Vitrea工作站三種頭頸CTA減影技術效果對比及臨床應用價值

龔啟慧 張志偉 蔡焰 張麗娟 姜雪 呂發金

近年來，隨著人們生活方式的改變，腦血管病的發病率逐漸升高，其具有較高的致殘率和死亡率［1］，是威脅我國居民生命和健康的重大疾病。頭頸CT血管成像（CTA）作為一種無創、經濟、高效的影像檢查技術，在觀察腦血管病發生和發展中具有重要作用，但頭頸部血管豐富，動靜脈交疊，而且和復雜的骨結構相鄰，圖像上小血管顯示不清楚或去骨不完全，仍然會造成誤診或漏診［2］，因此減影技術的正確選擇，可以提供更多的診斷信息。佳能320排CT采用寬體探測器和軌道同步減影技術，可以獲得較高空間分辨率和時間分辨率的掃描數據［3］，并且它配備的后處理工作站（Vitrea）具有三種可供頭頸CTA后處理的自動減影技術：Ortho減影、Carotid減影和Cow減影，三種技術原理有所區別，且在臨床實踐中各有優勢，本文將對三種技術的減影效果進行對比并探討其臨床應用價值。

方 法

1.臨床資料

回顧性分析2020年9月—10月于我院所有行320排頭頸CTA檢查患者的臨床及影像資料。排除標準：①影響腦血管顯示的疾病，如顱內腫瘤、血管閉塞、血管畸形；②檢查失敗，有大量金屬偽影或運動偽影干擾；③行頭頸部血管內支架置入術。共納入患者42例，包括動脈瘤7例，斑塊或狹窄28例，CTA未見明顯異?；颊?1例。其中男25例，年齡30~82歲，平均（60±13）歲；女17例，年齡48~82歲，平均（61±9）歲。

2.CT檢查方法

采用Canon Aquilion Vision 320排CT，行頭頸部CTA檢查，采用軌道同步掃描模式（Orbital）。掃描范圍從主動脈弓平面至顱頂，啟動掃描方式為閾值觸發，觸發點位于降主動脈，閾值180 HU，達到閾值后延遲3 s開始掃描，平掃及增強管電壓100 kV，采用自動管電流調制技術，旋轉速度0.4 s/r，螺距因子0.813，重建層厚0.5 mm，層間距0.3 mm，矩陣512×512，視野（FOV）320 mm2。經右手肘靜脈團注對比劑（碘美普爾，碘濃度400 mg/mL），劑量及流速根據MedRad P3T個性化注射方案［4］計算，生理鹽水50 mL，流率與對比劑相同。

3.圖像后處理

將平掃和增強數據導入Vitrea（4.0.693）后處理工作站，由1名有腦血管重建經驗的操作者依次采用三種頭頸部血管減影技術（Ortho減影、Carotid減影、Cow減影）對42例患者的圖像進行減影后存圖評價，再將減影圖像上傳至影像存儲與傳輸系統（PACS）系統，進行容積再現（VR）重組和圖像質量評價。

4.圖像質量評價

4.1 客觀評價

由同一位操作者在Vitrea工作站上對三種技術減影后的圖像上的頸內動脈C2段、大腦中動脈M2段、大腦前動脈膝部、顱頂部右側頂骨勾畫感興趣區（ROI）并進行測量，并選取同層面腦實質均勻處作為背景。確保血管內ROI位于管腔中央且不與管壁接觸，占血管橫斷面積約2/3，背景ROI面積為90~100 mm2，同時為保證三種技術減影圖像間ROI的大小、形狀及位置相同，采用在同層圖像間復制-粘貼ROI的步驟進行勾畫。記錄ROI內的CT值和SD值，并計算血管的信噪比（SNR）和對比噪聲比（CNR），計算公式分別為SNR血管=CT血管/SD血管、CNR血管=（CT血管-CT背景）/SD背景。

4.2 主觀評價

由2名有經驗的診斷醫師在PACS系統上分別對三種技術減影后的原始圖像和VR重組后的3D圖像進行評價，意見不一致時經討論達成一致。

（1）分頭部和頸胸部評價減影效果。評價標準：①減影圖像骨區域和血管周圍無高密度影，VR后完全去骨，無碎片殘留；②減影圖像骨區域和血管周圍點狀高密度影，VR后少量雜質殘留；③減影圖像骨區域和血管周圍片狀高密度影，VR后大量雜質殘留，遮蓋血管的正常顯示。

（2）觀察頭頸部主要動脈血管的顯示情況。選擇頸總動脈、頸內動脈、大腦中動脈、大腦前動脈、大腦后動脈、基底動脈、椎動脈的血管主干作為重點觀察的部位。評價標準：優，血管顯示完整，周圍無雜質干擾，血管表面光滑，無過度減影；良，血管顯示欠佳，少量雜質遮擋血管或是血管表面毛糙，少量血管表面被減掉；差，血管顯示不完整，周圍大量雜質干擾或是大量血管表面被減掉，出現假性狹窄，影響診斷。

5.統計學分析

采用SPSS 22.0軟件，客觀評價中計量資料若服從正態分布，用±s表示，采用方差分析，兩兩比較采用LSD法，若不服從正態分布，用M（Q1，Q3）表示，采用多個相關樣本的Friedman秩和檢驗。主觀評價中等級資料用率表示，采用多個相關樣本的Friedman秩和檢驗。當P＜0.05時，差異有統計學意義。

結 果

1.客觀評價減影效果

頸內動脈C2段血管的顯示：Ortho減影與Cow減影的CT值、SNR差異無統計學意義（P＞0.05），但都高于Carotid減影，SD值均低于Carotid減影（P＜0.05）。三種技術的CNR差異均有統計學意義，CNR由高到低依次為Carotid減影，Ortho減影，Cow減影（P＜0.05）。詳見表1。

大腦中動脈M2段及大腦前動脈膝部血管的顯示：Ortho減影與Carotid減影的CT值差異無統計學意義（P＞0.05），而Cow減影的CT值高于前兩種減影方法（P＜0.05）。三種減影方法的SD值、SNR差異無統計學意義（P＞0.05）。Ortho減影與Cow減影的CNR差異無統計學意義（P＞0.05），均低于Carotid減影（P＜0.05）。詳見表1。

顱頂部右側頂骨區域減影效果顯示：Carotid減影對顱骨的去骨效果最差，CT值為正且SD值較大，并顯著高于Ortho減影（P＜0.05），而Cow減影的CT值恒為-1 024 HU且不存在噪聲。詳見表1和圖1A~C。

表1 三種減影技術圖像質量客觀評價

2.主觀評價頭部及頸胸部去骨效果

三種減影技術在頭部和頸胸部的去骨效果均發現差異有統計學意義（P＜0.05）。對于頭部去骨效果，三種減影技術兩兩比較均有差異（P＜0.05），Cow減影達到Ⅰ級的圖像比率為92.86%，顯著高于Ortho減影（30.95%）和Carotid減影（2.38%），Carotid減影效果最差，圖像被評為Ⅲ級的比率為21.43%。對于頸胸部去骨效果，三種減影技術去骨效果均不徹底，兩兩比較顯示Ortho減影達到Ⅰ級圖像比率為47.62%，顯著高于Carotid減影（16.67%）和Cow減影（9.52%）（P＜0.05）。Cow減影中被評價為Ⅲ級的比率為26.19%，和其余兩種減影技術相比較差。詳見表2和圖1 A′~C′）

表2 三種減影技術去骨情況主觀評價

圖1 典型病例1（男，71歲）減影后原始圖像（A~C）和VR圖像（A′~C′）

3.主觀評價頭頸部動脈血管顯示情況

三種減影技術在頸總動脈的減影效果差異無統計學意義（P＞0.05），在頸內動脈、大腦前、中、后動脈、基底動脈及椎動脈差異有統計學意義（P＜0.05）。兩兩比較顯示：Cow和Ortho減影對于大腦中動脈的顯示顯著優于Carotid減影（P＜0.05），Ortho減影和Carotid減影在頸內動脈和椎動脈的減影效果顯著優于Cow減影（P＜0.05）。詳見表3和圖2。

表3 三種減影技術頭頸動脈血管分段顯示情況主觀評價

討 論

減影的基本原理是用增強圖像與平掃圖像逐層相減，從而去骨，剩下注入對比劑的血管，而減影圖像噪聲由平掃與增強的圖像噪聲相加［5］，因此和單獨的CTA圖像相比，背景噪聲增加，血管顯示的CT值降低?？陀^評價選擇頸內動脈C2段代表顱底大血管，大腦中動脈M2段和大腦前動脈膝部［6］代表遠離顱底的顱內較纖細血管。研究結果顯示，Carotid減影后圖像上頸內動脈C2段CT值和SNR相對較低，而SD值相對較高，因此對顱底大血管而言，Carotid減影顯示的效果最差。而大腦中動脈M2段和大腦前動脈膝部的結果同時顯示，Cow減影的CT值高于其余兩種方法，對顱內較細小血管而言，Cow的顯示效果最優。這是因為圖像VR對血管亮度和管徑的顯示受血管CT值影響［7］，減影后原始圖像上血管CT值越高，則VR后觀察者肉眼所見血管亮度越高，管徑越粗。Carotid減影處理后三處血管的CNR均稍高于其余兩種方法，這可能是此法減影后背景區域CT值略微降低導致，且在實際觀察中發現CT值差異造成的影響更為顯著。顱骨區域的減影效果對比顯示，Carotid減影后最易殘留高密度影，所測量ROI的CT值為正且SD值最高，減影圖像上骨區域的CT值越趨于負值時，重組后才越能避免骨對血管的遮擋。Cow減影在此處表現最優，這是因為Cow減影根據頭骨在空間中平移或旋轉且不會改變形狀［8］，首先采用剛性對位算法糾正運動偽影，接著從平掃圖像中提取骨骼作為蒙片，再與增強圖像減，相減后原有骨區域內CT值設定為一個定值即-1 024HU［9］，且不存在噪聲。

主觀評價結果顯示：Cow減影對頭部去骨效果優于Ortho減影和Carotid減影，但剛性對位是對平面內移動進行補償的對位技術，下頜骨或椎體的多維運動無法得到對位［9］，因此剛性對位的范圍局限于上半部分顱骨，對下頜骨、頸部及胸部骨的去骨效果較差，容易出現大量偽影。此外，Cow減影還會去除肺尖動脈（圖2）。Ortho減影與Carotid采用柔性對位算法，使用可變形的像素網格圖對平掃和增強后的解剖結構進行投影，非線性和線性的體素位移都可以對位［10-11］，對位范圍較大，當頸部及胸部出現因運動、呼吸或吞咽導致的平掃和增強圖像的輕微不匹配時，去骨情況和對血管的顯示情況較Cow減影更優，其中Ortho減影對頸胸部的去骨效果顯著優于Carotid減影。但對于頭動明顯的患者，Ortho減影和Carotid減影效果較差，偽影形式分別為顱骨內點狀、片狀高密度影，乳突小房處也容易殘留高密度影（圖2）。所以，當進行頭頸CTA檢查患者的病變主要位于頭部時，或掃描時出現少量運動偽影時，宜選用Cow減影；若合并頸部或胸部病變，為防止殘留骨質遮擋血管及病變顯示，宜選用Ortho減影或Carotid減影。

圖2 典型病例2（女，82歲）三種減影技術的血管顯示

分段評價三種技術對頭頸部動脈血管顯示情況時，Ortho減影和Cow減影因去骨更徹底和血管CT值較高，對顱內血管的顯示較優，尤其對大腦中動脈的顯示顯著優于Carotid減影。但Cow減影對頸內動脈和椎動脈的顯示較差，因為采用閾值去骨，提取骨蒙片時若血管靠近骨或兩者CT值相近，如頸內動脈巖段、破裂孔段、床突段以及椎動脈靠近頸椎橫突孔處，易因去骨減影過度出現邊緣毛糙或缺損的情況，嚴重者可能造成血管假性狹窄的誤診（圖3）。這與姜雪等［12-13］等的研究結果一致。因此，若病變如動脈瘤、斑塊等位于頸內動脈或椎動脈，使用Cow減影時宜結合CTA原始圖像或多種減影技術對比觀察。

此外，本研究在PACS系統進行三種減影圖像的VR顯示及圖像質量評價，控制了血管顯示閾值的一致，此前的研究在不同的后處理工作站間進行比較，容易因軟件內默認閾值的設置不同，影響血管的顯示。三種減影技術均為自動減影，無須手動去骨便可得到完整的頭頸CTA血管圖像，在減影速度和易操作程度上優于現有的一些減影技術［13-14］。但本研究評價的血管局限于影像診斷中重點觀察的動脈血管，未涉及靜脈和顱外動脈血管，進一步優化減影技術，使全腦血管能真實顯示，是接來下的研究目標。

綜上所述，三種減影技術具有不同的優缺點，Cow減影對小血管顯示最優，去骨效果最徹底，受頭部運動的影響最低，但對于近骨血管容易去骨過度；Ortho減影和Carotid減影對于血管顯示較光滑完整，但易受到殘余骨質遮擋，影響對血管的觀察，同時對位范圍更大，頸胸部去骨情況更好，其中Ortho減影去骨和血管顯示效果優于Carotid減影。臨床實踐中需根據所觀察病變的部位及偽影情況選擇合適的減影技術，或者采用多種技術相結合進行觀察。