三维平衡稳态自由进动磁共振成像序列在儿童冠状动脉异常起源于肺动脉诊断中的应用价值

顾晓红，孙爱敏，王 谦，朱 铭，钟玉敏

（上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心放射科，上海 200127）

冠状动脉异常起源于肺动脉（anomalous origin of the coronary artery from the pulmonary artery,ACAPA）一种罕见的先天性异常，占所有先天性心脏病（congenital heart disease，CHD）的0.25%～0.5%[1-2]。超声心动图、多排螺旋计算机断层扫描（multi-slice spiral computer tomography，MSCT）、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI) 和数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）是诊断冠状动脉异常的常见影像学方法。其中，超声心动图检查仍是显示冠状动脉起源和近端部分的首选影像学检查方法，尤其是在新生儿和婴儿中，但年长儿童的冠状动脉显示可能会受到透声窗的限制。

DSA 虽是诊断冠状动脉病变的金标准，但作为一种有创的影像学诊断方法，在儿童中使用应谨慎选择。MSCT 已广泛应用于成人冠状动脉成像中，其成像快速、空间分辨率高，但即使目前已有低剂量方案，MSCT 仍是具有电离辐射的检查方式，仍应谨慎应用于儿童。

MRI 三维平衡稳态自由进动（three-dimensional balanced steady state free precession，3D b-SSFP）序列已被广泛应用于成人冠状动脉成像，由于其具有无电离辐射及软组织对比度良好的优点[3-4]，在儿童CHD 成像中的应用也越来越广泛，尤其是对复杂CHD 解剖结构的显示[3-8]。本研究将探讨MRI 3D b-SSFP 序列检查在儿童ACAPA 诊断中的应用价值。

资料与方法

一、资料

回顾分析2007 年12 月1 日至2019 年6 月31 日期间，在我院接受心脏MRI 检查的21例疑诊ACAPA 患儿的临床资料，其中男性8例，女性13例，年龄为3.73～141.91个月，平均年龄为（33.67±43.32）个月。

二、方法

1.MRI 检查：MRI 检查采用1.5 T 磁共振扫描仪（飞利浦，Best，荷兰）或3.0 T 磁共振扫描仪（通用电气，发现750，WI，美国），并采用16 通道体线圈或8 通道心脏相控阵线圈。采用二维电影平衡稳态自由进动 （two-dimensional cine-balanced steady state free precession,2D cine b-SSFP）、心电门控及膈肌导航的3D b-SSFP 序列和对比剂增强磁共振血管成像 （contrast-enhanced magnetic resonance angiography,CE-MRA）序列扫描，评估受检患儿的心血管解剖结构和心功能，其中10例患儿进行了对比剂延迟增强磁共振成像 （late gadolinium-enhanced MRI，LGE-MRI）。各序列的扫描参数见表1。3D b-SSFP 序列冠状位全心成像范围覆盖心脏及周围大血管，同时运用脂肪抑制技术以及T2 预回波，扫描时患儿自由呼吸，运用前瞻性心电门控和膈肌导航技术，在呼吸末采集心脏收缩末期或舒张中晚期心脏相对静止期的图像。收缩相对静止期为右房室沟内右冠状动脉停止运动至三尖瓣开始开放间期，舒张相对静止期为右冠状动脉停止运动至心房开始收缩间期。心电图触发延迟时间和图像采集窗宽因人而异，具体通过高时间分辨率（60～80 幅/心动周期）、2D cine b-SSFP 序列的四腔心获得。膈肌导航设定窗宽为3～7 mm。CE-MRA 采用三维快速扰相位梯度回波或四维锁孔技术高时间分辨率血管成像（4D time-resolved MR angiography with keyhole，4D TRAK）冠状位全心成像，所用对比剂为钆喷酸葡胺或钆二酰胺，剂量为0.2 mmol/kg（0.4 mL/kg），注射速率0.5～1.5 mL/s，注射对比剂后用5～10 mL生理盐水稀释。4D TRAK 序列的锁孔（keyhole 0）时间为40%,于注射对比剂后7 s 开始扫描，进行8 次动态扫描。LGE-MRI 采用二维相位敏感反转恢复序列（2D-phase sensitive inversion recovery，2D-PSIR），于CE-MRA 或4D TRAK 后10～15 min 采集短轴位和四腔位图像。在21例患儿中，18例采用口服水合氯醛和（或）肌注苯巴比妥镇静，另3例患儿在图像采集时采用屏气等处理。

表1 MRI 参数

2.其他影像学检查：有7例患儿进行了DSA 检查，所用仪器为数字减影血管造影X 线机（Allura Xper FD10/10，飞利浦，荷兰或INOVA 2100，通用电气医疗系统，美国）。主动脉造影和心室造影术分别在前后位、侧位和左前斜位上进行拍摄。8例患儿行MSCT 血管成像，所用仪器为16 排CT 扫描仪[Lightspeed 16，通用电气医疗（中国）有限公司，密尔沃基，威斯康星州，美国]或64 排高清CT 扫描仪[Discovery CT 750 HD，通用电气医疗系统（中国）有限公司，沃基肖，威斯康星州，美国]。所有患儿均使用Hewlett Packard 5500 和 （或）Hewlett Packard 7500 成像系统（飞利浦，Andover，Mass）进行超声心动图检查。

3.图像后期处理和图像质量评估：3D b-SSFP和CE-MRA、4D TRAK 图像在飞利浦EWS 工作站和GE AW 4.6 工作站上进行最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）和容积重建技术。由2名儿童放射科医师使用盲法对3D b-SSFP 成像质量基于四分法进行评分[3-4]，0 分为冠状动脉不可见；1 分为冠状动脉可见，但具有明显模糊的边界；2 分为冠状动脉可见，边界中度模糊，但图像可用于诊断；3 分为冠状动脉可见，边界轻度模糊；4 分为冠状动脉可见，边界清晰。

四、统计学处理

采用SPSS 19.0 软件进行统计学分析。定量数据用均值±标准差表示，分类数据用构成比和百分比表示。观察者间的图像质量评估通过Kappa 系数进行检测，Kappa 系数≥0.8 表示一致性极好；0.6～0.8 表示一致性良好；0.4～0.6 表示一致性中等；＜0.4 表示一致性较差。对心率与图像质量之间的关系进行线性回归分析。以手术或DSA 结果为金标准，评估3D b-SSFP 检查诊断冠状动脉异常起源的准确性。

结果

一、诊断结果

21例患者中，17例为婴儿（＜2岁），2～10岁3例，大于10岁1例。21例ACAPA 患儿中17例通过手术确诊；其余4例通过DSA 检查确诊，其中2例在MRI 检查前被外院误诊为二尖瓣反流和扩张型心肌病。对比手术及DSA 检查结果，3D b-SSFP 检查诊断ACAPA 的准确率为85.71%（18/21），3例未被确诊的患儿中，1例被误诊为冠状动脉正常起源；2例因冠状动脉边界明显模糊，无法用于诊断（2/3）。超声心动图检查诊断ACAPA 的准确率为76.19%（16/21）。

二、冠状动脉异常起源情况

19例患儿为孤立性ACAPA，不伴其他心脏畸形；2例患儿合并其他先天性心脏病，包括部分肺静脉异常连接、左上腔静脉残存、动脉导管未闭。

21例患儿中19例（90.48%）为左冠状动脉异常起源肺动脉（anomalous origin of the left coronary artery from the pulmonary artery，ALCAPA），2例(9.52%) 为右冠状动脉异常起源肺动脉（anomalous origin of the right coronary artery from the pulmonary artery，ARCAPA）。在3D b-SSFP 扫描正确诊断的18例患儿中，16例为ALCAPA，其中9例的左冠状动脉异常起源于主肺动脉的左后壁（见图1），7例的左冠状动脉异常起源于主肺动脉的右后壁（见图2）；另2例ARCAPA 患儿的右冠状动脉分别异常起源于肺动脉左后壁和右后壁（见图3）。10例行LGEMRI 检查的患儿中有8例结果为阳性（见图1、2）。

三、其他一般情况

21例患儿的平均心率为（105.85±18.20）次/分，其中有3例的心率＞120 次/分；左心室平均舒张末期容积为（79.63±37.46） mL/m2[61.90%（13/21）的患者存在左心室扩张]，平均射血分数为 （34.28±21.39）%[76.19%（16/21）的患者存在左心室收缩功能减低]。

图1 ALCAPA 的MRI 和DSA 图像（7个月，男孩）

图2 ALCAPA 的MRI 和DSA 图像（44个月，男孩）

图3 ARCAPA 的MRI 和DSA 图像（11岁，男孩）

四、图像质量评估

2名评分者对3D b-SSFP 采集的图像进行图像质量评分，结果的平均值分别为（2.84±0.82）分和（2.83±0.83）分。根据Kappa 系数，3D b-SSFP 观察者间的一致率为81.8%（95%CI 为57.0%～86.6%）。线性回归分析结果显示，2 位观察者对血管清晰度的评分与心率间均无相关性，相关系数分别为-0.277 和-0.263。

讨论

一、ACAPA 临床特点

ACAPA 于1985 年由Brooks 首先发现，其中ALCAPA 最常见，而ARCAPA 极少见[9-13]。ALCAPA也被称为布兰德-怀特-加兰德综合征（Bland-White-Garland 综合征）[14-15]。本研究中，18例3D b-SSFP 诊断正确的患儿中有16例为ALCAPA，其中9例的左冠状动脉异常起源于主肺动脉左后壁，7例的左冠状动脉异常起源于主肺动脉右后壁；另2例患者为ARCAPA。ALCAPA 或ARCAPA 各有2 种类型，包括婴儿型和成人型，每种都有不同的临床表现[16]。婴儿型患者在婴儿期即会出现心肌梗死和充血性心力衰竭，如果不进行手术治疗，其中约90%会在出生1 年内死亡。成人型ALCAPA则可能是心源性猝死的重要原因[15]。本研究中大多数患者（80.95%）的年龄都在2岁以下，而76.19%的患者存在心力衰竭的症状。ACAPA 易被误诊为单纯二尖瓣反流或扩张型心肌病。本研究中有2例患儿在当地医院被误诊，1例患儿只进行了二尖瓣反流手术。所以正确诊断ACAPA 非常必要，可及早对患儿进行手术干预，降低死亡率。

二、MRI 诊断技术

心脏MRI 作为一种成熟的影像学检查技术，已被广泛用于CHD 和冠状动脉病变的诊断[4-5]。其中，用于显示心脏大血管和冠状动脉解剖结构的3D b-SSFP 成像序列也日趋成熟[17]。3D b-SSFP 采用各向同性的等体素扫描，无需使用对比剂，即可使高信号的血流与低信号的心肌及血管壁之间形成良好对比。同时，其通过膈肌导航来补偿自由呼吸引起的呼吸运动，非常适合无法控制呼吸的儿童，还可利用心电门控技术精确选择一个心动周期中的心脏相对静止期成像，以克服呼吸和心脏搏动双重运动影响，获取包括冠状动脉在内的整个心脏解剖结构的清晰图像，并可通过脂肪饱和及T2 预回波抑制脂肪信号，更好地改善心肌、血管壁与血池的对比度[4-5]。

但3D b-SSFP 在儿童冠状动脉成像中，仍有较大难度，由于儿童的心脏体积小、心率快[18-19]，一个心动周期中心脏相对静止期明显不同于慢心率的成人，且远低于成人。本研究21例患儿的平均心率达（105.85±18.20）次/分，通过对心率与血管清晰度间相关性进行比较，显示其心率越高，图像质量越低。为提高图像质量，本研究采用高时间分辨率（60～80 幅图像/心动周期）2D cine b-SSFP 的心脏四腔位图像，来精确确定心电触发延迟时间和采集窗宽。对于快心率儿童，若心率大于90 次/分，本研究均选择在心脏收缩末期采集图像[20]，在均衡采集时间的前提下，尽可能缩短采集窗宽，并在CEMRA 检查后进行3D b-SSFP 扫描，以提高信噪比。本研究结果显示，2名评分者的3D b-SSFP 图像质量平均评分分别为（2.84±0.82）分和（2.83±0.83）分，提示3D b-SSFP 图像质量足以用于ACAPA 诊断。且有85.71%的3D b-SSFP 图像能较清晰地显示冠状动脉异常起源的位置。但当患儿的心率过快时，冠状动脉的显示仍有局限性，尤其当左冠状动脉起源于肺动脉的右壁靠近左冠窦时，很容易被漏诊。本研究中3例被误诊的患儿，其心率均大于120 次/分。

心脏MRI 检查优于超声心动图及MSCT 检查的一个特点就是其为一站式检查[21]，不仅可以显示心脏解剖结构（包括冠状动脉），还可以同时评价心脏功能和心肌组织学特性，有助于综合评价ACAPA及其对心脏功能的影响[22-23]。ACAPA 是儿童心肌缺血和心肌梗死较常见病因之一，继而可导致左心室扩张和左心室收缩功能下降。本研究通过2D cine b-SSFP 分析显示，ACAPA 患儿的左心室均有不同程度扩张，平均舒张末期容积为（79.63±37.46）mL/m2，平均射血分数为（34.28±21.39）%，76.19%的患者左心室收缩功能下降。LGE-MRI 检查则有助于诊断ACAPA 相关的心肌梗死后心肌纤维化改变，从而判断患儿的预后。同时，当高度怀疑左冠状动脉异常起源于肺动脉右后壁或左冠状动脉位置靠近左冠状窦难以确诊时，LGE-MRI 阳性结果可有助于ALCAPA 的诊断。本研究行LGE-MRI 检查的10例患儿中，有8例显示左心室心内膜下异常强化。3D b-SSFP 可直观显示ACAPA，且能同时结合心功能和心肌组织学特性评估,达到综合评价左心室扩张的原因，有助于提高ACAPA 诊断的准确率。

ACAPA 是一种罕见的先天性异常。3D b-SSFP扫描可以较准确地对其进行诊断，结合多种MRI序列扫描可以进行心功能及组织学特性的综合评估，还可作为随访ALCAPA 或ARCAPA 手术修复后患者心脏解剖结构和功能的有效工具。