在頭顱CTA血管重建中的對照研究

陳榮云1，2 彭 偉2 王 葦1 徐文娟1 趙 義1 李琛瑋3

近年來隨著多層螺旋CT廣泛應用及CT血管成像（CTA）技術的日益完善，頭顱CTA以其快速、簡單、無創(chuàng)成為重要的腦血管病檢出方法[1]。自動去骨技術為頭顱CTA的重要重建技術，它能簡便快速去除顱骨干擾，清晰顯示顱內各分支血管。目前國內外存在多種自動去骨方法，部分去骨法因設備昂貴，技術復雜、效果不好、后處理時間長或需要特定的后處理軟件等原因，而未得到大范圍的應用?，F(xiàn)在廣泛應用的是減影法，其原理類似數(shù)字減影血管造影(DSA)[2]，因骨組織增強前后密度不變減影時會被去除，從而得到去骨的減影圖像，再進行血管重建。一鍵去骨法（one-click bone removal）是一種較為新近的自動去骨法[3-4]，它是在一次增強掃描的基礎上，將頭部 CTA數(shù)據自動分為上、中、下三部分，對不同部位采用不同的血管提取算法，最后融合成完整的頭顱血管。本文就一鍵去骨法與經典的減影法在頭顱CTA血管重建中的應用進行對比分析，旨在探討CTA一鍵去骨法在腦血管重建中的應用價值。

方 法

1.一般資料

回顧性收集揚州大學附屬醫(yī)院2015年9月至2016年11月連續(xù)共247例行頭顱CTA血管成像的患者，其中男149例，女98例，年齡19～86歲，平均齡62.1±13.1歲。臨床癥狀表現(xiàn)為頭暈、頭痛、乏力、肢體活動障礙為主。所有患者均簽署知情同意書，排除碘過敏、嚴重肝腎功能損害及意識障礙不能配合檢查者。

2.掃描及后處理方法

采用西門子64層128排螺旋CT。掃描參數(shù)：管電壓120kV，管電流160～220mA，層厚5.0mm，螺距為 0.984：1，矩陣 512×512，F(xiàn)OV 220mm，重建層厚0.625mm。掃描范圍：從顱底到顱頂，先平掃后增強掃描，兩次掃描參數(shù)、起始點、掃描范圍及層面中心保持完全一致。增強時先經前臂靜脈團注碘伏醇70ml，注射速率4.0～5.0ml/s，隨后以同樣速率注入20～30ml生理鹽水。增強掃描時使用自動觸發(fā)技術，將感興趣區(qū)放置于頸內動脈內，觸發(fā)閾值為100HU。

一鍵去骨法是應用聯(lián)影公司高級血管分析軟件對增強圖像進行直接重建，基本處理步驟有：①讀取序列圖像數(shù)據；②進行歸一化處理；③繪制灰度直方圖并計算每幀圖像分割閾值；④根據前后連續(xù)的五幀圖像閾值對每幀圖像進行閾值平滑和分割；⑤計算每幀圖像拉普拉斯邊緣；⑥將拉普拉斯邊緣與閾值分割圖像合成；⑦然后形態(tài)學處理并將輪廓小于一定閾值噪聲塊去掉；⑧最后圖像數(shù)據輸出[3-4]。

減影法是將兩次掃描的原始數(shù)據傳入西門子后處理工作站，利用sub/add軟件，用增強后圖像與平掃相減得到減影圖像再進行血管重建的技術，以容積再現(xiàn)（VR）和最大密度投影（MIP）進行任意角度血管顯示。

3.圖像質量及影像診斷分析

由兩名主治醫(yī)師采用雙盲法進行圖像質量評價，意見不一致時通過討論取得一致。血管分段標準：成對動脈分左右支，每支動脈再按解剖位置分段（按照Bouthillier 1996分段方法，如大腦前、中、后動脈及椎動脈分為四段，頸內動脈分為七段，前后交通動脈、基底動脈），顱內血管共分為44段，對每段血管分別進行評分。主觀評分標準[5]分為5分：大血管主干光滑銳利，分支及遠端顯示好。4分：大血管主干顯示好，分支及遠端顯示較好。3分：大血管及近端分支顯示較好，遠端分支顯示不佳。2分：血管邊緣毛糙，大血管及分支顯示欠佳。1分：血管粗糙，分支及遠端血管顯示不清，影響診斷。

血管狹窄程度的測量及分級標準參照北美頸動脈外科研究學會（NASCET）標準[6]：血管狹窄率=（1-A/B）×100%（A：最狹窄處血管直徑；B：狹窄遠端正常血管動脈直徑）。血管狹窄程度分為輕度狹窄（狹窄率為0～29%），中度狹窄（狹窄率為30%～69%）和重度狹窄（狹窄率為70%～99%）。

血管瘤的檢出以DSA為金標準。鈣化的檢出以原始薄層平掃圖像為標準。

4.統(tǒng)計學分析

應用SPSS19.0軟件對數(shù)據進行統(tǒng)計分析。采用秩和檢驗Mann-Whitney法對兩種后處理方法所得總血管及分段血管質量評分進行對比分析，對病變的檢出用配對卡方檢驗McNemar法。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

1. 研究對象病變類型分布

研究對象血管正常者127例，血管存在病變者120例，其中動脈狹窄36例67段血管；動脈閉塞29例208段血管；動脈瘤50例61個動脈瘤（不包括動脈瘤術后），支架及動脈瘤術后金屬夾植入22例，其中狹窄并閉塞8例，動脈瘤并閉塞1例，動脈瘤并狹窄1例，狹窄并金屬夾植入1例，閉塞并金屬夾植入2例，閉塞并支架植入2例，狹窄、閉塞并支架植入1例。

表1 兩種去骨法在顱內各段血管圖像質量評分比較

2.兩種圖像顯示血管評分對比

247例病人總共10868段血管，總體血管評分組別之間無統(tǒng)計學差異P=0.405，一鍵去骨法血管評分均值為4.49±1.098，其中5分8412段，4分912段，3分544段，2分455段，1分545段。減影法血管評分均值為4.50±1.065，其中5分8346段，4分1052段，3分574段，2分385段，1分511段。雙側椎動脈V4段減影法與一鍵去骨法血管評分相比差異具有統(tǒng)計學意義（左側V4：一鍵去骨法4.41±1.239，減影法 4.66±0.895，P=0.026；右側 V4：一鍵去骨法 4.04±1.442，減影法 4.37±1.205，P=0.017）。雙側頸內動脈C2段一鍵去骨法與減影法血管評分相比差異具有統(tǒng)計學意義（左側C2：一鍵去骨法4.55±1.034，減影法 4.49±1.059，P=0.039；右側C2：一鍵去骨法 4.39±1.204，減影法4.34±1.035，P=0.028，圖1）。其他各分段兩種血管評分差異均無統(tǒng)計學意義（P＞ 0.05 ， 表 1）。

圖1 正常病例頭顱CTA檢查MIP圖像。A.減影法右側頸內動脈C2段管壁毛糙，圖像質量評分為3分（箭頭）；B.一鍵去骨法此處管壁光滑完整，圖像質量評分5分（箭頭）。

圖2 右側頸內動脈海綿竇段及左側椎動脈V4段鈣化病例MIP圖像。A.減影法兩處鈣化未顯示（箭頭）；B.一鍵去骨法清楚顯示兩處鈣化（箭頭）。

圖3 右側大腦中動脈M1段動脈瘤夾閉術后病人MIP圖像。A.減影法動脈瘤金屬夾未見顯示（箭頭）；B.一鍵去骨法圖像能清楚顯示動脈瘤金屬夾位置大小形態(tài)（箭頭）。

圖4 基底動脈狹窄支架植入病例MIP圖像。A.減影法支架未顯示（箭頭），并且由于支架金屬標記減影夸大血管狹窄程度；B.一鍵去骨法能清晰顯示支架（箭頭）以及相鄰血管狹窄程度。

3.兩組圖像對血管病變的檢出

血管狹窄36例共69段血管狹窄，其中輕度狹窄24段，中度狹窄17段，重度狹窄28段，兩種方法檢出一致。血管閉塞29例共208段，兩者檢出一致。經DSA證實的動脈瘤50例共61個動脈瘤，其中42例單發(fā)，5例多發(fā)2個，3例多發(fā)3個。一鍵去骨法檢出55個動脈瘤，減影法檢出57個動脈瘤，兩種方法同時漏診的4個動脈瘤經DSA驗證均＜3mm，1例為多發(fā)3個動脈瘤2個未顯示，2例為多發(fā)2個動脈瘤1個未顯示，利用配對卡方檢驗（P=1.000）。經原始薄層平掃圖像驗證，血管鈣化110例共371段。一鍵去骨法顯示103例354段，減影法顯示68例243段，兩者均未顯示的4例13段鈣化在原始薄層平掃圖像上顯示均為頸內動脈顱內段，1例右側頸內動脈C6、7段，1例左側頸內動脈C4、5段，1例雙側頸內動脈C4～7段及1例左側頸內動脈C5段，利用配對卡方檢驗（P=0.000，圖2）。血管病變術后金屬夾、支架共22例，其中支架2例，金屬夾20例，一鍵去骨法顯示18例，減影法顯示5例，兩者均未顯示4例，經檢驗（P=0.000， 圖 3、4）。

討 論

本研究結果顯示一鍵去骨法與減影法這兩種CTA血管重建技術在自動去骨總體血管圖像質量評分無統(tǒng)計學差異，腦部血管顯示是等價的，這與Morhard等[7]、Donmez等[8]報道結果一致。一鍵去骨法利用增強后的薄層圖像直接進行血管重建，它根據頭部血管走行的不同解剖部位將血管自動劃分為3塊，即頭上部、頭中部和頭下部，分別采用對應的血管提取算法實現(xiàn)血管提取，它減少了病人一次輻射劑量，同時最大限度地保留了原始數(shù)據信息，對疾病能做出較為準確的診斷。同時一鍵去骨法處理時間短，具有能重新閾值計算設定和輔以手工切除功能。一鍵去骨法軟件包具有“bone”“highlight”“Non bone”“both”四種模式可以分別只顯示血管、骨和兩者都顯示，三者也可以相互切換，這樣對于明確解剖位置及空間關系具有重要意義。減影法CTA對病人制動要求比較高，兩次掃描位置、范圍、參數(shù)、中心均要求完全一致，同時兩次掃描大大增加了病人的輻射量。本研究還提示雙側椎動脈V4段減影法CTA優(yōu)于一鍵去骨法CTA，而雙側頸內動脈C2段一鍵去骨法優(yōu)于減影法CTA；這種差異可能與特異的解剖位置關系及兩種去骨法不同的血管成像原理有關，尚需要進一步分析。本研究初步認為，椎動脈V4發(fā)育不良比較纖細，減影法對纖細血管的顯示有一定優(yōu)勢；而頸內動脈C2段與破裂孔骨質關系密切，增強后的血管與骨質密度部分重疊，不利于減影法去骨，一鍵去骨法可根據血管及骨骼兩者間形態(tài)、結構及走行的不同將兩者區(qū)分開，這與Watanabe等[9]人的研究結果一鍵去骨法對頸內動脈入顱段的顯示優(yōu)于減影法相一致。

在腦動脈病變方面，本研究結果顯示一鍵去骨法和減影法兩種方法對血管狹窄及閉塞檢出一致，動脈瘤的檢出無統(tǒng)計學意義。同時，我們通過對比分析發(fā)現(xiàn)血管鈣化及血管病變術后金屬夾、支架顯示一鍵去骨法顯著優(yōu)于減影法，差異有統(tǒng)計學意義。減影法去骨時因鈣化、金屬夾、支架及部分顱內病變密度未有明顯變化也被減去，對病人的部分原始信息造成了丟失[10]，即便DSA作為血管檢查的金標準，也面臨相同的局限與不足。一鍵去骨法能保留病變鈣化、清晰顯示術后金屬置入物的形態(tài)位置，這對于術后評價和隨訪具有重要的臨床參考價值[11]。

一直以來CTA檢查輻射劑量及對比劑應用所帶來的不良反應為其主要缺點，而如何有效地減低病人輻射劑量是頭顱CTA研究重點[12]。國際放射線防護委員會已提出醫(yī)用輻射劑量的約束概念，即放射實踐正當化；歐洲推薦的常規(guī)CT掃描劑量CT劑量指數(shù)為60mGy，劑量長度乘積為1060mGy·cm[13]。參考國外研究經驗即使平掃使用低劑量掃描，輻射劑量也要增加約20%～25%[14]。一鍵去骨法不需要平掃，較減影法具有明顯降低輻射劑量的優(yōu)勢?？傊绘I去骨法在頭顱CTA血管重建中圖像質量和對于病變的顯示均不劣于減影法，而且對血管壁鈣化和術后金屬置入物的顯示優(yōu)于經典的減影法，同時又減少了患者輻射劑量，值得應用和推廣。