鐘麗娟 嚴(yán) 敏 周新杰 周代全 余 娜

腦血管疾病是我國第三大死亡原因，嚴(yán)重威脅著人們的生命健康。傳統(tǒng)上，數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography， DSA）一直被認(rèn)為是診斷血管病變金標(biāo)準(zhǔn)[1]，但是DSA 是一種有創(chuàng)性檢查，易造成穿刺部位皮下血腫或瘀斑及腦血管痙攣、皮質(zhì)盲等神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)并發(fā)癥[2]。隨著CT 技術(shù)的飛速發(fā)展，CT 血管成像（computer tomography angiography，CTA）臨床上得到了普遍推廣。常規(guī)頭頸CTA 并不能很好顯示顱底段血管且耗時(shí)長(zhǎng)，數(shù)字減影CT 血管 造 影 術(shù)（digital subtraction CT angiography，DSCTA ）應(yīng)運(yùn)而生，即CT 螺旋掃描一組平掃圖像和一組增強(qiáng)圖像，利用增強(qiáng)期數(shù)據(jù)逐層減去平掃期相對(duì)應(yīng)層組織數(shù)據(jù)，從而得到僅剩血管及增強(qiáng)組織影像，其廣泛應(yīng)用于頭頸部血管病變的診斷[3-4]。

能譜CT 作為一種新的成像設(shè)備，其虛擬平掃（virtual non-contrast，VNC）技術(shù)為大幅度地降低受檢者的輻射劑量提供可能；VNC 技術(shù)不需要常規(guī)平掃掃描，而是在增強(qiáng)圖像的基礎(chǔ)上利用能譜技術(shù)直接抑制碘劑來得到平掃圖像[5]。因此，本研究擬利用同一患者頭頸能譜CT 增強(qiáng)期與其虛擬平掃圖像逐層相減后血管重建，并與常規(guī)頭頸部DSCTA、非減影CTA 血管重建方法比較，從圖像質(zhì)量和輻射劑量?jī)煞矫鎭碓u(píng)價(jià)其在臨床應(yīng)用的可行性。

方 法

1.一般資料

回顧性分析本院2018 年1 月—10 月期間82例能譜模式下行頭頸部CTA 檢查的患者影像數(shù)據(jù)及臨床資料，其中男性46例，女性36例；年齡32 ～88歲，平均65.0±12.1歲；52例頭頸血管粥樣硬化斑塊，9例動(dòng)脈瘤（1例伴鈣化），3例動(dòng)脈支架，18例正常。

2.檢查方法

采用美國CE Revolution CT，患者取仰臥位，采用能譜（gemstone spectral imaging，GSI）模式；平掃掃描范圍從主動(dòng)脈弓至頭頂，再行相同范圍的增強(qiáng)掃描，掃描參數(shù)：管電壓80 ～140kVp 自動(dòng)切換，管電流405mA，探測(cè)器寬度80mm，螺距0.992，層厚及層間距5mm，自適應(yīng)迭代（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）重建50%，重建圖像層厚0.625mm。對(duì)比劑使用方法：Ulrich 高壓注射器，歐乃派克350mgI/ml；先行肘靜脈小劑量團(tuán)注得出達(dá)峰時(shí)間：對(duì)比劑10ml，生理鹽水20ml，流速4.5ml/s；再行CTA 螺旋掃描：對(duì)比劑1.0ml/kg，生理鹽水30ml，流速4.5ml/s，掃描范圍同平掃范圍完全一致。輻射劑量掃描后自動(dòng)生成。

3.圖像后處理

將0.625mm 薄層圖像及能譜DATA 數(shù)據(jù)導(dǎo)入GE AW4.7 工作站，所有患者數(shù)據(jù)均采用下列處理方法。方法1（虛擬平掃減影組）：先重建出增強(qiáng)期的虛擬平掃圖像，利用Add/Sub 軟件對(duì)增強(qiáng)期與虛擬平掃期圖像數(shù)據(jù)逐層相減，獲得減影后數(shù)據(jù)；方法2（常規(guī)數(shù)字減影組）：利用Add/Sub 軟件對(duì)增強(qiáng)期與平掃期圖像數(shù)據(jù)逐層相減，獲得減影后數(shù)據(jù)；方法3（非數(shù)字減影組）：直接利用增強(qiáng)期數(shù)據(jù)血管三維重建。以上三種方法均由一名經(jīng)驗(yàn)豐富的技師對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行血管三維重建處理，包括容積再現(xiàn)（volume rendering，VR）和最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）。

4.圖像質(zhì)量評(píng)分

由兩名豐富經(jīng)驗(yàn)的診斷醫(yī)生獨(dú)立對(duì)三種處理方法的VR、MIP 圖像進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分參考張志偉等[3]提出的4 分法進(jìn)行評(píng)定。1 分：殘留骨質(zhì)多，經(jīng)手動(dòng)去骨后，血管顯示較差，MIP背景不清，不能做出診斷；2 分：殘留骨質(zhì)較多，經(jīng)手動(dòng)去骨后，血管顯示較好，MIP 背景欠清晰，但尚能診斷；3 分：少許殘留骨質(zhì)，經(jīng)手動(dòng)去骨后，血管顯示良好，MIP 背景清晰；4 分：去骨完全，血管顯示清晰，MIP 背景清晰。

5.鈣化斑塊顯示情況評(píng)分

由兩名豐富經(jīng)驗(yàn)的診斷醫(yī)生對(duì)52例頭頸血管粥樣硬化斑塊及1例動(dòng)脈瘤伴鈣化患者的兩種減影圖像，與增強(qiáng)前平掃圖像的鈣化斑塊顯示情況進(jìn)行比較并評(píng)分，主要分為鈣化斑塊完全顯示、大部分顯示、部分顯示及未顯示，其對(duì)應(yīng)評(píng)分分別為4分、3分、2分、1 分。

6.輻射劑量計(jì)算

常規(guī)數(shù)字減影劑量：掃描完成自動(dòng)生成的總?cè)莘eCT 劑量指數(shù)[CTDLvol（mGy）]、總劑量長(zhǎng)度乘積[DLP（mGy·cm）]；虛擬平掃減影CTDLvol=總CTDLvol—平掃期CTDLvol，虛擬平掃減影DLP=總DLP—平掃期DLP。計(jì)算有效劑量[ED（mSv）]：虛擬平掃減影ED=虛擬平掃減影DLP×K，常規(guī)數(shù)字減影ED =總DLP×K，K 為轉(zhuǎn)換因子，參照歐盟委員會(huì)關(guān)于CT 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南，在頭頸CTA 掃描時(shí)K=0.0031[6]。

7.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 21 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，計(jì)量資料均符合正態(tài)分布，采用±s表示。對(duì)虛擬平掃減影組、常規(guī)數(shù)字減影組、非減影處理組之間的圖像質(zhì)量評(píng)分進(jìn)行單因素方差分析及LSD 法檢驗(yàn)；對(duì)虛擬平掃減影組與常規(guī)數(shù)字減影組鈣化斑塊顯示情況評(píng)分及輻射劑量進(jìn)行配對(duì)樣本的t 檢驗(yàn)。P＜0.05 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.圖像質(zhì)量評(píng)分

82例經(jīng)三種方法處理后得到246 組數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示常規(guī)數(shù)字減影組圖像質(zhì)量評(píng)分均高于其他兩種圖像后處理方法，虛擬平掃減影組其次（圖1），三組評(píng)分間經(jīng)LSD 法檢驗(yàn)顯示兩兩之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）（表1）。

圖1 女，37歲，頭頸部CTA 檢查正常。A 與D 為虛擬平掃減影組、B 與E 為常規(guī)數(shù)字減影組、C 與F 為非減影處理組經(jīng)后處理所得的VR 和MIP 圖像。A.顯示頸部及顱內(nèi)血管清晰，但虹吸段有少量骨質(zhì)殘余；B.顯示頸部及顱內(nèi)血管清晰，虹吸段無骨質(zhì)殘余；C.顯示頸部及顱內(nèi)血管清晰，但虹吸段有大量骨質(zhì)殘余，相應(yīng)段血管顯示不清；D.少量骨質(zhì)殘余，但不影響診斷；E.無骨質(zhì)殘余；F.未去骨，但尚能診斷。

2.虛擬平掃減影組與常規(guī)數(shù)字減影組鈣化斑塊顯示情況評(píng)分

圖2 女，64歲，左側(cè)頸總動(dòng)脈C7 段動(dòng)脈瘤伴鈣化（箭）。A 與D 為虛擬平掃減影組、B 與E 為常規(guī)數(shù)字減影組、C 與F 為非減影處理組經(jīng)后處理所得的VR 和MIP 圖像。三組圖像均能良好顯示動(dòng)脈瘤的形態(tài)，但常規(guī)數(shù)字減影組未能顯示動(dòng)脈瘤內(nèi)的鈣化，虛擬平掃減影組和非減影處理組顯示鈣化良好。

表1 三組圖像質(zhì)量評(píng)分差異(±s )

表1 三組圖像質(zhì)量評(píng)分差異(±s )

組別 n 圖像質(zhì)量評(píng)分 F P虛擬平掃減影組 82 3.10±0.59常規(guī)數(shù)字減影組 82 3.65±0.44 194.97 0.00非減影處理組 82 1.99±0.60

表2 虛擬平掃減影組與常規(guī)數(shù)字減影組鈣化斑塊顯示情況評(píng)分的差異（n=53，±s)

表2 虛擬平掃減影組與常規(guī)數(shù)字減影組鈣化斑塊顯示情況評(píng)分的差異（n=53，±s)

組別 虛擬平掃減影組 常規(guī)數(shù)字減影組 t P平均分 2.65±0.87 1.58±0.45 9.32 0.00

表3 虛擬平掃減影組與常規(guī)數(shù)字減影組劑量的差異（n=82， ±s )

表3 虛擬平掃減影組與常規(guī)數(shù)字減影組劑量的差異（n=82， ±s )

注：CTDLvol 表示容積CT 劑量指數(shù)，DLP 表示劑量長(zhǎng)度乘積，ED 表示有效劑量

組別 CTDLvol（mGy） DLP（mGy*cm） ED（mSv）虛擬平掃減影組 38.26±9.24 447.40±25.77 1.39±0.80常規(guī)數(shù)字減影組 48.37±9.26 873.74±49.43 2.71±0.15 t-311.77 -159.04 -159.04 P 0.00 0.00 0.00

圖3 男，69歲，右側(cè)頸動(dòng)脈支架（箭）植入術(shù)后。A 與D 為虛擬平掃減影組、B 與E 為常規(guī)數(shù)字減影組、C 與F 為非減影處理組經(jīng)后處理所得的VR 和MIP 圖像。從圖中可以看出，常規(guī)數(shù)字減影組經(jīng)減影后支架顯示不完整，而虛擬平掃減影組和非減影處理組顯示清楚完整。

53例中25例粥樣硬化斑塊位于虹吸段，25例位于頸動(dòng)脈竇部，2例位于椎動(dòng)脈，1例為動(dòng)脈瘤伴鈣化。虛擬平掃減影組對(duì)于硬化斑塊的顯示明顯好于常規(guī)數(shù)字減影組（圖2），兩組間評(píng)分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），具體評(píng)分見表2。

3例動(dòng)脈支架中，2例支架位于頸總動(dòng)脈，1例位于椎動(dòng)脈；虛擬平掃減影組支架均顯示良好，常規(guī)數(shù)字減影組支架顯示缺損或不完整（圖3）。

3.虛擬平掃減影組與常規(guī)數(shù)字減影組兩組處理方法間劑量比較

虛擬平掃減影組較常規(guī)數(shù)字減影組 CTDLvol降低了20.91%、DLP 降低了48.79%、ED 降低了49.45%；兩組劑量參數(shù)間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）（表3）。

討 論

常規(guī)DSCTA 圖像數(shù)據(jù)減影處理原理與DSA 相同，利用Add/Sub 軟件將CT 增強(qiáng)后數(shù)據(jù)與增強(qiáng)前平掃數(shù)據(jù)相減，生成一組僅包含對(duì)比劑充盈組織的圖像數(shù)據(jù)，并利用這組數(shù)據(jù)對(duì)血管進(jìn)行三維重建，因而減去了骨骼等高密度組織對(duì)血管重建的影響，得到更清晰直觀的血管影像[7]。能譜CT 成像利用高低兩組能量（80kVp 和140kVp）掃描采集數(shù)據(jù)，產(chǎn)生兩組不同能量的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)空間能譜解析，同時(shí)可提供物質(zhì)密度圖像、單能量圖像，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離[8]。能譜CT 有兩種VNC 圖像，一是通過水-碘物質(zhì)分離的水（碘）密度圖，二是通過后處理的方法直接得到的碘抑制（material suppressed iodine，MSI）圖像[9]，本研究采用的即為MSI 圖像。

與常規(guī)DSCTA 相比，虛擬平掃減影能較好顯示硬化斑塊及植入支架，常規(guī)DSCTA 使患者血管壁的鈣化或植入支架在減影過程中被減掉，在最后呈現(xiàn)的VR 和MIP 圖像上不能觀察到真實(shí)的病灶情況。研究中利用動(dòng)脈期減去MSI 圖像，MSI 圖像整體對(duì)比度降低以及鈣化、支架等高密度物質(zhì)和碘一樣與光子有類似的相互作用。在抑碘過程中，鈣化或支架也有一定程度的抑制[10]，導(dǎo)致減影不完全，而恰好這使減影圖像對(duì)于病灶鈣化或支架的顯示優(yōu)于常規(guī)數(shù)字減影。本研究中，對(duì)于動(dòng)脈支架的顯示虛擬平掃減影組有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于粥樣硬化斑塊的顯示，虛擬平掃減影組對(duì)位于頸動(dòng)脈竇的鈣化灶能完全或大部分顯示，對(duì)位于虹吸段的斑塊由于殘余骨質(zhì)的干擾，也能部分顯示，只有較微小或密度較低的鈣化灶經(jīng)減影未能顯示；而常規(guī)數(shù)字減影組中，較大的鈣化灶經(jīng)減影后被大部分減掉，只能部分顯示。

虛擬平掃減影直接省去了平掃，其輻射劑量較常規(guī)雙期掃描低了近一半，由于常規(guī)DSCTA 采用雙期掃描，增加了患者的輻射劑量[11]；行頭頸部CTA 檢查需薄層掃描且掃描范圍較大，掃描野內(nèi)包括了甲狀腺、晶狀體等對(duì)射線較敏感的器官，Mathews 等[12]及Pearce 等[13]研究發(fā)現(xiàn)大劑量CT 掃描有致甲狀腺、大腦及血液等系統(tǒng)癌變的風(fēng)險(xiǎn)。趙永霞等[14]研究發(fā)現(xiàn)采用能譜掃描模式較普通掃描方式，圖像質(zhì)量提高的同時(shí)輻射劑量明顯降低；本研究中發(fā)現(xiàn)，患者平均劑量約1.4mSv，在降低患者輻射劑量的同時(shí)保證了圖像質(zhì)量，其成像效果能滿足臨床診斷。

虛擬平掃減影能滿足配合不佳患者的檢查，常規(guī)DSCTA 要求雙期掃描位置及參數(shù)完全一致，這樣才能完成逐層減影，對(duì)患者配合要求較高，且易受患者運(yùn)動(dòng)影響[3]，因此對(duì)于意識(shí)不清或其他配合困難而難以保持身體姿勢(shì)的患者極易導(dǎo)致減影失敗，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量和臨床診斷。而VNC 成像則直接利用動(dòng)脈期的DATA 數(shù)據(jù)，經(jīng)后處理后能直接得到與動(dòng)脈期位置、層數(shù)、層厚完全一致的圖像；Revolution CT掃描速度快，完成頭頸掃描僅需2.3 秒，從而利用動(dòng)脈期數(shù)據(jù)與VNC 數(shù)據(jù)進(jìn)行減影處理在配合較差患者的血管成像檢查中有一定的臨床價(jià)值。

本研究也存在一些不足之處。首先，虛擬平掃減影圖像質(zhì)量不如常規(guī)減影好，常規(guī)DSCTA 所得圖像質(zhì)量好，尤其是虹吸段受骨質(zhì)干擾少，讓頸內(nèi)動(dòng)脈虹吸段的動(dòng)脈瘤、血管狹窄等血管性病變顯示更加清晰。MSI 通過數(shù)字直接去除圖像中的碘，但在抑制碘的同時(shí)也降低了整體圖像的對(duì)比度[5]，導(dǎo)致去骨不完全，圖像質(zhì)量尤其是虹吸段顯示不如常規(guī)減影好，但與直接使用動(dòng)脈期數(shù)據(jù)進(jìn)行血管重建相比仍具有一定優(yōu)勢(shì)，可以提高骨骼附近血管的顯示度。其次，VNC包括水（碘）密度圖和MSI 圖像，本研究采用的是MSI 圖像，水（碘）密度圖也將在以后做進(jìn)一步研究。

綜上所述，將虛擬平掃技術(shù)應(yīng)用于頭頸部血管減影成像是可行的、具有一定的影像診斷價(jià)值，特別是對(duì)于鈣化灶及支架的顯示有較大的優(yōu)勢(shì)，而且適用于配合不佳的病人檢查，能大幅降低患者所受輻射劑量，雖然減影效果不如常規(guī)DSCTA，但它能夠在保證診斷的基礎(chǔ)上取得較好的圖像質(zhì)量，可作為頭頸部CTA 檢查方法的選擇之一。