二代雙源CT頸部血管雙期雙能量掃描去骨方法的探討

珠海市人民醫(yī)院（暨南大學(xué)附屬珠海醫(yī)院）放射影像科，廣東 珠海 519000

引言

由于頸動脈局部及椎動脈與骨骼非常貼近，影響對動脈血管觀察，所以去骨以達(dá)到或接近數(shù)字減影血管造影技術(shù)（Digital Subtraction Angiography，DSA）的效果，對多角度、整體和全面觀察血管具有臨床意義。隨著多層螺旋CT技術(shù)的飛速發(fā)展，去骨后的CT頸部血管成像（CT Angiography，CTA）已經(jīng)可以達(dá)到或接近DSA的效果，對動脈病變的診斷價值基本等同于DSA。為此先后出現(xiàn)了直接減影去骨、同步直接減影、編輯減影去骨、一鍵去骨、Neuro DSA骨匹配減影去骨、雙能量去骨（Dual-Energy Bone Removal，DE）等多種去骨技術(shù)[1-10]和相關(guān)對比性的研究[11-18]，其中，雙源CT應(yīng)用雙能量CT獨(dú)特的組織鑒別功能自動去除骨質(zhì)和鈣化的DE-CTA和Neuro-DSA的相關(guān)報道較多[4,6,8-9,19-21]。但這兩種方法在實(shí)際應(yīng)用中都各自存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)，本研究的目的主要是通過同一患者的同一次掃描檢查、進(jìn)行這兩種去骨方法的對比，評價兩種方法的去骨特點(diǎn)和效果，探討利用兩者各自的特點(diǎn)和存在的互補(bǔ)性，提高CTA去骨的效率及臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取本院2019年8月至2020年4月期間39例臨床擬診頸動脈病變的患者，其中女性13例，男性26例；年齡32～80歲，平均（58.6±14.4）歲；排除孕婦、碘對比劑過敏、嚴(yán)重心腎功能不全患者，所有患者檢查前均簽署知情同意書。全部進(jìn)行雙源CT雙期雙能量掃描，每例患者都分別進(jìn)行DE-CTA和Neuro-DSA軟件去骨處理。

1.2 頸動脈掃描

第二代雙源CT（Siemens SOMATOM Definition Flash）及雙筒高壓注射器（MEDRAD Stellant D），55 mL對比劑優(yōu)維顯370 mgI/mL）+50 mL生理鹽水，優(yōu)先右肘靜脈注射，速率5 mL/s。使用專用頭部支架擺位，頭部及下頜部綁帶固定，頸根部（C6）平面先行小劑量測試（Test-Bolus）掃描（15 mL對比劑+20 mL生理鹽水），注射對比劑后延遲10 s啟動測試掃描，測得頸內(nèi)動脈的強(qiáng)化峰值時間；平掃和動脈期連續(xù)掃描完成，平掃和動脈期間的相對延遲時間=頸動脈峰值時間-平掃延遲時間-平掃掃描時間；雙能量掃描參數(shù)：低壓100 kV，高壓140 kV，平掃用低劑量，有效毫安量（Eff.mAs）=30 mAs，關(guān)閉CAREdose4D自動調(diào)節(jié)；動脈期參考毫安量（Ref.mAs）=150 mAs，開啟CAREdose4D自動調(diào)節(jié)；兩期掃描范圍一致：由主動脈弓至外耳孔平面，掃描方向從頭到足；掃描時間為6 s，64 mm×0.6 mm采集，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時間=0.28 s，螺距為1（pitch=1），卷積核為D24f平滑重建，層厚0.6 mm，間隔0.35 mm；平掃除有效毫安量降低之外，其他參數(shù)如kV、螺距、視野、重建中心、卷積核、層厚、間距等和動脈期保持完全一致。記錄設(shè)備掃描參數(shù)表中各期掃描的總的有效劑量長度乘積（Dose Length Product，DLP）。去骨方法薄層圖像傳入Syngo Multi Modality Workplace工作站（Syngo MMVP VE40A版本）：①DE-CTA：將動脈期雙能薄層圖像（B_Sn140 kV或A_100 kV）用Dual Energy軟件打開，選用Head Bone Removal進(jìn)行系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行DE；② Neuro-DSA：先后將動脈期和平掃的混合能量（M_0.6）的薄層圖像裝載入Neuro-DSA軟件，行動脈期、平掃間的骨匹配減影去骨。

1.3 圖像質(zhì)量評價

不再進(jìn)行進(jìn)一步的裁剪等方法優(yōu)化去骨，在去骨軟件界面內(nèi)直接進(jìn)行最大密度投影、容積重組處理，以血管分支顯示、管腔完整程度、骨質(zhì)殘留程度，由2名經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)生用雙盲法分別對血管顯示及去骨效果直接進(jìn)行評分。血管評分采用4分制：4分：頸部動脈及主要分支血管顯示清晰，血管邊緣無明顯缺損現(xiàn)象；3分：頸部動脈及主要分支血管顯示清晰，血管邊緣少許缺損，呈輕微鋸齒狀；2分：頸部動脈及主要分支血管顯示尚可，少許血管節(jié)段性缺損；1分：頸部動脈及主要分支淡薄不清或血管呈連續(xù)多節(jié)段缺損。去骨效果評分也采用4分制：4分：掃描范圍內(nèi)的骨質(zhì)結(jié)構(gòu)基本完全去除；3分：骨質(zhì)結(jié)構(gòu)少許殘留，可以通過簡單裁剪去除；2分：骨質(zhì)較多殘留，需要經(jīng)過復(fù)雜的輔助方法再去骨；1分：骨質(zhì)大部分殘留，無法完成去骨。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

統(tǒng)計學(xué)軟件為SPSS17.0，計數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)，計量資料采用配對t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

本研究39例患者完成了雙期雙能量模式掃描，共檢出頸部血管閉塞4例、中及重度血管狹窄9例、動脈硬化10例、動脈瘤4例、血管變異3例、支架置入2例，14例未見明顯異常。采用低劑量平掃的DLP平均是（72.06±10.77）mGy·cm；動脈期雙能量DLP平均是（355.76±63.46）mGy·cm。

DE-CTA去骨對應(yīng)的去骨評分中4分29例（74.4%）、3分10例（25.6%）、2分0例、1分0例；血管評分中4分 6例（15.4%）、3分21例（53.8%）、2分11例（28.2%）、1分1例（2.6%）；Neuro-DSA去骨按照骨質(zhì)殘留程度進(jìn)行評分，其中4分3例（7.7%）、3分22例（56.4%）、2分9例（23.1%）、1分5例（12.8%）；按照頸部血管管腔完整程度評分，其中4分23例（59.0%）、3分10例（25.6%）、2分5例（12.8%）、1分1例（2.6%）（表1）。

在主觀評價去骨效果中，DE-CTA的去骨評分為（3.74±0.44）分，高于Neuro-DSA的（2.54±0.85）分，而DE-CTA血管的完整性評分為（2.82±0.72）分，低于Neuro-DSA的（3.38±0.85）分，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001）（表2）。DE-CTA和Neuro-DSA去骨后的對照圖像對比（圖1）。

表1 頸部血管Neuro-DSA去骨和DE-CTA去骨圖像評價（例）

表2 頸部血管Neuro-DSA和 DE-CTA去骨圖像比較（分，±s）

表2 頸部血管Neuro-DSA和 DE-CTA去骨圖像比較（分，±s）

分組 去骨 血管Neuro-DSA 2.54±0.85 3.38±0.85 DE-CTA 3.74±0.44 2.82±0.72 t值 7.92 4.67 P值 ＜0.001 ＜0.001

圖1 DE-CTA和Neuro-DSA去骨后的對照圖像對比

3 討論

DE對應(yīng)的單期雙能量掃描方案，只能進(jìn)行DE-CTA去骨處理，由于不用平掃作為蒙片，輻射劑量相對降低，而受到臨床的大力推廣；Neuro-DSA對應(yīng)的雙期單能量掃描方案，只能進(jìn)行Neuro-DSA去骨處理，由于可以自動進(jìn)行骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的匹配、一定程度上解決患者掃描期間位置移動的問題，也得到一定推廣和應(yīng)用；以往進(jìn)行的對比研究多將患者分成兩組，以不同的方案進(jìn)行掃描，對不同去骨技術(shù)進(jìn)行對比。本研究基于平掃和動脈期都使用雙能量掃描的雙期雙能量方案，平掃降低毫安量來降低輻射劑量，其他參數(shù)保持完全一致，一次掃描的數(shù)據(jù)可以分別使用Neuro-DSA、DE-CTA進(jìn)行去骨，最終選擇其中的一種去骨技術(shù)或者兩種去骨技術(shù)都使用。由于是同一個患者的一次掃描檢查，其他諸多因素如患者基礎(chǔ)情況（年齡、身高、體重等）、掃描期間的制動、對比劑用量、掃描參數(shù)等等完全一致，通過自身對比，可以更客觀的進(jìn)行兩者間去骨效果和去骨后血管完整性的比較。

DE-CTA去骨的基本原理是在兩種不同能量X線的照射下，不同類型的組織產(chǎn)生X線衰減值的差異（CT值的變化）不同，因而可以識別和分離動脈期同為高CT值的骨質(zhì)結(jié)構(gòu)和碘劑（CT常用對比劑），從而除去骨質(zhì)結(jié)構(gòu)而保留包括血管腔內(nèi)碘劑及其他結(jié)構(gòu)；早期的單源CT、分別進(jìn)行兩次不同能量的掃描模式，存在時間和空間位置的較大誤差，易受患者移動等多種因素的影響。二代雙源CT兩個球管（A管140 kV、B管80 kV）在機(jī)架內(nèi)幾近垂直（相差93°）布局，雙能量掃描時兩球管同時被帶動旋轉(zhuǎn)，可幾乎同時、同層進(jìn)行掃描，所獲得的低能和高能數(shù)據(jù)，可視為不存在位置和時間差。

Neuro-DSA減影去骨，文獻(xiàn)稱厚片匹配骨減影法[1-2]，基本原理是用CT值分別識別平掃和動脈期整體容積數(shù)據(jù)中的骨質(zhì)結(jié)構(gòu)，并將兩者進(jìn)行最大化的大體配準(zhǔn)（當(dāng)患者出現(xiàn)較大的移動導(dǎo)致配準(zhǔn)失敗時，會提示在兩者的融合圖像上進(jìn)行人工視覺上的配準(zhǔn)確認(rèn)），之后將動脈期和平掃的容積數(shù)據(jù)分別分割成若干相同數(shù)量的“軸位層塊”，兩期位置相對應(yīng)的層塊與之再進(jìn)行更精確骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的精確配準(zhǔn)，動脈期與平掃骨質(zhì)結(jié)構(gòu)空間位置上相同的結(jié)構(gòu)（體素）被認(rèn)為是骨質(zhì)結(jié)構(gòu)而被去除，保留其他結(jié)構(gòu)；經(jīng)過兩次計算后最大程度精確去骨，得到保留其他結(jié)構(gòu)的容積薄層數(shù)據(jù)。

DE-CTA去骨的特點(diǎn)：① 可以直接利用動脈期去骨，無需平掃，但需要正側(cè)位的定位圖像來保證頸部CTA掃描的目標(biāo)組織全部B球管的小掃描野掃描范圍之內(nèi)，超出的部分不能進(jìn)行雙能去骨處理； ② 可以保留和血管關(guān)系密切的血管鈣化斑塊和植入的支架，并通過Show Hard Plaques選項(xiàng)來顯示或移除鈣斑,直觀觀察管壁的鈣斑及管腔狹窄情況；③ 由于雙源A、B球管間的物理位置相差約90°，掃描時兩者間只存在0.07 s的時間差（約為機(jī)架旋轉(zhuǎn)時間的1/4），由于幾乎不存在位置和時間差，因而對骨組織的識別和分離去骨的效果更好，但存在頸部血管貼近骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的管腔欠完整的缺點(diǎn)，以頸內(nèi)動脈近顱底段、巖段、虹吸段及椎動脈橫突孔段明顯[4,19]；Head Bone Remoal是雙能量應(yīng)用中選項(xiàng)，相對于Body Bone Remoal的去骨更為精細(xì)，主要頭頸部CTA去骨。

Neuro-DSA減影去骨的特點(diǎn)：① 不能單獨(dú)利用動脈期去骨，需要利用增加的平掃來界定骨質(zhì)結(jié)構(gòu)，被檢查者的輻射劑量有所增加，但平掃可以使用較低劑量（降低mAs）以界定骨質(zhì)結(jié)構(gòu)即可；② 平掃除有效毫安量減低之外，其他參數(shù)如kV、螺距、視野、重建中心、卷積核、層厚、間距等需要和動脈期保持完全一致，才可以進(jìn)行去骨處理；③ 在動脈期去骨的同時，會去掉血管壁全部或部分鈣化和植入的支架（平掃時已經(jīng)存在的高密度物質(zhì)），需要結(jié)合未去骨的原始圖像才能準(zhǔn)確診斷；④ 平掃和動脈期之間存在約10 s左右的時間差，期間被檢者在一定范圍內(nèi)的輕微移動，計算機(jī)會進(jìn)行配準(zhǔn)、校準(zhǔn)保證去骨的成功和精確，而較大和較復(fù)雜的運(yùn)動則會導(dǎo)致骨匹配失敗、去骨不成功；呼吸運(yùn)動導(dǎo)致的肋骨、吞咽動作導(dǎo)致的下頜骨、舌骨和甲狀軟骨的去骨不全后續(xù)可以再處理，而抬低頭所致的椎動脈橫突孔段的椎骨去骨不全就很難再處理；檢查時與患者有效溝通，取得患者的主動配合，并對患者適當(dāng)固定、制動是檢查去骨成功的關(guān)鍵；⑤ Neuro-DSA是腦血管CTA去骨的專用軟件，顱骨之間因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)緊密而可以視為一個整體，腦血管只與顱底骨質(zhì)接觸密切，無論頭部在一定范圍內(nèi)如何運(yùn)動，顱骨間、血管和顱骨間的位置相對固定，所以一旦顱骨配準(zhǔn)之后去骨效果和血管保留都會很好；而頸部血管（特別是椎動脈橫突段、頸內(nèi)動脈顱底段）和骨質(zhì)的關(guān)系緊密，頸部骨質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動多樣化，造成骨質(zhì)結(jié)構(gòu)之間、血管和骨質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān)系不確定，可能導(dǎo)致大體配準(zhǔn)失敗，或只是在保證整體最大配準(zhǔn)率的情況，再分割層塊進(jìn)行精細(xì)配準(zhǔn)時部分去骨不完全；當(dāng)然在患者位置移動輕微時用于頸部CTA也取得很好的效果[6]。

Neuro-DSA減影去骨并不需要雙能量掃描，設(shè)置一期低劑量的雙能量平掃是為了確保各項(xiàng)參數(shù)（除有效毫安量之外）和動脈期保持完全一致，而DE技術(shù)要求動脈期必須進(jìn)行雙能量掃描，這樣一次雙期（平掃和動脈期）雙能量掃描方案得到的數(shù)據(jù)可以同時使用兩種去骨方法。DECTA去骨效率更高作為首選，在被檢查者配合欠佳等原因?qū)е翫E-CTA去骨后血管缺損時，選擇Neuro-DSA再進(jìn)行去骨，進(jìn)行比較后選擇更適合的去骨結(jié)果再行進(jìn)一步的處理；雖然相對于單動脈期雙能量掃描，低劑量平掃稍有增加輻射劑量，但兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)可以很好的互補(bǔ)，減少患者重復(fù)檢查的可能，提高了檢查及診斷的效率，其經(jīng)濟(jì)價值和社會價值有所提高。

由于是同一個被檢查者、同一次掃描檢查，采用自身對比的方法來比較兩種方法去骨的效果，兩種方法也都是只去除骨質(zhì)結(jié)構(gòu)，保留其他組織結(jié)構(gòu)，本研究沒有進(jìn)行信噪比、對比噪聲比等方面的比較。

總之，雙期雙能量掃描模式可以優(yōu)先使用DE-CTA去骨，更可以兩者聯(lián)合使用，在去骨頸部血管成像中具有較大的實(shí)用價值，可以在臨床實(shí)際工作中推廣應(yīng)用。