CT 在兒童先天性心臟病心功能評估中的應(yīng)用與展望

謝瑋慧 鐘玉敏

先天性心臟病簡稱先心病， 是最常見的出生缺陷，也是新生兒死亡的首要原因，其發(fā)病率為8‰~12‰[1]。 先心病疾病譜廣，病變多樣，具有復(fù)雜的病理學(xué)特征， 可引起相應(yīng)的血流動力學(xué)改變。 隨著外科手術(shù)技術(shù)的進步及影像學(xué)檢查的精確診斷使得先心病存活率不斷提高。

影像學(xué)檢查在先心病術(shù)前評估和術(shù)后隨訪中都具有非常重要的作用。 判斷解剖異常和對功能評估對于先心病的診斷都十分重要。 常用的心臟影像學(xué)檢查方法包括超聲心動圖、 心臟磁共振(cardiovascular magnetic resonance，CMR)和心臟CT，其中超聲心動圖是診斷兒童先心病的首選方法， 但由于聲窗的限制， 其對于有些患兒心內(nèi)結(jié)構(gòu)和心外大血管的顯示欠佳，導(dǎo)致對心功能的評估也較為局限[2]。 CMR適用于心血管疾病的心功能評估，在心室大小、功能評估方面發(fā)揮著重要作用， 但部分兒童病人由于病情危重、 不能配合檢查、 家屬拒絕使用鎮(zhèn)靜或麻醉劑、體內(nèi)有高磁場不兼容物等因素，導(dǎo)致CMR 檢查受限[3-4]。

隨著CT 技術(shù)的不斷發(fā)展， 目前320 層螺旋CT、雙源CT（dual-source CT，DSCT）和能譜CT 等已廣泛應(yīng)用于臨床，很大程度地改善了影像質(zhì)量，提高了診斷的準(zhǔn)確性[5]。 心臟CT 也已經(jīng)成為先心病手術(shù)前后評估的重要影像檢查方法。 CT 掃描時間極短，對心臟解剖結(jié)構(gòu)的空間分辨力更高， 還能對心功能及心肌組織特性進行評估[6]。 本文就心臟CT 的技術(shù)優(yōu)勢、 在兒童先心病心功能評估中的應(yīng)用及其研究熱點進行綜述。

1 CT 技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 空間分辨率、時間分辨率高 兒童先心病病人心率快，呼吸急促，常規(guī)CT 設(shè)備（64 層以下）常易產(chǎn)生明顯的運動及呼吸偽影。 目前的心臟CT 設(shè)備掃描速度快（0.35~0.27 s/r），能在一次心動周期內(nèi)完成圖像采集；同時空間分辨率較高（512×512 矩陣），能清楚顯示心臟大血管的解剖。

心臟在不斷跳動， 因此在進行CT 心臟成像時需要有較高的時間分辨率來減少由于高心率和心律不齊所產(chǎn)生的偽影。 心臟CT 能在一次心動周期內(nèi)捕獲圖像， 實現(xiàn)自由呼吸和快心率狀態(tài)下的高質(zhì)量無偽影成像。 目前第3 代雙源CT 的時間分辨率可達到66 ms，縮短掃描時間的同時還保持了較高的成像質(zhì)量，對于先心病和高心率患兒成像優(yōu)勢明顯[6]。

空間分辨率表示對細微組織結(jié)構(gòu)鑒別的能力，是衡量CT 心臟成像質(zhì)量的重要量化指標(biāo)。 目前心臟CT 能進行層厚0.25 mm 的掃描， 空間分辨率明顯提高，能更清楚地識別諸如小梁和乳頭肌等結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確地描繪出心內(nèi)膜邊界[7]。 有文獻[8]報道CT 與CMR 相比，CT 所測的容量數(shù)據(jù) （收縮末期容積、舒張末期容積）會相對更接近真實的心室容量，測得心功能數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

1.2 低劑量掃描 兒童生長發(fā)育處于高峰，細胞分裂活躍，當(dāng)長時間受到射線照射時，會誘發(fā)癌癥或者一些遺傳變異性疾病[9]。一項人群流行病學(xué)研究[10]表明長時間接受輻射劑量達50~100 mSv 或一次性達10~50 mSv 時，罹患癌癥的風(fēng)險明顯增加。 因此，人們越來越關(guān)注兒童CT 檢查中的輻射危害， 特別是嬰幼兒，他們對射線的敏感性高于成年人，受輻射傷害也更大。 有研究[11]顯示增加CT 隨訪次數(shù)，其累積輻射的危害也會隨之增加。 因此，在CT 研究中，如何降低輻射劑量一直是大家關(guān)注的重點。 目前降低輻射劑量的主要方式為降低管電流及管電壓[12]。 進行心功能評估時一般選擇回顧性心電門控和心電觸發(fā)自動毫安調(diào)節(jié)技術(shù)， 可通過調(diào)節(jié)管電流實現(xiàn)不同期相的信噪比控制， 從而降低掃描的輻射劑量。 其中，DSCT 能夠進行縱向和橫向管電流聯(lián)合調(diào)制且具有心率自適應(yīng)螺距等掃描模式， 在大幅度減少掃描時間的同時還保持了較低的輻射劑量；320 層螺旋CT 采用“可變螺旋間距”掃描，這種獨特的掃描模式允許在一次連續(xù)采集期間及時調(diào)節(jié)螺距， 并在一次掃描中實現(xiàn)心電圖（electrocardiogram,ECG）門控和非ECG 門控采集的組合，大大減少了先心病兒童心臟CT 掃描的輻射暴露[13]。

2 CT 在先心病心功能評估中的應(yīng)用

先心病術(shù)前需要對左右心室發(fā)育情況進行功能評估以決定是否進行心室修補， 術(shù)后也會出現(xiàn)一系列的心功能障礙（心室收縮、舒張功能障礙等），需要進行功能評估來決定進一步的治療措施。 心臟CT通過采用回顧性心電門控掃描模式進行全期相掃描，在心動周期的多個時相分別進行重建，得到動態(tài)電影影像， 測量并計算心室收縮末期和舒張末期容積、每搏輸出量和射血分數(shù)等，為先心病病人提供了一種無創(chuàng)性評估功能的方法。 通過心臟CT 監(jiān)測心功能的改變，能夠準(zhǔn)確評估病人術(shù)前的功能，盡早識別術(shù)后有不良后果風(fēng)險的病人并提示臨床早期干預(yù)， 從而有利于提高先心病病人術(shù)后生活質(zhì)量和遠期生存率[14]。

心室收縮、 舒張功能障礙是先心病術(shù)后的常見并發(fā)癥。近年來出現(xiàn)的DSCT 和320 層CT 對心臟的心室容積測定較心室造影更準(zhǔn)確， 并且在橫斷面成像上即很容易計算出節(jié)段心功能， 與CMR 或超聲心動圖均具有較好的相關(guān)性[15]。 早前有研究[16]采用CT 和超聲心動圖評估100 例病人的左室功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CT 與超聲心動圖測得的左心室舒張末期容積指數(shù)（r=0.76）和心室收縮末期容積指數(shù)（r=0.84）相關(guān)性較好，而射血分數(shù)（r=0.57）則輕度相關(guān)。 Raman等[17]對26 例同時進行了心臟CT 和CMR 檢查的病人進行分析，結(jié)果顯示CT 與CMR 對心室功能的測量指標(biāo)差異無統(tǒng)計學(xué)意義，2 種技術(shù)測得的左室舒張末期容積（r＝0．97）、左室收縮末期容積（r＝0．97）、左室射血分數(shù)（r＝0．97）和心室收縮末期心肌質(zhì)量（r＝0.95）均呈高度相關(guān)；而CT 對比劑在右心室充填稍欠均勻， 故與左心室相比兩種技術(shù)測得右心室各指標(biāo)的相關(guān)性較弱，右室舒張末期容積、收縮末期容積和射血分數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.94、0.94 和0.86。近年來， 越來越多的研究采用CT 評估兒童先心病病人的心功能。 Kim 等[18]分析了11 例嬰兒期行法洛氏四聯(lián)癥根治術(shù)的病人，該研究采用CMR 和CT 分別測量心室容量發(fā)現(xiàn)，2 種方法測得的左室射血分數(shù)（r=0.25）及右室射血分數(shù)（r=0.35）未見明顯相關(guān)性， 但兩者測得的右心室舒張末期容積指數(shù) （r＝0．88）、右心室收縮末期容積指數(shù)（r＝0．84）、左心室舒張末期容積指數(shù)（r＝0．90）和左心室收縮末期容積指數(shù)（r＝0.55）均呈現(xiàn)良好的相關(guān)性。

3 熱點問題與展望

3.1 心肌應(yīng)變力 心肌應(yīng)變作為一種客觀、無創(chuàng)、方便、 準(zhǔn)確乃至可定量反映整體和局部心肌發(fā)生形變能力及速度的新參數(shù)， 能夠用于評估整體和局部的心肌運動及功能， 進而檢測出處于亞臨床狀態(tài)的心臟早期疾病，對于臨床上心臟疾病的早期診斷、及時治療和預(yù)后評估都具有重要價值[19]。 1973 年Mirsky等[20]首先應(yīng)用應(yīng)變力描述心肌的機械運動，應(yīng)變分析可以直接評估心肌收縮變形的程度， 評估心肌運動的不同步性，對心肌運動的位移、速度、應(yīng)變、旋轉(zhuǎn)角度等參數(shù)進行量化。 隨著心肌應(yīng)變力的研究逐漸廣泛，CT 在心臟疾病應(yīng)力評估方面的研究也逐漸增多，充分肯定了CT 全面評估心肌細胞功能的潛力[21]。Buss 等[22]對27 例心力衰竭的病人進行了心臟CT 和超聲心動圖心肌應(yīng)變力的比較分析， 結(jié)果顯示2 種成像方法測量的心肌應(yīng)變力有較好的相關(guān)性（徑向應(yīng)變r=0.93，周向應(yīng)變r=0.87，縱向應(yīng)變r=0.84），并且通過CT 分析每例病人心肌應(yīng)變所需的平均時間明顯短于超聲心動圖的時間[（877±119）s 和（1 105±258）s]， 因此對于超聲透聲窗較差、CMR 有禁忌證的病人，CT 可以作為替代方法來評估其心肌變形。對于先心病病人來說， 通過測量心肌應(yīng)變可以定量分析整體和局部心肌的形變， 較傳統(tǒng)的心功能評估參數(shù)（射血分數(shù)等）能更早地評估先心病病人心肌的運動及功能，檢測亞臨床早期心功能障礙。 因此，CT測量心肌應(yīng)變力不僅可以用于成人心肌疾病， 也可以應(yīng)用于兒童和青少年[23]，是將來兒童先心病功能評估的發(fā)展方向之一。

3.2 心肌灌注 CT 灌注成像是經(jīng)靜脈注射對比劑后，對選定層面行連續(xù)、固定時間間隔的動態(tài)掃描，可準(zhǔn)確反映心肌血流動力學(xué)變化， 評價心肌灌注分布、心室功能，得到心肌的生理學(xué)和功能學(xué)信息[24]。目前在臨床上的應(yīng)用也越來越多， 可以直觀地顯示正常心肌、缺血心肌的范圍，對于疾病的診斷發(fā)揮著重要的作用， 但在顯示心肌活力及可逆性心肌缺血方面不及PET[25]。 如果能把冠狀動脈狹窄情況和心肌缺血的范圍及心肌活力同時顯示， 并融合起來將有相當(dāng)重要的意義， 對兒童先心病的功能評估也具有更高的價值。

3.3 心肌延遲強化 （myocardial delayed enhancement,MDE） CT MDE 是通過注射對比劑延遲增強方式對心肌進行成像， 從而判斷心肌存活情況。 延遲增強MRI 是既往評估心肌梗死后心肌纖維化的主要方法， 為目前公認的無創(chuàng)性評估局限性心肌纖維化的金標(biāo)準(zhǔn)[26]。 Ohta 等[27]對44 例心力衰竭病人進行了CT 和MRI 掃描， 以延遲增強MRI 為參考標(biāo)準(zhǔn)， 評估了CT 在心力衰竭病人心肌瘢痕檢測和分類中的診斷性能， 結(jié)果顯示CT 具有較高的診斷效能（敏感度和特異度分別為98%、92%）。 隨著CT 技術(shù)的不斷成熟， 目前CT MDE 也逐漸開始應(yīng)用于兒童，Goo 等[28]對29 例懷疑心肌病變的兒童進行了心臟CT 延遲期掃描， 其中有7 例進行了延遲增強MRI 檢查， 結(jié)果顯示在病灶大小和位置方面，CT MDE 的表現(xiàn)與延遲增強MRI 的表現(xiàn)一致； 并認為當(dāng)CMR 不可行時，CT MDE 可選擇性地應(yīng)用于兒童心肌損害的評估。

3.4 細胞外容積（extracellular volume，ECV） ECV反映的是組織中細胞外間隙的體積分數(shù)， 可通過心肌和血池增強前后的CT 值經(jīng)血細胞比容校正后得出。有研究[29]以CMR 為參考，分析能譜CT 對心力衰竭病人測定ECV 的可行性和準(zhǔn)確性，結(jié)果顯示能譜CT 測得的心肌ECV 與CMR 心肌ECV 之間具有良好的相關(guān)性（r=0.945）。 另有研究[30]也表明CT ECV能識別心肌浸潤和纖維化， 可作為替代CMR 的心肌組織特征評估方法。 如果能夠把CT ECV 應(yīng)用于先心病的疾病評估中， 將能有效評估先心病患兒心肌間質(zhì)的情況，為臨床提供更多有價值的預(yù)后信息。

4 小結(jié)

CT 是先心病影像診斷中重要的檢查方法。盡管目前的指南沒有過多提及CT 在先心病中的價值，但是隨著未來多中心研究（包括注冊數(shù)據(jù)和隨機對照試驗）的增多，以及心肌應(yīng)力、心肌灌注、ECV 等新技術(shù)的不斷成熟，CT 將有可能作為一種新的心功能評估方法廣泛用于先心病的評估； 不僅能提供解剖上的重要信息， 還能進行局部和整體心功能及心肌組織特性的評估，為臨床診斷提供更全面的信息。