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多种影像技术在先天 性心脏病诊断的应用

发布于:2014-07-18 18:47    

文/马小静   李炜   武汉亚洲心脏病医院

马小静 武汉亚洲心脏病医院;影像中心主任;主任医师、教授;中华医学会湖北超声分会委员、武汉超声医学工程会委员。曾主编《心脏瓣膜病诊断图典》和《先天性心脏病 CT 诊断图谱》,且翻译《先天性心脏病超声解剖学图谱》一书,发表核心期刊论文近 40 篇。



先天性心脏病是临床常见的先天性心血管畸形,种类复杂繁多,病因与病毒感染,基因突变或药物等因素有关。最近国外一组资料显示在非洲突尼斯,2010和2011年间共有37 294例新生儿,其中先天性心脏病(congential heart disease CHD)的发生率约0.68% 。国内流行病学调查显示我国先天性心脏病发病率约为0.8%,是小儿最常见的心血管疾病。先天性心脏结构畸形以其种类复杂、解剖结构变化多端长期困扰着医生,临床上迫切需要准确、清晰而又全面的图像以供诊断和治疗,这就对影像学提出了更高的要求,基本原则是无创、低辐射及诊断准确。目前,临床上常用的方法包括X线、超声心动图、心血管造影、多排螺旋CT(Multi-slice spiral computed tomography MSCT)和核磁共振(MRI)。特别是随着科技的飞速发展,MSCT和MRI 在检查先天性心脏病方面体现的强大的优势,特别是其三维容积成像,伴随着3D打印的日新月异展示了无限的潜力,越来越显示其重要性。这些检查手段,各有其适应证,如何为患者提供最佳的检查方案,需要临床和影像医生密切配合,近年来,多种影像技术的融合提升到一个全新的高度,本文就此在先天性心脏病诊断应用方面作一探讨。



1.先天性心脏病的影像诊断发展

早年先天性心脏病的诊断主要依靠X线、心电图、超声心动图以及临床检查相结合的原则来诊断,至今仍有其重要意义,但对于复杂畸形有其局限性。常规X线诊断先天性心脏病有一定的限度。超声诊断起源于上世纪40年代,德国精神病医生Dussik用A型超声装置探测颅脑。1954年瑞典学者Edler首次提出超声心动图,早期属于M型曲线,20世纪50年代初Howry和Bliss在M型超声心动图的基础上首次报道应用了二维超声心动图,1957年日本学者首先将声学多普勒(Doppler)效应应用于超声诊断。1974年Dekker等首先使用与机械臂连接的经胸探头进行心脏的三维图像重建研究,标志着静态三维超声心动图(static three-dimensional echocardiography)的诞生。1989年,Wollschlager等首先报道使用经食道超声获得显示心脏腔室瓣膜结构及其功能的动态三维超声心动图(Dynamic threedimensional echocardiography)。美国Agilenl 公司于2001年6月在西雅图美国超声心动图学术年会上推出三维超声心动图(Real-time three-dimensional echocardiography)。当今超声心动图已广泛应用于先天性心脏病的诊断,其操作简单、方便,对于心内畸形清晰显像示,特别对于瓣膜的形态和功能的观察、实时的血流动力学测量尤其能体现超声检查的价值,凸显出优势,成为目前心血管疾病首选的检查方法。但对于冠状动脉、心外大血管、气管等结构的观察受一些因素(如肺气干扰等)的限制,往往无法得到准确的诊断。心血管造影曾被认为是先天性心脏病诊断的金标准,但属于有创检查,存在一定危险,患者接受度不高、新生儿心血管造影更是存在高辐射和造影剂量的风险;而且图像为二维成像,对于精细结构如复杂体肺侧支重叠无法清晰辨认;加之主、肺动脉无法一次成像等限制其临床推广。



2.多排螺旋CT的出现,是心脏CT诊断划时代的革命

多排螺旋CT的出现,是心脏CT诊断划时代的革命。特别是近年来德国西门子炫速双源和双多排探测器(DualSouce Computed Tomogrophy DSCT)的研制成功,大幅度降低了辐射剂量,甚至降低至亚mSv水平,也称为“绿色”CT,使得CT应用于先天性心脏病诊断成为可能。CT扫描得到的原始图像是横断位,高端CT具有强大的后处理技术,如最大密度投影(maximum intensity projection MIP)、多平面重建(multi-planner reformatMPR)、容积再现(volume rendering VR)等,轴位图像避免了心脏结构的重叠,而重建技术则可以任意角度显示心内、外结构的连接和毗邻关系,特别是三维重建技术在小儿先天性心脏影像诊断中得到广泛应用,如心脏高亮度显示心脏整体模型,对心外大血管和冠状动脉畸形的观察尤为直观;模拟心血管造影黑白显示技术;图像内分隔、镂空技术在一些心内结构毗邻关系的判断上尤为有效;最小密度投影加容积技术可以重建气管和周围血管的关系;甚至可以术前模拟封堵器、缺损补片或瓣膜;这些都为外科手术创造良好条件。


2.1 心内结构的判断:常规超声检查可以很好地显示缺损的位置、大小、过隔分流的血流速度、方向;而CT的优势在于辨别周围结构与缺损的关系,如静脉窦型房间隔缺损,MSCT可以判断缺损与上腔静脉、下腔静脉的毗邻关系,与四支肺静脉的关系,明确有无肺静脉异位引流;如无顶冠窦综合征,MSCT可以全程显示冠状静脉窦在汇入右心房途中,与左心房之间关系。在右室双出口中,MSCT可以很好地显示室间隔缺损与主、肺动脉瓣的关系,对手术方式的选择具有重要意义;而通过多平面重建,在连接不良型室间隔,观察心脏轴线与室间隔缺损的空间关系,明确主肺动脉骑跨率,这一点,在鉴别法洛氏四联症和右室双出口中尤为重要。对于瓣膜的形态和运动功能,经胸超声心动图(transthoracic echocardiography TTE)是临床一线选择,最新研究表明,在主动脉瓣置换或经导管主动脉瓣置换(Transcatheter aortic valve replacement TAVR)的患者中,MSCT三维成像测量主动脉瓣各径线较二维超声精确度明显提高,且术后发生瓣周漏等并发症明显减少,因此选择合适的人工瓣,三维CT有着重要的临床价值。


2.2 心外结构的判断:这一点无疑是MSCT强大的优势,具体可分为以下几方面。


2.3 冠状动脉、冠状静脉窦畸形: MSCT可以清晰地显示冠状动脉的起源和走行。是检查先天性冠状动脉畸形的最佳手段。比如法洛氏四联症患儿,若右冠状动脉发出的较粗大的右室前支或Ⅳ型双前降支横跨右室流出道,术中可能造成误伤,MSCT术前可以给予准确的诊断。另外,对于冠状动脉瘘的患者,MSCT三维成像可以直观地显示汇入路径,特别在冠状动脉-肺动脉瘘的类型中,需要与冠状动脉异常起源于肺动脉相鉴别,相比超声心动图而言,MSCT尤其具有优势。随着电生理治疗在临床中的应用,冠状静脉窦的形态学研究显得尤为重要,李炜等对98例经手术证实的合并冠状静脉窦异常及11例冠状静脉窦闭锁患者的MSCT影像学资料进行回顾性分析,结果证明MSCT对冠状静脉窦异常的诊断准确率明显高于超声检查,为外科手术或电生理介入治疗提供可靠的参考。


2.4 主动脉的判断:多排螺旋CT可以清晰地显示主动脉缩窄、主动脉弓离断;尤其是三维容积重建,对此类畸形显示有非常直观的效果,而且还可以准确测量缩窄或离断的长度,主动脉弓降部各部位的径线。某些简单先心患儿,如果并存主动脉弓离断,术前准确诊断对于手术来说意义重大,可以避免导致严重的并发症。对于主动脉瓣上狭窄的患儿,MSCT可以准确分型,对于Williams患儿来说,还可以同时判断肺动脉发育的详细状况。


2.5 肺动脉的判断:相比超声心动图来说,MSCT优势在于可以准确判断周围肺动脉的发育,在肺动脉闭锁的患儿中,术前需要详细了解有无中央肺动脉、左右肺动脉干,以及外周肺动脉的发育,有无粗大的体肺侧支循环,粗大侧支远端有无与肺动脉相连通,这些问题MSCT均可以给予准确答案,对于特别迂曲、复杂的侧支血管网,二维图像不容易判断其走向,而三维重建后任意方位旋转,可以为杂交手术创造良好的条件,明显优于常规血管造影。


3.心脏MRI检查

随着磁共振硬件、软件的发展,心脏MRI 检查也迅速发展起来,以往MRI 因为其扫描时间长,成像慢较少应用于心血管检查,但随着快速扫描技术的发展,如haste黑血序列、truefisp亮血序列、iPAT技术的应用,大幅减少了扫描时间,配合镇静、心电门控扫描,对于部分复杂小儿先天性心脏病可获得较满意的成像质量,较高的病变检出率和诊断准确率。相对于CT而言,MRI 具有扫描视野大,无辐射等优势,同时可获得峰值流速、平均流速、狭窄后收缩压差、血流量等血流动力学参数,达到对心血管进行形态和功能学的一站式评价,是一种非常有优势和潜力的影像学检查手段,特别对心外大血管的连接,较超声检查有较大优势。


MRI 图像分辨率不及CT,扫描时间长,特别对于急危重症先天性心脏病患儿不是首选检查方法,如室间隔完整的肺动脉闭锁,TTE了解心内结构、瓣膜功能,MSCT观察心外大血管的连接、肺动脉的发育等;心下型完全性肺静脉异位引流,因为回流路程长,途中穿过膈肌,回流受阻的可能性较大,如果房间隔缺损口小,会造成左心血容量严重不足,需要急诊手术,此时,TTE很难显示肺总静脉的全程走向,而MSCT三维重建可以全面、直观地展示四支肺静脉汇合处以及下行的肺总静脉,以及肺静脉共汇和双侧心房的位置关系,对手术方式的设计有着重要意义。再如大动脉转位,除了心内结构的异常外,术前还需要明确有无冠状动脉起源、走行异常,常规超声联合MSCT检查,其诊断准确率近乎100%。此外,对于先天性血管环合并气管狭窄的患者,MSCT可以很好地弥补TTE对心外大血管结构无法准确观察的缺陷,特别是利用三维重建能清晰地显示血管环和气管的关系,为手术创造条件。


当今各种影像技术的融合,对于先天性心脏病诊断准确率和临床实用性已得到广泛认同和开展,这一切的理论基础,均建立在对先天性心脏病节段分析法的充分理解之上;因此放射科医生通过功能强大的工作站进行多平面重建,打破了传统仅在横断面诊断心脏病的模式,通过CT或MRI 模拟各种心脏超声切面图,如心脏短轴,冠状、矢状长轴,获取了更多、更清晰的图像,拓宽了诊断思路,更体现影像技术的优势互补。不仅如此,将来多模态混合分子影像技术的研究成功,能更完整地获取人体解剖结构水平、功能代谢水平、细胞分子水平、乃至基因遗传水平的生理病理信息,可以想象,在先天性心脏病诊断和治疗中,多种影像技术结合将会进入全新的、令人振奋和极具潜力的阶段。(参考文献略)



来源: 医心评论
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