能譜CT 最佳單能量圖像聯(lián)合MPR 在腰骶部周圍神經(jīng)檢查中的應(yīng)用

楊創(chuàng)勃 于楠 馬光明 段海峰 于勇 張喜榮 段小藝 賈永軍

常規(guī)CT 斷層掃描對(duì)于腰骶部周圍神經(jīng)的顯示較為困難，自容積CT 應(yīng)用于臨床后，其結(jié)合多平面重組技術(shù)（multiplannar reformation，MPR）能提高神經(jīng)的顯示。但既往研究表明其診斷的特異度和陽(yáng)性率不高，臨床應(yīng)用價(jià)值并不大，因此CT在周圍神經(jīng)病變檢查中的應(yīng)用遇到了明顯障礙［1］。寶石能譜CT（Discovery CT750 HD）采用一種具有特殊光學(xué)特性的石榴石（Garnet）加入稀土元素后，形成分子結(jié)構(gòu)與“寶石”相似的材料制成的新式探測(cè)器，它基于雙能量、可進(jìn)行能量分析并擁有多參數(shù)成像，使組織區(qū)分能力顯著提高［2］，為腰骶部周圍神經(jīng)的顯示提供了保證。本研究旨在初步探討寶石能譜CT 最佳單能量圖像結(jié)合MPR 技術(shù)在腰骶部周圍神經(jīng)病變顯示中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

資料與方法

1.一般資料

本研究經(jīng)陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)通過(guò)（批準(zhǔn)文號(hào)：SZFYIEC-PJKY-2016 年第20 號(hào)），回顧分析我院2016 年10月～2019 年10 月骨科或疼痛科就診的52 例腰骶部疼痛連續(xù)患者的腰骶部能譜CT 檢查影像資料，其中男31 例，女21 例，年齡35～69 歲，平均約45.7 歲。其中外傷或腰椎間盤(pán)突出29 例，其中神經(jīng)黏連14 例，神經(jīng)損傷10 例，坐骨神經(jīng)Ⅰ-Ⅱ型變異8 例，梨狀肌下出口狹窄3 例。所有患者均進(jìn)行腰骶部能譜CT 容積掃描，最終診斷經(jīng)手術(shù)或結(jié)合臨床癥狀、隨診及其他影像資料綜合確定。

2.儀器與方法

CT 檢查前患者7 d 內(nèi)沒(méi)有服用鋇劑或鋇劑灌腸，體內(nèi)無(wú)殘留其他重金屬藥物，有便秘者檢查前一天清潔腸道，盡量減少因腸道內(nèi)容物密度過(guò)高或脹氣而產(chǎn)生X 線硬化效應(yīng)或軟化效應(yīng)而影響圖像質(zhì)量?；颊呓臣s9～10 h，檢查前10～15 min 再飲溫水約800～1000 ml，以適當(dāng)擴(kuò)張胃及十二指腸，減少腸脹氣。5 例患者因臨床禁食，未飲水。行一次屏氣CT 掃描，范圍自劍突下（約腰1 椎體平面）至股骨小粗隆（約坐骨神經(jīng)下出口平面）。

GE 能譜CT（Discovery CT 750 HD，gemstone spectral imaging，GSI）掃描方案：按GSI-27 協(xié)議掃描，管電壓140 kVp、80 kVp 切換，固定管電流600 mA，高低壓瞬切時(shí)間為0.5 ms，層厚5 mm，層距5 mm，螺距1.375:1，床速10.62mm/rot。掃描后重組圖像層厚0.625 mm，層間距0.625 mm，采用Stand算法，圖像重組為40～140keV 共101 組單能量圖像，層厚為1.25mm，傳至AW 4.6 后處理工作站。

在工作站GSI Viewer 視圖下，通過(guò)能譜分析軟件，將層厚0.625 mm、層間距0.625 mm 的薄層圖像應(yīng)用GSI 的HD Analysis 軟件，進(jìn)入“Gemstone Spectral Imaging Viewer”功能，選擇“Optimal CNR”程序，即選擇最佳對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）選項(xiàng)，將每位患者腰骶部顯示較好的正常神經(jīng)作為興趣區(qū)，將肌肉組織作為參照背景，要求所畫(huà)ROI 的大小形態(tài)盡量保持一致，位置盡量放在神經(jīng)和肌肉的中心部位，避開(kāi)神經(jīng)-肌肉間隙。通過(guò)能譜最佳單能量曲線分析，尋找腰骶神經(jīng)和周圍肌肉組織具有最佳CNR 時(shí)的keV 值。每位患者均選用大小一致的ROI，并選擇不同位置進(jìn)行3 次測(cè)量，計(jì)算平均值作為最佳keV 值，并以最佳keV 值保存為新的序列進(jìn)行目標(biāo)神經(jīng)MPR 重組。

3.圖像分析及評(píng)價(jià)

以最佳keV 值保存為新的薄層圖像序列，將最佳keV 圖像序列及70 keV（70 keV 圖像質(zhì)量等效于常規(guī)CT 120 kVp 掃描的混合能量圖像［3］）圖像序列分別裝載行MPR 重組，以目標(biāo)神經(jīng)為中心，以腰骶神經(jīng)解剖路徑為中心將圖像任意轉(zhuǎn)動(dòng)、切割，并調(diào)節(jié)窗寬、窗位，適當(dāng)增加層厚，盡量使目標(biāo)神經(jīng)在一個(gè)平面上較長(zhǎng)范圍的全程且清晰顯示，仔細(xì)觀察并記錄該神經(jīng)主干的走行、密度、外形粗細(xì)、止點(diǎn)及與毗鄰組織的關(guān)系。在最佳keV 及70 kVp 相同重組角度、層厚的MPR 圖像上選擇較粗腰骶神經(jīng)根部和周圍肌肉組織，放置約等于骶神經(jīng)根部2/3 寬度為直徑的圓形ROI，得到CT 值和其標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD），計(jì)算神經(jīng)根的CNR，CNR=（CT 值肌肉-CT 值神經(jīng)根/SD肌肉）的絕對(duì)值［4］。將最佳keV 圖像序列和常規(guī)混合能量圖像序列傳輸至工作站和圖像存儲(chǔ)與運(yùn)輸系統(tǒng)（picture rchiving and communication system，PACS），分別由一位高年資放射科主任醫(yī)師和副主任技師在工作站和圖像存儲(chǔ)與運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行后處理，聯(lián)合MPR 技術(shù)進(jìn)行腰骶部神經(jīng)多平面重組，并進(jìn)行獨(dú)立主觀評(píng)分：包括圖像噪聲、神經(jīng)-肌肉的對(duì)比度以及神經(jīng)邊緣的銳利度、起止點(diǎn)的顯示四個(gè)方面，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采用5 分法，每個(gè)觀察項(xiàng)目分值取1～5 分，并對(duì)兩人觀察結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件分析，兩名閱片者主觀評(píng)分的一致性采用Kappa 檢驗(yàn)，對(duì)主觀評(píng)分不一致的圖像，由兩人協(xié)商達(dá)成一致。對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，當(dāng)滿足正態(tài)分布且方差齊時(shí)采用t檢驗(yàn)，不滿足正態(tài)分布且方差不齊時(shí)采用秩和檢驗(yàn)。P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

腰骶部神經(jīng)成像的最佳keV 值為65.09±2.98，即大約在65 keV 時(shí)，顯示腰骶部神經(jīng)的效果最佳（圖1）。

最佳單能量（65 keV）重組腰骶部周圍神經(jīng)的CNR 大于70 keV 重組腰骶部周圍神經(jīng)的CNR，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）（表1）。

單能量65 keV 與常規(guī)CT 混合能量重組腰骶部周圍神經(jīng)兩種圖像重組條件下，主觀評(píng)分的結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果顯示最佳單能量成像與混和能量相比，圖像質(zhì)量的主觀評(píng)分統(tǒng)計(jì)學(xué)具有顯著差異性（P<0.05），即最佳單能量的圖像質(zhì)量要顯著優(yōu)于常規(guī)混合能量圖像（圖2、3）。

能譜成像對(duì)于腰骶部神經(jīng)的顯示52 例中，能譜CT 檢出腰骶神經(jīng)受壓10 例，迂曲或粘連各2 例，走行變異10 例，診斷符合率為100%。能譜CT 最佳單能量圖像聯(lián)合多平面重組技術(shù)同層顯示成像，對(duì)于腰骶部神經(jīng)走行的整體形態(tài)、迂曲、粘連及斷裂的顯示較直觀（圖4），尤其對(duì)于神經(jīng)和鄰近軟組織、骨質(zhì)的同時(shí)顯示更佳（圖5）。

討 論

腰骶部周圍神經(jīng)病變?cè)谂R床十分常見(jiàn)，既往臨床診斷主要依據(jù)患者癥狀及查體特征，缺少客觀檢查依據(jù)。目前臨床主要應(yīng)用的影像學(xué)檢查技術(shù)有MRI、CT 和超聲。MRI 檢查安全無(wú)輻射，為多參數(shù)、多序列成像，軟組織分辨率高，多用于四肢軟組織及神經(jīng)病變的診斷，但MR 空間分辨率低，其對(duì)周圍神經(jīng)與周圍組織的空間關(guān)系顯示較差，不能同時(shí)顯示神經(jīng)與周圍組織的關(guān)系，另外對(duì)于神經(jīng)、肌肉和骨骼的同層顯示能力及圖像空間分辨率不如CT。常規(guī)CT 早期也應(yīng)用于腰骶部周圍神經(jīng)損傷的診斷，但受軟組織分辨率低及多平面重組技術(shù)的限制，其診斷敏感度及特異度較低，另外在這一領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足，所以沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展［5］。

能譜CT 已應(yīng)用臨床多年，前期在能譜CT 臨床應(yīng)用中取得了一定成果并積累了經(jīng)驗(yàn)［4-10］，其中能譜CT 最佳單能量成像能明顯優(yōu)化圖像質(zhì)量，提高圖像的軟組織分辨率并具有較高的空間分辨率［11-16］，為腰骶部周圍神經(jīng)成像提供了保障。能譜CT 是采用一種具有特殊光學(xué)特性的石榴石加入稀土元素后，形成分子結(jié)構(gòu)及特性與“寶石”相似的材料做為探測(cè)器，是基于雙能，能進(jìn)行瞬時(shí)能量（140/80 kVp）切換、能量分析的多參數(shù)成像技術(shù)［11］。能譜CT 的高低壓瞬切換技術(shù)不同于常規(guī)雙能量CT，其時(shí)間分辨率只有0.5 ms，完全凍結(jié)了受檢者的運(yùn)動(dòng)，基本達(dá)到了單一射線源“三同”（同時(shí)、同源、同向）的效果，為單能量成像及能譜精準(zhǔn)分析提供保障，其多種技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用具有較高的組織區(qū)分能力，也可明顯減少因混合能量的能量級(jí)別不一及散射線產(chǎn)生的射線硬化效應(yīng)或軟化效應(yīng)，為腰骶部周圍神經(jīng)的顯示提供了又一保障。通過(guò)能譜成像，可獲得40～140 keV 共101 組單能量圖像，再結(jié)合ASIR 重組技術(shù)，可顯著提高軟組織分辨率，明顯降低圖像噪聲及輻射劑量。通過(guò)選擇最佳keV，可獲得腰骶部神經(jīng)具有最佳CNR 的圖像，顯著提高了圖像質(zhì)量。本研究發(fā)現(xiàn)，在能量大約65 keV 時(shí)腰骶部神經(jīng)與周圍組織具有較高的CNR，圖像質(zhì)量也明顯提高，能較好的顯示神經(jīng)走行路徑、起止點(diǎn)及與周圍組織的毗鄰關(guān)系，為診斷神經(jīng)發(fā)育變異或器質(zhì)性病變提供了保證。腰骶部各主干神經(jīng)走行路徑復(fù)雜，角度多變，且多走行于血管、淋巴管旁或組織間隙內(nèi)，MRI 常規(guī)的2D 采集很難在同一平面上較完整顯示，雖然MRI 也能行3D 采集，但不能很好的顯示神經(jīng)與鄰近組織的關(guān)系。另外MRI 掃描時(shí)間長(zhǎng)，磁體檢查空間狹小，對(duì)于有腰骶部周圍神經(jīng)病變的患者往往因?yàn)樘弁春蜋z查時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而難以全程配合，且圖像受MRI 空間分辨率低的限制，目前不能很好的立體顯示神經(jīng)及周圍組織［17,18］，另外MRI 還有一些檢查禁忌。利用CT MPR 技術(shù)，可較清晰的顯示神經(jīng)及其走行路徑以及與周圍組織的空間關(guān)系，為手術(shù)前解剖定位及制定手術(shù)方式、療效評(píng)估有重要的臨床指導(dǎo)意義［19-22］。另外本研究發(fā)現(xiàn)，能譜CT 能很好顯示腰骶部周圍神經(jīng)的走行變異、粘連、迂曲、受壓或損傷斷裂等改變，對(duì)神經(jīng)周圍的肌肉及血管也較好的顯示；另外通過(guò)MPR技術(shù)更加立體直觀地顯示神經(jīng)的立體走行，更接近于解剖實(shí)體，CT 掃描速度快，患者較易配合。但對(duì)于神經(jīng)束的水腫、變性以及神經(jīng)鞘膜腫脹等病理變化，能譜CT 不如MRI 敏感。但筆者認(rèn)為，隨著能譜技術(shù)的廣泛應(yīng)用，采用能譜CT 多種基物質(zhì)分析有望解決這一難題，另外密度尚未發(fā)生顯著改變時(shí)，其能譜曲線斜率會(huì)有異常，可獲得更多影像信息，為腰骶部周圍神經(jīng)病變?cè)\斷提供可視化的客觀依據(jù)。本研究病例數(shù)較少，且未對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行分析為不足之處，也未在腰骶部之外的周圍神經(jīng)進(jìn)行研究，也將是今后研究的重點(diǎn)。

表1 最佳單能量圖像與混合能量圖像質(zhì)量對(duì)比

表2 主觀評(píng)價(jià)評(píng)分原則

圖1 神經(jīng)與肌肉間最佳CNR 的選取。a)應(yīng)用能譜CT 最佳CNR 平臺(tái)進(jìn)行最佳keV 選擇；b)以肌肉作為神經(jīng)顯示背景，選擇肌肉與脊神經(jīng)之間具有最佳CNR 時(shí)的keV 值圖2 男，52 歲。a)最佳keV（65 keV）圖像結(jié)合MPR 圖（箭）；b)70 keV 圖像結(jié)合MPR 圖示腰3-4 椎，腰4-5 椎雙側(cè)脊神經(jīng)根走行自然（箭），未見(jiàn)受壓、黏連或發(fā)育變異。最佳單能量65 keV 圖像對(duì)神經(jīng)及肌肉顯示明顯優(yōu)于常規(guī)混合能量圖像 圖3 男，46 歲。a)65 keV 圖像結(jié)合MPR 圖（箭）；b)70 keV 圖像結(jié)合MPR 圖示雙側(cè)坐骨神經(jīng)叢跨越梨狀肌上緣（箭），未見(jiàn)受壓、黏連及發(fā)育變異。最佳單能量65 keV 圖像對(duì)神經(jīng)及肌肉顯示明顯優(yōu)于70 keV 時(shí)的圖像（等同于常規(guī)混合能量圖像） 圖4 男，39 歲，左側(cè)臀部疼痛近8年，左側(cè)坐骨神經(jīng)Ⅱ型變異。a)應(yīng)用能譜CT 最佳單能量成像聯(lián)合MPR 示右側(cè)坐骨神經(jīng)走行及密度未見(jiàn)異常（箭）；b)左側(cè)坐骨神經(jīng)Ⅱ型變異，呈索狀增粗（箭），部分經(jīng)梨狀肌上緣走行，梨狀肌萎縮、粘連 圖5 男，67 歲，右肺癌6 個(gè)月余，左髖部疼痛1 個(gè)月，左髖臼骨轉(zhuǎn)移瘤。a)CT 軟組織窗顯示左側(cè)髖臼骨質(zhì)破壞伴軟組織影，能譜CT 最佳單能量成像聯(lián)合MPR 示左側(cè)閉孔神經(jīng)受累（箭）；b)骨窗示骨質(zhì)破壞與閉孔神經(jīng)的關(guān)系（箭）