二代雙源CT頸部血管雙期雙能量掃描去骨方法的探討

珠海市人民醫院（暨南大學附屬珠海醫院）放射影像科，廣東 珠海 519000

引言

由于頸動脈局部及椎動脈與骨骼非常貼近，影響對動脈血管觀察，所以去骨以達到或接近數字減影血管造影技術（Digital Subtraction Angiography，DSA）的效果，對多角度、整體和全面觀察血管具有臨床意義。隨著多層螺旋CT技術的飛速發展，去骨后的CT頸部血管成像（CT Angiography，CTA）已經可以達到或接近DSA的效果，對動脈病變的診斷價值基本等同于DSA。為此先后出現了直接減影去骨、同步直接減影、編輯減影去骨、一鍵去骨、Neuro DSA骨匹配減影去骨、雙能量去骨（Dual-Energy Bone Removal，DE）等多種去骨技術[1-10]和相關對比性的研究[11-18]，其中，雙源CT應用雙能量CT獨特的組織鑒別功能自動去除骨質和鈣化的DE-CTA和Neuro-DSA的相關報道較多[4,6,8-9,19-21]。但這兩種方法在實際應用中都各自存在一定的優缺點，本研究的目的主要是通過同一患者的同一次掃描檢查、進行這兩種去骨方法的對比，評價兩種方法的去骨特點和效果，探討利用兩者各自的特點和存在的互補性，提高CTA去骨的效率及臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取本院2019年8月至2020年4月期間39例臨床擬診頸動脈病變的患者，其中女性13例，男性26例；年齡32～80歲，平均（58.6±14.4）歲；排除孕婦、碘對比劑過敏、嚴重心腎功能不全患者，所有患者檢查前均簽署知情同意書。全部進行雙源CT雙期雙能量掃描，每例患者都分別進行DE-CTA和Neuro-DSA軟件去骨處理。

1.2 頸動脈掃描

第二代雙源CT（Siemens SOMATOM Definition Flash）及雙筒高壓注射器（MEDRAD Stellant D），55 mL對比劑優維顯370 mgI/mL）+50 mL生理鹽水，優先右肘靜脈注射，速率5 mL/s。使用專用頭部支架擺位，頭部及下頜部綁帶固定，頸根部（C6）平面先行小劑量測試（Test-Bolus）掃描（15 mL對比劑+20 mL生理鹽水），注射對比劑后延遲10 s啟動測試掃描，測得頸內動脈的強化峰值時間；平掃和動脈期連續掃描完成，平掃和動脈期間的相對延遲時間=頸動脈峰值時間-平掃延遲時間-平掃掃描時間；雙能量掃描參數：低壓100 kV，高壓140 kV，平掃用低劑量，有效毫安量（Eff.mAs）=30 mAs，關閉CAREdose4D自動調節；動脈期參考毫安量（Ref.mAs）=150 mAs，開啟CAREdose4D自動調節；兩期掃描范圍一致：由主動脈弓至外耳孔平面，掃描方向從頭到足；掃描時間為6 s，64 mm×0.6 mm采集，機架旋轉時間=0.28 s，螺距為1（pitch=1），卷積核為D24f平滑重建，層厚0.6 mm，間隔0.35 mm；平掃除有效毫安量降低之外，其他參數如kV、螺距、視野、重建中心、卷積核、層厚、間距等和動脈期保持完全一致。記錄設備掃描參數表中各期掃描的總的有效劑量長度乘積（Dose Length Product，DLP）。去骨方法薄層圖像傳入Syngo Multi Modality Workplace工作站（Syngo MMVP VE40A版本）：①DE-CTA：將動脈期雙能薄層圖像（B_Sn140 kV或A_100 kV）用Dual Energy軟件打開，選用Head Bone Removal進行系統默認參數進行DE；② Neuro-DSA：先后將動脈期和平掃的混合能量（M_0.6）的薄層圖像裝載入Neuro-DSA軟件，行動脈期、平掃間的骨匹配減影去骨。

1.3 圖像質量評價

不再進行進一步的裁剪等方法優化去骨，在去骨軟件界面內直接進行最大密度投影、容積重組處理，以血管分支顯示、管腔完整程度、骨質殘留程度，由2名經驗豐富的放射科醫生用雙盲法分別對血管顯示及去骨效果直接進行評分。血管評分采用4分制：4分：頸部動脈及主要分支血管顯示清晰，血管邊緣無明顯缺損現象；3分：頸部動脈及主要分支血管顯示清晰，血管邊緣少許缺損，呈輕微鋸齒狀；2分：頸部動脈及主要分支血管顯示尚可，少許血管節段性缺損；1分：頸部動脈及主要分支淡薄不清或血管呈連續多節段缺損。去骨效果評分也采用4分制：4分：掃描范圍內的骨質結構基本完全去除；3分：骨質結構少許殘留，可以通過簡單裁剪去除；2分：骨質較多殘留，需要經過復雜的輔助方法再去骨；1分：骨質大部分殘留，無法完成去骨。

1.4 統計學分析

統計學軟件為SPSS17.0，計數資料采用χ2檢驗，計量資料采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

本研究39例患者完成了雙期雙能量模式掃描，共檢出頸部血管閉塞4例、中及重度血管狹窄9例、動脈硬化10例、動脈瘤4例、血管變異3例、支架置入2例，14例未見明顯異常。采用低劑量平掃的DLP平均是（72.06±10.77）mGy·cm；動脈期雙能量DLP平均是（355.76±63.46）mGy·cm。

DE-CTA去骨對應的去骨評分中4分29例（74.4%）、3分10例（25.6%）、2分0例、1分0例；血管評分中4分 6例（15.4%）、3分21例（53.8%）、2分11例（28.2%）、1分1例（2.6%）；Neuro-DSA去骨按照骨質殘留程度進行評分，其中4分3例（7.7%）、3分22例（56.4%）、2分9例（23.1%）、1分5例（12.8%）；按照頸部血管管腔完整程度評分，其中4分23例（59.0%）、3分10例（25.6%）、2分5例（12.8%）、1分1例（2.6%）（表1）。

在主觀評價去骨效果中，DE-CTA的去骨評分為（3.74±0.44）分，高于Neuro-DSA的（2.54±0.85）分，而DE-CTA血管的完整性評分為（2.82±0.72）分，低于Neuro-DSA的（3.38±0.85）分，差異均具有統計學意義（P＜0.001）（表2）。DE-CTA和Neuro-DSA去骨后的對照圖像對比（圖1）。

表1 頸部血管Neuro-DSA去骨和DE-CTA去骨圖像評價（例）

表2 頸部血管Neuro-DSA和 DE-CTA去骨圖像比較（分，±s）

表2 頸部血管Neuro-DSA和 DE-CTA去骨圖像比較（分，±s）

分組 去骨 血管Neuro-DSA 2.54±0.85 3.38±0.85 DE-CTA 3.74±0.44 2.82±0.72 t值 7.92 4.67 P值 ＜0.001 ＜0.001

圖1 DE-CTA和Neuro-DSA去骨后的對照圖像對比

3 討論

DE對應的單期雙能量掃描方案，只能進行DE-CTA去骨處理，由于不用平掃作為蒙片，輻射劑量相對降低，而受到臨床的大力推廣；Neuro-DSA對應的雙期單能量掃描方案，只能進行Neuro-DSA去骨處理，由于可以自動進行骨質結構的匹配、一定程度上解決患者掃描期間位置移動的問題，也得到一定推廣和應用；以往進行的對比研究多將患者分成兩組，以不同的方案進行掃描，對不同去骨技術進行對比。本研究基于平掃和動脈期都使用雙能量掃描的雙期雙能量方案，平掃降低毫安量來降低輻射劑量，其他參數保持完全一致，一次掃描的數據可以分別使用Neuro-DSA、DE-CTA進行去骨，最終選擇其中的一種去骨技術或者兩種去骨技術都使用。由于是同一個患者的一次掃描檢查，其他諸多因素如患者基礎情況（年齡、身高、體重等）、掃描期間的制動、對比劑用量、掃描參數等等完全一致，通過自身對比，可以更客觀的進行兩者間去骨效果和去骨后血管完整性的比較。

DE-CTA去骨的基本原理是在兩種不同能量X線的照射下，不同類型的組織產生X線衰減值的差異（CT值的變化）不同，因而可以識別和分離動脈期同為高CT值的骨質結構和碘劑（CT常用對比劑），從而除去骨質結構而保留包括血管腔內碘劑及其他結構；早期的單源CT、分別進行兩次不同能量的掃描模式，存在時間和空間位置的較大誤差，易受患者移動等多種因素的影響。二代雙源CT兩個球管（A管140 kV、B管80 kV）在機架內幾近垂直（相差93°）布局，雙能量掃描時兩球管同時被帶動旋轉，可幾乎同時、同層進行掃描，所獲得的低能和高能數據，可視為不存在位置和時間差。

Neuro-DSA減影去骨，文獻稱厚片匹配骨減影法[1-2]，基本原理是用CT值分別識別平掃和動脈期整體容積數據中的骨質結構，并將兩者進行最大化的大體配準（當患者出現較大的移動導致配準失敗時，會提示在兩者的融合圖像上進行人工視覺上的配準確認），之后將動脈期和平掃的容積數據分別分割成若干相同數量的“軸位層塊”，兩期位置相對應的層塊與之再進行更精確骨質結構的精確配準，動脈期與平掃骨質結構空間位置上相同的結構（體素）被認為是骨質結構而被去除，保留其他結構；經過兩次計算后最大程度精確去骨，得到保留其他結構的容積薄層數據。

DE-CTA去骨的特點：① 可以直接利用動脈期去骨，無需平掃，但需要正側位的定位圖像來保證頸部CTA掃描的目標組織全部B球管的小掃描野掃描范圍之內，超出的部分不能進行雙能去骨處理； ② 可以保留和血管關系密切的血管鈣化斑塊和植入的支架，并通過Show Hard Plaques選項來顯示或移除鈣斑,直觀觀察管壁的鈣斑及管腔狹窄情況；③ 由于雙源A、B球管間的物理位置相差約90°，掃描時兩者間只存在0.07 s的時間差（約為機架旋轉時間的1/4），由于幾乎不存在位置和時間差，因而對骨組織的識別和分離去骨的效果更好，但存在頸部血管貼近骨質結構的管腔欠完整的缺點，以頸內動脈近顱底段、巖段、虹吸段及椎動脈橫突孔段明顯[4,19]；Head Bone Remoal是雙能量應用中選項，相對于Body Bone Remoal的去骨更為精細，主要頭頸部CTA去骨。

Neuro-DSA減影去骨的特點：① 不能單獨利用動脈期去骨，需要利用增加的平掃來界定骨質結構，被檢查者的輻射劑量有所增加，但平掃可以使用較低劑量（降低mAs）以界定骨質結構即可；② 平掃除有效毫安量減低之外，其他參數如kV、螺距、視野、重建中心、卷積核、層厚、間距等需要和動脈期保持完全一致，才可以進行去骨處理；③ 在動脈期去骨的同時，會去掉血管壁全部或部分鈣化和植入的支架（平掃時已經存在的高密度物質），需要結合未去骨的原始圖像才能準確診斷；④ 平掃和動脈期之間存在約10 s左右的時間差，期間被檢者在一定范圍內的輕微移動，計算機會進行配準、校準保證去骨的成功和精確，而較大和較復雜的運動則會導致骨匹配失敗、去骨不成功；呼吸運動導致的肋骨、吞咽動作導致的下頜骨、舌骨和甲狀軟骨的去骨不全后續可以再處理，而抬低頭所致的椎動脈橫突孔段的椎骨去骨不全就很難再處理；檢查時與患者有效溝通，取得患者的主動配合，并對患者適當固定、制動是檢查去骨成功的關鍵；⑤ Neuro-DSA是腦血管CTA去骨的專用軟件，顱骨之間因為結構緊密而可以視為一個整體，腦血管只與顱底骨質接觸密切，無論頭部在一定范圍內如何運動，顱骨間、血管和顱骨間的位置相對固定，所以一旦顱骨配準之后去骨效果和血管保留都會很好；而頸部血管（特別是椎動脈橫突段、頸內動脈顱底段）和骨質的關系緊密，頸部骨質結構復雜、運動多樣化，造成骨質結構之間、血管和骨質結構之間的空間位置關系不確定，可能導致大體配準失敗，或只是在保證整體最大配準率的情況，再分割層塊進行精細配準時部分去骨不完全；當然在患者位置移動輕微時用于頸部CTA也取得很好的效果[6]。

Neuro-DSA減影去骨并不需要雙能量掃描，設置一期低劑量的雙能量平掃是為了確保各項參數（除有效毫安量之外）和動脈期保持完全一致，而DE技術要求動脈期必須進行雙能量掃描，這樣一次雙期（平掃和動脈期）雙能量掃描方案得到的數據可以同時使用兩種去骨方法。DECTA去骨效率更高作為首選，在被檢查者配合欠佳等原因導致DE-CTA去骨后血管缺損時，選擇Neuro-DSA再進行去骨，進行比較后選擇更適合的去骨結果再行進一步的處理；雖然相對于單動脈期雙能量掃描，低劑量平掃稍有增加輻射劑量，但兩種方法的優缺點可以很好的互補，減少患者重復檢查的可能，提高了檢查及診斷的效率，其經濟價值和社會價值有所提高。

由于是同一個被檢查者、同一次掃描檢查，采用自身對比的方法來比較兩種方法去骨的效果，兩種方法也都是只去除骨質結構，保留其他組織結構，本研究沒有進行信噪比、對比噪聲比等方面的比較。

總之，雙期雙能量掃描模式可以優先使用DE-CTA去骨，更可以兩者聯合使用，在去骨頸部血管成像中具有較大的實用價值，可以在臨床實際工作中推廣應用。