雙能量CT成像在急性缺血性腦卒中中的研究現(xiàn)狀

陳芳 綜述 詹劍 審校

遵義醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，貴州 遵義 563000

腦卒中是全球范圍內(nèi)第二大死因，也是導(dǎo)致死亡和殘疾的第三大病因，其中急性缺血性腦卒中占62.4%，嚴(yán)重威脅人們的生活質(zhì)量及生存率[1]?，F(xiàn)階段血管內(nèi)介入已被證實(shí)可有效治療急性缺血性腦卒中[2-3]，但臨床上部分患者于治療后早期會(huì)出現(xiàn)一些并發(fā)癥，如顱內(nèi)出血、缺血進(jìn)展、延遲出血轉(zhuǎn)化等[4-6]。目前CT 是常用的檢查方式，但不能早期識(shí)別腦梗死及介入治療后的神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，短時(shí)間內(nèi)需反復(fù)復(fù)查[7]，不僅延誤治療時(shí)機(jī)，且增加患者受輻射劑量；MRI因耗時(shí)耗力，也無(wú)法盡早發(fā)現(xiàn)腦梗死及介入后的相應(yīng)并發(fā)癥。

雙能量CT(dual energy computed tomography，DECT)于1976 年首次提出，可用于區(qū)分具有相似X 射線衰減但原子序數(shù)不同的組織，提供根據(jù)原子序數(shù)和不同X 射線能量下特定材料的獨(dú)特質(zhì)量衰減系數(shù)生成的材料特定圖像，包括虛擬單能圖像、虛擬非增強(qiáng)圖像、碘圖像、水腫圖像、虛擬去鈣圖像等，有助于早期發(fā)現(xiàn)腦梗死及血管內(nèi)介入治療后并發(fā)癥。但目前其在臨床中的應(yīng)用主要集中于痛風(fēng)、肺灌注、腫瘤、胃腸道疾病的診斷，在神經(jīng)系統(tǒng)中應(yīng)用較少且局限，故本研究就DECT 在急性缺血性腦卒中中的應(yīng)用現(xiàn)狀做一綜述。

1 DECT在早期腦梗死中的應(yīng)用

急性缺血性腦卒中治療時(shí)間窗窄，快速準(zhǔn)確識(shí)別早期腦梗死至關(guān)重要。2018年Mohammed等[8]的一項(xiàng)單中心回顧性研究分析發(fā)現(xiàn)，基于三種材料分解算法重建的腦水腫圖像比常規(guī)單能CT能夠更準(zhǔn)確地檢測(cè)水腫(敏感性93.33%，特異性100%)，可早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺血變化；同年Taguchi等[9]也報(bào)道了一種新型成像技術(shù)——X-map2.0 圖像(即虛擬的灰質(zhì)和水含量圖)，其能最大限度抑制灰質(zhì)-白質(zhì)組織對(duì)比度，增強(qiáng)嚴(yán)重缺血誘導(dǎo)的水腫信號(hào)，使缺血灶更容易檢測(cè)到。此外，DECT虛擬單能重建成像近期也被報(bào)道能識(shí)別早期腦梗死。2020 年Ommen 等[10]的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)CT比較，80～90 keV虛擬單能圖像早期最能區(qū)分正常和梗死腦實(shí)質(zhì)，其中80 keV虛擬單能圖像檢測(cè)4.5 h內(nèi)急性腦梗死的準(zhǔn)確性較高(58.0%vs 54.0%)，而急性腦梗死時(shí)間超過4.5 h 時(shí)90 keV 虛擬單能圖像的檢測(cè)準(zhǔn)確性更高(69.3%vs 66.3%)；而后St?hl等[11]的一項(xiàng)單中心回顧性研究通過比較不同單能重建成像與隨訪CT成像上自動(dòng)化ASPECTS 評(píng)分間的差異后又指出，70 keV 虛擬單能圖像早期識(shí)別缺血改變的準(zhǔn)確性更高(靈敏度82%，特異性92%)。綜上，反映出DECT的多種重建成像均可識(shí)別早期腦梗死，且準(zhǔn)確性較常規(guī)CT更高，但各種成像在識(shí)別能力上的比較還需進(jìn)一步研究，另外針對(duì)具體何種能量下虛擬單能成像的識(shí)別能力更佳目前尚不清楚。既往一項(xiàng)研究通過評(píng)估不同單能量重建成像在區(qū)分急性腦梗死梗死區(qū)和正常腦實(shí)質(zhì)區(qū)的對(duì)比噪聲比時(shí)指出，99 keV虛擬單能圖像區(qū)分能力較70 keV圖像更佳[12]，但當(dāng)前仍需更多的臨床試驗(yàn)證實(shí)。

2 DECT在介入治療后的應(yīng)用

2.1 介入治療后腦梗死中的應(yīng)用

2.1.1 識(shí)別早期腦梗死 急性缺血性腦卒中后早期行常規(guī)CT 檢查無(wú)法發(fā)現(xiàn)梗死灶，介入治療后由于造影劑的使用，導(dǎo)致早期評(píng)估梗死更加困難。DECT 基于三種材料分解技術(shù)，可從檢查的數(shù)據(jù)集中重建虛擬非增強(qiáng)圖，早期識(shí)別腦梗死。2016年一項(xiàng)回顧性研究比較了常規(guī)CT與雙能量虛擬非增強(qiáng)重建圖像在機(jī)械血栓切除術(shù)后急性缺血檢測(cè)中的性能，發(fā)現(xiàn)后者更勝一籌[13]；在此基礎(chǔ)上，2018年Grams等[14]通過納入46 例機(jī)械血栓切除術(shù)后立即(1 h 內(nèi))行DECT 的急性缺血性腦卒中患者分析，進(jìn)一步比較重建水腫圖(即基于組織含水量的改良虛擬非增強(qiáng)圖像)、常規(guī)CT、虛擬非增強(qiáng)圖在早期識(shí)別腦梗死灶上的能力，發(fā)現(xiàn)水腫圖能更準(zhǔn)確地檢測(cè)早期腦梗死，提高腦梗死可視化，可用于評(píng)估腦梗死進(jìn)展。

2.1.2 早期預(yù)測(cè)核心腦梗死體積 核心腦梗死區(qū)是指腦組織嚴(yán)重缺血區(qū)域，該區(qū)域局部腦細(xì)胞已壞死，無(wú)法逆轉(zhuǎn)，因此早期預(yù)測(cè)核心腦梗死體積有助于早期預(yù)測(cè)預(yù)后及指導(dǎo)臨床治療。2017年Djurdjevic等[15]通過研究發(fā)現(xiàn)早期重建的虛擬非增強(qiáng)圖像中低密度區(qū)域的體積與最終腦梗死體積相關(guān)；而后2020 年Jensen 等[16]在文獻(xiàn)中又報(bào)道了基于物質(zhì)分解重建的水材料密度圖像(wMDIm)，通過比較wMDIm 中的梗死體積與隨訪單能CT中的終梗死體積，證實(shí)wMDIm能早期識(shí)別最終的腦梗死體積、評(píng)估腦梗死的規(guī)模和嚴(yán)重程度，指導(dǎo)再卒中的早期預(yù)防。

2.2 介入治療后出血中的應(yīng)用 急性缺血性腦卒中會(huì)導(dǎo)致血腦屏障破壞，而介入治療后血流再灌注損傷、介入操作過程中器械對(duì)血管內(nèi)膜的損害及造影劑毒性作用等，均加重血腦屏障破壞，導(dǎo)致術(shù)后造影劑外滲甚至出血風(fēng)險(xiǎn)增加。由于造影劑分子量較紅細(xì)胞小，故只有當(dāng)血腦屏障嚴(yán)重破壞時(shí)才表現(xiàn)出出血并發(fā)癥。術(shù)后出血根據(jù)發(fā)生時(shí)間可分為早期出血及延遲出血轉(zhuǎn)化。早期出血指介入術(shù)后1 h 內(nèi)的出血，可能與卒中時(shí)間長(zhǎng)、腦血管基底膜降解嚴(yán)重有關(guān)，早期識(shí)別可盡早調(diào)整抗血小板聚集/抗凝治療，并可能限制出血生長(zhǎng)；延遲出血轉(zhuǎn)化指早期DECT 檢查僅發(fā)現(xiàn)造影劑外滲者在隨訪24 h 常規(guī)CT 時(shí)發(fā)現(xiàn)出血，其可能與外滲造影劑持續(xù)局部刺激及毒性作用致血管損害進(jìn)行性加重相關(guān)，延遲出血轉(zhuǎn)化會(huì)加重神經(jīng)功能損害，故能早期預(yù)測(cè)具有延遲出血高風(fēng)險(xiǎn)者，對(duì)指導(dǎo)臨床治療、護(hù)理等均非常重要。

2.2.1 識(shí)別早期出血 由于造影劑外滲與出血在常規(guī)CT 上均表現(xiàn)為高密度，對(duì)識(shí)別早期出血造成干擾。目前有研究指出基于DECT重建的虛擬非增強(qiáng)圖像和碘圖像可在早期準(zhǔn)確鑒別造影劑和出血[17-18]；近期一項(xiàng)Meta 分析進(jìn)一步指出其區(qū)分準(zhǔn)確性高達(dá)99%[19]，國(guó)內(nèi)也有相關(guān)研究報(bào)道了這一結(jié)論[20]。綜上表明促進(jìn)介入治療后早期DECT的使用可盡早準(zhǔn)確鑒別出血，及時(shí)干預(yù)，避免出血加劇、功能障礙加重及危及生命。

2.2.2 早期預(yù)測(cè)延遲出血轉(zhuǎn)化

2.2.2.1 單因素預(yù)測(cè) 現(xiàn)有研究指出造影劑外滲與延遲的出血轉(zhuǎn)化高度相關(guān)[6，21]。隨后有多個(gè)研究先后報(bào)道DECT 上外滲造影劑的絕對(duì)碘濃度定量測(cè)定可以早期預(yù)測(cè)延遲出血轉(zhuǎn)化[22-23]。Bonatti 等[22]通過回顧性分析85 例患者介入術(shù)后早期DECT 重建碘圖上的碘濃度，證實(shí)當(dāng)最大碘濃度值＞1.35 mg/mL 時(shí)發(fā)生出血轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)高，其預(yù)測(cè)敏感性高達(dá)100%，特異性為67.6%；鑒于該預(yù)測(cè)參數(shù)忽略了個(gè)體身高、體質(zhì)量、心輸出量、腎功能及造影劑等因素的影響，2020 年Byrne 等[24]在考慮了上述各種因素的影響后，提出相對(duì)碘濃度值(即DECT 上實(shí)質(zhì)高密度區(qū)碘濃度與自身上矢狀竇處碘濃度的百分比值)作為預(yù)測(cè)腦出血發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)，通過行受試者工作特征曲線分析，指出100%的臨界值能夠以94.7%的敏感性和43.4%的特異性預(yù)測(cè)隨后的出血發(fā)展，但該研究?jī)H納入了71例術(shù)前小梗死核心(ASPECTS≥7)和良好血管內(nèi)再通(改良的TICI 2b 或3)的前循環(huán)大血管閉塞者為研究對(duì)象?？紤]到上述兩種預(yù)測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的研究在基線上的不可比性，故針對(duì)兩者在預(yù)測(cè)能力上的比較還需進(jìn)一步的臨床研究。

2.2.2.2 多因素聯(lián)合預(yù)測(cè) 不斷探索能在早期更準(zhǔn)確預(yù)測(cè)延遲出血轉(zhuǎn)化的指標(biāo)是當(dāng)前研究的焦點(diǎn)。Gao等[21]的研究評(píng)估了72例經(jīng)早期DECT排除腦出血的患者其重建120 kV CT圖像上致密碘外滲體征及碘外滲區(qū)域ASPECTS 評(píng)分，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合兩者的半定量預(yù)測(cè)模型可提高整體預(yù)測(cè)能力，其敏感性達(dá)79.31%，特異性達(dá)83.72%；2021年Li等[25]也在其研究中評(píng)估了聯(lián)合血管內(nèi)介入術(shù)后DECT圖像上獲得的三個(gè)定量參數(shù)(腦實(shí)質(zhì)高密度區(qū)域的體積、最大碘濃度和最大CT值)與臨床參數(shù)(NIHSS 評(píng)分和ASPECTS 評(píng)分)在預(yù)測(cè)遲發(fā)腦出血并發(fā)癥中的預(yù)測(cè)性能，發(fā)現(xiàn)其敏感性及特異性分別達(dá)90%、100%。綜合上述研究結(jié)果，可認(rèn)為聯(lián)合多個(gè)參數(shù)可提高預(yù)測(cè)能力，需進(jìn)行更多的研究探索以發(fā)現(xiàn)更佳的預(yù)測(cè)模型。

3 展望

目前DECT 重建的水腫圖、虛擬單能圖均可識(shí)別早期梗死，但兩者在識(shí)別能力上的差異需進(jìn)一步研究比較；此外有關(guān)早期識(shí)別腦梗死的最佳虛擬單能重建的能量水平各學(xué)者得出的結(jié)論有差異，也需更多的臨床試驗(yàn)明確；另外在預(yù)測(cè)延遲出血轉(zhuǎn)化中，聯(lián)合DECT影像學(xué)參數(shù)的多因素預(yù)測(cè)較單個(gè)影像學(xué)參數(shù)預(yù)測(cè)能力強(qiáng)，但仍需進(jìn)行更多試驗(yàn)對(duì)比探索最佳預(yù)測(cè)模型。綜合而言，DECT 因強(qiáng)大的物質(zhì)材料分解及各種重建可實(shí)現(xiàn)對(duì)急性腦梗死早期識(shí)別、早期預(yù)測(cè)核心腦梗死體積、早期鑒別血管內(nèi)介入后出血與造影劑外滲、早期預(yù)測(cè)延遲出血轉(zhuǎn)化等，可指導(dǎo)制定個(gè)體化最佳治療方案，最大化減輕神經(jīng)功能損害，降低殘疾、死亡風(fēng)險(xiǎn)，提高生活質(zhì)量。但現(xiàn)階段該影像學(xué)技術(shù)并沒有普遍用于檢測(cè)缺血性腦卒中，考慮其原因可能與不同供應(yīng)商間設(shè)備的差異較大、相應(yīng)參數(shù)的可重復(fù)性差以及目前在檢測(cè)腦梗死及出血方面無(wú)明確的最佳重建成像方式及影像學(xué)參數(shù)有關(guān)。未來(lái)有必要加深對(duì)DECT的研究，將其同放射組學(xué)、人工智能等結(jié)合，提高DECT在腦卒中中的應(yīng)用價(jià)值。