模拟心电门控技术用于3 岁以下儿童心脏CT 检查的可行性

竺 陈，荀 冲，郭 斌，杨 明，李 姝

（南京医科大学附属儿童医院放射科，江苏 南京 210008）

心血管造影是诊断先天性心脏病的金标准。随着CT 技术的发展，心脏CT 检查现已逐渐取代传统心血管造影［1］，用于儿童时的辐射剂量备受关注。低剂量扫描技术已应用儿童CT 检查［2-3］；低剂量心脏CT 采用心电门控容积靶扫描并进行迭代重建［3］，需同时记录患者心电图，以模拟心电门控替代真实心电门控进行成人心脏CT 扫描可获得质量良好的图像［4］。本研究评估模拟心电门控技术用于3 岁以下儿童心脏CT 检查的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2022 年1 月—12 月于南京医科大学附属儿童医院接受心脏CT 检查的100 例先天性心脏病患儿，男44 例、女56 例，年龄2 天～3 岁、中位年龄1 岁6 个月，体质量2.6～12 kg、中位体质量5.4 kg；其中50 例接受真实心电门控扫描（真实心电组）、50 例接受模拟心电门控扫描（模拟心电组）。记录患儿真实心电门控所示心率（直接心电组）或临床记录所示心率（模拟心电组）。检查前患儿监护人签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Philips Brilliance iCT 256 层螺旋CT 机行心脏扫描。检查前予患儿5%水合氯醛口服或保留灌肠，以充分镇静。采用双筒高压注射器，以流率0.5 ml/s（患儿年龄≤6 个月或体质量≤5 kg）或1.0 ml/s（患儿年龄＞6 个月或体质量＞5 kg）注射对比剂碘海醇（320 mgI/ml）2 ml/kg 体质量。对真实心电组采用前瞻性门控技术，根据心电图信号进行容积扫描，以R 波波峰作为触发点，设定舒张末期为目标延迟时间启动扫描，共采集2 个周期；对心电模拟组采用模拟心电门控技术，以心电图仪在测试模式下以频率150 次/分发出的心电图信号为容积扫描前瞻性触发器，触发点、目标延迟时间及门控采集方法同真实心电组；扫描范围自胸廓入口处至心脏膈面下2 cm；参数：管电压80 kV，自动管电流调制（40～120 mA），螺距1.0，层厚5～10 mm，层间距5～10 mm，探测器宽度256×0.625 mm，转速0.27 rot/s，重建层间隔0.625 mm，FOV 10～32 cm。

1.3 图像处理 采集45%时相的原始数据，利用宽容度重建40%和50%时相图像。将所得断层图像传至EBW 工作站，通过自动选择最佳心脏CT 相位，由分别具有15 年及12 年工作经验的影像科副主任医师（医师1）及副主任技师（技师1）各1 名采用iDose4 迭代重建算法重建图像。

1.4 分析图像质量 由分别具有10 年和15 年工作经验的影像科副主任医师各1 名（医师2、3）采用盲法进行图像质量主观评分。首先观察右心房、右心室、肺动脉主干、左心房（包括肺静脉）、左心室、主动脉弓、降主动脉、冠状动脉（右冠状动脉和左冠状动脉主干）、房间隔和室间隔等解剖结构的显示情况，并以 3 分法进行评分：1 分，结构显示清晰、分界清楚，达到诊断要求；2分，结构显示欠清、边缘模糊，诊断价值有限；3 分，结构显示不清、边界不清，不能诊断。之后以3 分法行图像光束硬化伪影（排除心电门控电极伪影）评分：3 分，无伪影；2 分，轻度伪影，但可分辨解剖结构；1 分，严重伪影，无法辨别各结构。见图1。采用5 分法对整体图像质量进行评分：5 分，图像质量良好，无伪影，显示解剖结构清晰；4 分，图像质量良好，有轻微运动伪影，解剖结构清晰；3 分，图像质量良好，血管或心脏结构运动伪影延伸距离≤5 mm；2 分，图像质量较差，血管与周围组织分界不清，血管或心脏结构运动伪影延伸距离＞5 mm；1 分，图像质量差，结构显示不清，血管或心脏结构运动伪影延伸距离＞5 mm。见图2。取医师2、3 评分的均值进行统计分析，以解剖结构显示评分≥2 或整体图像质量评分≥3 为图像符合诊断要求。

图1 不同光束硬化伪影评分心脏CT 图 A.患儿男，6 个月，室间隔缺损、房间隔缺损、主动脉缩窄，图像硬化伪影评分1； B.女性患儿，3 个月，室间隔缺损、卵圆孔未闭，图像硬化伪影评分2； C.患儿男，6 个月，房间隔缺损、动脉导管未闭，图像硬化伪影评分3图2 不同整体图像质量评分心脏CT 图 A.男性患儿，3 个月，肺动脉闭锁、室间隔缺损，整体图像质量评分5； B.女性患儿，4 天，大动脉转位、室间隔缺损，整体图像质量评分4； C.女性患儿，2 个月，完全型大血管转位、室间隔缺损，图像质量良好，运动伪影延伸距离＜5 mm（箭），评分3； D.男性患儿，10 天，室间隔缺损、主动脉缩窄，图像质量较差，心腔与周围组织之间界限不清（白箭），运动伪影距离延伸＞5 mm（黑箭），评分2； E.女性患儿，1 天，肺动脉闭锁、室间隔完整，整体图像质量评分1

1.5 辐射剂量 记录设备自动生成的患儿剂量长度乘积（dose length product， DLP）和容积CT 剂量指数（volume CT dose index， CTDIvol），并根据公式计算有效剂量（effective dose， ED）：ED=DLP×k，其中k为80 kV 胸部CT 转换系数［5］，其对应0～3 个月、3～12个月和1～4 岁患儿的数值分别为0.082 3、0.052 5 和0.034 4 mSv/（mGy·cm）。

1.6 统计学分析 采用SPSS 22.0 统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，行t检验。以中位数（上下四分位数）表示不符合正态分布的计量资料和分级资料，行Mann-WhitneyU检验。采用χ2检验比较计数资料。以加权Kappa 检验评估观察者间图像质量主观评分的一致性：Kappa＜0.40 为一致性差、0.40≤Kappa＜0.75 为一致性中等、Kappa≥0.75 为一致性好。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2 组患儿性别、年龄、体质量及心率差异均无统计学意义（P均＞0.05）。见表1。

表1 接受真实心电门控与模拟心电门控心脏CT 检查患儿一般资料

2.1 图像质量主观评分 观察者对于图像解剖结构显示评分、光束硬化伪影评分及整体图像质量评分的一致性均好（Kappa=0.78、0.82、0.84，P均＜0.05）。2 组图像质量均符合临床诊断要求，真实心电组解剖结构显示评分2（2，3），光束硬化伪影评分3（2，3），整体图像质量评分4（3，5）；模拟心电组分别为2（2，2）、2（2，3）、4（4，5），组间差异均无统计学意义（Z=0.259、1.424、0.373，P=0.796、0.154、0.709）。见图3、4。

图3 真实心电组患儿，男，3 个月，室间隔缺损、卵圆孔未闭，心率115 次/分 A、B.心脏CT 图像解剖结构显示评分3，光束硬化伪影评分3，整体图像质量评分4 （白箭示室间隔缺损，黑箭示双侧冠状动脉起源） 图4 模拟心电组患儿，男，5 个月，室间隔缺损、卵圆孔未闭修补术后，心率133 次/分 A、B.心脏CT 图像解剖结构显示评分3，光束硬化伪影评分2，整体图像质量评分4 （白箭示室间隔补片，黑箭示左侧冠状动脉主干起源）

2.2 辐射剂量 组间辐射剂量相关参数差异均无统计学意义（P均＞0.05）。见表2。

表2 接受真实心电门控与模拟心电门控心脏CT 检查患儿辐射剂量相关参数

3 讨论

心电门控技术以实时心电图波形激发扫描，设置心搏较为缓慢的舒张中晚期为目标延迟时间采集数据，为心脏大血管CT 检查提供了更多可能［6］。儿童心脏疾患以先天性结构性心脏病为主，冠状动脉病变较为少见［7］，且心率较快，尤其3 岁以下儿童心率甚至接近200 次/分，给心电门控扫描带来挑战［8］。心脏CT靶扫描采用最小采集窗口扫描，即采集窗口仅覆盖整个RR 间期的一部分， 可通过半周期重建降低辐射剂量、提高图像质量［9］。半周期重建利用180°以上扇形角重构同一相位系列图像，重构相位可在采集窗口内移动，可提高时间分辨率、实现相位搜索［10］。利用半周期重建需进行心脏CT 靶扫描并找到相对“静止”的相位，作为触发器，输入心电波形必不可少；CT 扫描仪可采用心电图中任何具有峰值的波形作为触发信号［11］。本研究采用心电图仪自动产生的模拟心电波，将模拟心电图的心率设置为（接近婴幼儿正常心率的150 次/分，将收缩末期或舒张末期包含在采集时间内［12］，故无需获取患儿真实心电图即可完成扫描［13］。

心脏CT 图像伪影主要来自对比剂分布不均产生的光束硬化伪影及运动伪影，严重时影响显示解剖结构［14］。本研究2 组图像结构显示评分、光束硬化伪影及整体图像评分差异均无统计学意义，均达到诊断要求；组间辐射剂量相关参数差异均无统计学意义。检查过程中，真实门控组6 例中途清醒而致检查失败，可能放置心电门控电极片可刺激患儿使之惊醒，而模拟门控组均一次性顺利完成CT 检查，提示模拟门控较真实心电门控具有一定优势；但对于疑诊冠状动脉异常起源、川崎病冠状动脉损害等冠状动脉病变需要评估冠状动脉全程患儿，应采用真实心电门控扫描［15］。

综上，模拟心电门控技术可用于3 岁以下儿童心脏CT 检查。但本研究样本量较小，模拟心电图替代真实心电图的心率下限尚未明确，有待进一步完善。