C臂錐形束CT成像時(shí)間對(duì)腦血管成像效果分析

孫靜坤 張志偉 彭 剛 郁仁強(qiáng)

腦血管病又稱腦血管意外是由腦部血液循環(huán)障礙，導(dǎo)致以局部神經(jīng)功能缺失為特征的一組疾病，包括缺血性疾病和出血性疾病，其病死率居國內(nèi)病死原因的首位【1】，對(duì)人類健康危害極大，近年來有年輕化發(fā)病趨勢。DSA是診斷腦血管病變的金標(biāo)準(zhǔn)【2】，C臂錐形束CT是數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）中的一項(xiàng)斷層成像技術(shù)。該技術(shù)通過C臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、平板探測器采集和計(jì)算機(jī)重組，實(shí)現(xiàn)了二維攝影、透視與三維CT影像的有效結(jié)合【3】，不僅能對(duì)血管造影，又能得到任意角度的斷面圖像，促進(jìn)了介入診療工作流程的優(yōu)化，在介入放射學(xué)中已顯示出其獨(dú)特優(yōu)勢【4】。C臂錐形束CT也存在一些缺陷及不足之處，在腦血管成像方面主要表現(xiàn)在其對(duì)較高密度的彈簧圈、支架、導(dǎo)管及對(duì)比劑等偽影比較重，不能實(shí)時(shí)觀察血流動(dòng)力學(xué)情況，對(duì)遠(yuǎn)端細(xì)小末梢血管的顯示不如常規(guī)DSA。故C臂錐形束CT技術(shù)的價(jià)值并不是取代常規(guī)DSA，而是對(duì)常規(guī)DSA進(jìn)行有效補(bǔ)充。作為一項(xiàng)介入診療領(lǐng)域的新技術(shù)，C臂錐形束CT的臨床應(yīng)用與基礎(chǔ)研究還處于初始階段，缺乏臨床應(yīng)用的長期隨訪。本文就C臂錐形束CT不同成像時(shí)間對(duì)137例腦血管疾病患者的檢出情況進(jìn)行分析，旨在探討C臂錐形束CT不同成像時(shí)間的臨床應(yīng)用價(jià)值，為臨床選擇合理的治療及檢查方案提供一定的參考。

方 法

1. 一般資料

回顧性分析2018年9月—2020年2月于我院行腦血管C臂錐形束CT檢查或治療的患者。納入研究患者病例資料完善，經(jīng)CT或MRI等影像學(xué)檢查確診或可疑為腦血管病變，進(jìn)行C臂錐形束CT檢查過程中均接受二維DSA常規(guī)正側(cè)位及斜位造影檢查。137例患者納入研究，其中男76例，女61例；年齡9～73歲，平均（48.05±13.76）歲。

2. 設(shè)備與方法

2.1 體模和成像設(shè)備

研究中應(yīng)用頭部體模（PBU?60頭部模型，日本京都Kagaku公司）。該體模由一種與人體軟組織等效的材料制成，是一種多功能體模，可用于CT掃描和血管造影模擬人體。模型高度約33 cm，重量約6.5 kg。該模型能逼真地模擬成年男性顱骨、大腦和大腦動(dòng)脈，包括頸內(nèi)動(dòng)脈（ICA）、大腦中動(dòng)脈（MCA）、大腦前動(dòng)脈（ACA）及其分支。

采用Siemens AXIOM Artis Zee平板血管機(jī)（其C臂錐形束CT的商品名為DynaCT）及其配備的Leonardo工作站。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

（1）體模實(shí)驗(yàn)：將體模放置在標(biāo)準(zhǔn)位置（垂直于檢查床的聽診內(nèi)眥線），選擇DynaCT成像數(shù)字?jǐn)z影模式。采用自動(dòng)曝光。對(duì)于5 s和20 s動(dòng)態(tài)CT成像，采用以下參數(shù)：70 kV管電壓、小焦點(diǎn)和30 f/s幀采集率。對(duì)于8 s動(dòng)態(tài)CT成像，采用以下參數(shù)：90 kV管電壓、大焦距和60 f/s幀采集率。采用30 cm×40 cm的探測器格式。模型重復(fù)掃描5次，每次動(dòng)態(tài)CT掃描時(shí)間分別為5 s、8 s和20 s。

分別用圖像噪聲、信噪比（SNR）和對(duì)比噪聲比（CNR）客觀評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量。單因素方差分析用于評(píng)估測量噪聲、信噪比和CNR之間的差異。采用Tukey法比較各組間的差異。計(jì)算劑量?面積積（DAP）和有效劑量（ED）來評(píng)估輻射劑量（ED），ED=DAP×0.10 mSv/（Gy·cm2）。

（2）臨床實(shí)驗(yàn)：回顧性分析137例行C臂錐形束CT檢查或治療的腦血管病變患者的影像學(xué)及臨床資料，其中動(dòng)脈瘤患者72例、動(dòng)靜脈畸形患者34例、腦腫瘤患者3例、腦動(dòng)脈狹窄患者5例、靜脈畸形患者9例、顱內(nèi)出血患者14例。

所有患者均接受二維DSA常規(guī)正側(cè)位及斜位造影檢查及DynaCT檢查。將患者的DynaCT圖像傳至后處理工作站，將圖像進(jìn)行VR、MIP和MPR重組，由2名有5年以上經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師共同分析診斷。結(jié)合二維DSA造影、CT、MRI檢查，確定患者病變類型、數(shù)量、范圍，分析DynaCT不同成像時(shí)間對(duì)病變的檢出及顯示效果，并結(jié)合臨床申請(qǐng)分析其臨床應(yīng)用價(jià)值。

單因素方差分析用于評(píng)估測量噪聲、信噪比和CNR之間的差異。采用Tukey法比較各組間的差異。P值小于0.05的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.不同成像時(shí)間圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)

如表1所示，20 s成像時(shí)的ICA、MCA、ACA和均勻腦組織的噪聲均低于5 s和8 s成像，其中8 s與20 s成像之間比較，噪聲差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。不同成像時(shí)間的信噪比和對(duì)比噪聲比的各值比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。這些結(jié)果表明，當(dāng)使用較長的采集時(shí)間時(shí)，圖像質(zhì)量會(huì)更好。

表1 C臂錐形束CT不同成像時(shí)間圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)比較

2.不同成像時(shí)間輻射劑量比較

如表2所示，5 s、8 s、20 s動(dòng)態(tài)腦血管成像DAP、ED值逐漸升高，且均存在顯著性差異。這些結(jié)果表明，隨著采集時(shí)間的延長，輻射劑量會(huì)相應(yīng)增加。

表2 C臂錐形束CT不同成像時(shí)間輻射劑量的比較

3.C臂錐形束CT 5 s成像對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤、動(dòng)靜脈畸形、頭部腫瘤供血?jiǎng)用}及腦動(dòng)脈狹窄的檢出及應(yīng)用價(jià)值

137例患者中114例行5 s DynaCT DSA檢查，動(dòng)脈瘤患者72例共發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤88個(gè)，其中58例患者發(fā)現(xiàn)1個(gè)動(dòng)脈瘤，12例患者發(fā)現(xiàn)2個(gè)動(dòng)脈瘤，2例患者發(fā)現(xiàn)3個(gè)動(dòng)脈瘤。75個(gè)動(dòng)脈瘤位于前循環(huán)，13個(gè)動(dòng)脈瘤位于后循環(huán)。經(jīng)5 s DynaCT的VR、MIP三維重組可任意角度清晰顯示顱內(nèi)動(dòng)脈，無誤診、漏診。如圖1A為二維DSA顯示顱內(nèi)動(dòng)脈瘤，圖1B、C分別為5 s DynaCT的VR、MIP重組多角度顯示顱內(nèi)動(dòng)脈瘤。137例患者中動(dòng)靜脈畸形患者共34例，34例患者應(yīng)用5 s DynaCT DSA檢查均能清晰顯示供血?jiǎng)用}及畸形血管團(tuán)，其中3例患者引流靜脈顯示欠清晰但不影響診斷及治療，余31例患者引流靜脈能夠清晰顯示。經(jīng)5 s DynaCT的VR、MIP三維重組可任意角度清晰顯示動(dòng)靜脈畸形，無誤診、漏診。如圖1D為5 s DynaCT的VR重組圖像，可多角度顯示病變。137例患者中腦腫瘤患者3例，5 s DynaCT DSA檢查結(jié)合20 s DynaCT DR檢查可用于顯示腫瘤供血?jiǎng)用}及病變范圍。如圖1E為5 s DynaCT DSA VR重組顯示腫瘤供血?jiǎng)用}，圖1F為20 s DynaCT DR用于顯示腫瘤病變范圍。137例患者中動(dòng)脈狹窄患者共5例，5 s DynaCT DSA檢查均能清晰顯示病變位置及狹窄程度。

4.C臂錐形束CT 8 s成像對(duì)顱內(nèi)靜脈病變的檢出及應(yīng)用價(jià)值

137例患者中23例行8 s DynaCT DSA檢查，靜脈畸形患者共9例，DynaCT 8 s DSA模式可清晰顯示顱內(nèi)靜脈畸形病變，無誤診、漏診。如圖1G、H分別為8 s DynaCT DSA模式VR、MIP重組顯示靜脈畸形。14例動(dòng)靜脈畸形患者在進(jìn)行5 s DynaCT DSA后也進(jìn)行了8 s DynaCT DSA檢查，8 s DynaCT DSA模式不能清晰顯示腦動(dòng)脈故顯示病變效果欠佳，不能用于動(dòng)靜脈畸形的診斷及治療。

5.C臂錐形束CT 20 s成像對(duì)顱內(nèi)出血、支架顯示的應(yīng)用價(jià)值

137例患者中59例行20 s DynaCT DR檢查，顱內(nèi)出血患者14例，其中14例為動(dòng)脈瘤破裂導(dǎo)致，2例為高血壓性腦出血。20 s DynaCT DR檢查能夠及時(shí)有效的顯示出血病灶范圍及數(shù)量，如圖1I為20 s DynaCT DR檢查圖像顯示動(dòng)脈瘤破裂導(dǎo)致的腦出血伴腦室內(nèi)積血，圖1J為5 s DynaCT VR圖像顯示導(dǎo)致圖1I腦出血的動(dòng)脈瘤，圖1K為20 s DynaCT DR圖像顯示動(dòng)脈瘤破裂導(dǎo)致的雙側(cè)腦室積血，圖1L為20 sDynaCT DR圖像顯示腦組織內(nèi)血腫。3例顱內(nèi)動(dòng)脈支架置入術(shù)后患者行20 s DynaCT DR檢查，可清晰地觀察支架置入后貼壁和網(wǎng)絲的展開情況，及在動(dòng)脈中有無打開不全、扭曲等情況。如圖1M為20 s DynaCT的CPR重組圖像。27動(dòng)脈瘤患者、12例動(dòng)靜脈畸形患者及3例腦腫瘤患者在進(jìn)行5 s DynaCT DSA檢查后也進(jìn)行了20 s DynaCT DR檢查，20 s DynaCT有助于病變及周圍腦組織的顯示。

討 論

C臂錐形束CT以不完全旋轉(zhuǎn)（DynaCT旋轉(zhuǎn)200o）采集容積數(shù)據(jù)，獲得與CT類似的二維斷層圖像和三維重組圖像，因此被稱為類CT技術(shù)【5】。其應(yīng)用的二位面陣數(shù)字平板探測器能夠提供更大的動(dòng)態(tài)范圍，更快的數(shù)據(jù)讀取速度【6】，在X線利用率及重建影像的空間分辨力、各向同性等方面存在著極大的優(yōu)越性【7】。

C臂錐形束CT腦血管成像在顱內(nèi)動(dòng)脈瘤、顱內(nèi)血管畸形、血管狹窄、顱內(nèi)出血、顱內(nèi)血管內(nèi)支架成形術(shù)等腦血管疾病的診療中已顯示出其臨床應(yīng)用價(jià)值【8-14】。C臂錐形束CT（商品名為DynaCT）設(shè)有DSA和DR兩種成像模式，5 s、8 s及20 s三個(gè)成像時(shí)間，其中20 s DynaCT沒有DSA成像模式，前期體模實(shí)驗(yàn)已證實(shí)隨著成像時(shí)間的延長C臂錐形束CT圖像質(zhì)量提高，但輻射劑量也會(huì)隨之增加【15】。因此根據(jù)C臂錐形束CT圖像質(zhì)量、輻射劑量規(guī)律，結(jié)合血液循環(huán)及患者病變特點(diǎn)，合理選擇C臂錐形束CT成像時(shí)間及成像模式是十分必要的。

本實(shí)驗(yàn)通過回顧性分析137例臨床病例，發(fā)現(xiàn)C臂錐形束CT 5 s DSA模式成像可多角度清晰顯示顱內(nèi)動(dòng)脈，可用于顱內(nèi)動(dòng)脈瘤、動(dòng)靜脈畸形、腦腫瘤供血?jiǎng)用}及腦血管狹窄的檢出及治療。C臂錐形束CT 8 s DSA模式可清晰顯示顱內(nèi)靜脈，適用于顱內(nèi)靜脈病變的檢出及治療。C臂錐形束CT 20 s DR模式適用于顱內(nèi)出血病灶及支架的顯示。

C臂錐形束CT是一種容積成像技術(shù)，圖像質(zhì)量與采集數(shù)據(jù)量密切相關(guān)，從理論上講采集的原始數(shù)據(jù)量越大，圖像質(zhì)量越好，較長的采集時(shí)間能夠獲得更大的數(shù)據(jù)量，因此能夠重建出圖像質(zhì)量更佳的類CT樣圖像。因此20 s DynaCT成像能夠獲得較好的圖像質(zhì)量，有利于腦組織結(jié)構(gòu)、顱內(nèi)出血灶、支架網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)等的顯示。

但受到人體腦血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)的限制，20 s DynaCT不適用于DSA模式成像。根據(jù)腦血液循環(huán)規(guī)律可知，5 s DynaCT DSA檢查圖像采集時(shí)對(duì)比劑主要存在于腦動(dòng)脈血管內(nèi)，而8 s DynaCT DSA模式圖像采集時(shí)對(duì)比劑則存在于腦靜脈血管內(nèi)，因此5 s DynaCT適用于腦動(dòng)脈成像，8 s DynaCT可應(yīng)用于腦靜脈血管成像，本研究結(jié)果與此規(guī)律相符。

腦血管C臂錐形束CT通過旋轉(zhuǎn)成像及三維重組獲得類CT圖像，即病變組織結(jié)構(gòu)的斷層圖像，可顯示血管及其周圍組織結(jié)構(gòu)情況，并結(jié)合VR、MIP、MPR、CPR等三維重組功能，對(duì)診斷病變準(zhǔn)確性的提高有很大幫助，有利于手術(shù)前制訂治療方案及準(zhǔn)確預(yù)測治療效果。

常規(guī)二維DSA血管造影圖像中彈簧圈及動(dòng)脈瘤夾等可視性差，C臂錐形束CT的DSA模式成像可應(yīng)用雙容積重組技術(shù)，該技術(shù)可分別顯示動(dòng)脈瘤夾與血管的關(guān)系，解彈簧圈在動(dòng)脈瘤內(nèi)分布情況，彈簧圈是否進(jìn)入載瘤動(dòng)脈，瘤腔空間殘留及載瘤動(dòng)脈的通暢情況。雙容積成像技術(shù)還可用于動(dòng)脈瘤與顱骨之間位置關(guān)系的顯示，如圖1N~P分別為應(yīng)用雙容積重組成像實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)脈瘤夾、彈簧圈、顱骨與動(dòng)脈瘤及載瘤動(dòng)脈相融合的顯示。

圖1 DSA和C臂錐形束CT不同成像時(shí)間下的腦血管成像影像

本研究樣本數(shù)量有限且病例主要來自我院神經(jīng)外科，對(duì)腦血管病例的收集及研究尚不夠全面，故研究存在一定的局限性。筆者認(rèn)為今后進(jìn)一步對(duì)神經(jīng)外科少見病例及神經(jīng)內(nèi)科病例的收集及研究將彌補(bǔ)這一不足之處，

綜上，本研究就C臂錐形束CT不同成像時(shí)間在臨床常見腦血管疾病的診療中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行分析，推薦合理選擇成像時(shí)間并結(jié)合多種三維重組方式顯示病變的具體方案，對(duì)合理的診療方案的制訂具有一定價(jià)值。