高检查成功率[14]。有研究表明，即使扫描过程中受检者连续2个或3个心动周期内心率发生变化，采集时相也不会发生明显改变，即心率的快慢和稳定性对心内结构、大血管和冠状动脉图像质量影响不大[15]。此外，由于前瞻性心电门控序列扫描数据采集仅在R-R间期内某一时相进行，与回顾性心电门控螺旋扫描相比，数据量减少，限制了其在心功能分析方面的应用。但有研究显示，通过延长曝光时间窗亦可以获得舒张末期或收缩末期图像，并未影响对CHD患儿心内结构、心脏与大血管连接处及心外大血管异常的观察。在辐射剂量方面，前瞻性心电门控序列扫描避免了回顾性心电门控螺旋扫描过程中的组织重叠，辐射剂量明显降低[16]。

1.3Flash扫描模式 Flash扫描作为双源CT特有的螺旋扫描技术，最大螺距可达3.4，在图像采集过程中扫描床连续不间断移动，扫描速度快，扫描时间极短，在1个心动周期内即可完成检查，可实现无缝数据采集且无组织重叠，并可明显降低辐射剂量。与前瞻性心电门控序列扫描类似，Flash扫描数据采集也需要在相对稳定的时期进行，通常选择舒张中晚期，但随着心率的增加，显著缩短的舒张中晚期很难保证曝光时心脏处于相对静止状态，因此可能会产生运动伪影而降低图像质量。与回顾性心电门控螺旋扫描和前瞻性心电门控序列扫描相比，心率对Flash扫描模式图像质量的影响更大，特别是伴有心律失常的受检者。CHD患儿心率通常较快且不稳定，舒张期和收缩期时间均较短，很难保证在单一收缩期或舒张期内完成扫描。通常根据心率变化的快慢，适当调整采集时相，以减轻心脏运动和心率变化对心内结构或冠状动脉图像质量的影响，故Flash扫描模式较回顾性心电门控螺旋扫描的图像质量稍差。有研究显示，CHD患儿心率较快时，收缩期应用Flash扫描采集图像也能很好地评估冠状动脉结构[17]。Flash扫描较前瞻性心电门控序列扫描辐射剂量进一步降低的原因主要是：①前瞻性心电门控序列扫描采用单扇区数据采集重建技术，探测器覆盖不全时产生约10%的数据重叠，而Flash扫描为连续螺旋扫描，单次采集不存在组织重叠，不会产生无效剂量[15]。②由于每次图像采集的始末探测器进入和离开180°会产生无效曝光，采集次数越少无效曝光剂量越小；Flash扫描数据仅需采集1个心动周期，而前瞻性心电门控序列扫描需要扫描多个心动周期，因此无效曝光量会明显增大[16]。

2 DSCT在CHD中的应用价值

目前，心脏节段分析法是诊断CHD最常用的影像分段法。Van Praagh提出的心脏节段分析法将心脏分为心房、心室和大血管3个节段以及心房与心室、心室与大血管2个连接，现广泛运用于临床[18]。可严格遵循心脏节段分析法，从心内畸形、心脏与大血管连接处畸形和心外畸形3方面对DSCT在CHD中的应用价值进行探讨。

2.1心内畸形 常见的心内畸形包括房间隔缺损、室间隔缺损、心内膜垫缺损、单心房、单心室、瓣膜发育畸形等。超声心动图也可用于对心内畸形的诊断，尤其是瓣膜病变[19]。DSCT采集的图像近似于病理解剖所见，可清晰显示心耳形态、内壁梳状肌、肌小梁及调节束等微细结构，从而辨认左右房室。薄层轴位图像是诊断病变的基础，但缺乏多向性和立体性，结合多平面重建、最大密度投影和容积成像等图像重建技术，可以任意切割、旋转图像，从多个角度连续动态观察，避免图像重叠而导致的误诊及漏诊。在四腔心层面或长轴位不仅可以清晰显示有无房间隔、室间隔及心内膜垫缺损，还可显示相应房室扩大、室壁增厚、主肺动脉扩张等间接征象[20]。此外，使用对比剂不仅可提高正常组织与病变组织的密度对比度，还有助于判断心脏及血管分流方向；由于分流两侧心腔或血管内对比剂浓度存在差异，还可通过观察对比剂在缺损处及周围的分布来判断血流方向，但应注意扫描时间、缺损处大小及压力差等因素的影响。与超声心动图的对照研究显示，DSCT容易漏诊较小的(<5 mm)房间隔、室间隔缺损及部分瓣膜病变，但超声心电图对于双向分流或无分流的心内畸形仍有一定的局限性，如位于膜周的大型室间隔缺损并肌部室间隔缺损，在肺动脉高压解除前肌部室间隔缺损处无明显分流[4]。因此，为降低漏诊率，除多方位、多层面及结合超声心动图检查外，应尽量选择回顾性心电门控螺旋扫描检测轻度、细微结构，但需严格控制辐射剂量。

2.2心脏与大血管连接处畸形 常见的心脏与大血管连接处畸形包括右心室双出口、主动脉骑跨、完全型或校正型大动脉转位、完全型或部分型肺静脉异常引流等。有研究显示，DSCT与超声心动图在心脏与大血管连接处畸形的诊断方面可互为补充[21]。大血管主要包括主动脉和肺动脉，无区分两者的特征性形态学标志，只能根据其发出的分支血管进行鉴别，正常主动脉与肺动脉为右后与左前的位置关系。DSCT不仅能清晰显示两者的位置关系，还能观察其与心室连接是否相适应，从而诊断完全型或校正型大动脉转位。利用容积成像的图像可立体、直观、完整地显示主动脉骑跨于室间隔之上和起源于同一心室的主动脉和肺动脉，从而准确鉴别法洛四联症和右心室双出口[22]。在大血管长轴位的冠状位、矢状位及四腔心层面，可清晰显示心房与心室和房室与大血管连接处异常，特别是心房与大血管连接处异常，如存在肺静脉异位引流时，DSCT可清晰显示异位引流的肺静脉数量，上升或下降的垂直静脉，扩张的头臂静脉、冠状静脉窦、上腔静脉、下腔静脉或肝门静脉等，对完全型和部分型肺静脉异位引流具有诊断价值，还能观察完全型肺静脉异位引流是否合并房间隔缺损[23-24]。故DSCT在心脏与大血管连接处畸形方面具有较高的诊断价值。超声心动图主要为二维图像，不能立体显示心脏及大血管畸形情况，对于某些复杂畸形，如大动脉转位伴有较大的房间隔缺损、室间隔缺损与右心室双出口、永存动脉干与肺动脉闭锁合并室间隔缺损均难以鉴别。此外，由于受肺内气体干扰及胸骨阻挡，超声心动图对肺门及肺静脉与左房连接处的结构显示欠清,故容易误诊、漏诊[25]。

2.3心外畸形 常见心外畸形包括肺动脉狭窄/闭锁、肺动脉吊带、主动脉缩窄/离断、永存动脉干、主肺动脉窗、动脉导管未闭、冠状动脉起源、走行异常、冠状动脉瘘、肺动脉瓣狭窄、侧支循环血管等。由于受到胸骨阻挡和肺内气体等因素的影响，且具有明显的操作依赖性，使超声心动图在心外畸形诊断方面的应用受限。DSCT以平行于血管的层面做最大密度投影可区分严重的狭窄或闭锁，即使是很小的血管，对肺动脉狭窄/闭锁及主动脉缩窄也具有很高的诊断价值。结合容积成像和多平面重建可全方位显示心脏及其周围大血管的立体图像，并可从最佳角度观察心脏与周围大血管的连接关系、冠状动脉的变异情况和纵隔/胸廓侧支循环，包括主动脉-肺动脉侧支代偿，奇静脉-半奇静脉代偿及胸廓内静脉-脐静脉代偿等，对术前了解畸形部位、程度、范围和制订手术方案具有很高的临床价值。DSCT亦可观察气管、支气管及肺组织，CHD患儿自身抵抗力差、生长发育迟缓及特殊的血流动力学状态，易并发肺部感染，加重心脏负荷，严重时可出现不同程度的心功能不全，故在观察患儿心血管病变的同时应重视肺部情况；此外，应注意肺动脉吊带及双主动脉弓对其紧密接触的气管产生的不同程度的压迫所致的狭窄，由此可见，DSCT对诊断心外大血管畸形具有明显优势[26-28]。冠状动脉发育异常的人群发病率约为1%，CHD患儿较为常见，但异常的冠状动脉并不一定出现病理性表现，异常肺动脉及主动脉起源的冠状动脉与冠状动脉移植(动脉调转术)紧密相关[29]。Goo[30]研究显示，约有6.7%的CHD患儿在大动脉转位手术过程中出现冠状动脉狭窄或闭塞。Xie等[31]研究表明，大动脉转位合并冠状动脉发育变异患者的死亡风险是冠状动脉结构正常者的2倍，可见术前明确冠状动脉解剖对动脉调转术至关重要。利用曲面重组、容积成像和多平面重建技术能直观显示正常及变异冠状动脉的开口、形态、走行及与周围心腔和血管的关系，特别是细小分支及异常吻合支，还可观察管腔与心肌的关系、管腔内造影剂充盈情况及有无斑块等[32-33]。DSCT还可用于心肌灌注成像，其显示的灌注异常区与对应冠状动脉病变节段的一致性较高[34]。因此，DSCT对CHD患儿冠状动脉病变的诊断有很高的应用价值[35]。

3 小 结

DSCT以其扫描速度快、辐射剂量低，对心内畸形、心脏与大血管连接处畸形和心外畸形都能清晰显示等特点，弥补了超声心动图在心外畸形及部分心脏与大血管连接处畸形上诊断的不足，对CHD患儿术前制订诊疗方案、术后效果预测及复查等均有重要意义。CHD患儿检查前需根据患儿心率状况和检查目的合理选择扫描模式。对于心率较快且不稳定的CHD患儿，可选用前瞻性心电门控序列扫描；若同时需要评估心功能或显示细微结构，最好选用回顾性心电门控螺旋扫描；对于心率快且稳定的CHD患儿，可首选Flash扫描模式。但需注意对于可疑冠状动脉异常或轻微心内结构异常且心率不稳定的受检者，应慎用Flash扫描模式。