三維平衡穩態自由進動磁共振成像序列在兒童冠狀動脈異常起源于肺動脈診斷中的應用價值

顧曉紅，孫愛敏，王 謙，朱 銘，鐘玉敏

（上海交通大學醫學院附屬上海兒童醫學中心放射科，上海 200127）

冠狀動脈異常起源于肺動脈（anomalous origin of the coronary artery from the pulmonary artery,ACAPA）一種罕見的先天性異常，占所有先天性心臟?。╟ongenital heart disease，CHD）的0.25%～0.5%[1-2]。超聲心動圖、多排螺旋計算機斷層掃描（multi-slice spiral computer tomography，MSCT）、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI) 和數字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）是診斷冠狀動脈異常的常見影像學方法。其中，超聲心動圖檢查仍是顯示冠狀動脈起源和近端部分的首選影像學檢查方法，尤其是在新生兒和嬰兒中，但年長兒童的冠狀動脈顯示可能會受到透聲窗的限制。

DSA 雖是診斷冠狀動脈病變的金標準，但作為一種有創的影像學診斷方法，在兒童中使用應謹慎選擇。MSCT 已廣泛應用于成人冠狀動脈成像中，其成像快速、空間分辨率高，但即使目前已有低劑量方案，MSCT 仍是具有電離輻射的檢查方式，仍應謹慎應用于兒童。

MRI 三維平衡穩態自由進動（three-dimensional balanced steady state free precession，3D b-SSFP）序列已被廣泛應用于成人冠狀動脈成像，由于其具有無電離輻射及軟組織對比度良好的優點[3-4]，在兒童CHD 成像中的應用也越來越廣泛，尤其是對復雜CHD 解剖結構的顯示[3-8]。本研究將探討MRI 3D b-SSFP 序列檢查在兒童ACAPA 診斷中的應用價值。

資料與方法

一、資料

回顧分析2007 年12 月1 日至2019 年6 月31 日期間，在我院接受心臟MRI 檢查的21例疑診ACAPA 患兒的臨床資料，其中男性8例，女性13例，年齡為3.73～141.91個月，平均年齡為（33.67±43.32）個月。

二、方法

1.MRI 檢查：MRI 檢查采用1.5 T 磁共振掃描儀（飛利浦，Best，荷蘭）或3.0 T 磁共振掃描儀（通用電氣，發現750，WI，美國），并采用16 通道體線圈或8 通道心臟相控陣線圈。采用二維電影平衡穩態自由進動 （two-dimensional cine-balanced steady state free precession,2D cine b-SSFP）、心電門控及膈肌導航的3D b-SSFP 序列和對比劑增強磁共振血管成像 （contrast-enhanced magnetic resonance angiography,CE-MRA）序列掃描，評估受檢患兒的心血管解剖結構和心功能，其中10例患兒進行了對比劑延遲增強磁共振成像 （late gadolinium-enhanced MRI，LGE-MRI）。各序列的掃描參數見表1。3D b-SSFP 序列冠狀位全心成像范圍覆蓋心臟及周圍大血管，同時運用脂肪抑制技術以及T2 預回波，掃描時患兒自由呼吸，運用前瞻性心電門控和膈肌導航技術，在呼吸末采集心臟收縮末期或舒張中晚期心臟相對靜止期的圖像。收縮相對靜止期為右房室溝內右冠狀動脈停止運動至三尖瓣開始開放間期，舒張相對靜止期為右冠狀動脈停止運動至心房開始收縮間期。心電圖觸發延遲時間和圖像采集窗寬因人而異，具體通過高時間分辨率（60～80 幅/心動周期）、2D cine b-SSFP 序列的四腔心獲得。膈肌導航設定窗寬為3～7 mm。CE-MRA 采用三維快速擾相位梯度回波或四維鎖孔技術高時間分辨率血管成像（4D time-resolved MR angiography with keyhole，4D TRAK）冠狀位全心成像，所用對比劑為釓噴酸葡胺或釓二酰胺，劑量為0.2 mmol/kg（0.4 mL/kg），注射速率0.5～1.5 mL/s，注射對比劑后用5～10 mL生理鹽水稀釋。4D TRAK 序列的鎖孔（keyhole 0）時間為40%,于注射對比劑后7 s 開始掃描，進行8 次動態掃描。LGE-MRI 采用二維相位敏感反轉恢復序列（2D-phase sensitive inversion recovery，2D-PSIR），于CE-MRA 或4D TRAK 后10～15 min 采集短軸位和四腔位圖像。在21例患兒中，18例采用口服水合氯醛和（或）肌注苯巴比妥鎮靜，另3例患兒在圖像采集時采用屏氣等處理。

表1 MRI 參數

2.其他影像學檢查：有7例患兒進行了DSA 檢查，所用儀器為數字減影血管造影X 線機（Allura Xper FD10/10，飛利浦，荷蘭或INOVA 2100，通用電氣醫療系統，美國）。主動脈造影和心室造影術分別在前后位、側位和左前斜位上進行拍攝。8例患兒行MSCT 血管成像，所用儀器為16 排CT 掃描儀[Lightspeed 16，通用電氣醫療（中國）有限公司，密爾沃基，威斯康星州，美國]或64 排高清CT 掃描儀[Discovery CT 750 HD，通用電氣醫療系統（中國）有限公司，沃基肖，威斯康星州，美國]。所有患兒均使用Hewlett Packard 5500 和 （或）Hewlett Packard 7500 成像系統（飛利浦，Andover，Mass）進行超聲心動圖檢查。

3.圖像后期處理和圖像質量評估：3D b-SSFP和CE-MRA、4D TRAK 圖像在飛利浦EWS 工作站和GE AW 4.6 工作站上進行最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）和容積重建技術。由2名兒童放射科醫師使用盲法對3D b-SSFP 成像質量基于四分法進行評分[3-4]，0 分為冠狀動脈不可見；1 分為冠狀動脈可見，但具有明顯模糊的邊界；2 分為冠狀動脈可見，邊界中度模糊，但圖像可用于診斷；3 分為冠狀動脈可見，邊界輕度模糊；4 分為冠狀動脈可見，邊界清晰。

四、統計學處理

采用SPSS 19.0 軟件進行統計學分析。定量數據用均值±標準差表示，分類數據用構成比和百分比表示。觀察者間的圖像質量評估通過Kappa 系數進行檢測，Kappa 系數≥0.8 表示一致性極好；0.6～0.8 表示一致性良好；0.4～0.6 表示一致性中等；＜0.4 表示一致性較差。對心率與圖像質量之間的關系進行線性回歸分析。以手術或DSA 結果為金標準，評估3D b-SSFP 檢查診斷冠狀動脈異常起源的準確性。

結果

一、診斷結果

21例患者中，17例為嬰兒（＜2歲），2～10歲3例，大于10歲1例。21例ACAPA 患兒中17例通過手術確診；其余4例通過DSA 檢查確診，其中2例在MRI 檢查前被外院誤診為二尖瓣反流和擴張型心肌病。對比手術及DSA 檢查結果，3D b-SSFP 檢查診斷ACAPA 的準確率為85.71%（18/21），3例未被確診的患兒中，1例被誤診為冠狀動脈正常起源；2例因冠狀動脈邊界明顯模糊，無法用于診斷（2/3）。超聲心動圖檢查診斷ACAPA 的準確率為76.19%（16/21）。

二、冠狀動脈異常起源情況

19例患兒為孤立性ACAPA，不伴其他心臟畸形；2例患兒合并其他先天性心臟病，包括部分肺靜脈異常連接、左上腔靜脈殘存、動脈導管未閉。

21例患兒中19例（90.48%）為左冠狀動脈異常起源肺動脈（anomalous origin of the left coronary artery from the pulmonary artery，ALCAPA），2例(9.52%) 為右冠狀動脈異常起源肺動脈（anomalous origin of the right coronary artery from the pulmonary artery，ARCAPA）。在3D b-SSFP 掃描正確診斷的18例患兒中，16例為ALCAPA，其中9例的左冠狀動脈異常起源于主肺動脈的左后壁（見圖1），7例的左冠狀動脈異常起源于主肺動脈的右后壁（見圖2）；另2例ARCAPA 患兒的右冠狀動脈分別異常起源于肺動脈左后壁和右后壁（見圖3）。10例行LGEMRI 檢查的患兒中有8例結果為陽性（見圖1、2）。

三、其他一般情況

21例患兒的平均心率為（105.85±18.20）次/分，其中有3例的心率＞120 次/分；左心室平均舒張末期容積為（79.63±37.46） mL/m2[61.90%（13/21）的患者存在左心室擴張]，平均射血分數為 （34.28±21.39）%[76.19%（16/21）的患者存在左心室收縮功能減低]。

圖1 ALCAPA 的MRI 和DSA 圖像（7個月，男孩）

圖2 ALCAPA 的MRI 和DSA 圖像（44個月，男孩）

圖3 ARCAPA 的MRI 和DSA 圖像（11歲，男孩）

四、圖像質量評估

2名評分者對3D b-SSFP 采集的圖像進行圖像質量評分，結果的平均值分別為（2.84±0.82）分和（2.83±0.83）分。根據Kappa 系數，3D b-SSFP 觀察者間的一致率為81.8%（95%CI 為57.0%～86.6%）。線性回歸分析結果顯示，2 位觀察者對血管清晰度的評分與心率間均無相關性，相關系數分別為-0.277 和-0.263。

討論

一、ACAPA 臨床特點

ACAPA 于1985 年由Brooks 首先發現，其中ALCAPA 最常見，而ARCAPA 極少見[9-13]。ALCAPA也被稱為布蘭德-懷特-加蘭德綜合征（Bland-White-Garland 綜合征）[14-15]。本研究中，18例3D b-SSFP 診斷正確的患兒中有16例為ALCAPA，其中9例的左冠狀動脈異常起源于主肺動脈左后壁，7例的左冠狀動脈異常起源于主肺動脈右后壁；另2例患者為ARCAPA。ALCAPA 或ARCAPA 各有2 種類型，包括嬰兒型和成人型，每種都有不同的臨床表現[16]。嬰兒型患者在嬰兒期即會出現心肌梗死和充血性心力衰竭，如果不進行手術治療，其中約90%會在出生1 年內死亡。成人型ALCAPA則可能是心源性猝死的重要原因[15]。本研究中大多數患者（80.95%）的年齡都在2歲以下，而76.19%的患者存在心力衰竭的癥狀。ACAPA 易被誤診為單純二尖瓣反流或擴張型心肌病。本研究中有2例患兒在當地醫院被誤診，1例患兒只進行了二尖瓣反流手術。所以正確診斷ACAPA 非常必要，可及早對患兒進行手術干預，降低死亡率。

二、MRI 診斷技術

心臟MRI 作為一種成熟的影像學檢查技術，已被廣泛用于CHD 和冠狀動脈病變的診斷[4-5]。其中，用于顯示心臟大血管和冠狀動脈解剖結構的3D b-SSFP 成像序列也日趨成熟[17]。3D b-SSFP 采用各向同性的等體素掃描，無需使用對比劑，即可使高信號的血流與低信號的心肌及血管壁之間形成良好對比。同時，其通過膈肌導航來補償自由呼吸引起的呼吸運動，非常適合無法控制呼吸的兒童，還可利用心電門控技術精確選擇一個心動周期中的心臟相對靜止期成像，以克服呼吸和心臟搏動雙重運動影響，獲取包括冠狀動脈在內的整個心臟解剖結構的清晰圖像，并可通過脂肪飽和及T2 預回波抑制脂肪信號，更好地改善心肌、血管壁與血池的對比度[4-5]。

但3D b-SSFP 在兒童冠狀動脈成像中，仍有較大難度，由于兒童的心臟體積小、心率快[18-19]，一個心動周期中心臟相對靜止期明顯不同于慢心率的成人，且遠低于成人。本研究21例患兒的平均心率達（105.85±18.20）次/分，通過對心率與血管清晰度間相關性進行比較，顯示其心率越高，圖像質量越低。為提高圖像質量，本研究采用高時間分辨率（60～80 幅圖像/心動周期）2D cine b-SSFP 的心臟四腔位圖像，來精確確定心電觸發延遲時間和采集窗寬。對于快心率兒童，若心率大于90 次/分，本研究均選擇在心臟收縮末期采集圖像[20]，在均衡采集時間的前提下，盡可能縮短采集窗寬，并在CEMRA 檢查后進行3D b-SSFP 掃描，以提高信噪比。本研究結果顯示，2名評分者的3D b-SSFP 圖像質量平均評分分別為（2.84±0.82）分和（2.83±0.83）分，提示3D b-SSFP 圖像質量足以用于ACAPA 診斷。且有85.71%的3D b-SSFP 圖像能較清晰地顯示冠狀動脈異常起源的位置。但當患兒的心率過快時，冠狀動脈的顯示仍有局限性，尤其當左冠狀動脈起源于肺動脈的右壁靠近左冠竇時，很容易被漏診。本研究中3例被誤診的患兒，其心率均大于120 次/分。

心臟MRI 檢查優于超聲心動圖及MSCT 檢查的一個特點就是其為一站式檢查[21]，不僅可以顯示心臟解剖結構（包括冠狀動脈），還可以同時評價心臟功能和心肌組織學特性，有助于綜合評價ACAPA及其對心臟功能的影響[22-23]。ACAPA 是兒童心肌缺血和心肌梗死較常見病因之一，繼而可導致左心室擴張和左心室收縮功能下降。本研究通過2D cine b-SSFP 分析顯示，ACAPA 患兒的左心室均有不同程度擴張，平均舒張末期容積為（79.63±37.46）mL/m2，平均射血分數為（34.28±21.39）%，76.19%的患者左心室收縮功能下降。LGE-MRI 檢查則有助于診斷ACAPA 相關的心肌梗死后心肌纖維化改變，從而判斷患兒的預后。同時，當高度懷疑左冠狀動脈異常起源于肺動脈右后壁或左冠狀動脈位置靠近左冠狀竇難以確診時，LGE-MRI 陽性結果可有助于ALCAPA 的診斷。本研究行LGE-MRI 檢查的10例患兒中，有8例顯示左心室心內膜下異常強化。3D b-SSFP 可直觀顯示ACAPA，且能同時結合心功能和心肌組織學特性評估,達到綜合評價左心室擴張的原因，有助于提高ACAPA 診斷的準確率。

ACAPA 是一種罕見的先天性異常。3D b-SSFP掃描可以較準確地對其進行診斷，結合多種MRI序列掃描可以進行心功能及組織學特性的綜合評估，還可作為隨訪ALCAPA 或ARCAPA 手術修復后患者心臟解剖結構和功能的有效工具。