CT 在儿童先天性心脏病心功能评估中的应用与展望

谢玮慧 钟玉敏

先天性心脏病简称先心病， 是最常见的出生缺陷，也是新生儿死亡的首要原因，其发病率为8‰~12‰[1]。 先心病疾病谱广，病变多样，具有复杂的病理学特征， 可引起相应的血流动力学改变。 随着外科手术技术的进步及影像学检查的精确诊断使得先心病存活率不断提高。

影像学检查在先心病术前评估和术后随访中都具有非常重要的作用。 判断解剖异常和对功能评估对于先心病的诊断都十分重要。 常用的心脏影像学检查方法包括超声心动图、 心脏磁共振(cardiovascular magnetic resonance，CMR)和心脏CT，其中超声心动图是诊断儿童先心病的首选方法， 但由于声窗的限制， 其对于有些患儿心内结构和心外大血管的显示欠佳，导致对心功能的评估也较为局限[2]。 CMR适用于心血管疾病的心功能评估，在心室大小、功能评估方面发挥着重要作用， 但部分儿童病人由于病情危重、 不能配合检查、 家属拒绝使用镇静或麻醉剂、体内有高磁场不兼容物等因素，导致CMR 检查受限[3-4]。

随着CT 技术的不断发展， 目前320 层螺旋CT、双源CT（dual-source CT，DSCT）和能谱CT 等已广泛应用于临床，很大程度地改善了影像质量，提高了诊断的准确性[5]。 心脏CT 也已经成为先心病手术前后评估的重要影像检查方法。 CT 扫描时间极短，对心脏解剖结构的空间分辨力更高， 还能对心功能及心肌组织特性进行评估[6]。 本文就心脏CT 的技术优势、 在儿童先心病心功能评估中的应用及其研究热点进行综述。

1 CT 技术的优势

1.1 空间分辨率、时间分辨率高 儿童先心病病人心率快，呼吸急促，常规CT 设备（64 层以下）常易产生明显的运动及呼吸伪影。 目前的心脏CT 设备扫描速度快（0.35~0.27 s/r），能在一次心动周期内完成图像采集；同时空间分辨率较高（512×512 矩阵），能清楚显示心脏大血管的解剖。

心脏在不断跳动， 因此在进行CT 心脏成像时需要有较高的时间分辨率来减少由于高心率和心律不齐所产生的伪影。 心脏CT 能在一次心动周期内捕获图像， 实现自由呼吸和快心率状态下的高质量无伪影成像。 目前第3 代双源CT 的时间分辨率可达到66 ms，缩短扫描时间的同时还保持了较高的成像质量，对于先心病和高心率患儿成像优势明显[6]。

空间分辨率表示对细微组织结构鉴别的能力，是衡量CT 心脏成像质量的重要量化指标。 目前心脏CT 能进行层厚0.25 mm 的扫描， 空间分辨率明显提高，能更清楚地识别诸如小梁和乳头肌等结构，准确地描绘出心内膜边界[7]。 有文献[8]报道CT 与CMR 相比，CT 所测的容量数据 （收缩末期容积、舒张末期容积）会相对更接近真实的心室容量，测得心功能数据更加准确。

1.2 低剂量扫描 儿童生长发育处于高峰，细胞分裂活跃，当长时间受到射线照射时，会诱发癌症或者一些遗传变异性疾病[9]。一项人群流行病学研究[10]表明长时间接受辐射剂量达50~100 mSv 或一次性达10~50 mSv 时，罹患癌症的风险明显增加。 因此，人们越来越关注儿童CT 检查中的辐射危害， 特别是婴幼儿，他们对射线的敏感性高于成年人，受辐射伤害也更大。 有研究[11]显示增加CT 随访次数，其累积辐射的危害也会随之增加。 因此，在CT 研究中，如何降低辐射剂量一直是大家关注的重点。 目前降低辐射剂量的主要方式为降低管电流及管电压[12]。 进行心功能评估时一般选择回顾性心电门控和心电触发自动毫安调节技术， 可通过调节管电流实现不同期相的信噪比控制， 从而降低扫描的辐射剂量。 其中，DSCT 能够进行纵向和横向管电流联合调制且具有心率自适应螺距等扫描模式， 在大幅度减少扫描时间的同时还保持了较低的辐射剂量；320 层螺旋CT 采用“可变螺旋间距”扫描，这种独特的扫描模式允许在一次连续采集期间及时调节螺距， 并在一次扫描中实现心电图（electrocardiogram,ECG）门控和非ECG 门控采集的组合，大大减少了先心病儿童心脏CT 扫描的辐射暴露[13]。

2 CT 在先心病心功能评估中的应用

先心病术前需要对左右心室发育情况进行功能评估以决定是否进行心室修补， 术后也会出现一系列的心功能障碍（心室收缩、舒张功能障碍等），需要进行功能评估来决定进一步的治疗措施。 心脏CT通过采用回顾性心电门控扫描模式进行全期相扫描，在心动周期的多个时相分别进行重建，得到动态电影影像， 测量并计算心室收缩末期和舒张末期容积、每搏输出量和射血分数等，为先心病病人提供了一种无创性评估功能的方法。 通过心脏CT 监测心功能的改变，能够准确评估病人术前的功能，尽早识别术后有不良后果风险的病人并提示临床早期干预， 从而有利于提高先心病病人术后生活质量和远期生存率[14]。

心室收缩、 舒张功能障碍是先心病术后的常见并发症。近年来出现的DSCT 和320 层CT 对心脏的心室容积测定较心室造影更准确， 并且在横断面成像上即很容易计算出节段心功能， 与CMR 或超声心动图均具有较好的相关性[15]。 早前有研究[16]采用CT 和超声心动图评估100 例病人的左室功能，结果发现CT 与超声心动图测得的左心室舒张末期容积指数（r=0.76）和心室收缩末期容积指数（r=0.84）相关性较好，而射血分数（r=0.57）则轻度相关。 Raman等[17]对26 例同时进行了心脏CT 和CMR 检查的病人进行分析，结果显示CT 与CMR 对心室功能的测量指标差异无统计学意义，2 种技术测得的左室舒张末期容积（r＝0．97）、左室收缩末期容积（r＝0．97）、左室射血分数（r＝0．97）和心室收缩末期心肌质量（r＝0.95）均呈高度相关；而CT 对比剂在右心室充填稍欠均匀， 故与左心室相比两种技术测得右心室各指标的相关性较弱，右室舒张末期容积、收缩末期容积和射血分数的相关系数分别为0.94、0.94 和0.86。近年来， 越来越多的研究采用CT 评估儿童先心病病人的心功能。 Kim 等[18]分析了11 例婴儿期行法洛氏四联症根治术的病人，该研究采用CMR 和CT 分别测量心室容量发现，2 种方法测得的左室射血分数（r=0.25）及右室射血分数（r=0.35）未见明显相关性， 但两者测得的右心室舒张末期容积指数 （r＝0．88）、右心室收缩末期容积指数（r＝0．84）、左心室舒张末期容积指数（r＝0．90）和左心室收缩末期容积指数（r＝0.55）均呈现良好的相关性。

3 热点问题与展望

3.1 心肌应变力 心肌应变作为一种客观、无创、方便、 准确乃至可定量反映整体和局部心肌发生形变能力及速度的新参数， 能够用于评估整体和局部的心肌运动及功能， 进而检测出处于亚临床状态的心脏早期疾病，对于临床上心脏疾病的早期诊断、及时治疗和预后评估都具有重要价值[19]。 1973 年Mirsky等[20]首先应用应变力描述心肌的机械运动，应变分析可以直接评估心肌收缩变形的程度， 评估心肌运动的不同步性，对心肌运动的位移、速度、应变、旋转角度等参数进行量化。 随着心肌应变力的研究逐渐广泛，CT 在心脏疾病应力评估方面的研究也逐渐增多，充分肯定了CT 全面评估心肌细胞功能的潜力[21]。Buss 等[22]对27 例心力衰竭的病人进行了心脏CT 和超声心动图心肌应变力的比较分析， 结果显示2 种成像方法测量的心肌应变力有较好的相关性（径向应变r=0.93，周向应变r=0.87，纵向应变r=0.84），并且通过CT 分析每例病人心肌应变所需的平均时间明显短于超声心动图的时间[（877±119）s 和（1 105±258）s]， 因此对于超声透声窗较差、CMR 有禁忌证的病人，CT 可以作为替代方法来评估其心肌变形。对于先心病病人来说， 通过测量心肌应变可以定量分析整体和局部心肌的形变， 较传统的心功能评估参数（射血分数等）能更早地评估先心病病人心肌的运动及功能，检测亚临床早期心功能障碍。 因此，CT测量心肌应变力不仅可以用于成人心肌疾病， 也可以应用于儿童和青少年[23]，是将来儿童先心病功能评估的发展方向之一。

3.2 心肌灌注 CT 灌注成像是经静脉注射对比剂后，对选定层面行连续、固定时间间隔的动态扫描，可准确反映心肌血流动力学变化， 评价心肌灌注分布、心室功能，得到心肌的生理学和功能学信息[24]。目前在临床上的应用也越来越多， 可以直观地显示正常心肌、缺血心肌的范围，对于疾病的诊断发挥着重要的作用， 但在显示心肌活力及可逆性心肌缺血方面不及PET[25]。 如果能把冠状动脉狭窄情况和心肌缺血的范围及心肌活力同时显示， 并融合起来将有相当重要的意义， 对儿童先心病的功能评估也具有更高的价值。

3.3 心肌延迟强化 （myocardial delayed enhancement,MDE） CT MDE 是通过注射对比剂延迟增强方式对心肌进行成像， 从而判断心肌存活情况。 延迟增强MRI 是既往评估心肌梗死后心肌纤维化的主要方法， 为目前公认的无创性评估局限性心肌纤维化的金标准[26]。 Ohta 等[27]对44 例心力衰竭病人进行了CT 和MRI 扫描， 以延迟增强MRI 为参考标准， 评估了CT 在心力衰竭病人心肌瘢痕检测和分类中的诊断性能， 结果显示CT 具有较高的诊断效能（敏感度和特异度分别为98%、92%）。 随着CT 技术的不断成熟， 目前CT MDE 也逐渐开始应用于儿童，Goo 等[28]对29 例怀疑心肌病变的儿童进行了心脏CT 延迟期扫描， 其中有7 例进行了延迟增强MRI 检查， 结果显示在病灶大小和位置方面，CT MDE 的表现与延迟增强MRI 的表现一致； 并认为当CMR 不可行时，CT MDE 可选择性地应用于儿童心肌损害的评估。

3.4 细胞外容积（extracellular volume，ECV） ECV反映的是组织中细胞外间隙的体积分数， 可通过心肌和血池增强前后的CT 值经血细胞比容校正后得出。有研究[29]以CMR 为参考，分析能谱CT 对心力衰竭病人测定ECV 的可行性和准确性，结果显示能谱CT 测得的心肌ECV 与CMR 心肌ECV 之间具有良好的相关性（r=0.945）。 另有研究[30]也表明CT ECV能识别心肌浸润和纤维化， 可作为替代CMR 的心肌组织特征评估方法。 如果能够把CT ECV 应用于先心病的疾病评估中， 将能有效评估先心病患儿心肌间质的情况，为临床提供更多有价值的预后信息。

4 小结

CT 是先心病影像诊断中重要的检查方法。尽管目前的指南没有过多提及CT 在先心病中的价值，但是随着未来多中心研究（包括注册数据和随机对照试验）的增多，以及心肌应力、心肌灌注、ECV 等新技术的不断成熟，CT 将有可能作为一种新的心功能评估方法广泛用于先心病的评估； 不仅能提供解剖上的重要信息， 还能进行局部和整体心功能及心肌组织特性的评估，为临床诊断提供更全面的信息。