Materiał i metody Wyniki

Transkrypt

1 Danuta Roik Zastosowanie wolumetrycznej tomografii komputerowej bramkowanej EKG w ocenie tętnic wieńcowych noworodków i niemowląt z wadami serca. Promotor Prof. dr hab. med. Bożena Werner Promotor pomocniczy Dr n. med. Beata Kucińska Streszczenie Wprowadzenie Nowoczesna diagnostyka za pomocą angiografii tomografii komputerowej umożliwia szybkie, nieinwazyjne, jednoczasowe obrazowanie wszystkich narządów klatki piersiowej, w tym obrazowanie z submilimetrową rozdzielczością serca i naczyń wieńcowych. Skanery wolumetryczne pozwalają przy jednym obrocie lampy wykonać badanie znacznych zakresów ciała, eliminując konieczność zatrzymywania oddechu i ograniczając lub znosząc potrzebę sedacji w grupie najmłodszych dzieci. W przypadku badań serca możliwe jest dodatkowo wykorzystanie metod prospektywnego bramkowania EKG i akwizycja danych tylko w wybranej fazie pomiędzy załamkami R, co wraz z ograniczeniem zakresu badania pozwala istotnie zmniejszyć dawkę promieniowania jonizującego. Diagnostyka obrazowa tętnic wieńcowych w grupie noworodków i niemowląt wykonywana jest u pacjentów z podejrzeniem wrodzonej lub nabytej wady tętnic wieńcowych oraz w przedi pooperacyjnej ocenie niektórych złożonych wad serca. Rozpoznanie anomalii wieńcowych może mieć wpływ na wybór czy modyfikację techniki operacyjnej. Cel pracy Celem badania była retrospektywna analiza możliwości uwidocznienia tętnic wieńcowych za pomocą wolumetrycznych angiografii tomografii komputerowej klatki piersiowej wykonanych 320-rzędowym skanerem z zastosowaniem bramkowania EKG w grupie noworodków i niemowląt z podejrzeniem lub rozpoznaniem wady serca. Szczegółowym przedmiotem analizy była ocena jakości uzyskanych obrazów tętnic wieńcowych w angiografii TK według przyjętej 4 stopniowej skali oraz analiza wpływu wybranych parametrów, takich jak: wiek, masa ciała, czynność serca, wartości wskaźników dawek promieniowania jonizującego (CTDIvol - volumetric computed tomography dose index i DLP - dose-length product) oraz stosowanie sedacji na jakość uzyskanych obrazów tętnic wieńcowych. Wartości wskaźników dawek promieniowania zarejestrowanych w czasie angiografii TK zostały porównane z dostępnymi

2 danymi z piśmiennictwa i odniesione do obowiązujących europejskich zakresów dawek referencyjnych dla badań tomografii komputerowej klatki piersiowej dzieci. Materiał i metody Analizie poddano 110 angiografii tomografii komputerowej klatki piersiowej wykonanych w Zakładzie Radiologii Pediatrycznej, w okresie od 30 marca 2016 roku do 31 października 2018 roku, protokołem wolumetrycznym z bramkowaniem EKG w grupie noworodków i niemowląt. Badania za pomocą 320-rzędowego skanera przeprowadzono zgodnie z lokalnymi zaleceniami i algorytmem diagnostycznym wad serca, po uzyskaniu pisemnej zgody rodziców lub opiekunów pacjentów. Wskazania do wykonania angiografii tomografii komputerowej w grupie badanych pacjentów obejmowały: zwężenie cieśni aorty i inne wady łuku aorty (hipoplazja łuku aorty, przerwanie ciągłości łuku aorty, pierścienie naczyniowe, w tym zdwojenie łuku i tętnica błądząca), zespół Fallota, przełożenie wielkich pni tętniczych i zespół hipoplazji lewego serca. Pozostałe wskazania to m.in. zarośnięcie zastawki pnia płucnego, izolowane zwężenie tętnicy płucnej, zarośnięcie zastawki trójdzielnej, wady żył płucnych, w tym całkowity lub częściowy nieprawidłowy spływ żył płucnych i zwężenia żył płucnych; kardiomiopatie oraz wrodzone i nabyte wady tętnic wieńcowych, w tym zespół Kawasakiego. Jakość obrazu tętnic wieńcowych została oceniona za pomocą 4 punktowej skali (0-3 punkty). Na podstawie uzyskanych wartości punktowych angiografie tomografii komputerowej zostały podzielone na dwie grupy: grupę o jakości obrazu ocenionej na 3 punkty (Grupa = 3) i grupę, w której niemożliwe było uwidocznienie przynajmniej jednego odcinka tętnic wieńcowych (Grupa < 3). Przeprowadzono analizę statystyczną celem wyodrębnienia istotnych parametrów pozwalających przewidywać dobrą jakość obrazu tętnic wieńcowych w angiografiach tomografii komputerowej. Wyniki W grupie 37 dziewczynek i 73 chłopców w średnim wieku 3,5 ± 3,08 miesięcy, o masie ciała średnio 5,31 ± 1,97 kg, i ze średnią czynnością serca 134 ± 21 na minutę zostało wykonanych 110 angiografii TK zgodnie z protokołem badania. W 31 spośród 110 analizowanych angiografii TK stwierdzono nieprawidłowości w obrazie tętnic wieńcowych, w 8 badaniach w grupie noworodków i 23 badaniach w grupie niemowląt. Najwięcej anomalii tętnic wieńcowych rozpoznanych zostało u pacjentów z zespołem Fallota i

3 były to: wydatne gałęzi stożka, dodatkowe gałęzie przedkomorowe oraz nieprawidłowe odejście i przebieg bliższych odcinków lewej tętnicy wieńcowej. Pozostałe patologie tętnic wieńcowych to nieprawidłowe odejścia i nietypowy przebieg odcinków bliższych zarówno prawej jaki i lewej tętnicy wieńcowej, wysokie odejście tętnic wieńcowych, przetoka wieńcowo-płucna i przetoki wieńcowo-komorowe, zdwojenie gałęzi przedniej zstępującej, odejście prawej tętnicy wieńcowej od tętnicy płucnej, pooperacyjne zwężenie lewej tętnicy wieńcowej i tętniak prawej tętnicy wieńcowej. Wszystkie badania odbyły się w czasie swobodnego oddychania, u 30% pacjentów bez zastosowania sedacji. Wartości średnie dla wskaźników dawek promieniowania wyrażonych za pomocą CTDIvol i DLP wynosiły odpowiednio 2,01 ± 0,57 mgy i 18,30 ± 6,30 mgyxcm. Średnia ocena punktowa tętnic wieńcowych wyniosła 2,2 ± 0,74 pkt. W przypadku 100% pacjentów w wieku od 1 doby do 12 miesiąca życia możliwa była ocena odejścia lewej tętnicy wieńcowej, u 96% odejścia prawej tętnicy wieńcowej a u 45% pacjentów możliwa była ocena wszystkich odcinków tętnic wieńcowych. Wyodrębnione grupy o różnej jakości obrazu tętnic wieńcowych różniły się istotnie statystycznie pod względem średniej masy ciała (4,93 ± 2,05 kg vs. 5,77 ± 1,79 kg; p = 0,007), wieku (2,75 ± 2,79 miesiące vs. 4,41 ± 3,19 miesiące; p = 0,003), czynności serca (137,75 ± 20,22 vs. 130,1 ± 21,3 na minutę; p = 0,045) i stosowania sedacji (p<0,001). Nie stwierdzono istotnej statystycznie różnicy pomiędzy grupami dla wartości wskaźników dawek promieniowania jonizującego CTDIvol i DLP (p = ns). W modelu jednoczynnikowej regresji logistycznej wykazano, iż pośród analizowanych parametrów, parametrami decydującymi o jakości obrazu były wiek (OR 1,20, 95% CI: 1,05 1,37, p = 0,004) oraz masa ciała (OR 1,25, 95% CI: 1,02 1,53, p = 0,024). Dla parametru HR odnotowano istotny trend (OR 0.98, 95% CI: 0,96-1,00, p = 0,057). Optymalny punkt odcięcia charakteryzujący się najwyższą czułością i swoistością w przewidywaniu najlepszej jakości obrazu tętnic wieńcowych w analizowanej grupie wynosił: dla wieku > 0.53 miesiąca (AUC 0,66), dla masy ciała > 4.85 kilograma (AUC 0,65) oraz dla HR < 130/min (AUC 0,61). W modelu wieloczynnikowej regresji logistycznej wykazano, iż pośród analizowanych parametrów, parametrem decydującymi o najlepszej jakości obrazu był wiek (OR 1,18, 95% CI: 1,01 1,39, p = 0,017). W badanej grupie stwierdzono istotną statystycznie zależność pomiędzy sedacją a dobrą jakością obrazu (OR: 4.70, 95% CI OR: 1,82 12,12, p < 0,001). Wykonano również analizę związku sedacji z jakością obrazów tętnic wieńcowych w podgrupie pacjentów, u których w angiografii tomografii komputerowej rozpoznano patologie tętnic wieńcowych (31 badań, co stanowi 28% grupy badanej). W podgrupie tej nie stwierdzono istotnej statystycznej zależności

4 pomiędzy dobrą jakością obrazu tętnic wieńcowych a sedacją (OR: 4.72, 95% CI OR: 0,86 26,04, p < 0,095). Wnioski 1. Badania tomografii komputerowej wykonywane trybem wolumetrycznym z prospektywnym bramkowaniem EKG pozwalają wiarygodnie oceniać tętnice wieńcowe noworodków i niemowląt z wadami serca. Ocena odejścia lewej tętnicy wieńcowej była możliwa we wszystkich angiografiach tomografii komputerowej (100%), ocena odejścia prawej tętnicy wieńcowej w 96% a ocena wszystkich odcinków tętnic wieńcowych w 45% wykonanych badań. 2. Jakość obrazu tętnic wieńcowych w wolumetrycznej tomografii komputerowej bramkowanej EKG zależy od wieku, masy ciała i czynności serca pacjentów oraz od stosowania sedacji. Uzyskanie najlepszej jakości obrazów wszystkich odcinków tętnic wieńcowych w angiografii TK można przewidywać u pacjentów w wieku 15 dnia życia, z masą ciała 4,85 kg i czynnością serca 130 uderzeń na minutę. 3. Dawki promieniowania jonizującego związane z wykonanymi angiografiami TK w grupie noworodków i niemowląt były porównywalne do podawanych w piśmiennictwie oraz do zalecanych europejskich zakresów dawek referencyjnych dla badań tomografii komputerowej klatki piersiowej dzieci.

5 Danuta Roik Usefulness of volumetric ECG-gated computed tomography in the assessment of coronary arteries in neonates and infants with heart diseases Summary Background Computed tomography angiography is one of the imaging methods implemented in diagnostic management of patients with congenital and acquired heart diseases. Due to marked improvement in computed tomography scanner technology in recent several years it is now possible to perform fast, non-invasive scanning with the coverage of large anatomic volumes of submillimetre isotropic spatial resolution. Volumetric scanning allows to perform freebreathing examination and decreases or eliminates sedation rates in the youngest children. Moreover, ECG gating with prospective mode and careful definition of scan range results in decreased doses of ionized radiation. Diagnostic imaging of coronary arteries is performed in neonates and infants suspected for congenital and acquired coronary artery anomalies and in pre- and postoperative assessment of complex congenital heart diseases. Preoperative diagnosis of abnormal coronary arteries in complex heart diseases may influence surgical decisions. Aim The aim of the study was to retrospectively evaluate image quality of coronary arteries on volumetric, 320-row ECG gated computed tomography angiographies of the chest in neonates and infants with initial diagnosis of congenital or acquired heart diseases. The coronary artery image quality was assessed in 4 point scale (0-3 points). The impact on image quality of parameters such age, body weight, heart rate, radiation dose and the use of sedation was assessed.

6 Volumetric computed tomography dose index (CTDIvol) and dose length product (DLP) of each examination were recorded and compared with data from literature and with European reference dose levels for pediatric chest computed tomography examinations. Materials and methods There were 110 computed tomography angiographies included in the study. All examinations were performed with 320-row volumetric scanner according to local diagnostic algorithm between 30 th of March 2016 and 31 st of October 2018 in Pediatric Radiology Department in neonates and infants with congenital and acquired heart disease. Informed consent was obtained from all parents or legal guardians. Main indications for computed tomography angiography in analyzed group of patients were: coarctation of aorta and other aortic arch anomalies (hypoplastic aortic arch, interrupted aortic arch, vascular rings including double aortic arch and arteria lusoria), tetralogy of Fallot, dextro - transposition of great arteries and hypoplastic left heart syndrome. Among other indication were pulmonary atresia, isolated pulmonary artery stenosis, tricuspid atresia, total and partial anomalous pulmonary venous return and pulmonary veins stenosis, cardiomyopathies and congenital and acquired coronary artery malformations, including Kawasaki disease. Image quality of coronary arteries was assessed in 4 point scale (0-3 points) and compared between the two groups: computed tomography angiographies with good diagnostic image quality of all segments of coronary artery (Group = 3) and computed tomography angiographies with at least one segment with non-diagnostic image quality (Group < 3). The statistical analysis was performed to define predictors of good image quality. Results A total of 110 computed tomography angiographies were performed in 37 girls and 73 boys; mean age 3.5 ± 3.08 months, mean body weight 5.31 ± 1.97 kg, with the mean heart rate 134 ± 21 beats/min. All examinations were performed free breathing, in 30% of patients no sedation was used. The mean dose indexes CTDIvol and DLP were 2.01 ± 0.57 mgy i ± 6.30 mgyxcm, respectively. Among the coronary artery pathologies diagnosed on computed tomography angiography the most frequent were prominent conus branches and periventricular branch from right coronary artery and anomalous origin and proximal course of left coronary artery found in patients with tetralogy of Fallot. Other pathologies included: anomalous origin and course of main branches

7 of coronary arteries, coronary artery high take off, the coronary - pulmonary artery fistula and coronary - ventricular fistulae, duplication of the left anterior descending artery, origin of the right coronary artery from pulmonary artery, postoperative stenosis of the left main coronary artery and aneurysm of the right coronary artery. The mean coronary artery score for all examinations was 2.2 ± 0.74 points. The orifices of left coronary artery were visible in 100% of computed tomography angiographies, the orifices of right coronary arteries were visible in 96%, whereas all coronary segments were assessable in 45% of computed tomography angiographies. Patients with non-diagnostic segments were significantly younger (2.75 ± 2.79 months), had lower body weight (4.93 ± 2.05 kg), and faster heart rate ( ± beats/min) (p <0.05) than patients with diagnostic image quality in all segments (4.41 ± 3.19 months, 5.77 ± 1.79kg, and ± 21.3 beats/min, respectively; p <0,05). Radiation doses showed no significant differences between groups and are similar to reported in the literature and to suggested paediatric computed tomography diagnostic reference levels. Univariate regression logistic analysis revealed that age and body weight significantly influenced coronary artery image quality (OR 1.20, 95% CI: , p = and OR 1.25, 95% CI: , p = 0.024, respectively), while heart rate showed only a trend (OR 0.98, 95% CI: , p = 0.057). The optimal cut-off points for good quality image of all segments of coronary arteries in analysed group for age, body weight and HR were 0.53 months (AUC 0.66), > 4.85 kilograms (AUC 0.65), and < 130/min (AUC 0.61), respectively. Multivariate regression analysis showed that body weight was the strongest predictor of good image quality (OR 1.18, 95% CI: , p = 0.017). Sedation significantly influenced image quality (OR: 4.70, 95% CI OR: , p < 0.001). However there were no significant correlation between sedation and quality of the images of coronary arteries in a subgroup of patients with coronary pathologies diagnosed on computed tomography angiography (31 patients, 28%) (OR: 4.72, 95% CI OR: , p = 0.095). Conclusions 1. Computed tomography angiographies performed with 320-row ECG-triggered volume scanning allows for good visibility of the coronary arteries in neonates and infants with heart diseases. The orifices of left coronary artery were visible in 100% of computed tomography angiographies, the orifices of right coronary arteries were visible in 96%, whereas all coronary segments were assessable in 45% of computed tomography angiographies.

8 2. Body weight, age, heart rate and sedation are important factors influencing coronary artery image quality in this age group. Children aged > 15 days, with body weight > 4.85kg and HR <130/min are suitable candidates for good quality noninvasive computed tomography coronarography with acceptable dose levels. 3. Doses of ionised radiation delivered during computed tomography angiographies were comparable to the doses from recent literature and to European diagnostic reference levels for pediatric chest computed tomography.