柔性減影CE-Boost 技術(shù)對(duì)提高大根髓動(dòng)脈CT 圖像質(zhì)量的價(jià)值

玄國(guó)慶 周慧清 馬壯飛 張敏 楊晨曉 范小波 賈守強(qiáng)

大根髓動(dòng)脈是在脊髓下1/3 處與脊髓前動(dòng)脈（anterior spinal artery，ASA）相連的主要?jiǎng)用}，也稱(chēng)為大根髓動(dòng)脈或亞當(dāng)凱維奇動(dòng)脈（Adamkiewicz artery，AKA）［1］。下段胸髓與腰髓3/4 的血供是由大根髓動(dòng)脈匯合而成的ASA 提供，因此AKA 的損傷或閉塞可能導(dǎo)致脊髓缺血［2］。為了避免脊髓缺血，介入手術(shù)及外科手術(shù)前識(shí)別AKA 非常重要，可以在預(yù)防術(shù)后并發(fā)癥方面提供很大幫助［3，4］。大根髓動(dòng)脈纖細(xì)且起源、分支走行較復(fù)雜，并被鄰近骨性結(jié)構(gòu)包繞。臨床上，常用CT 血管成像（CT angiography，CTA）評(píng)估AKA，但其經(jīng)常被脊髓動(dòng)脈的低對(duì)比噪聲比所掩蓋［5，6］。佳能醫(yī)療推出了一種基于平掃與增強(qiáng)圖像之間配準(zhǔn)的對(duì)比增強(qiáng)柔性減影（contrast-enhancement boost，CE-Boost）技術(shù)，可進(jìn)一步提高增強(qiáng)CT 圖像對(duì)比度［7］。本研究旨在評(píng)價(jià)CE-Boost 技術(shù)在增強(qiáng)掃描中對(duì)AKA 的顯示及圖像質(zhì)量的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性收集2022 年10 月—12 月，行胸腹部常規(guī)增強(qiáng)掃描檢查的109 名受試者納入研究，其中男63 例，女46 例；年齡35～87 歲，中位年齡64歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)重心、肝、腎功能不全等不適合做增強(qiáng)掃描的患者；碘對(duì)比劑過(guò)敏。本回顧性研究已獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)的審查批準(zhǔn)（2023-lw-44）。

1.2 CT 檢查方法

109 例患者均采用320 排寬體探測(cè)器CT（Aquilion ONE GENESIS）檢查。從頭側(cè)向足側(cè)掃描，掃描范圍由胸廓入口至第3 腰椎水平。掃描參數(shù)如下：旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.5 s；管電壓為120 kVp；自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)（平掃：噪聲指數(shù)為10，增強(qiáng)：噪聲指數(shù)為5）；準(zhǔn)直器寬度為80×0.5 mm；采集層厚0.5 mm，層間距0.5 mm；矩陣為512×512。采用高壓注射器經(jīng)患者肘前靜脈以5.0 mL/s 的流率團(tuán)注碘普胺（370 mg I/mL）80～100 mL，然后注射生理鹽水40 mL，使用對(duì)比劑跟蹤技術(shù)行增強(qiáng)掃描。以降主動(dòng)脈（氣管隆突層面）為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，設(shè)定150 HU 作為閾值，到達(dá)觸發(fā)閾值后延遲7 s 后自動(dòng)掃描動(dòng)脈期，后續(xù)進(jìn)行靜脈期和延遲期掃描。本研究只使用動(dòng)脈期圖像。

1.3 圖像處理與分析

將平掃和動(dòng)脈期圖像導(dǎo)入到SURESubtraction Iodine Mapping 軟件中通過(guò)減影方式獲得CEBoost 圖像。由同一名影像科醫(yī)師分別對(duì)動(dòng)脈期圖像（A 組）與CE-Boost 圖像（B 組）后處理，在適應(yīng)ASA 和AKA 走行的斜冠狀面圖像上行最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）及多平面重組（multi-planar reconstruction，MPR）。觀察兩組圖像上AKA 的顯影率，并對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)。

1.3.1 圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)

本研究采用通過(guò)測(cè)量降主動(dòng)脈CT 值代替AKA CT 值［8］，是因?yàn)锳KA 直徑約0.8～1.3 mm，無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)量其CT 值。由同一名影像科醫(yī)師分別在A 組與B 組圖像上設(shè)置興趣區(qū)（region of interest，ROI），盡量避開(kāi)硬化偽影及病變區(qū)域。設(shè)置ROI（面積10 mm2）在第10 胸椎椎體水平的降主動(dòng)脈（ROI1）及豎脊?。≧OI2）上，在豎脊肌組織內(nèi)設(shè)置時(shí)，避開(kāi)所能觀察到的密度不均勻區(qū)域，分別測(cè)量降主動(dòng)脈及及豎脊肌CT 值，記錄其相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD）作為背景噪聲（圖1）。采用下列公式分別計(jì)算兩組圖像的對(duì)比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR）及信號(hào)噪聲比（signalto-noise ratio，SNR）。

圖1 第10 胸椎水平的軸位圖像顯示測(cè)量的圓形ROI。a)動(dòng)脈期圖像；b)CE-Boost 圖像。ROI1 和ROI2 分別表示降主動(dòng)脈（10 mm2）和豎脊?。?0 mm2）的ROI。

1.3.2 圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)

主要應(yīng)用MPR 或MIP 明確AKA 的起始位置，觀察其走行，評(píng)價(jià)顯示效果。血管連續(xù)性辨認(rèn)標(biāo) 準(zhǔn)［9，10］：在適應(yīng)ASA 和AKA 走行的斜冠狀面MPR 或MIP 圖像上見(jiàn)到一支起源于肋間動(dòng)脈分支或腰動(dòng)脈后支的較粗大血管，并與ASA 形成特征性的“發(fā)卡” 樣連接的強(qiáng)化血管，即為AKA（圖2）。由具有副主任醫(yī)師職稱(chēng)的兩名影像科醫(yī)師分別獨(dú)立完成AKA 顯示效果評(píng)分，對(duì)于有異議病例，應(yīng)經(jīng)討論達(dá)成一致。

圖2 斜冠狀面重組圖像的視覺(jué)評(píng)分。a)可視性差（得分1）：AKA 不可見(jiàn)，ASA 顯影（箭）；b)可視化效果尚可（得分2）：AKA 顯影，可見(jiàn)發(fā)夾曲線(xiàn)（箭），但顯示不清，走行不連續(xù)；c)可視化效果一般（得分3）：AKA 顯影一般，與起源的節(jié)段性脊髓動(dòng)脈解剖關(guān)系顯示欠連續(xù)（箭）；d)可視化效果良好（得分4）：AKA 顯影較好，能顯示其全程，與起源的節(jié)段性脊髓動(dòng)脈解剖關(guān)系較清晰（箭）；e)可視化效果好（得分5）：AKA 顯影好，較4 分全程走行顯示更清晰，與起源的節(jié)段性脊髓動(dòng)脈解剖關(guān)系清晰（箭）。

根據(jù)血管強(qiáng)化的清晰程度、走行是否連續(xù)完整，對(duì)顯示的AKA 進(jìn)行評(píng)分［8］。1 分：AKA 未見(jiàn)明確顯示；2 分：AKA 顯影，但顯示不清，走行不連續(xù)；3分：AKA 顯影一般，走行基本連續(xù)，與起源的節(jié)段性脊髓動(dòng)脈解剖關(guān)系顯示一般；4 分：AKA 顯影較好，走行連續(xù)，能顯示AKA 的全程，與起源的節(jié)段性脊髓動(dòng)脈解剖關(guān)系較清晰；5 分：AKA 顯影好，AKA 全程走行顯示清晰，與起源的節(jié)段性脊髓動(dòng)脈解剖關(guān)系清晰。3 分及以上認(rèn)為AKA 顯影（圖2）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 26.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Wilcoxon 符號(hào)秩檢驗(yàn)或配對(duì)樣本t 檢驗(yàn)比較A 組和B 組圖像客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用Wilcoxon 符號(hào)秩檢驗(yàn)比較兩組圖像的主觀評(píng)分，卡方檢驗(yàn)比較兩組圖像的AKA 顯影率差異。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

A 組與B 組圖像降主動(dòng)脈CT 值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=35.91，P＜0.05）。兩組圖像降主動(dòng)脈SD值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=13.95，P＜0.05）。相比動(dòng)脈期圖像，CE-Boost 圖像的CT 值明顯提高，SD 值明顯減低（圖3，表1）。兩組圖像的SNR、CNR 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z 值分別為-8.09、-9.06，P＜0.05），相比動(dòng)脈期圖像，CE-Boost 圖像的SNR 及CNR明顯提高（圖4，表1）。

表1 兩組圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果

圖3 兩組圖像降主動(dòng)脈的CT 值和噪聲（SD 值）。

圖4 兩組圖像的SNR 及CNR。

2.2 AKA 的顯影率

A 組82 例AKA 顯影，顯影率為75.2%（82/109）；B 組有97 例AKA 顯影，顯影率為88.9%（97/109）。兩組圖像的顯影率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（X2=36.54，P＜0.05）。

B 組圖像上顯示AKA 起源于左側(cè)肋間動(dòng)脈或腰升動(dòng)脈者占72.1%（70/97），起源于右側(cè)的占27.9%（27/97），起源于胸9～12 椎體水平者占80.4%（78/97），T8 水平以上者占11.3%（11/97），L1 以下水平者占8.3%（8/97）；另外有12 例發(fā)現(xiàn)2 支AKA 同時(shí)顯影，顯示率為11.0%。

2.3 主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

A 組和B 組的主觀評(píng)分均值的中位數(shù)分別為2（1.5）分和3（2）分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-7.12，P＜0.05），與動(dòng)脈期圖像相比，CE-Boost 技術(shù)提高了AKA 可視化效果的主觀評(píng)分（圖5、6）。

圖5 兩組圖像AKA 可視化效果的主觀評(píng)分。圖6 男，53 歲，既往甲狀腺癌全切術(shù)后，胸背部疼痛，行胸腹部增強(qiáng)掃描檢查。a)動(dòng)脈期圖像；b)CE-Boost 圖像。相比動(dòng)脈期圖像，CE-Boost 圖像中AKA 顯示更清晰、連續(xù)（箭），可視化效果評(píng)分由4 分提高到5 分。

3 討論

脊髓的主要供血?jiǎng)用}由一條走行于前正中裂的ASA 和兩條后外側(cè)溝走行的脊髓后動(dòng)脈組成。ASA 起自椎動(dòng)脈或小腦后下動(dòng)脈，沿途不斷接受前根髓動(dòng)脈的血液，延伸至脊髓圓錐。在脊髓的不同節(jié)段，有起源于節(jié)段性動(dòng)脈的根動(dòng)脈，伴隨神經(jīng)根經(jīng)椎間孔進(jìn)入椎管后，再分為前、后根髓動(dòng)脈并匯入脊髓前、后動(dòng)脈以供應(yīng)脊髓。加入ASA 的前根髓動(dòng)脈一般大約有2～6 支，AKA 是其中最大的、最固定的一支前根髓動(dòng)脈，其遠(yuǎn)端與ASA 形成特征性“發(fā)卡”樣彎曲連接。下段胸髓及腰髓的血運(yùn)主要來(lái)自AKA，其起源位置不固定，從胸中段到腰骶交界處均有可能［11］。本研究中CE-Boost圖像上顯示，AKA 多起源于左側(cè)肋間動(dòng)脈或腰升動(dòng)脈占72.1%（70/97），起源于右側(cè)的占27.9%（27/97），起源于T9～12 水平者占80.4%（78/97），胸椎體8 水平以上者占11.3%（11/97），腰1 椎體以下水平者占8.3%（8/97），另外發(fā)現(xiàn)2 支AKA同時(shí)顯影的患者有12 例，顯示率為11.0%，這與國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究結(jié)果［8，12］較為相近。已知在大多數(shù)情況下，脊髓損傷的潛在原因是與ASA 有關(guān)的缺血，其在主動(dòng)脈瘤手術(shù)中的發(fā)生率為0.2%～8%［13-15］。因此，術(shù)前識(shí)別AKA 可以更好地進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃，包括修改外科手術(shù)程序，從而降低脊髓損傷的風(fēng)險(xiǎn)［3，16，17］。

目前術(shù)前識(shí)別AKA 的檢查技術(shù)，主要包括CTA、磁共振血管成像（MR angiography，MRA）和數(shù)字減影血管造影（digital substraction angiography，DSA）。DSA 既往被認(rèn)為是金標(biāo)準(zhǔn)［18］，但它是一種侵入性技術(shù)，并有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥，如截癱［19，20］。目前有很多MRA 對(duì)AKA 的研究［21-23］，但是其檢查時(shí)間長(zhǎng)，空間分辨率不高，難以較好地顯示AKA 與其周?chē)Y(jié)構(gòu)的解剖細(xì)節(jié)。而CTA 操作簡(jiǎn)便，可安全無(wú)創(chuàng)且有效地顯示AKA，已成為術(shù)前確定AKA 的首選檢查方法［24，25］。CTA 中精確識(shí)別AKA 需要滿(mǎn)足以下兩個(gè)特征［26］：AKA 與ASA之間典型的“發(fā)卡”樣連接，以及準(zhǔn)確地顯示AKA與主動(dòng)脈的連續(xù)性。這些特征可通過(guò)增加AKA 的CT 值與周?chē)顾杞M織CT 值之間的差值及圖像的信噪比來(lái)提高其顯示率。CE-Boost 技術(shù)作為一種回顧性技術(shù)［27］，適用于常規(guī)CT 掃描并且無(wú)需增加掃描設(shè)置或改變臨床工作流程的情況下，將平掃和增強(qiáng)圖像配準(zhǔn)后通過(guò)減影技術(shù)將增強(qiáng)圖像與平掃期圖像相減，提取純?cè)鰪?qiáng)碘信息（包括血管、軟組織等增強(qiáng)信息），將減影后獲得的增強(qiáng)碘信息與常規(guī)增強(qiáng)掃描圖像相加，提高增強(qiáng)CT 圖像對(duì)比度增強(qiáng)的效果。國(guó)內(nèi)外已有多個(gè)關(guān)于CE-Boost 技術(shù)應(yīng)用的研究報(bào)道。Iizuka 等［7］研究中28 例主動(dòng)脈瘤血管內(nèi)修復(fù)后出現(xiàn)Ⅱ型內(nèi)漏的患者，CEboost 延遲期圖像中內(nèi)漏區(qū)域的CT 值、SNR 值、CNR 值及主觀評(píng)分明顯高于常規(guī)主動(dòng)脈CTA 圖像；Otgonbaatar 等［28］報(bào)道，在不提高碘流率的情況下，CE-Boost 技術(shù)使中央肺動(dòng)脈及外周動(dòng)脈（段以下動(dòng)脈）的圖像質(zhì)量明顯改善，CE-Boost 圖像的對(duì)比度和血管對(duì)比度邊緣均顯著高于常規(guī)CTA 圖像。在腹部CT 血管造影中，無(wú)需增加掃描設(shè)置或改變臨床工作流程，CE-Boost 技術(shù)可顯著提高門(mén)靜脈成像的圖像質(zhì)量［29］。Xu 等［30］報(bào)道，CE-Boost后處理技術(shù)可提高腹部CTA 圖像質(zhì)量，更好地顯示了腹部動(dòng)脈和靜脈，特別是細(xì)小遠(yuǎn)端血管。本研究首次在胸腹部常規(guī)增強(qiáng)掃描中，把CE-Boost 技術(shù)應(yīng)用于AKA 的顯示。在不增加掃描設(shè)置，不改變常規(guī)增強(qiáng)掃描流程的情況下，CE-Boost 技術(shù)可顯著提高常規(guī)動(dòng)脈期圖像中主動(dòng)脈的CT 值并降低圖像噪聲，從而獲得更高SNR 值和CNR 值，提高了AKA 的顯影率，改善了AKA 連續(xù)性的顯示效果。夏巍等［8］研究表明，能譜CT 中單能量水平為51～58 keV 時(shí)，主動(dòng)脈及其分支內(nèi)的碘對(duì)比劑CT 值升高，圖像噪聲較低，CNR 最佳，較混合能量組主動(dòng)脈圖像顆粒均勻、血管邊緣光滑，AKA 顯影率提高到94.8%，比本研究中CE-Boost 組圖像中的顯影率（88.9%）高。然而能譜CT 需配備雙能設(shè)備的專(zhuān)用掃描儀和后處理軟件。另有些報(bào)道指出［5，9］，低kV 技術(shù)，可以增加血管的增強(qiáng)程度，并降低輻射劑量，使AKA 的顯影率高于常規(guī)120 kV CTA 圖像，達(dá)86.7%～90.2%，與本研究中CEBoost 組的結(jié)果相似，但是降低kV 會(huì)增加圖像的噪聲，CE-Boost 技術(shù)可以降低圖像噪聲，在未來(lái)的研究中可以聯(lián)合兩種技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

理論上CE-Boost 技術(shù)可應(yīng)用于各種CT 機(jī)生成的圖像。然而，CE-Boost 技術(shù)需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的平掃圖像和增強(qiáng)圖像的非線(xiàn)性非剛性配準(zhǔn)應(yīng)用程序，實(shí)際上CE-Boost 目前在其他掃描儀上不可用。本研究的局限性：第一，單中心研究；第二，未使用DSA 作為金標(biāo)準(zhǔn)來(lái)驗(yàn)證。

綜上所述，CE-Boost 技術(shù)可提高常規(guī)增強(qiáng)掃描中AKA 的顯示及圖像質(zhì)量，為臨床提供可靠信息，幫助減少術(shù)后脊髓并發(fā)癥的發(fā)生。