劉永熙，陳文俊，黃育斌，韓鵬慧，黃煌，譚昱，孫善權(quán)

近年來隨著前瞻性心電門控、低管電壓和迭代重建等新技術(shù)的應(yīng)用，多層螺旋CT的掃描輻射劑量已明顯下降，日漸成為嬰幼兒先天性心臟病的常規(guī)檢查方法。傳統(tǒng)多平面重組技術(shù)(multi-planar reconstruction,MPR)僅從二維角度在顯示心內(nèi)結(jié)構(gòu)，并不能滿足復(fù)雜先天性心臟病精確診斷的要求，有必要應(yīng)用三維顯示技術(shù)作為補(bǔ)充。目前國內(nèi)少有在嬰幼兒應(yīng)用MSCT虛擬仿真內(nèi)鏡技術(shù)(virtual endoscopy，VE)評(píng)價(jià)先天性心臟病的研究報(bào)道，筆者將對(duì)其應(yīng)用價(jià)值作進(jìn)一步研究。

材料與方法

1.一般資料

搜集2018年1月-2020年8月就診67例先天性心臟病嬰幼兒，均作術(shù)前經(jīng)胸壁超聲心動(dòng)圖(TTE)和128層螺旋CT檢查。男48例，女19例。年齡1天～24個(gè)月，平均年齡90天。體重4.8±3.0kg。臨床表現(xiàn)有呼吸困難、出生后口唇和顏面紫紺等。全部病例經(jīng)手術(shù)證實(shí)。其中1期肺動(dòng)脈閉鎖術(shù)后死亡1例。

2.設(shè)備與成像方法

采用西門子Somatom Definition AS+ 128層CT掃描儀。掃描前將患兒用咪達(dá)唑侖鎮(zhèn)靜。未進(jìn)行心率控制。常規(guī)對(duì)患兒的晶狀體和性腺用鉛皮護(hù)罩保護(hù)。取仰臥位掃描。掃描范圍均自胸廓入口至左膈下2 cm行心臟CTA掃描。對(duì)比劑使用歐乃派克(300 mg I/mL)，劑量為2.0～2.5 mL/kg，用雙筒高壓注射器，注射流率0.5～2.0 mL/s,使用對(duì)比劑跟蹤技術(shù)自動(dòng)觸發(fā)掃描或手動(dòng)觸發(fā)掃描。掃描參數(shù)：80～100 kV，80～150 mA，準(zhǔn)直128×0.625 mm，轉(zhuǎn)速為0.4秒/周，層厚0.6 mm。掃描采用前瞻性心電門控(心率低于120次/分)和回顧性心電門控(心率高于120次/分)。前瞻性心電門控采集時(shí)間窗為30%～50% R-R間期的自動(dòng)最佳期相。掃描結(jié)束后將數(shù)據(jù)傳送至syngo MMWP工作站行MPR、最大密度投影(MIP)、容積再現(xiàn)(VR)及VE圖像處理。將VE、MPR和經(jīng)胸壁超聲心動(dòng)圖(TTE)與術(shù)中探查結(jié)果比較。

VE成像、飛行路徑規(guī)劃及圖像評(píng)價(jià):所有患兒在容積掃描后將所有獲得的容積掃描數(shù)據(jù)傳到syngo MMWP工作站獲得VE三維圖像，通過手動(dòng)調(diào)整CT閾值和透亮度，重建出左右心房、心室及大血管內(nèi)表面圖像，利用管腔導(dǎo)航技術(shù)(3D-Fly navigation)獲得仿真內(nèi)鏡效果。

VE飛行路徑規(guī)劃分別以左右心系統(tǒng)作標(biāo)記。在左心系統(tǒng)中起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)分別設(shè)在左心房頂端和降主動(dòng)脈(圖1)。右心系統(tǒng)中起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)分別設(shè)在右心房頂端和主肺動(dòng)脈(圖2)。分別觀察左右心房，左右心室和主、肺動(dòng)脈的腔結(jié)構(gòu)。以Van Praagh節(jié)段分析法重點(diǎn)評(píng)價(jià)：①心室-大動(dòng)脈連接關(guān)系。②主動(dòng)脈和肺動(dòng)脈的位置關(guān)系。③房室間隔是否完整。④房室連接的情況。⑤冠狀動(dòng)脈的起源等畸形。⑥肺動(dòng)脈情況。⑦其他心內(nèi)外異常結(jié)構(gòu)。

圖1 左心的VE飛行路徑規(guī)劃：左心房-左心室-主動(dòng)脈。 圖2 右心的VE飛行路徑規(guī)劃：右心房-右心室-肺動(dòng)脈。

采用5分單盲法評(píng)價(jià)VE圖像質(zhì)量。5分：圖像質(zhì)量優(yōu)秀，無偽影，有很高的診斷信心。4分：圖像質(zhì)量較好，輕微偽影，有較高的診斷信心。3分：圖像質(zhì)量中等，中度偽影，通過仔細(xì)觀察能作出診斷。2分：圖像質(zhì)量欠佳，重度偽影，部分解剖結(jié)構(gòu)不能清晰顯示。1分：圖像質(zhì)量不合格，嚴(yán)重偽影，不能獲取有用信息。128層螺旋CT圖像由兩名有心臟CTA診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師分別評(píng)價(jià)，意見不一致時(shí)協(xié)商解決。

3.經(jīng)胸壁超聲心動(dòng)圖(transthoracic echocardiography,TTE)

采用彩色多普勒超聲心動(dòng)圖儀(飛利浦IE33型超聲診斷儀)，常規(guī)采用左室長軸、大動(dòng)脈短軸、心尖四腔、胸骨上切面和更佳顯示畸形的任意切面。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

①以手術(shù)結(jié)果作為對(duì)照，分別計(jì)算VE、MPR及TTE對(duì)主要心臟結(jié)構(gòu)異常檢出的靈敏度及總符合率；②采用行×列卡方檢驗(yàn)對(duì)左心室(left ventricle，LV)、右心室(right ventricle，RV)、左心房(left atrium，LA)、右心房(right atrium，RA)及大動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分進(jìn)行組間比較，以P<0.01(Bonferroni 法調(diào)整后檢驗(yàn)水準(zhǔn))為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。上述分析均在PASW 18.0上進(jìn)行。

結(jié) 果

本組67例患兒行128層MSCT檢查順利，均獲得滿意圖像。各病例的原始軸面圖像均可顯示所有病變信息。各重組方法所得圖像能顯示室間隔、心內(nèi)結(jié)構(gòu)、心室-大動(dòng)脈連接關(guān)系和心外大血管的走行。67例先心病手術(shù)中行1期根治手術(shù)有62例，2期手術(shù)有5例：包括2期手術(shù)中行根治術(shù)1例；行姑息手術(shù)4例，其中3例三尖瓣閉鎖行1期中央分流術(shù)+2期全腔靜脈-肺動(dòng)脈連接術(shù)；1例十字交叉心行1期Banding術(shù)+2期全腔靜脈-肺動(dòng)脈連接術(shù)。

1.手術(shù)結(jié)果

67例先心病中57例并存2種或2種以上心血管畸形的復(fù)雜先心病。手術(shù)證實(shí)畸形共219處(表1)。分類：①心內(nèi)畸形：包括房間隔缺損 15例(均為單處缺損)；卵圓孔未閉29例；完全型房室間隔缺損2例；三尖瓣閉鎖3例；室間隔缺損59例，共62處(單處缺損59例，兩處缺損3例)(圖3，4)，包括主動(dòng)脈瓣下型17處，肺動(dòng)脈瓣下型4處，兩大動(dòng)脈瓣下型1處，遠(yuǎn)離兩大動(dòng)脈型8處，干下型8處，嵴內(nèi)型1處，膜周部18處，肌部5處；右心室發(fā)育不良3例；十字交叉心1例。②心臟-大血管連接畸形：包括右心室雙出口24例(主動(dòng)脈瓣下型14例，肺動(dòng)脈瓣下型3例，兩大動(dòng)脈瓣下型1例，遠(yuǎn)離兩大動(dòng)脈型6例)；大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位7例；法洛氏四聯(lián)癥8例，共同動(dòng)脈干1例。③大血管畸形：主動(dòng)脈系畸形共17例，包括主動(dòng)脈-左心室隧道1例(圖5)，主動(dòng)脈縮窄7例；主動(dòng)脈弓離斷2例；主動(dòng)脈瓣下隔膜2例；血管環(huán)4例；永存第五弓1例(圖6)；肺動(dòng)脈畸形共14例，包括肺動(dòng)脈狹窄12例；肺動(dòng)脈閉鎖1例；肺動(dòng)脈起源異常1例(圖7)；大動(dòng)脈水平分流畸形共24例，包括動(dòng)脈導(dǎo)管未閉23例，主肺動(dòng)脈窗1例；④其他：冠狀動(dòng)脈畸形共5例，包括冠狀動(dòng)脈瘺2例(圖8)，冠狀動(dòng)脈開口異常3例；迷走血管4例。

表1 手術(shù)結(jié)果及VE、MPR與TTE對(duì)心臟結(jié)構(gòu)異常的檢出

圖3 男，4個(gè)月，室間隔缺損(膜周部)被三尖瓣隔瓣覆蓋。a)CT仿真內(nèi)鏡圖示三尖瓣隔瓣覆蓋膜周部的室間隔缺損(箭)；b)橫斷MPR示三尖瓣隔瓣部分覆蓋的室間隔缺損(膜周部)(箭)，影響測(cè)量；c)TTE(四腔切面)示室間隔缺損處有左心室向右心室分流血流(箭)；d)手術(shù)觀察示被縫線提起的三尖瓣隔瓣覆蓋的室間隔缺損(膜周部)。VSD：室間隔缺損；LV：左心室；LA：左心房；RV：右心室；RA：右心房；IVS：室間隔；CS：室上嵴；TV：三尖瓣；PT：肺動(dòng)脈瓣口。 圖4 男，2歲，主動(dòng)脈瓣右冠瓣脫入室間隔缺損(肺動(dòng)脈瓣下)導(dǎo)致MPR誤診。a)MPR(大血管短軸)示主動(dòng)脈瓣右冠瓣脫入室間隔缺損造成肺動(dòng)脈瓣下室間隔完整的假象(箭)；b)VE提示肺動(dòng)脈瓣下室間隔缺損(箭)的位置和形態(tài)。由于遠(yuǎn)離三尖瓣口決定手術(shù)入路需切開肺動(dòng)脈干；c)TTE(大血管短軸)提示肺動(dòng)脈瓣下室間隔缺損的分流血流(箭)。TPA：肺動(dòng)脈干；RV：右心室；RVOT：右心室流出道；LA：左心房；RA：右心房；AO：主動(dòng)脈；IVS：室間隔；CS：室上嵴；TV：三尖瓣。

圖5 男，18d，主動(dòng)脈-左心室隧道(ALVT)。a)主動(dòng)脈的最大密度投影(MIP)示主動(dòng)脈-左心室隧道(ALVT)(箭); b)VE示主動(dòng)脈-左心室隧道(ALVT)開口的空間位置和形態(tài)(箭); c)TTE(左心室流出道)提示主動(dòng)脈-左心室隧道(ALVT)的血流(箭); AAO：升主動(dòng)脈;AV：主動(dòng)脈瓣;LV：左心室;AO：主動(dòng)脈;MV：二尖瓣;IVS：室間隔。 圖6 男，2個(gè)月，永存第五弓動(dòng)脈，室間隔缺損(膜周部)。a)MPR示升主動(dòng)脈分出主動(dòng)脈弓(AA)和永存第五弓動(dòng)脈(箭)；b)TTE示升主動(dòng)脈分出主動(dòng)脈弓(AA)和永存第五弓動(dòng)脈(箭)的血流；c)VE示升主動(dòng)脈分出主動(dòng)脈弓(AA)和永存第五弓動(dòng)脈(箭頭)的空間關(guān)系; d)室間隔缺損于膜周部(箭)。AAO：升主動(dòng)脈；AA：主動(dòng)脈弓；DAO：降主動(dòng)脈；INA：頭臂動(dòng)脈；LCCA：左頸總動(dòng)脈；AO：主動(dòng)脈；PT：肺動(dòng)脈瓣口；CS：室上嵴；IVS：室間隔；TV：三尖瓣。

圖7 男，3個(gè)月，右心室雙出口/室間隔缺損(主動(dòng)脈瓣下型)，右肺動(dòng)脈異常起源升主動(dòng)脈。a)MPR示右肺動(dòng)脈(RPA)異常起源升主動(dòng)脈；b)TTE示右肺動(dòng)脈(RPA)異常起源升主動(dòng)脈的血流；c)VE(升主動(dòng)脈內(nèi))示右肺動(dòng)脈(RPA)異常起源升主動(dòng)脈；d)VE(右心室流出道)示主動(dòng)脈(AO)和肺動(dòng)脈(TPA)起自右心室，室間隔于主動(dòng)脈瓣下，與主動(dòng)脈瓣口相仿，可行1期心內(nèi)隧道連接的建立。RPA：右肺動(dòng)脈；AO：主動(dòng)脈；TPA：肺動(dòng)脈干；PT：肺動(dòng)脈瓣口；TV：三尖瓣；IVS：室間隔。

2.各檢查方法檢出主要心臟結(jié)構(gòu)異常的靈敏度及總符合率

VE和MPR在室間隔缺損、右心室雙出口、大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位、肺動(dòng)脈狹窄、冠狀動(dòng)脈畸形和血管環(huán)的診斷中其總符合率和靈敏度都稍高于TTE(表2)。VE與MPR在上述畸形相比，其總符合率和靈敏度是一致，但有較強(qiáng)的直觀性和三維空間感，有助于外科醫(yī)師的閱片和術(shù)前評(píng)估。VE和MPR在卵圓孔未閉和房間隔缺損的總符合率和靈敏度都低于TTE，VE在左右心房的細(xì)節(jié)顯示較差。當(dāng)閾值調(diào)節(jié)不當(dāng)容易出現(xiàn)“破口”偽影，易誤診。

表2 各檢查方法檢出主要心臟結(jié)構(gòu)異常的比較 %

3.VE圖像質(zhì)量評(píng)分比較

RA與LV、RV、LA及大血管圖像評(píng)分(表3)存在顯著性差異(P=0.000<0.01)，LA與RV(P=0.006<0.01)、大血管圖像評(píng)分存在顯著性差異(P=0.002<0.01)。大血管VE圖像質(zhì)量最佳，其后為RV及LV，LA、RA圖像質(zhì)量最差。由于左右心系統(tǒng)圖像質(zhì)量存在差異，因此在VE飛行路徑規(guī)劃時(shí)必須應(yīng)該將左右心系統(tǒng)分別建立，使用合適閾值范圍重建圖像，有利于病灶檢出。

表3 VE圖像質(zhì)量評(píng)分

討 論

1.CTVE的研究背景

VE是一種計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過當(dāng)前醫(yī)學(xué)成像設(shè)備獲取原始解剖數(shù)據(jù)，利用一系列圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化，構(gòu)建出類似纖維內(nèi)鏡觀察效果的三維圖像，從而實(shí)現(xiàn)完全無接觸、無創(chuàng)的臨床輔助檢查。目前該技術(shù)已成功應(yīng)用于氣道、消化道、中耳、膽道和血管等檢查中[1-3]，評(píng)價(jià)兒童先天性心臟病(CHD)的研究仍然較少。三維超聲心動(dòng)圖仿真內(nèi)鏡技術(shù)較早應(yīng)用于臨床，其局限性在于成像過程中患者的呼吸和移位可明顯影響圖像質(zhì)量，而且嬰幼兒CHD存在心率快和呼吸促的特點(diǎn)，更易造成圖像重組錯(cuò)位而影響計(jì)測(cè)結(jié)果。另外，受超聲圖像采樣像素的限制，超聲虛擬內(nèi)鏡圖像分辨率較低，心內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)顯示精確度不如CT和MRI，控制試點(diǎn)前進(jìn)和穿越缺損區(qū)存在失真現(xiàn)象，仍未實(shí)現(xiàn)大血管內(nèi)漫游[4-6]。

近年隨著前瞻性心電門控、低管電壓和迭代重建等新技術(shù)應(yīng)用，MSCT的掃描輻射劑量已大幅下降，成為嬰幼兒CHD的常規(guī)檢查方法。128層螺旋CT的重組層厚0.6 mm，重組間隔0.35 mm，可獲得Z軸高空間分辨力圖像，利用掃描數(shù)據(jù)的各向同性采用多種后處理方法可準(zhǔn)確、多方位地顯示心臟各節(jié)段[7]。但傳統(tǒng)MPR技術(shù)僅從二維角度顯示心內(nèi)結(jié)構(gòu)，不能滿足復(fù)雜CHD精確診斷的要求，有必要應(yīng)用三維技術(shù)作為補(bǔ)充。心臟3D打印技術(shù)是較好的解決手段，但成本高昂，不利于基層推廣。而基于CT的VE成像通過對(duì)心臟圖像數(shù)據(jù)的可視化重建后沿虛擬的內(nèi)部空腔做飛行觀察，能夠更好顯示CHD大血管及心內(nèi)異常結(jié)構(gòu)空間位置關(guān)系及立體形態(tài)，對(duì)手術(shù)方案的合理設(shè)計(jì)有重要意義[8，9]。

2.CTVE的飛行路徑規(guī)劃的建立

心臟虛擬仿真內(nèi)鏡中心腔內(nèi)定位和觀察方向決定外科醫(yī)師的觀察術(shù)野，影響臨床的診斷和手術(shù)治療規(guī)劃。但由于虛擬仿真內(nèi)鏡的心臟解剖細(xì)節(jié)缺乏認(rèn)識(shí)很容易使觀察者失去方向感。因此，建立一套合理的心臟虛擬仿真內(nèi)鏡的飛行路徑規(guī)劃有利于解決空間定向障礙的問題。

由于左右心腔和大血管的對(duì)比劑濃度差異，靜脈回流對(duì)右心房的影響，心臟異常結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的渦流偽影等因素對(duì)圖像質(zhì)量的影響。本研究的VE圖像質(zhì)量評(píng)分比較中大血管VE圖像質(zhì)量最佳，其后為RV及LV，LA、RA圖像質(zhì)量最差。由于左右心系統(tǒng)圖像質(zhì)量存在差異，因此在VE飛行路徑規(guī)劃時(shí)必須將左右心系統(tǒng)分別建立。在心房、心室和大血管分別建立觀察點(diǎn)，手動(dòng)使用合適閾值范圍重建VE圖像有利于病灶檢出。CTVE的飛行觀察路線則按Van Praagh節(jié)段分析法，重點(diǎn)觀察心房、心室、大動(dòng)脈、房室連接和大動(dòng)脈-心室連接。本文采用的CTVE漫游路徑規(guī)劃的原則與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致[8]。

3.CTVE的臨床應(yīng)用價(jià)值

近年來，嬰幼兒心臟外科技術(shù)的快速發(fā)展是基于新生兒期危重先天性心臟病急癥、亞急癥外科手術(shù)概念的推廣。以往認(rèn)為不能手術(shù)治療的復(fù)雜 CHD 都可通過嬰幼兒心臟直視手術(shù)來獲得糾治或減狀手術(shù)治療[10]。手術(shù)的成功與否不僅取決術(shù)前通過影像方法對(duì)復(fù)雜CHD的準(zhǔn)確診斷，更需要對(duì)復(fù)雜CHD異常結(jié)構(gòu)的三維空間位置關(guān)系有精確的認(rèn)識(shí)。然而，傳統(tǒng)二維檢查方法如2D-TTE和MSCT的MPR技術(shù)并不能滿足復(fù)雜CHD三維空間精確診斷的要求[11]。如右心室雙出口無合并肺動(dòng)脈狹窄者為防止肺動(dòng)脈高壓影響預(yù)后，多主張?jiān)趮胗變涸缙谛懈涡g(shù)，手術(shù)方式選擇主要取決于三因素即兩大動(dòng)脈的的位置關(guān)系、室間隔缺損與大動(dòng)脈的位置關(guān)系和肺動(dòng)脈口是否狹窄。右心室雙出口根治術(shù)多采用心內(nèi)隧道補(bǔ)片連接VSD與主動(dòng)脈。判斷室間隔缺損與大動(dòng)脈距離和主動(dòng)脈瓣環(huán)內(nèi)徑比較是決定心內(nèi)隧道連接建立的難易度[12]。但室間隔缺損和主動(dòng)脈瓣環(huán)在解剖空間上存在一定角度，用2D-TTE和MSCT-MPR都難以在二維平面精確顯示。但是，CTVE可立體顯示這一特殊的解剖關(guān)系和主-肺動(dòng)脈的空間位置關(guān)系。另外，術(shù)前明確室間隔缺損的大小、形態(tài)，才能準(zhǔn)確裁剪合適的補(bǔ)片，避免心內(nèi)隧道大小不當(dāng)所致心室流出道梗阻或殘余分流等術(shù)后問題，以減少低心排血量綜合征的發(fā)生。此外，2D-TTE和MSCT-MPR都無法顯示室間隔的完整形態(tài)且兩者的測(cè)量VSD內(nèi)徑與術(shù)中經(jīng)右心室面測(cè)量VSD的最大徑存在低估現(xiàn)象[13]。

本研究結(jié)果顯示VE在顯示心臟復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)和解剖空間關(guān)系上相較TTE具備一定優(yōu)勢(shì)，尤其對(duì)圓錐動(dòng)脈干畸形中大動(dòng)脈空間位置以及冠狀動(dòng)脈畸形的顯示能力更出色，有助于手術(shù)的合理設(shè)計(jì)。但VE和MPR診斷房間隔缺損、卵圓孔未閉的總符合率和靈敏度都低于TTE，可能與VE在左、右心房的細(xì)節(jié)顯示較差有關(guān)，高濃度對(duì)比劑在右心房由于渦流導(dǎo)致心房內(nèi)密度的不均勻性，當(dāng)閾值調(diào)節(jié)不當(dāng)容易出現(xiàn)“破口”偽影；其次VE對(duì)卵圓孔瓣和半月瓣的細(xì)節(jié)顯示不足，在缺乏TTE的動(dòng)態(tài)觀察而出現(xiàn)較高的誤漏診。選擇合適的靜脈注射方案和CT觸發(fā)掃描時(shí)間有助于減少偽影的產(chǎn)生，同時(shí)結(jié)合TTE可提高診斷的準(zhǔn)確性。

因此，筆者認(rèn)為CTVE具有更直觀觀察心臟內(nèi)復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)和更好地描繪解剖空間關(guān)系的能力，優(yōu)于二維斷層成像方法(MPR和TTE)。有助于可視化手術(shù)方案的合理設(shè)計(jì)，提高虛擬手術(shù)教學(xué)和改善醫(yī)患術(shù)前交流的能力[14]。

4.本研究的局限性

由于工作站軟件的配置不足，本研究未能實(shí)現(xiàn)CTVE對(duì)病變的定量測(cè)量。另外，運(yùn)用回顧性心電門控與低劑量CT掃描技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的心臟仿真內(nèi)鏡重建技術(shù)，使觀察者會(huì)有更真實(shí)的動(dòng)態(tài)體驗(yàn)，但本研究的設(shè)備要實(shí)現(xiàn)4D動(dòng)態(tài)的CTVE重建方法較復(fù)雜和耗時(shí)，同時(shí)要考慮嬰幼兒的CT輻射劑量問題，本研究沒有推廣。但隨著未來CT采用更低劑量、更快的創(chuàng)新掃描方案，實(shí)現(xiàn)4D動(dòng)態(tài)的CTVE重建方法將是今后的研究方向。

綜上所述，利用128層MSCT的虛擬仿真三維技術(shù)對(duì)嬰幼兒的先天性心臟病中大動(dòng)脈及心內(nèi)異常結(jié)構(gòu)空間位置關(guān)系和立體形態(tài)可以作出精確判斷，對(duì)手術(shù)方案的合理設(shè)計(jì)，提高虛擬手術(shù)教學(xué)和改善醫(yī)患術(shù)前交流的能力有重要意義。