1、宝石 CT 能谱成像对颈动脉粥样硬化斑块的研究 袁立颖 王荔 天津市第四中心医院神经内科 山西医科大学第二附属医院神经内科 作者简介：王荔, E-mail:收稿日期：2017-08-20基金：山西省卫生厅科研课题 (201301011) Received： 2017-08-20颈动脉粥样硬化斑块的易损性是缺血性脑卒中的主要危险因素, 颈动脉易损斑块是栓子脱落的重要来源, 易损斑块富含脂质, 纤维帽薄, 钙化少, 斑块内出血1, 因此早期识别斑块的性质特征对于缺血性脑血管病的临床诊断、治疗和预防急性脑血管病变事件的发生具有重要意义。目前传统的超声检查仍是临床采用的最常用手段, 但其分辨率有限,
2、对于斑块的具体成分只能粗略分析, 并不能准确评价斑块的稳定性, 且检查结果受人为因素影响大。近年来宝石 CT 能谱成像在颈动脉斑块病变特点评估方面的作用越来越受到重视2,3, 其特有的物质分离技术及能谱技术为颈动脉斑块的诊断提供了一种简便、快速、无风险的诊断方法3, 本文对比分析颈动脉超声及能谱 CTA 检查对颈动脉斑块检出率及性质评估的差异性, 旨在探讨宝石 CT 能谱成像对颈动脉斑块的评价价值。1 资料与方法1.1 临床资料选择 2012 年 1 月-2014 年 6 月我院收治的 80 例颈动脉粥样硬化斑块者为研究对象。其中男性 52 例, 女性 28 例, 年龄 4576 岁。本研究通
3、过我院伦理委员会批准, 患者及家属自愿参加并签署知情同意书。入选患者在近期内存在一过性脑缺血症状和临床脑缺血体征, 并且均能接受宝石能谱 CTA 和超声检查, 两种检查相隔时间在 1 w 内。1.2 仪器和方法1.2.1 颈动脉超声检查方法采用 Philips 公司 i U22 型超声诊断仪, 探头频率为 3.5 MHz。患者取头后仰卧位, 检查一侧颈动脉时头偏向对侧约 45, 自下向上作连续纵、横切面扫查, 依次显示主动脉弓、颈总动脉、颈内动脉、颈总分叉、颈外动脉和椎动脉。检测部位一般分为 3 个位点:即颈总动脉 (CCA) 的远端 (颈内、外动脉分叉水平连线下方 11.5 cm 处) 、颈
4、内动脉 (ICA) 起始部 (分叉水平上方 11.5 cm 处) 和颈动脉分叉处 (BIF) 、颈外动脉 (ECA) 。用二维超声自下而上纵、横、斜扫查, 观察动脉远端管壁回声、内中膜厚度、光滑度、有无粥样硬化斑块及其回声特征、纤维帽是否完整、有无溃疡及斑块内出血等, 并测定内中膜厚度、斑块的大小及标明斑块部位。1.2.2 宝石能谱 CTA 检查检查时受检者取自然仰卧位, 采用 GE 宝石 CT 进行扫描, 扫描范围自主动脉弓下缘起, 由足侧向头侧扫描至大脑动脉环 (Wills 环) 或颅顶头皮。扫描方案具体参数:电压 120 k V, 电流 500 m A, 准直器宽 320.625 mm,
5、 螺距 0.91, 层厚/层间隔 0.625 mm/0.625 mm, 经肘正中或肘前静脉 (首选右侧) 用高压注射器注入对比剂碘克沙醇 70 ml 进行增强扫描, 速度 44.5 ml/s。将原始数据混合能量图像处理为单能量图像, 并传至 ADW4.4 能谱后处理软件工作站, 进行多平面重组 (multi-planner reformation, MPR) 、最大密度投影 (maximum intensity projection, MIP) 及容积再现 (volume rendering, VR) 等后处理, 记录斑块发生位置, 并使用宝石能谱成像浏览器 (Gemstone Spector
6、al Imaging Vfewer, GSI) 观察单能量成像, 并运用能谱分析软件对斑块成分性质进行分析, 得出相应的能谱曲线及有效原子序数。1.3 资料分析方法1.3.1 颈动脉的分段和定位按节段分, 一侧一支颈动脉分成颈总动脉、颈动脉分叉部、颈内动脉及颈外动脉 4 个节段 (节) (见图 1) 。80 例患者, 双侧共有血管 640 节段, 颈动脉分叉部共 160 节段。1.3.2 颈动脉斑块的能谱 CT 分析选择合适的感兴趣区域 (ROI) , 面积为 24 mm, 放置在 CT 值近似的区域, 尽量避开对比剂、钙化、管壁周围脂肪和邻近官腔等干扰;在同层面皮下脂肪、肌肉组织及血液放置同
7、样大小的 ROI, 可得到相应的特征性的 HU 衰减曲线、有效原子序数。观察目标能谱曲线与脂肪、肌肉组织及血液曲线的相似性。能谱曲线的差异用斜率表示, 本研究分别取 40 ke V 及 110 ke V 两个点作为参考点求其斜率。由 2 名影像科高年资医师对图像进行盲法分析, 意见不一致时, 则由第 3 名医师参与图像分析, 最终达成倾向性诊断意见。1.3.3 斑块类型超声判断标准4软斑:斑块回声低于血管壁回声, 且后方无声影 (包括溃疡斑) ;混合斑:斑块内既有强回声又有低回声, 后方伴或不伴声影;硬斑:斑块回声与管壁回声接近或强于管壁, 后方伴或不伴声影 (包括钙化斑) 。1.4 统计学分
8、析采用 SPSS 19.0 统计学软件分析数据, 计量资料以均数标准差 (s) 表示, 采用方差分析对斑块中各种成分参数进行统计比较, P0.05 为差异有统计学意义。所有计数资料使用 检验比较超声与能谱 CTA 在发现斑块数量上的差别, P0.05 为差别有统计学意义。2 结果2.1 能谱 CTA 与超声检出颈动脉分叉处斑块数量情况在本检查中, 80 例患者颈动脉分叉处共 160 节, 共存在 101 处斑块, 能谱 CTA检测共发现 98 处斑块, 超声检测共发现 93 处斑块, 从检出率上来看, 能谱CTA 检出率稍高于超声检查, 但数据差异不存在统计学意义。2.2 能谱 CTA 与超声
9、对斑块成分的检测情况能谱 CTA 检测共发现 98 处斑块, 其中脂质斑块 36 处, 纤维斑块 48 处, 斑块内出血 14 处。3 种不同成分能谱曲线从规律上看, 脂质成分与脂肪成分呈弓背向上或反勺状的上升曲线, 斜率呈负值, 随着能量逐渐增高, CT 值也逐渐增高;而纤维基质及斑块内出血则与肌肉、血液接近, 表现为衰减曲线, 斜率呈正值, 随着能量逐渐增高, CT 值逐渐减小, 但纤维基质在低能量区的衰减幅度大于斑块内出血的衰减幅度。两两比较 3 种成分的有效原子序数及曲线斜率, 存在统计学意义 (P0.05) (见表 1) 。超声检测共发现 93 处斑块, 软斑 36 处, 混合斑 3
10、7 处, 硬斑 20 处。能谱 CTA 漏检 3 处斑块在超声表现为动脉早期或小且薄的纵向的扁平软斑块;超声漏检 8 处斑块在能谱 CTA 分别表现为 2 处脂质斑块, 3 处纤维斑块, 3 处斑块内出血。表 1 斑块内不同成分能谱曲线分析参数情况 (s) 下载原表 图 1 (a) 颈总动脉 (CCA) , 颈内动脉 (ICA) , 颈外动脉 (ECA) ; (b) 分叉部位 (BIF) 颈动脉分叉为分叉水平上下各 1 cm 范围内3 讨论颈动脉粥样硬化是一个动态的病理过程, 往往从脂纹开始, 逐渐形成粥样硬化斑块。许多研究都证明缺血性脑卒中的发生不仅与血管管腔的狭窄程度有关, 而且与动脉斑块
11、的性质密切相关5。因此, 评价颈动脉斑块的性质有重要的临床意义。诸多报道显示颈动脉粥样硬化斑块分布有明显的节段性, 颈总动脉分叉处最多, 考虑斑块形成过程中血流动力学起到了重要作用, 颈总动脉分叉处因特殊的解剖学结构产生了较低的壁面剪切应力, 促进了斑块的形成6。故本文着重研究了颈动脉分叉处斑块形成数量及成分。在本研究中, 通过超声与能谱 CTA 两种方法对颈动脉分叉处粥样硬化斑块进行检测, 结果显示能谱 CTA 检查检出率稍高于超声检查, 但数据差异不存在统计学意义, 这可能是研究样本量较小导致, 但也证实该两种方式, 能够取得公允性较强的结果, 均适合于对颈动脉粥样硬化斑块进行评价。然而超
12、声不能获得直观的血管影像, 在颈动脉斑块的评估方面有一定的局限性:第一, 由于超声的图像显示和判断与操作手法有关, 主观性强;第二, 当斑块内含有较大钙化时, 其产生的声影会干扰斑块内成分的进一步评估;第三, 超声检查受肥胖及发育异常等因素的干扰7, 对于颈动脉分叉位置过高的患者来说, 超声检查显示其颈内动脉和颈动脉分叉存在技术性困难;第四, 对于有的混合斑, 由于斑块基底部或纤维帽钙化, 因后方声影影响斑块内部回声的观察, 同时影响斑块表面形态信息的观察, 降低了溃疡斑的检出率;第五, 纤维化程度均匀一致的斑块在超声检查中可表现为低回声8, 这可被误认为是含有粥样物质成分的易损斑块, 从而影
13、响临床评估。同时超声检查更无法实现量化评估斑块中脂质及钙化含量。能谱 CT 能有效解决上述超声存在的问题, 弥补了超声检查在颈动脉斑块评估方面的局限性, Klein 等研究成果也显示能谱 CTA 识别斑块的灵敏度为超声的 23倍9。本研究应用宝石 CT 能谱成像, 通过单源瞬时 KVp 切换技术, 在极短的时间内完成高低能量切换, 采集单能图像及物质对图像、获得能谱曲线和有效原子序数。能谱 CT 利用其特有的物质 CT 值衰减曲线可有效区分斑块中的纤维成分、脂质成分及血栓样组织, 同时利用物质分离技术, 可用某几种特定的已知物质配对 (碘水配对、钙水配对、脂水配对等) 来对斑块内的物质进行定量
14、分析和鉴别10,11。斑块内脂质成分的物质构成基本与皮下脂肪相似, 纤维基质与肌肉组织的物质基础也大致相似, 斑块内出血是新生血管破裂出血或因纤维帽破裂导致血液流入斑块形成。已有研究证实, 能谱 CTA 评价斑块组成成分方面与组织学有很好的相关性12。成分相似的物质, 其能谱曲线也相似, 本研究利用同层皮下脂肪、肌肉和血液为基准对比来研究斑块内 3 种主要成分的能谱曲线。两两比较 3 种成分的有效原子序数及曲线斜率, 存在统计学差异 P0.05。进而证实宝石 CT 能谱成像可以准确检测出硬化斑块中的脂质成分, 纤维基质和斑块内出血情况, 对斑块能进行更为精准的定性定量评价, 对斑块的认识实现了
15、从定性到定量的大跨越。综上所述, 宝石 CT 能谱成像可以将动脉粥样硬化斑块的发展程度以数字化表达出来, 虽然能谱成像有造影剂肾毒性等局限性, 纳米分子显像剂的应用可能会弥补这一缺陷13。因此, 超声对颈动脉斑块的检查适合初筛, 而宝石 CT 能谱成像可以作为一种新的检测动脉粥样硬化的方法, 它省时省力, 能更客观、准确、直观的显示颈动脉斑块成分14, 对斑块的性质进行分析, 从而评估斑块的稳定性。能谱 CT 参数分析可为区分非钙化斑块成分提供量化依据, 使准确显示斑块的细微结构如脂质核大小、纤维帽的厚度等成为可能, 故可将其应用于颈动脉粥样硬化斑块检测中, 用来评估斑块的进展、治疗效果和愈后
16、, 可对新生斑块、狭窄或阻塞、终点事件的危险因素等进行前瞻性研究。参考文献1AI-Mutairy A, Soliman A, Melhem ER, et al.Carotid calcium scoring may correlate in males with the traditional Framingham epidemiologic risk variables for strokeJ.Surg Neurol, 2009, 71 (2) :197-201. 2Tang TY, Howarth SP, Li ZY, et al.Correlation of carotid athero
17、matous plaque inflammation with biomechanical stress:utility of USPIO enhanced MR imaging and finite element analysisJ.Atherosclerosis, 2008, 196 (2) :879-887. 3Haraguchi K, Houkin K, Koyanagi I, et al.Evaluation of carotid plaque composition by computed tomographic angiography and black blood magne
18、tic resonance imagesJ.Minim Invasive Neurosurg, 2008, 51 (2) :91-94. 4丁昱, 冯蕾, 张海钟, 等.超声造影观察颈动脉斑块易损性的研究J.中国医学影像学杂志, 2015, 23 (4) :298-301. 5Takaya N, Yuan C, Chu B.Association between carotid plaque charaeteristics and subsequent ischemic cerebrovascular events:a prospective eassessment with MRI-init
19、ial resultsJ.Stroke, 2006, 37 (3) :818-823. 6Silva Marques J, Pinto FJ.The vulnerable plaque:current concepts and future perspectives on coronary morphology, composition and wall stress imagingJ.Rev Port Cardiol, 2014, 33 (2) :101-110. 7杨军, 邵蕾.多层螺旋 CT 和彩色多普勒超声联合应用评价老年脑梗死患者颈动脉粥样硬化的价值J.中华老年心脑血管病杂志, 20
20、13, 15 (12) :1324-1325. 8Tahmasebpour HR, Buckley AR, Cooperberg PL, et al.Sonographic examination of the carotid arteriesJ.Radiographics, 2005, 25 (6) :1561-1575. 9Klein C, Gebker R, Kokocinski T, et al.Combined magnetic resonance coronary artery imaging, myocardial perfusion and late gadolinium en
21、hancement in patients with suspected coronary artery diseaseJ.JCardiovasc Magn Reson, 2008, 10:45-45. 10薛蕴菁, 段青.能谱计算机断层扫描成像在神经系统方面的临床应用J.中国卒中杂志, 2013, 8 (2) :116-119. 11Remy-Jardin M, Faivre JB, Pontana F, et al.Thoracic applications of dual energyJ.Radiol Clin North Am, 2012, 48 (1) :193-205. 12de
22、Weert TT, Ouhlous M, Meijering E, et al.In Vivo characterization and quantification of atherosclerotic carotid plaque components with multidetector computed tomography and histopathological correlationJ.Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2006, 26:2366-2372. 13Pan D, Schirra CO, Senpan A, et al.An early investigation of ytterbium nanocolloids for selective and quantitative multicolor spectral CTimagingJ.ACS Nano, 2012, 6:3364-3370. 14吴晶涛, 朱庆强, 朱文荣, 等.能谱 CT 重建模式与 64 层 CT 重建模式对于颈动脉粥样硬化斑块评估能力的对比分析J.中华放射性杂志, 2015, 49 (1) :29-32.
