分次稀释替代注射在儿童低剂量心脏CT血管成像中

【摘要】 目的 探讨分次稀释替代注射技术在儿童低剂量心脏血管ct成像(ccta)中的应用价值。方法 经医院伦理委员会审核同意，126例先天性心脏病患儿在术前进行了ccta扫描，全部病例来源于广州市儿童医院2008年5月至2009年11月经临床超声诊断为复杂性先天性心脏病而行ccta检查的患儿，35例患儿采用常规双筒双相注射方案，即注射2.0-2.5ml/kg的造影剂后再注射等量的生理盐水，91例患儿采用2次稀释扫描方案，首先按年龄体重大小给予1.0-1.5ml/kg的碘普罗胺(370 mg /ml )，以0.4-2.8 ml/s流率经脚背静脉或手背静脉注入5-30 ml;接着采用30%造影剂配以70%生理盐水混合稀释注射，造影剂用量为0.5-0.7ml/kg，注射速度0.5-2.8ml/s，最后以相同流率追加4-25 ml纯生理盐水做最后稀释。由两名高年资心脏影像诊断医师回顾分析两组右心高浓度造影剂伪影的清除程度及动脉显影的对照，应用spss15.0 for windows数据库软件包进行统计。结果 126例先天性心脏病中，男70例，女56例，中位年龄2.8岁，平均心率85-159次/min。在二组扫描方案中，未发现年龄、体重和心率的显著性差异(p值均大于0.05)。两组方案显示分次稀释替代组右室ct密度衰减值高于常规双相组(p<0.01)，而右心的造影剂条纹放射伪影(由于上腔静脉和右房造影剂浓度过高造成的条纹方放射状伪影)则远小于双相注射组(p<0.01)。相比之下，左室结构显影在二组方案中无明显差异。右心结构的显影分次稀释组远好于双相注射组。结论 分次稀释替代技术在儿童心脏ct血管成像的应用能有效避免和清除右心伪影，同时提供高质量的心腔肌束等结构特征图像，较适宜应用于儿科尤其是婴幼儿心血管ct检查。

【关键词】 分次稀释 心脏 ct 儿童

　the role of split-bolus injection of diluted contrast medium in pediatric low-dose cardiac ct angiography

　　li he-hong, wu ru-wei. dept radiology of guangzhou women & children medical care center, guangdong, china, 510120

　　[abstract] objective to discuss the role of a split-bolus contrast medium injection protocol in the cardiac chambers and coronary arteries at pediatric cardiac computed tomographic(ct)angiography. methods patients who had undergone clinically indicated contrast enhanced 64-section multi-detector row ct angiography of the heart at guangzhou children’s hospital between may 2008 and november this period, 126 patients had undergone 64-section cardiac ct angiography. the human research committee approved this study and waived informed consent: 35 were injected by using a biphasic protocol with a dual-syringe injector; and 91 were injected by using a split-bolus protocol with a dual-syringe injector and an initial bolus of contrast medium with 1.2-1.5ml/kg rate followed by 1.0-1.5ml/kg speed of a 70%:30% saline to contrast medium mixture and a 4-25ml saline chaser. two radiologists rated the visualization of right and left heart structures and the degree of streak artifacts. data were analyzed with one-way analysis by spssv15.0 for windows. results data for 56 girls and 70 boys(mean age,2.8 years)wereincluded. mean contrast medium attenuation in the right heart was significantly(p<.01)higher in the split-bolus group than in the biphasic injection group. for the left heart and the coronary arteries, there were no significant differences among the three groups. artifacts occurred less frequently(p<.01)in the biphasic than in the split-bolus groups. visualization of right heart structures was rated significantly(p<.05)better in the split-bolus group than in the biphasic groups, while there was no difference for visualization of left heart structures. conclusion split-bolus injection provides sufficient attenuation for visualization of the cardiac chamber and muscle structure in children, while streak artifacts from high attenuation contrast material can generally be avoided and arterial attenuation is maintained. it quite suits for the cardiac ct angiography in pediatrics.

　　[key words] split-bolus; cardiac; ct; pediatrics

　　64层ct已广泛应用于心脏血管及冠脉成像检查，由于64层ct扫描速度快于对比剂密度峰值在血液内的推进和循环速度，所以只需保证扫描点追随对比剂峰值区域，而无须注射大量的对比剂以保持长范围的峰值长度[1]，因此成人冠脉ct成像广泛使用经典的造影剂加生理盐水的双筒注射方案，能有效减少造影剂用量，减轻上腔静脉及右心的条纹状伪影，达到高质量的心脏大血管及冠脉显影效果[2]。然而此方案在应用于儿童先天性心脏病的心脏ct血管成像中，右心仍存在严重伪影[3]，严重干扰右心结构观察，影响相关复杂性先天性心脏病的临床诊断。本文探讨一种分次稀释注射方案在儿童心脏ct血管造影中的应用价值，以期避免和降低腔静脉和右心的严重造影剂高浓度伪影，也进一步减小造影剂的在小儿心脏扫描过程中的使用量。

　　材料与方法

　　经医院伦理委员会审核同意，126例先天性心脏病患儿在术前进行了ccta扫描，全部病例来源于广州市儿童医院2008年5月至2009年11月经临床超声诊断为复杂性先天性心脏病而行ccta检查的患儿，所有患者均未服用药物控制心律，无呼吸训练及屏气，未发现严重碘对比剂过敏病例，轻微过敏病例(28例)给予吸氧、非那根及地塞米松，症状均即时缓解。扫描设备为toshiba aquilion 64层螺旋ct机，辅以medrad 211 xct双筒高压注射器和vitrea 3.8工作站进行ct扫描和图像后处理，扫描500ma程序为管电压为120kv，管电流250-300ma(成人剂量400ma，低于成人40%左右)，数据采集通道为64层×0.5mm，机架转速400ms(快于成人18%左右)，螺距0.175-0.225。在相同机型的心脏扫描的比较中，此扫描序列平均曝射总剂量大约为成人方案的49.2%左右。

　　患儿口服10%水合氯醛，用量5ml/kg，同步记录心电信号，镇静后扫描时间7-11s，造影剂使用碘普罗胺370。35例患儿采用常规双筒双相注射方案，即注射2.0-2.5ml/kg的造影剂后再注射等量的生理盐水，91例患儿采用2次稀释扫描方案，即造影过程为连续进行的三步注射法：首先按年龄体重大小给予1.0-1.5ml/kg的碘普罗胺(370mg/ml)，以0.3-2.8ml/s流率经脚背静脉或手背静脉注入4-30ml;接着采用30%造影剂配以70%生理盐水混合稀释注射，造影剂用量为0.5-0.7ml/kg，注射速度0.3-2.8ml/s，最后以相同流率追加4-25ml纯生理盐水做最后稀释。

　　心脏扫描序列采用心电门控sure-start软件触发，阂值设定为170-200hu。扫描时患者取仰卧位，范围覆盖肺尖至隔肌下2-3cm。图像重建参数：所有患者图像重建均采用回顾性心电门控进行，重建视野180mm×180mm，软组织函数，层厚0.5mm，重叠0. 3mm。观察图像的窗宽450hu，窗位70hu。

　　所有患儿均有采取最佳时相法重建容积数据，心电信号编辑后图像回顾性重建时相选择：选择心脏中部的一个层面分别用相对时相法(在r-r间期的0-99%以1%的间隔重建100幅图像)和绝对时间法(从r波之后0ms开始，以10ms时间间隔重建整个r-r间期得到多幅图像)获得该层面的不同时相的重建图像，选择血管断面显示最清晰的时相重建整个心脏，以尽量减少血管和心房搏动伪影。在vitrea 3.8工作站进行容积重组(vr)，多平面重组(mpr)，曲面重建(cpr)，最大密度投影(mip)。

　　由两位10年以上年资心脏影像诊断医师回顾性研究二组不同扫描方案中在左/右室结构的显影清晰度和造影剂浓度伪影的出现程度，并进行二组图像质量细节的评估。

　　图像质量评价方法：图像质量分为优良(大血管及心腔无伪影，壁清晰锐利，冠脉开口及全部近端清晰显示)，良好(大血管及心腔壁轻度伪影，，冠脉开口及近端全部显示)，中等(大血管及心腔壁中度伪影，不影响诊断，冠脉开口显示，近端中断重建困难)和差(图像出现严重伪影，官腔错层中断，冠脉开口不能显示清晰)。若成像质量介于2个标准之间，以低标准列入。

　　结 果

　　126例先天性心脏病中，男70例，女56例，最小年龄出生后10小时，最大年龄14岁，中位年龄2.8岁，平均心率85-179次/min。在二组扫描方案中，未发现年龄、体重和心率的显著性差异(p值均大于0.05)，如表1所示;表2结果显示分次稀释替代组右室ct密度衰减值高于常规双相组(p<0.01);表3结果显示右心的造影剂条纹放射伪影(特指上腔静脉和右房高浓度造影剂造成的条纹放射状伪影)远小于双相注射组(p<0.01)。相比之下，左室结构显影在二组方案中无明显差异(p>0.05,表2)。表1 病例分组资料表2 心腔及大血管ct值分布表3 高浓度造影剂伪影发生率表4 图像质量评估

　　图像分析：由两名具备10年以上心脏影像诊断医师对两组不同造影剂增强注射方案的图像质量进行双盲评判，部分未能清晰显示冠脉开口的病例采用相对时相法重建容积数据，一组在收缩末期(30%-35%)重建，另一组在舒张晚期(70%-75%)获得容积数据。在vitrea 3.8工作站进行容积重组(vr)，多平面重组(mpr)，曲面重建(cpr)，最大密度投影(mip)，图像质量评估结果如表4，显示分次稀释替代注射在儿童心脏ct成像质量与经典双相注射组之间的差异具备统计学意义。

　　讨 论

　　在儿童尤其是婴幼儿心脏扫描过程中，经常发生团注造影剂后造成浓度分布不均及浓度过高导致的放射伪影严重干扰图像质量(图1，图2)。相关原因可能是小儿心率过快，广泛适用于成人冠脉血管成像的双筒双相注射方案也许并不能完全复制移植在婴幼儿复杂性心脏结构畸形的ct成像当中，出于对右心的严重条纹状放射伪影的担心，想避免右心结构被遮盖而产生的对心脏相关复杂畸形评判的影响，这是本文采用分次稀释替代注射方案的主要原因。在本组资料中，为了更有效压缩、清除右心伪影，采用了分次稀释替代注射的方法，做法是用2次稀释过程来保证右心造影剂的均匀分布，即造影过程为连续进行的三步注射法[4]，稀释过程如前文材料方法中所述。统计结果表明两次稀释过程确能更有效地清除右心伪影，对右室特征结构显影更加有利(图3)，对左室细节结构显影无影响，同时大约能减少造影剂总用量的20.8%-33%。

　　患有先天性心脏畸形的儿童客观上生理体格发育往往差于同年龄的儿童，不少患儿体重及体积远低于成人及正常同龄儿童，在理论上可以尝试降低扫描剂量和造影剂的总体用量，通常也能达到临床诊断的要求[5]。64层ct在扫描心率大于70次的病例时自动选择多扇区重组技术，理论上时间分辨率可达100ms以内[6]，由于通常小儿心脏外科手术方案设计中对冠脉远段分支血管成像要求不高，冠状动脉的成像目的仅在于判断异常起源畸形或各分支有无异常扩张狭窄等，所以本组资料中的冠脉成像也是采用分次稀释替代注射及扫描方法取得的(图4，图5)，临床效果满意，可以满足临床术前诊断要求和术后的评价，具备良好的术前指导、方案制定及术后评判等应用价值。

　　图1 为传统双相注射的四腔心层面，多层面重组(mpr)显示右房过高浓度造影剂伪影干扰房间隔缺损的观察 图2 为传统双相组的病例，多层面重组(mpr)显示右房条纹状伪影直接遮盖右房结构，高浓度及分布不均的伪影影响了主动脉弓峡部发育评估及主动脉缩窄部的观察 图3 为分次稀释替代注射方案的多层面重组(mpr)图像，清晰显示两组半月瓣和一组房室瓣的结构细节特征，右心伪影则完全被清除消失，室间隔缺损的位置及距双半月瓣距离精确可测，具备术前方案指导价值 图4 分次稀释替代方案组冠脉vr成像：显示冠脉连续性强，各分支远端明亮显影，无伪影干扰，管腔清晰连贯 图5 分次稀释替代组冠脉vr成像清晰显示右冠脉主干及分支，远端显示质量佳，管径无狭窄扩张

　　如患儿心率过快、呼吸急促、获取图像不够优良的情况下，此时采用分次稀释替代方案往往能取得出人意料的效果，本组数据表明此方案可以部分弥补运动图像数据的重建错误，图像层次细节明显较传统双相注射法明亮清晰。值得重视的是：不是任何时候都可以无限制地减少造影剂总用量，原则上在心率达到130次/min以上时，各扇区容易分离或重叠，此时图像质量明显下降，冠脉分支的显示极为困难[7]，对于临床需要精确显示冠脉分支时，减少造影剂用量的方案应慎重选用，此时应选择传统的双相注射方案较为稳妥，可以采取针对性的弥补方法：细致的多层面重组和多时相心脏重建是比较好的选择[8]。回顾性心电门控重组时相选择时，因全部心脏扫描包括多个心动周期，两侧心室搏动时相差别明显，由于流入增强效应，往往儿童收缩末期较舒张晚期采取容积数据重建图像质量较好[9,10]。

　　综上所述，本组资料表明在婴幼儿心率极快(89-169次/min)情况下，采用对比剂剂量减低三分一(1.0-1.5ml/kg)及曝射剂量小于常规三分之二(常规管电流400ma，小儿250ma)的分次稀释替代扫描方案，显著消除和避免了右心室及上下腔静脉中由高浓度造影剂造成的条纹状伪影，而左室及大动脉的显影则保持了高浓度和明亮的特点，对婴幼儿心腔结构及房室连接、大动脉连接的精确评判极具价值。通过造影剂的分次稀释注射，右心特征性瓣膜、肌束以及大血管获得高质量显示，细节明亮清晰，对复杂性心脏先天畸形和冠脉的重建显示连贯性强，纵轴分辨率有较大提高，冠脉显示连续性好，对临床诊断有极大帮助，值得在婴幼儿心脏ct血管成像中推广使用。

【参考文献】
　1. auler ma, heagy t, aganovic l, et al. saline chasing technique with dual-syringe injector systems for multi-detector row computed tomographic angiography: rationale, indications, and protocols[j]. curr probl diagn radiol. 2006;35(1):1-11.

　　2. bae kt, tran hq, heiken jp. uniform vascular contrast enhancement and reduced contrast medium volume achieved by using exponentially decelerated contrast material injection method[j].radiology 2004;231:732-734

　　3. lee t, tsai ic, fu yc, jan sl, et al. using multidetector-row ct in neonates with complex congenital heart disease to replace diagnostic cardiac catheterization for anatomical investigation: initial experiences in technical and clinical feasibility[j]. pediatr radiol. 2006;36(12):1273-82.

　　4. kerl jm, ravenel jg, nguyen sa et al. right heart: split-bolus injection of diluted contrast medium for visualization at coronary ct angiography[j]. radiology. 2008;247(2):356-64

　　5. herzog c, mulvihill dm, nguyen sa, et al. pediatric cardiovascular ct angiography: radiation dose reduction using automatic anatomic tube current modulation[j].ajr am j roentgenol. 2008;190(5):1232-40.

　　6. bailliard f, hughes ml, taylor am. introduction to cardiac imaging in infants and children: techniques, potential, and role in the imaging work-up of various cardiac malformations and other pediatric heart conditions[j]. eur j radiol. 2008;68(2):191-8.

　　7. dillman jr, hernandez rj. role of ct in the evaluation of congenital cardiovascular disease in children[j].ajr am j roentgenol. 2009;192(5):1219-31.

　　8. hu xh, huang gy, pa m, et al. multidetector ct angiography and 3d reconstruction in young children with coarctation of the aorta[j]. pediatr cardiol. 2008;29(4):726-31.

　　9. 彭芸, 曾津津, 刘士辰,等. 64层螺旋ct血管成像对低龄儿童川崎病冠状动脉病变的随访诊断价值[j].中华放射学杂志.2008;42(1): 64-67.

　　10. 关计添 徐小虎 耿义群等 64层螺旋ct冠状动脉血管造 影应用技术的初探 中国CT和MRI杂志 [j]2008 6(3).