雙層探測器光譜CT虛擬單能量40 keV在老年病人下肢動靜脈血管造影中的應用價值

王皓 聶春焰 楊帆 朱曉鳴 王友 姜磊

下肢動脈硬化閉塞癥(arteriosclerosis obliterans,ASO)與下肢深靜脈血栓(deep venous thrombosis,DVT)是老年病人下肢血管的常見疾病,隨著疾病的進展可引起下肢水腫、潰瘍、壞疽和肺動脈栓塞等嚴重疾病,對生存質(zhì)量和生命安全產(chǎn)生極大影響。因此,對老年病人進行早期、全面的評估和治療下肢血管疾病具有至關(guān)重要的臨床意義[1]。臨床評估下肢血管疾病主要方法是影像學檢查,雖然數(shù)字減影血管造影(DSA)是診斷下肢血管疾病的金標準[2],但由于其有創(chuàng)性、較高的電離輻射和費用無法廣泛用于老年病人。多普勒超聲因無創(chuàng)、可重復、價格低等優(yōu)勢在臨床下肢血管檢查中應用廣泛,然而當下肢出現(xiàn)嚴重水腫、創(chuàng)傷或打石膏時則無法進行超聲檢查[3]。CT動脈血管造影(CTA)和CT靜脈血管造影(CTV)因非侵入性、高分辨率、可進行多種后處理等優(yōu)勢已被廣泛應用于臨床對下肢血管的評估,但由于動靜脈循環(huán)時間的差異,這兩種血管成像檢查需要分別進行掃描。

雙層探測器光譜CT(IQon Spectral CT)作為一種目前最新的能譜CT成像技術(shù),在外周血管檢查中,可以有效地優(yōu)化圖像質(zhì)量、提升檢查成功率,使用虛擬單能量圖(VMI)40 keV技術(shù)為更好地顯影與評估下肢動靜脈血管提供了可能,同時輻射劑量和碘造影劑使用量降低[4]。本研究旨在探討利用雙層探測器光譜CT虛擬單能量40 keV,在老年病人中通過一次掃描同時獲得下肢動靜脈血管高質(zhì)量圖像的可行性和應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2021年10月至2022年11月在南京醫(yī)科大學第四附屬醫(yī)院行下肢CTV檢查的病人影像和臨床資料。納入標準:(1)年齡≥60歲;(2)接受雙層探測器光譜CT下肢CTV檢查。排除標準:(1)下腔靜脈CT值<100 HU;(2)下肢金屬內(nèi)固定植入術(shù)后。最終納入病人30例,其中男13例,女17例,年齡61～89歲,平均(72.0±9.0)歲,平均BMI為24.25±3.10;其中包括下肢動脈斑塊10例,下肢靜脈血栓16例,另4例未見明顯異常。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(20221223-K074)。

1.2 采集重建方法 采用雙層探測器光譜CT(IQon Spectral CT,Philips,Netherlands)掃描。采用LF雙筒高壓注射器注射非離子型對比劑碘克沙醇(南京正大天晴制藥有限公司,國藥準字H20183201,規(guī)格100 mL:32 g),劑量為100 mL,速率為2.5 mL/s,接著以相同速率注射生理鹽水30 mL,注射140 s后開始掃描[5]。掃描從足底至L3椎體下緣,管電壓120 kVp,管電流采用自動mAs調(diào)節(jié),探測器寬度40 mm,X線球管旋轉(zhuǎn)速度為0.75 s/周,螺距為0.797,矩陣為512×512。掃描采集完成后,使用iDose4迭代技術(shù)將原始數(shù)據(jù)分別重建為VMI 40 keV組及120 kVp傳統(tǒng)混合能量圖(conventional image,CI)組,并保存光譜數(shù)據(jù)包(spectral basic images,SBI)。圖像層厚層間距均為1 mm,窗寬為400 HU,窗位為60 HU。

1.3 圖像分析 使用飛利浦星云工作站(Philips Intelli Space Portal)對VMI 40 keV組和CI組的圖像進行主客觀評價分析。

1.3.1 主觀評價:由2名具有10年以上影像診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師獨立對VMI 40 keV組和CI組進行主觀評價,評分前進行規(guī)范化操作培訓,評價內(nèi)容包括髂動靜脈、股動靜脈、腘動靜脈、脛后動靜脈和全動靜脈共10組。采用5分評價法[6],評分標準:5分:圖像質(zhì)量優(yōu)秀,血管顯示清晰,無偽影;4分:圖像質(zhì)量良好,血管顯示清楚,偽影輕微,滿足診斷;3分:圖像質(zhì)量一般,血管顯示模糊,有部分偽影,勉強滿足診斷;2分:圖像質(zhì)量較差,血管顯示很模糊,偽影明顯,難以診斷;1分:圖像質(zhì)量差,血管未顯示,無法診斷。

1.3.2 客觀評價:由1名具有10年以上影像技術(shù)經(jīng)驗的放射科技師,在Spectral View 2D模式下分別顯示VMI 40 keV組和CI組的影像,通過勾畫3～20 mm2的感興趣區(qū)(region of interest,ROI),確保2組ROI大小、范圍和位置一致。通過對VMI 40 keV組和CI組的髂動靜脈、股動靜脈、腘動靜脈、脛后動靜脈測量獲得的CT值,以鄰近肌肉組織的CT值作為背景CT值,以肌肉組織的標準差(SD)作為噪聲值,計算各個ROI的信噪比(SNR)和對比噪聲比(CNR),SNR=CTROI血管/SDROI肌肉,CNR=(CTROI血管-CTROI肌肉)/SDROI肌肉。

2 結(jié)果

2.1 主觀評價比較 VMI 40 keV組全動脈:Kappa=0.797,P<0.001;CI組全動脈:Kappa=0.757,P<0.001;VMI 40 keV組全靜脈:Kappa=0.628,P<0.001;CI組全靜脈:Kappa=0.562,P<0.001。2組圖像主觀評分顯示,VMI 40 keV組的各段血管評分均優(yōu)于CI組,差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。見表1。

表1 2組圖像主觀評分比較[M(Q1,Q3),n=30]

2.2 客觀評價比較 通過對髂動靜脈、股動靜脈、腘動靜脈、脛后動靜脈的測量和計算發(fā)現(xiàn),VMI 40 keV組的CT值、SNR、CNR均高于CI組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。見表2,圖1,2。

注:A～D:CI組橫斷位示意圖,可見雙側(cè)下肢動靜脈血管顯示一般,邊緣毛糙; E～H:VMI 40 keV組橫斷位示意圖,可見雙側(cè)下肢動靜脈血管顯示非常好,邊緣銳利,對比清晰。

注:雙側(cè)下肢動靜脈血管顯示清晰,對比優(yōu)秀,動靜脈相互伴行可清晰分辨;A:最大密度投影(MIP);B:虛擬現(xiàn)實(VR)前后位;C:VR后前位

表2 2組圖像客觀質(zhì)量評價比較

3 討論

隨著人口老齡化程度的不斷加劇,患高血壓、糖尿病、動脈硬化、高血脂等基礎疾病的老年病人也在逐年增多,這些疾病不僅對心臟、腦部、腎臟等造成損害,還容易導致下肢血管血栓、閉塞、狹窄等問題。尤其是長期臥床的老年病人,下肢血栓是導致急性肺栓塞的主要原因之一[7],因此早期評估老年病人ASO與DVT具有重要的臨床意義。下肢CTA與下肢CTV具有非侵入性、高分辨率、可進行多種后處理等優(yōu)點,在臨床上廣泛用于評估下肢血管病變[8]。然而,目前下肢CTA與CTV檢查需要分別進行2次掃描檢查,從而產(chǎn)生的電離輻射危害不容忽視。此外,由于下肢肢體較長,循環(huán)較慢,通常需要注射較多的碘造影劑,這將對老年病人造成明顯的腎臟損傷[9]。為了解決這些問題,本研究利用雙層探測器光譜CT提出一種同時獲得下肢動靜脈血管成像的方法,相對于2次掃描檢查,這種方法可以明顯減少造影劑使用量和輻射劑量,從而降低因多次檢查造成的電離輻射損傷和造影劑腎臟損傷的可能性,對于老年病人具有較好的臨床應用價值。同時,下肢動靜脈共同顯影成像也有利于評估下肢ASO與DVT,并更好地觀察下肢動靜脈血管之間的關(guān)系,如髂靜脈受壓綜合征、動靜脈瘺等疾病,此外,該方法還有助于外科和介入手術(shù)的評估與治療。

在傳統(tǒng)間接法下肢CTV掃描時,由于老年病人生理機能的下降,相較年輕人群血液循環(huán)流速降低,碘造影劑到達下肢靜脈前經(jīng)過血液循環(huán)稀釋,濃度明顯降低,對比欠佳,后期處理難度大,從而影響診斷[10]。同時,在下肢CTV掃描的圖像中,雖然下肢動脈內(nèi)含有少量造影劑,但因為血液循環(huán)的稀釋使其對比欠佳,從而無法診斷。利用雙層探測器光譜CT虛擬單能量技術(shù),可在降低能級的同時逐漸增加碘的衰減和血管的強化,從而提高了血管內(nèi)的CT值,增加了動靜脈血管與周圍組織的對比度,獲得良好的SNR和CNR,有利于提高靜脈血栓的檢出[11-13]。

已有研究發(fā)現(xiàn),在下肢CTV的檢查中,采用虛擬單能量40keV相比于常規(guī)CT,圖像質(zhì)量得到了優(yōu)化,為下肢靜脈血栓的診斷提供了更好的可能性[14-15]。本研究通過對髂動靜脈、股動靜脈、腘動靜脈、脛后動靜脈的主觀評分和客觀評價后發(fā)現(xiàn),40 keV 組的CT值、SNR和CNR均高于CI組(P<0.01),同時兩位醫(yī)師對VMI 40 keV組的主觀評分也高于CI組(P<0.01),與上述研究結(jié)果一致。這表明虛擬單能量40 keV不僅能夠提升下肢靜脈血管的圖像質(zhì)量,還可以在下肢CTV間接法掃描的同時對下肢動脈進行評估,實現(xiàn)一次掃描同時獲取下肢動靜脈成像的效果。

本研究存在以下局限性,首先本研究為回顧性、單中心研究,樣本數(shù)量較小,因此結(jié)果可能存在一定偏倚;其次沒有根據(jù)病人BMI采用個性化造影劑方案,在今后的研究中將進一步完善。

綜上所述,采用雙層探測器光譜CT 虛擬單能量40 keV技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)1次掃描同時獲得下肢動脈和靜脈的高質(zhì)量成像,該技術(shù)適用于老年病人,值得臨床推廣應用。