4D-CTA在顱內動脈瘤診斷中的應用價值

蔣孝先，羅光華，周飛，劉文洪

（南華大學附屬第一醫院放射科，湖南 衡陽 421001）

影像學方法能夠發現已經破裂的顱內動脈瘤的責任動脈以及未破裂的顱內動脈瘤的發生位置［1］。目前常用的方法包括經血管造影檢查（digital subtraction angiography，DSA）、經全腦血管多層螺旋CT血管造影（multislice spiral CT angiography，MSCTA）、磁共振成像（magnatic resonance imaging，MRI）。DSA對顱內動脈瘤診斷的準確率較高（準確率與敏感率達99%），通常被臨床公認為檢查顱內血管病變的金標準，但DSA操作過程中注射血管造影劑采用導管法，對于患者來說屬于有創性操作，常導致相關并發癥的發生［2］。MRI檢查時間較長，術后評價欠佳，而且對于顱內動脈瘤早期的檢查難度較大，因此也不能作為普查的常用方法［3］。CTA為一種無創性的血管成像技術，費用較低、操作方便、并發癥發生率較低，能夠快速獲得腦血管解剖影像，通過生成的三維圖像能夠從多個角度旋轉觀察目標血管，并通過局部放大方法，對于病變血管解剖學影像細節的特點進行顯示和分析［4］。而且CTA具有較高的時間、空間分辨率，檢測過程中掃面速度較快，患者容易接受，能夠為動脈瘤的診斷、圍術期的評價提供客觀參考資料［5］。目前，四維CT血管造影（four-dimensional CT angiography，4D-CTA）已經逐步應用于臨床腦血管疾病的診斷中。由4D-CTA重組出的全腦灌注成像可準確評估蛛網膜下腔出血患者血流動力學改變情況［6］。本研究探討4D-CTA在顱內動脈瘤診斷中的應用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料及分組

回顧性收集本院2017年5月至2018年12月收治的100例顱內動脈瘤患者的臨床資料。入組患者均經CTA確診。臨床表現為突發頭痛、伴有惡心嘔吐、嗜睡、昏迷、動眼神經麻痹、偏癱或感覺障礙。納入標準：（1）具有準確詳實的臨床資料，且影像學資料完整；（2）經CTA檢查確診；（3）能明確責任動脈。排除標準：（1）由外傷、感染等引起的繼發性顱內動脈瘤；（2）合并其他腦血管畸形引起蛛網膜下腔出血；（3）疑似動脈瘤破裂出血，但經全腦影像學檢查及手術均未發現動脈瘤；（4）動脈瘤顯影效果極差，或因各種原因未獲得測量數據；或動脈瘤形狀奇特測量困難；（5）責任動脈瘤非囊性動脈瘤；瘤內伴有血栓；（6）臨床資料或影像學資料不全面。

采用4D-CTA掃描方案的50例患者作為研究組，根據顱內動脈瘤是否破裂進一步分為破裂組（n=32）和非破裂組（n=18）。采用3D-CTA掃描方案的50例患者作為對照組。本研究符合知情同意原則，患者均簽署知情同意書。研究組男29例，女21例；年齡20～75歲，平均年齡（55.3±5.6）歲。對照組男30例，女20例；年齡20～76歲，平均年齡（54.9±5.6）歲。研究組與對照組年齡、性別比較差異無統計學意義（均P＞ 0.05）。

1.2 方法

患者靜臥，固定頭部，所有檢查均在雙源Flash CT上完成。

1.2.1 4D-CTA掃描：球管電壓80 kV，100 mAs，球管旋轉時間0.28 s/r，掃描模式為4D螺旋掃描模式，掃描范圍15 cm，掃描時間40.17 s。時間序列：第一掃描時間0～24.1 s，間隔1.5 s，掃描17次；第二掃描時間24.1～40.17 s，間隔3 s，掃描5次。靜脈注射碘必樂（300 mg I/mL，30 mL）和生理鹽水（30 mL）。5 s延遲，進行動態掃描。原始數據重組：層厚0.75 mm、層間距0.5 mm進行4D-CTA成像與灌注分析。

1.2.2 3D-CTA掃描：常規掃描定位，頭顱平掃（下頜骨至顱頂）。之后進行3D-CTA掃描，球管電壓120 kV。肘前靜脈注射碘必樂（300 mg I/mL，60 mL）和生理鹽水（30 mL）。人工智能觸發掃描，延遲5 s，得到原始數據進行重組。

1.3 觀察指標及評價標準

1.3.1 客觀、主觀圖像質量評價：將各組原始數據經MM Reading軟件進行頸內動脈（internal carotid artery，ICA）、大腦中動脈（middle cerebral artery，MCA）、腦實質CT值的測量，測量3次后取平均值。通過相關公式進行信噪比（signal to noise ratio，SNR）、噪聲比（carrier noise ratio，CNR）計算。SNR=靶血管的CT值/腦實質CT值的標準差。CNR=（靶血管CT值-腦實質CT值）/腦實質CT值的標準差。主觀圖像質量評分以5分法進行評價：1分，存在明顯偽影、動脈強化程度極低、血管模糊、無法顯示細節，圖像無診斷價值；2分，輕度偽影、動脈強化程度稍差、血管稍模糊、細節欠佳，圖像噪聲感較強，基本不影響診斷；3分，無偽影，動脈強化良好、邊緣清晰、圖像質量良好；4分，無偽影，動脈強化好，邊緣銳利，圖像噪聲小；5分，圖像極佳，無偽影，動脈強化好，圖像平滑。

1.3.2 研究組與對照組輻射劑量比較：比較2組CT劑量指數、劑量長度乘積、輻射有效劑量。輻射有效劑量=劑量長度乘積×轉化因子（κ，取值0.002 1）。

1.3.3 動脈瘤4D-CTA影像學特征比較：破裂組、非破裂組患者動脈瘤4D-CTA影像學特征主要觀察指標包括動脈瘤大小、形態、是否存在子囊、有無搏動點、動脈瘤的位置。對顱內動脈瘤患者4D-CTA各檢測參數進行受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線及最佳臨界點分析。

1.4 統計學分析

采用SPSS 22.0統計學軟件進行數據分析。正態分布計量數據用表示，組間比較采用t檢驗；非正態分布數據采用M（P25～P75），組間比較采用非參數檢驗。計數資料采用例數或百分比表示，組間比較采用χ2檢驗或Fisher確切概率法。繪制ROC曲線用于實驗的準確性評價。P＜ 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 圖像質量比較

結果顯示，研究組、對照組主觀圖像質量評分為（4.05±0.32）分、（4.02±0.35）分，2組比較差異無統計學意義（t=0.447，P＞ 0.05）。

2組客觀圖像質量統計結果顯示，研究組ICA、MCA的CT值均明顯高于對照組，差異有統計學意義（P＜ 0.01）。研究組腦實質的CT值、噪聲值均明顯高于對照組，差異均有統計學意義（P＜ 0.01）。見表1。

2.2 輻射劑量比較

結果顯示，研究組CT劑量指數、劑量長度乘積、輻射有效劑量均明顯低于對照組，差異均有統計學意義（P＜ 0.01）。見表2。

表1 研究組與對照組客觀圖像質量比較Tab.1 Comparison of objective image quality between the experiment and control groups

2.3 破裂組、非破裂組的4D-CTA檢測指標比較

4D-CTA影像學特征分析結果顯示，破裂組患者瘤頸寬、瘤體高度、瘤體長度、動脈瘤寬頸、瘤體高度/瘤頸寬、瘤體長徑/載瘤動脈直徑、瘤體寬頸/瘤頸寬值均明顯高于非破裂組，差異有統計學意義（均P＜ 0.05）；而2組載瘤動脈直徑、瘤體高度/瘤體寬頸值比較無統計學差異（均P＞ 0.05）。見表3。破裂組存在子囊比率、形態不規則比率、有搏動點的比率均明顯高于非破裂組，差異有統計學意義（均P＜ 0.05）。2組動脈瘤位置比較有統計學差異（P＜0.001）。見表4。

2.4 顱內動脈瘤患者4D-CTA各檢測參數的ROC曲線分析

ROC曲線結果顯示，瘤體高度/瘤頸寬的曲線下面積最大，AUC值為0.681。瘤體長徑/載瘤動脈直徑、瘤體高度、動脈瘤寬頸、瘤體寬頸/瘤頸寬、瘤體長度的AUC值分別為0.677、0.643、0.632、0.625、0.621。均有統計學意義（P＜ 0.05或P＜ 0.01）。見圖1、表5。

表2 研究組與對照組放射劑量比較Tab.2 Comparison of radiation dose between the experiment and control groups

表3 動脈瘤4D-CTA影像學特征分析Tab.3 4D-CTA imaging characteristics of aneurysm within the experiment group

表4 動脈瘤4D-CTA其他檢測指標比較［n （%）］Tab.4 Comparison of other aneurysm indicators with 4D-CTA within the experiment group［n（%）］

3 討論

顱內動脈瘤又稱腦動脈瘤，是危害人類健康的重大疾病之一，其主要病理學改變為顱內動脈管壁異常膨出、擴張，常呈現囊狀、梭狀、球狀的結果改變［7］。病因尚不完全清楚。流行病學研究［8］顯示，顱內動脈瘤是造成蛛網膜下腔出血的首要病因。發病年齡常見于40～60歲，發病部位常見于腦底動脈環前半部。顱內動脈瘤患者常由于某些不可避免的因素（大便用力、情緒激動、過度勞累等）導致動脈瘤破裂，產生蛛網膜下腔出血，給患者心理帶來恐懼［9］。一項多中心meta分析研究［10］結果顯示，成年人群中發生未破裂顱內動脈瘤的患病率為3.2%左右。

圖1 顱內動脈瘤患者4D-CTA各檢測參數的ROC曲線Fig.1 ROC curves of 4D-CTA detection parameters in intracranial aneurysm patients

顱內動脈瘤起病比較隱匿，不易被察覺。未破裂的顱內動脈瘤并不可怕，及早發現便可控制。然而，由于檢查手段限制、經濟條件等原因，部分顱內動脈瘤患者往往會在動脈瘤破裂出血后才被發現。影像學方法能夠發現已經破裂的顱內動脈瘤的責任動脈以及未破裂的顱內動脈瘤的發生位置［11-12］。

CTA檢查時間短、費用相對較低，能清晰地顯示動脈瘤與載瘤動脈以及周圍組織的解剖關系，有利于術前制定最佳治療方案。對于CTA檢測顱內動脈瘤的臨床價值，國外已做了大量研究。XING等［13］研究認為≥ 3 mm的動脈瘤，CTA的敏感性基本上與DSA一致；NUMMINEN等［14］認為CTA可作為急性蛛網膜下腔出血以及可疑動脈瘤患者的初選檢查方法，必要時再行DSA進行確診。3D-CTA能夠立體顯示載瘤動脈、腦動脈瘤，評價動脈瘤部位、大小、年齡及形態學特征對破裂風險的預測價值；4D-CTA能夠實時圖像數據處理及定量分析，觀察動脈瘤壁在心動周期不同期相中的形態學變化，計算腦動脈瘤瘤壁的力學特點和分布，評價動脈瘤壁的力學特點對破裂風險的預測價值。

表5 顱內動脈瘤患者4D-CTA各檢測參數 ROC曲線及最佳臨界點Tab.5 ROC curves and optimal critical points of 4D-CTA parameters in intracranial aneurysm patients

本研究中研究組在檢查中使用30 mL對比劑，對照組使用60 mL對比劑，結果顯示，研究組主觀圖像質量評分與對照組比較無統計學差異（P＞0.05）。可見，應用4D-CTA掃描模式使用較少的對比劑也同樣能夠獲得良好的圖像質量。也間接證實了4D-CTA掃描模式對顱內動脈瘤具有較高的診斷能力。

在CTA檢查過程中，對比劑與輻射劑量引起的腎功能損害已經引起了醫學界的廣泛關注。CTA檢查往往為了追求高質量的圖像會應用較高濃度的對比劑，這將為患者帶來嚴重的腎臟毒性。尤其對于已經合并有充血性心力衰竭、腎功能損害、糖尿病腎病等疾病的患者來說，在進行CTA檢查的過程中降低對比劑的濃度十分必要。CT輻射劑量與致癌可能性的關系也已經得到證實。如何在保證圖像質量的前提下，盡可能降低對比劑的濃度和CT的輻射劑量具有重要的臨床意義。

在客觀圖像質量評價方面，研究組ICA、MCA的CT值均明顯高于對照組，但2組間的SNR、CNR值比較無統計學差異（P＞ 0.05）。SNR、CNR值是綜合評價CTA圖像質量的指標，本研究結果說明2組的圖像質量無明顯差異，均可對頭顱動脈進行良好的顯示。然而研究組CT劑量指數、劑量長度乘積、輻射有效劑量均明顯低于對照組，說明在獲得同樣圖像質量的前提下，研究組的輻射劑量明顯低于對照組。

顱內動脈瘤的大小、形態、是否存在子囊、發生部位、有無搏動點等均為動脈瘤破裂的相關危險因素。本研究動脈瘤4D-CTA影像學特征分析結果也顯示，破裂組患者的瘤頸寬、瘤體高度、瘤體長度、動脈瘤寬頸、瘤體高度/瘤頸寬、瘤體長徑/載瘤動脈直徑、瘤體寬頸/瘤頸寬均明顯高于非破裂組（均P＜ 0.05）。破裂組存在子囊比率、形態不規則比率、有搏動點的比率均明顯高于非破裂組（均P＜0.05）。2組動脈瘤位置比較也存在統計學差異（P＜0.001）。破裂組顱內動脈瘤主要發生于MCA、后交通動脈、前交通動脈。ROC曲線結果顯示，4D-CTA獲得的瘤體高度/瘤頸寬、瘤體長徑/載瘤動脈直徑、瘤體高度、動脈瘤寬頸、瘤體寬頸/瘤頸寬、瘤體長度等指標，在診斷動脈瘤是否破裂方面均有統計學意義（P＜ 0.05或P＜ 0.01）。

綜上所述，4D-CTA能在低濃度對比劑、低輻射劑量的條件下，觀察到顱內動脈瘤的靜態特征（大小、部位、子瘤、形態等），也能體現動脈瘤壁的運動情況（搏動點），使對異常波動點的觀測成為可能。因此，4D-CTA對破裂動脈瘤的診斷具有重要的臨床意義。