L-LWiDose4技術在新生兒先天性心臟病CT血管成像中的臨床應用

徐雷，陳博，陳廷港，吳愛琴，程建敏

（溫州醫科大學附屬第二醫院育英兒童醫院 放射科，浙江 溫州 325027）

先天性心臟病為人類最常見的出生缺陷之一，占出生新生兒的0.4%～0.8%，通常心臟超聲檢查對心臟內部結構顯示良好，但對心臟外部結構顯示有一定局限性。隨著小兒心臟外科技術的不斷進步，其中一部分復雜性先天性危重心臟病新生兒需要進行姑息或根治外科手術，臨床對這部分先天性心臟病術前檢查提出更高的要求。心臟大血管CT檢查對心臟外周血管的疾病診斷及手術過程順利進行提供了獨特的優勢性的補充檢查作用。本研究采用新一代高端CT減低X線曝光條件聯合iDose4迭代重建技術（low radiation and isotonic contrast agents and low iodine doses combined with iDose4， L-LWiDose4），并使用等滲性低碘濃度對比劑，從而獲得高質量的圖片，初步探討聯合3種技術在新生兒先天性復雜性心臟病中的使用，從而進一步減低X線電離輻射，減少碘對比劑對腎臟功能及電解質平衡等因素的影響。

1 資料和方法

1.1 一般資料 前瞻性收集2015年1月至2018年3月溫州醫科大學附屬第二醫院育英兒童醫院新生兒科擬診先天性心臟病且需要行心臟CTA檢查的連續102例患者，男71例，女31例，年齡7～28 d，體質量2.5～4.0 kg。依據檢查號分為常規組（A組）53例和實驗組49例，再將實驗組行iDose4重建獲得5組圖像（分別記為B、C、D、E、F組）。檢查前患者監護人接受關于電離輻射及碘對比劑使用過程中相關反應的宣教并簽署注射碘造影劑的知情同意書。本研究經本院倫理委員會審核批準。

1.2 檢查方法 檢查前新生兒均予水合氯醛（50 mg/kg）灌腸或苯巴比妥（3 mg/kg）肌肉注射鎮靜。使用Ulrich雙筒高壓注射器，采用24 G靜脈留置套管針經外周靜脈注射碘對比劑。根據體質量選用不同劑量對比劑：低于3 kg用5 mL，3～3.5 kg用量6 mL，大于3.5 kg用量7 mL；對比劑速率用0.7 mL/s，再以相同速率追加0.9%氯化鈉溶液5 mL以維持碘對比劑速率并減少射線硬化偽影。使用飛利浦Brilliance 256層iCT掃描儀。目測右室完全顯示時手動觸發掃描，手動觸發后到CTA掃描實際啟動之間的延遲時間為4 s，CTA掃描持續時間為6.23 s。掃描范圍：胸口入口尖到膈下1 cm。A組采用100 kVp、100 mAs、碘海醇（350 mg I/mL）及濾波反投影（filtered back pojection，FBP）重建算法。實驗組采用80 kVp、80 mAs、等滲碘克沙醇（270 mg I/mL）及iDose4-2～6迭代算法，其他掃描參數均相同：采用模擬心電技術（心率140次/min）非螺旋掃描模式，前瞻性心電觸發技術，探測器陣列128×0.625 mm，機架轉速0.27 s/圈，矩陣512×512，視野（Eield of View，FOV）25 cm，重建層厚0.9 mm，重建間隔0.45 mm。掃描所得原始數據傳輸至Extended Brilliance Workspace進行重建，行容積再現（volume rendering，VR）、多平面重組（multiple planar reformation，MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）及最小密度投影（minimum intensity projection，MinIP）等多種后處理，以獲得臨床所需影像圖片及數據。

1.3 圖像質量評價

1.3.1 客觀評價方法：分別測量氣管分叉水平降主動脈、主動脈弓中點、肺動脈干、氣管分叉層面豎脊肌CT值，均采用感興趣區（region of interest，ROI）法，ROI面積為（10.0±2.5）mm2。測量氣管分叉水平層面周圍空氣CT值的標準差（SD），記為背景噪聲，ROI面積為（50±5）mm2。利用公式分別計算該層面圖像信噪比（signal-to-noise raio，SNR）和對比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR）。SNR=CT氣管分叉/CT背景噪聲；CNR=（CT氣管分叉-CT肌肉）/CT背景噪聲。

1.3.2 主觀評價方法：由2位高年資放射影像科醫師采用盲法閱片。采用5級標準評價圖像質量：邊緣清晰，無偽影為5分；邊緣略模糊，無偽影為4分；邊緣略模糊，有少量偽影為3分；邊緣模糊，中等量偽影為2分；大量偽影，正常結構中斷為1分。

1.3.3 輻射劑量及對比劑碘攝入量：掃描儀器定期每月進行空氣校正，且定期進行儀器性能檢測，誤差均在國家允許范圍內。記錄CT輻射劑量報告，由掃描儀器提供的CT容積劑量指數（computed to-mography dose index volume，CTDIvol）、劑量長度乘積（dose-length product，DLP）、曝光長度（length，L），根據公式ED=k×DLP和SSDE=f×CTDIvol分別計算ED和SSDE。式中換算因子k值及轉換系數f值參考國際電工委員會的標準。k值根據年齡段不同取值亦不同，在0～3個月年齡段，k值取0.039 mSv·mGy-1·cm-1；f值和體型有關，測量雙側乳頭平面前后徑及橫徑并求和，對照標準表格取相應f值。根據每位患者的對比劑用量計算碘攝入量。

1.4 診斷效能評價 選取的102例患者中35例患者轉院或放棄治療，67例（其中常規組37例，實驗組30例）患者采取手術或心導管造影檢查，計算6組CTA檢查的診斷符合率。

1.5 統計學處理方法 采用SPSS22.0統計軟件進行統計學分析。正態分布計量資料用±s表示，非正態分布用M（P25，P75）表示；2組間比較用成組t檢驗；多組間比較用單因素方差分析，組間比較用LSD檢驗。率的比較用χ2檢驗，非正態分布資料用Wil-coxon秩和檢驗，一致性用Kappa檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料情況 2組受檢者性別、年齡、體質量差異無統計學意義（P＞0.05）；碘攝入量實驗組和常規組分別為（1.61±1.36）g和（1.83±1.27）g，實驗組較常規組降低了13.39%，差異有統計學意義（t=2.023，P＜0.05）。

2.2 各組圖像客觀評價 各組圖像各心腔、大血管CT值、主動脈弓層面肌肉CT值、主動脈弓層面背景噪聲差異均無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 各組圖像參數比較（±s）

表1 各組圖像參數比較（±s）

組別 n 主動脈弓CT值（HU）降主動脈CT值（HU）肺動脈干CT值（HU）主動脈弓層面肌肉CT值（HU） SNR CNR SD A組 53 326.5±71.8 354.1±102.7 387.9±134.4 62.9±5.9 30.5±5.7 25.3±1.9 10.5±1.2 B組 49 315.1±86.3 309.4± 98.1 349.9±154.7 67.7±8.9 26.1±1.6 14.3±1.2 16.4±1.4 C組 49 314.9±76.2 308.1±101.5 347.9±93.5 66.7±6.5 27.1±1.1 17.2±1.5 14.4±1.9 D組 49 314.2±73.5 306.4± 65.8 347.9±104.9 61.7±5.9 29.1±2.9 21.3±1.4 12.4±1.6 E組 49 313.9±79.8 306.6± 76.9 345.9±121.6 60.7±5.5 29.8±3.2 22.4±1.1 11.4±1.7 F組 49 313.5±83.3 301.5± 71.0 344.9±128.5 58.7±6.2 30.1±3.5 23.9±1.6 10.2±1.2

2.3 圖像主觀質量評價 由2位高年資醫師對6組圖像質量進行主觀評價，各組間差異均有統計學意義（P＜0.05），見表2。與A組比較，B組、C組、F組主觀圖像質量差異有統計學意義（P＜0.05）；與A組比較，D組、E組主觀圖像質量差異無統計學意義（P＞0.05）。6組不同掃描方案下采集的軸位和矢狀位圖像結果如圖1所示。

2.4 各組輻射劑量 實驗組CTDIvol、SSDE、DLP、ED均較常規組降低，差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表3。

2.5 診斷符合率 常規組53例，37例采取手術或心導管造影檢查，共有心內外畸形72處，CTA檢查發現71處，診斷符合率為98.6%。實驗組49例，30例采取手術或心導管造影檢查證實共有心臟大血管畸形98處，5組實驗組圖像診斷分別發現80、86、96、96、95處心內外血管畸形；診斷符合率分別為81.6%、87.7%、97.9%、97.9%、96.9%。D組、E組、F組與常規組診斷結果符合率差異無統計學意義（P＞0.05）。

3 討論

碘對比劑的諸多不良反應逐步被人們所認識[1]，特別是新生兒、小兒在進行碘對比劑注射后可能出現電解質失衡或對比劑腎病（contrastinduced nephropathy，CIN）。新生兒、小兒血管滲透壓負荷低于成人，等滲液對保持電解質平衡有一定作用。同時對比劑黏度會限制注射速率且可引起小血管的損傷。碘克沙醇（270 mg I/ ml）的滲透壓（290 mOsm/kg H2O）及黏度（6.3 mPa.s）均低于碘海醇（350 mg I/ ml）。采用等滲、低黏度的碘克沙醇極少激活血小板聚集，使血管內穩定性高，減少血管內皮的損傷。此外碘克沙醇具有血容量影響小、導管及血管內對比劑速率快、對比劑注射相關不適感輕等優勢[2-3]。對比劑碘特別是高滲透壓和高黏度的對比劑攝入量是誘發CIN的危險因素[4]。本研究實驗組采用低碘濃度的等滲對比劑碘克沙醇（270 mg I/mL），結果患者碘攝入量較常規組降低了約13.39%。

圖16組不同掃描方案下的軸位和矢狀位圖像

表3 2組輻射劑量比較（±s）

表3 2組輻射劑量比較（±s）

組別例數L（mm）CTDIvol（mGy）SSDE（mGy）DLP（mGy·cm）ED（mSv）常規組 53 120.47±6.89 11.65±0.76 13.27±1.12 140.73±5.53 5.51±0.62實驗組 49 119.01±7.11 4.86±0.16 6.46±0.31 57.83±1.13 2.05±0.43 t-0.423 35.374 29.347 16.557 13.467 P 0.658 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

在心臟成像方面采用非螺旋掃描取代螺旋掃描可減低輻射劑量[5]。新生兒處于生長發育期，細胞分裂和增殖速度明顯高于成人，對射線的敏感程度為成人10多倍[6-7]，新生兒受損傷的危險性比成人高得多[8]。在沒有更佳的檢查方法代替下降低輻射劑量保證圖像診斷質量是本研究的目的。低碘含量血管強化程度減低，基于降低管電壓，入射光子的能量下降且更加接近碘原子k層電子結合能，從而使光子與對比劑中高原子序數的碘相互作用所產生的光電效應增強，X射線的衰減增加，可補償低碘濃度對比劑所致的血管強化程度不足的理論[9-10]。本研究結果表明相較于100 kVp、100 mAs，采用80 kVp、80 mAs檢查的CTDIvol、SSDE、DLP、ED分別降低58.28%、51.31%、58.91%、62.79%。降低管電壓、管電流以降低輻射劑量的方法會使圖像噪聲升高，本研究采用iDose4迭代重建算法來提升圖像質量。

iDose4技術通過在投影和圖像空間進行基于噪聲模型系統和解剖模型系統迭代運算，通過應用全新多模型并行加速對比迭代運算流程，加速了重建速度，提高了圖像質量，從而為臨床上廣泛的應用奠定了基礎[11-12]。iDose4可分為7個等級，iDose4等級越高，其降低噪聲能力越好，但是等級過高會使圖像出現“假象”。本研究放棄最高與最低等級，選取iDose4-2-6進行圖像分析來比較最佳的重建圖像。

聯合以上三種技術在新生兒先天性心臟病中應用的研究結果表明，采用碘克沙醇（270 mg I/mL）減低了碘攝入量；采用80 kVp、80 mAs檢查，CTDIvol、SSDE、DLP、ED明顯減低；iDose4等級重建中L-LWiDose4-2～3組明顯不符合診斷要求；L-LWiDose4-4～63組圖像中客觀評價并無統計學差異，L-LWiDose4-6組圖像質量僅主觀評價略低于L-LWiDose4-4～5，因此L-LWiDose4技術在新生兒先天性檢查中采用iDose4-4或iDose4-5均可獲得臨床所需圖像。

本研究尚有一些不足之處：①新生兒非離子型碘對比劑使用參考文獻太少，沒有進行大樣本不良反應跟蹤調查。②本研究中常規組使用的電離輻射劑量缺乏依據。③本研究掃描時選擇直徑16 cm的CTDI體模模式，未與直徑32 cm的CTDI體模模式進行比較。④實驗組只選取一組輻射劑量，未與其他輻射劑量組進行對比。

綜上所述，L-LWiDose4技術在新生兒復雜性先天性心臟病檢查中能夠獲得滿足臨床診斷要求的圖像，同時達到了降低輻射劑量和碘對比劑濃度的目的。