能譜CT單能量血管優化技術在腰動脈影像解剖評估中的應用效果研究

鐘麗娟，熊 圖，周代全，周新杰，傅浪舟，余 娜△

[1.樂山市人民醫院放射影像科，四川樂山 614000；2.重慶醫科大學附屬第三醫院(捷爾醫院)放射科 401120]

隨著影像學檢查技術的不斷發展及外科診療技術的不斷進步，腰椎腫瘤供血血管介入栓塞術、前路腰椎手術及腎臟穿刺等廣泛應用于臨床診療中[1]。腰動脈管徑較小、變異較大，術前準確了解腰動脈的解剖，有助于避免術中腰動脈的損傷。目前采用能譜CT單能量血管優化技術對腰動脈的研究鮮有報道，本文旨在探討能譜CT單能量血管優化技術對腰動脈的顯示能力及優化血管成像的價值，并分析腰動脈的影像解剖學特點。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2019年10月至2020年1月在重慶醫科大學附屬第三醫院(捷爾醫院)接受腹部CT血管成像(computer tomography angiography,CTA)的100例患者的影像數據和臨床資料。其中男57例，女43例，年齡15～81歲，平均(57.0±15.2)歲。所有患者均無腰椎畸形、腰椎手術史及碘過敏史，檢查前均簽署CT增強知情同意書。

1.2 儀器與方法

采用多排螺旋CT(型號：Revolution CT,美國GE公司)。患者取仰臥位，掃描前對患者行屏氣訓練，在能譜CT成像模式下行膈頂至恥骨聯合范圍的全腹CTA掃描。掃描參數：管電壓80 kVp/140 kVp自動切換，自動管電流，探測器寬度80 mm，螺距0.992∶1，層厚及層間距5 mm，自適應迭代(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)重建50%，重建圖像層厚0.625 mm。對比劑選用碘海醇注射液(350 mgI/mL)，采用Ulrich高壓注射器經肘正中靜脈注入，用量1.5 mL/kg+生理鹽水30 mL，注射速率4.5 mL/s。采用自動觸發掃描，感興趣區放置于胸10椎體水平胸主動脈內，觸發閾值為150 Hu。

1.3 圖像處理及數據分析

既往研究[2-4]顯示，對于小血管的顯示51～68 keV單能量圖像最佳，70～75 keV單能量圖像則更接近于常規混合能量的圖像質量，因此本研究結合臨床經驗選擇60 keV、74 keV單能量圖像來對比觀察。

將重建0.625 mm能譜DATA數據導入GE AW4.7工作站，行容積再現(volume rendering，VR)、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)等后處理技術進行圖像重建，觀察記錄第1～4腰動脈起始位置、變異情況及第5腰動脈顯示率和起源構成比，測量腰動脈自發出處5 mm范圍內的內徑、腰動脈發出處與腹主動脈形成的夾角。

1.4 圖像質量評價

1.4.1客觀評價

進入Reformat軟件，能譜CT成像模式下在軸位圖像上將單能量調整為60 keV、74 keV，分別測量2種單能量條件下第1腰動脈左支的CT值(ROIA)，盡量把ROI放在血管斷面內；再用同樣大小的ROI測量同側豎脊肌的CT值(ROIM)，并記錄同側豎脊肌CT值的標準差(SD)，即背景噪聲；計算兩組的對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)，計算公式：CNR=(ROIA-ROIM)/SD。

1.4.2主觀評價

由2名經驗豐富的醫生獨立對60 keV、74 keV的VR、MIP圖像進行評分，主要參考PAUL等[5]的5分法對血管顯示情況評分。1分：血管邊緣模糊不能分辨；2分：血管邊緣不銳利但尚能分辨；3分：血管邊緣能分辨且血管顯示尚清楚；4分：血管清晰且邊緣基本光滑；5分：血管顯示清晰且邊緣銳利。

1.5 統計學處理

2 結 果

2.1 60 keV、74 keV單能量圖像質量評價

客觀評價：60 keV單能量圖像的第1腰動脈左支CT值、同側豎脊肌CT值、背景噪聲及CNR均高于74 keV單能量圖像，差異均有統計學意義(P<0.05)。主觀評分：60 keV單能量圖像主觀評分高于74 keV單能量圖像，差異有統計學意義(P<0.05)，見表1。典型病例，男，33歲，74 keV單能量圖像顯示腰動脈起源及走行，但血管局部顯示欠清，評分為3分(白色箭頭所示)；60 keV單能量VR圖像、原始圖像及MIP圖像顯示腰動脈起源及走行清楚，管壁銳利清晰，評分為5分(白色箭頭所示)，見圖1。

A～C：74 keV單能量VR圖像、原始圖像及MIP圖像；D～F：60 keV單能量VR圖像、原始圖像及MIP圖像。

2.2 腰動脈的影像解剖學特點

100例患者中，第1腰動脈顯示197支，主要發出平面為腰1/2椎間隙水平，右支缺失3例，左右共干2例；第2腰動脈顯示200支，主要于腰2/3椎間隙水平發出，左右共干7例；第3腰動脈顯示200支，主要自腰3椎體下1/3水平發出，左右共干5例；第4腰動脈顯示180支，多自腰4椎體中1/3水平發出，左支缺失9例，右支缺失11例，左右共干24例，見表2，圖2A、B。第2腰動脈的內徑在左右支之間差異有統計學意義(P<0.05)，其余腰動脈的內徑在左右支之間差異均無統計學意義(P>0.05)；第3腰動脈發出處與腹主動脈的夾角在左右支之間差異有統計學意義(P<0.05)，其余腰動脈發出處與腹主動脈形成夾角在左右支差異均無統計學意義(P>0.05)；第1～4腰動脈內徑逐漸增粗，發出處與腹主動脈的夾角逐漸增大，見表3。

表1 60 keV、74 keV單能量圖像質量比較

表2 第1～4腰動脈起始位置及變異情況

續表2 第1～4腰動脈起始位置及變異情況

表3 腰動脈內徑及發出處與腹主動脈的夾角比較

100例患者中共顯示113支第5腰動脈(左支58支，右支55支)，顯示率為56.5%，雙側均多起自髂腰動脈，左支缺失42例，右支缺失45例，見表4，圖2C、D。

表4 第5腰動脈顯示情況

A：男，33歲，VR顯示正常腰動脈；B：男，50歲，VR顯示第4腰動脈右支缺失，由右側髂腰動脈分支供血(紅色箭頭所示)；C、D：男，76歲，VR顯示雙側第5腰動脈均由骶正中動脈發出(紅色箭頭所示)。

3 討 論

隨著CT技術的飛速發展，CTA技術相較于傳統數字減影血管造影技術，其無創的特點在臨床上得到了普遍推廣。CTA具有掃描速度快、無創、費用低等特點，能將原始軸位圖像與三維后處理結合起來，在術前對血管及周圍組織結構能有良好的評估。目前，臨床工作中為了獲得高質量的CTA圖像，常采用的方式主要為增加造影劑濃度或用量、加大掃描劑量及調整層厚、螺距等[6]，雖然以上方式能提高成像質量，但是常規掃描為混合能量的X射線，硬化效應伴隨硬化偽影的產生而影響圖像質量。Revolution CT采用80 kVp/140 kVp瞬時切換，可同時獲得兩種能量的X射線數據，進一步得到40～140 keV的101個單能量圖像并獲得相對純凈的CT值圖像，從而較常規混合能量圖像有更高的CNR[7]；通過降低能量水平，血管與周邊組織的對比度增高，小動脈顯示得到優化，其清晰度、銳利度及末端分支的顯示都有所增加。本研究顯示，74 keV單能量圖像可顯示腰動脈的起源及走行，但是部分腰動脈管壁局部顯示欠清，該現象在第1、2腰動脈上最為突出；60 keV單能量圖像中腰動脈與周邊組織對比度增高，腰動脈的顯示更清晰，管壁銳利度進一步增高。兩組間第1腰動脈左支CT值、同側豎脊肌CT值、背景噪聲、CNR及主觀評分比較差異有統計學意義(P<0.05)，雖然60 keV單能量圖像背景噪聲較74 keV單能量圖像增高，但CNR高于74 keV單能量圖像。CNR在CTA中是至關重要的因素[8]，因此60 keV單能量圖像既兼顧了背景噪聲，同時也得到了腰動脈的最佳顯示。

腰動脈局部解剖變異較大[9]，本研究結果顯示第1～4腰動脈缺失共23例，主要以第4腰動脈缺失為主，部分由鄰近第3腰動脈發出分支供血，1例由髂腰動脈分支供血；左右共干現象達38例，較李守紅等[10]研究發現多，這可能與所收集病例的個體差異有關。第5腰動脈共顯示113支，顯示率為56.5%。李新元等[11]研究認為第5腰動脈主要起自骶正中動脈，本組資料發現雙側第5腰動脈多起自髂腰動脈，與孫兆忠等[12]研究結果類似。本組資料表明第1～4腰動脈內徑逐漸增粗，發出處與腹主動脈的夾角逐漸增大，這與劉列華等[13]報道一致。因此，腰動脈尤其是第4、5腰動脈解剖變異較大。其次，腰動脈內徑細小，術前清晰顯示對于臨床治療準備及手術方案的選擇尤為重要。近年來隨著診療水平的不斷提高，腰椎手術、介入治療、CT引導下穿刺活檢、經皮腎穿刺或活檢、抗凝治療、血液透析等臨床診療方式均可能造成腰動脈損傷或自發性破裂，可致腹膜后血腫、腰動脈假性動脈瘤甚至死亡[14-18]。本研究對所有患者均采用了VR及MIP成像，可多平面、多角度觀察每一支腰動脈的起源、走行方向及與椎體和周圍組織的位置關系，當部分患者腰動脈較細小顯示欠清時，則可通過調節適當的keV來使它顯示得更清晰。

綜上所述，腰動脈的解剖變異較大、內徑細小，能譜CT血管成像能清晰顯示腰動脈的影像解剖學特點，且60 keV單能量圖像質量優于74 keV單能量圖像質量。