雙能量CT在AIS血管內治療術后即刻顱內出血診斷中的應用價值

顧越 趙義 劉振生 瞿航 周龍江 王葦

急性缺血性腦卒中（acute ischemic stroke，AIS）是最常見的卒中類型，占我國腦卒中的69.6%～70.8%，我國住院AIS患者發病后1年病死率為14.4%～15.4%，致殘率為33.4%～33.8%[1]。AIS治療和預后的關鍵在于及早再通閉塞的血管，挽救缺血半暗帶。目前，臨床廣泛應用血管內介入治療延長溶栓的治療時間窗，提高閉塞大血管的再通率[2-3]，但由于AIS后梗死區的相應血管本身受到損傷，血管壁通透性增加，當閉塞血管再通后可能繼發顱內出血，其發生率約6.3%～15.4%，且多在術后6 h內[4]，也可發生于術后72 h內[5]。同時，由于血腦屏障的破壞，血管內治療所運用的含碘對比劑也會滲出到周圍腦組織間隙內，并殘留一段時間，即對比劑外滲。這兩個早期并發癥在常規電子計算機斷層掃描（computed tomography，CT）平掃上都呈高密度，不易準確區分[6]，而二者的臨床處理卻不同。常規CT需要延時隨訪才能準確判斷早期出血[7-8]，進而可能延誤疾病治療。因此準確、迅速鑒別診斷出血和對比劑外滲對于AIS患者后續治療方案的選擇和預后判斷至關重要。近年來，雙能量CT（dual-energy CT，DECT）逐漸被大眾熟知，它利用不同物質在不同電壓下所致的X線衰減變化差異，基于三物質分離原理進行碘或鈣的物質分離，不僅可以鑒別出血與碘對比劑[9-11]，而且還能鑒別出血和鈣化[12-13]。因此本研究運用DECT后處理技術探討DECT在AIS血管內治療術后顱內早期出血判斷中的應用價值。

資料與方法

一、研究對象

共納入2019年6月至2020年7月在我院就診的急性缺血性卒中患者50例。納入標準：（1）按照2018版《中國急性缺血性腦卒中診治指南》[1]明確診斷急性缺血性卒中；（2）入院24 h內行血管內治療（血管內機械取栓、血管內血栓抽吸術、血管成形術和動脈溶栓）；（3）術后立即行雙源CT雙能量檢查；（4）術后24～48 h內行常規CT或磁共振SWAN序列復查。排除標準:（1）繼發于腦外傷及腦腫瘤的顱內出血；（2）患者不能完成檢查或圖像質量較差。

二、掃描方法與參數

雙能量CT檢查均應用第三代雙源CT（Siemens Somatom Force，德國 )，掃描范圍自顱底至顱頂，管電壓為90 kV和Sn150 kV，采用自動管電流，準直器寬度64 mm×0.6 mm，掃描野（field of vision，FOV）233 mm，矩陣 512×512，自動重建層4 mm，層間距4 mm，掃描螺距0.7，管球旋轉時間1.0 s/r。融合圖像（MIX）的融合系數為0.5，即按50% 150 kV的數據與50% 90 kV的數據之比計算后融合生成等價常規120 kV CT圖像。

常規CT掃描參數：120 kV，340 mA，螺距1.2，球管轉速0.5 s/r，層厚6 mm，重建間隔6 mm。SWAN序列掃描設備及參數：GE ARCHITECT 3.0T MR成像儀，頭部專用48通道相控陣線圈，TE out of phase，TR minimum，翻轉角15°，層厚2 mm，視野23 cm×23 cm，矩陣448×288，Pixel Size 0.5×0.8，掃描時間 3 min。

三、圖像處理與分析

將原始數據傳輸至Syngo.via后處理工作站，運用雙能量CT后處理生成混合能量圖（mixed energy images，MIX）、虛擬平掃圖像（virtual noncontrast images，VNC）、碘覆蓋圖（iodine overlay maps，IOM）及虛擬去鈣圖（virtual non-calcium images，VNCa）。

評價標準：（1）出血：VNC圖像高密度，IOM圖像無高密度；（2）對比劑外滲：VNC圖像無高密度，IOM圖像高密度；（3）對比劑外滲合并出血：VNC圖像及IOM圖像呈高密度；（4）當懷疑腦實質區存在不典型鈣化（形態及CT值不易與出血區分）可以額外重建出VNCa圖，不典型鈣化在VNCa圖像上呈等密度。由2名具有10年以上工作經驗的高年資影像科醫師以前述標準采用雙盲法判斷，若揭盲后診斷結果不一致時，共同協商決定。本研究以術后24～48 h內常規CT或磁共振SWAN序列隨訪為標準進行對照：（1）若DECT上高密度影消失或基本消失，則診斷為對比劑外滲；若高密度影仍存在或增加，且周圍出現低密度環則診斷為出血；若高密度未見明顯變化或存在于術前CT平掃上則診斷為鈣化。（2）若磁共振SWAN序列上梗死區出現低信號，相位圖為低信號則診斷為出血；相位圖為高信號則診斷為鈣化。

四、統計學方法

應用SPSS 18.0軟件對數據進行統計學分析。以術后24～48 h后隨訪頭顱CT平掃或磁共振SWAN序列為金標準，分析DECT對早期出血診斷的敏感度、特異度、陽性預測率、陰性預測率，準確率。

結 果

本研究共納入50例患者，男性32例，女性18例，年齡42～79歲，平均年齡(60.9 ± 10.5)歲。其中9例MIX圖像未見顱內高密度影，另外41例MIX圖像見顱內高密度影。依據前述診斷標準，DECT診斷對比劑外滲29例（29/41，70.7%），其中24例經隨訪檢查確診（圖1），余5例高密度影仍存在或擴大，確診為出血轉化；DECT診斷對比劑外滲合并出血12例（12/41，29.3%），經隨訪檢查確診（圖2）；DECT診斷10處不典型鈣化經隨訪或結合前片對照全部證實（圖3）。DECT識別AIS血管內治療術后顱內出血敏感度為70.6%（12/17）、特異度為100%（36/36）、陽性預測率為100%（12/12）、陰性預測率為87.8%（36/41）、 準確率為90.6%（48/53）。

圖1 男，50歲，取栓介入術后即刻DECT掃描，術后30 h常規CT復查

圖2 男，67歲，取栓介入術后即刻DECT掃描，術后24 h常規CT復查

圖3 女，74歲，溶栓后DECT掃描，與術前常規CT對照

討 論

一、雙能量CT物質鑒別原理

DECT通過兩套球管系統或高低壓瞬切技術等提供兩種能量的X線，利用不同物質在不同球管電壓下所致的X線衰減變化（或者是CT值）的差異進行物質鑒別（圖4A）。在顱內通常以腦脊液、腦組織和碘作為3個基物質，任意組織只要是由這3種基物質以一定比例混合而成，那么組織的二維圖坐標一定處于這個三角形內。經雙能量后處理，提取出碘的信息可以得到VNC、IOM和IM。VNC圖是去除了碘成分后，與常規CT平掃圖像質量類似的一種重建后圖像[14]。IM圖是提取碘成分得到的碘物質密度成像，能直觀地反映病變內碘濃度的差異，可以定量測量病灶內碘濃度，評價病灶的血供狀況和血管化程度。IOM圖是由VNC圖和IM圖融合而成。DECT的三物質分離的局限性在于鈣化不屬于VNC中的三基物質，在VNC和IOM上呈高密度（圖4B），在沒有任何提示的情況下，DECT無法準確將對比劑外滲合并出血與鈣化相區分[15-16]，這在一定程度上會降低DECT對出血診斷的特異性。然而，在以DECT三物質分離（腦脊液、腦組織和鈣）獲得的VNCa圖上，碘不屬于VNCa中的三基物質，碘若以鈣的斜率歸一化到腦脊液-腦組織基線上的落點在腦脊液的下方，所以碘在VNCa圖上呈現為低于腦脊液的低密度影，而不典型鈣化處于基物質三角形內，其歸一化到基線上的落點在腦脊液的上方，多呈等密度影（圖4C、5）。因此，當懷疑腦實質區存在不典型鈣化時可以重建出VNCa圖幫助與對比劑外滲合并出血相鑒別。

圖4 雙能量CT物質鑒別原理圖

二、雙能量CT在AIS血管內治療術后顱內出血與對比劑外滲鑒別診斷中的價值

近年來，雙能量CT已成為研究熱點，其在臨床相關方面的研究越來越多。Phan等[16]對40例接受血管內治療的患者行DECT掃描，并以24～48 h的隨訪影像為參照，根據所在腔室的不同，DECT判斷出血的敏感性、特異性和準確性分別為100%、84.4%～100%和87.2%～100%，然 而在47個 由DECT診斷為對比劑外滲合并出血的高密度影中有5個確診為鈣化。此外，Gupta等[15]對18例因頭顱外傷或AIS接受血管內治療后的患者的研究中表明，DECT診斷出血的敏感性、特異性、準確性分別為100%、91%和93%，但在3例由DECT診斷為對比劑外滲合并出血的病例中有2例確診為鈣化。這些研究表明DECT在AIS血管內治療術后可以鑒別顱內出血與碘造影劑外滲，同時，也提出了鈣化對出血和對比劑外滲鑒別干擾的問題。

圖5 男，62歲，取栓介入術后即刻DECT掃描，術后24 h常規CT復查

我們的研究也同樣驗證了DECT可以即刻鑒別AIS血管內治療術后早期出血和對比劑外滲。在對連續50例患者的前瞻性預測研究中，DECT識別術后顱內出血特異度為100%（36/36）、陽性預測率為100%（12/12），主要原因是我們運用VNCa對10處不典型鈣化的診斷均得到確診。雖然大部分鈣化可以通過與前片CT對照或結合鈣化形態和密度來診斷，但本次研究也提示VNCa可能會成為診斷鈣化的另一個可靠依據。其次，通過一次掃描可以一站式鑒別出對比劑外滲、出血和鈣化，尤其在未有前片CT對照的情況下，有助于提高DECT對AIS術后顱內出血判斷的準確率。

另外，我們的研究中DECT對術后早期出血診斷的敏感度為70.6%（12/17），陰性預測率為87.8%（36/41），主要是由于29例由DECT診斷為對比劑外滲的患者中5例發生了出血性轉化，這一現象曾被Kim等學者所報道[6]。我們發現這5例出血性轉化的患者術后碘濃度都發生了不均勻的明顯增高（圖6、7），最高碘濃度中位數為4.7 mg/mL，平均數為6.6 mg/mL，而未發生出血轉化的24例對比劑外滲患者術后最高碘濃度中位數為1.9 mg/mL，平均數為2.1 mg/mL，在一定程度上驗證了Bonatti等[17]的觀點，表明碘造影劑滲出的最大碘濃度與隨后的出血發展顯著相關。此外樣本量偏少也可能是導致本實驗敏感度不夠高的原因之一。

圖6 男，70歲，取栓介入術后即刻DECT掃描，術后24 h常規CT復查

圖7 女，76歲，取栓介入術后即刻DECT掃描，術后47 h常規CT復查

本研究還存在一些不足：首先，雖然本研究從原理上解釋了既往研究中提到鈣化對DECT鑒別出血和對比劑外滲的影響，但關于運用VNCa圖幫助鑒別對比劑外滲合并出血與鈣化的方法少有文獻報道，仍需要更多的樣本量去研究；其次，本研究主要選取的是腦實質內不典型鈣化與對比劑外滲合并出血的鑒別；最后，有關對比劑滲出的最大碘濃度與遲發性出血轉化的相關性也需要更多樣本量來研究，這也會是我們進一步研究的方向。

綜上所述，AIS血管內治療術后因為血腦屏障的破壞，常會引起對比劑外滲和腦出血的并發癥，而DECT基于物質分離原理后處理得到的VNC、IOM圖可以準確鑒別兩者。此外，結合VNCa圖可以幫助排除部分不典型鈣化對出血診斷的影響，提高DECT對于AIS血管內治療術后出血判斷的準確率，從而更好地指導臨床后續治療方案的選擇和預后判斷。