CT双能量技术在颅颈交界区韧带损伤诊断中的应用可行性分析

张武，陈晶，陈建强，战跃福，王雄，杨光，梁其洲

(中南大学湘雅医学院附属海口医院放射科，海南 海口 570208)

CT双能量技术在颅颈交界区韧带损伤诊断中的应用可行性分析

张武，陈晶，陈建强，战跃福，王雄，杨光，梁其洲

(中南大学湘雅医学院附属海口医院放射科，海南 海口 570208)

颅颈交界区是头颅向颈椎过渡的关键部位，该区域结构复杂，功能特殊。颅颈交界区韧带在维持颅颈部的稳定和正常旋转、屈伸运动中扮演着重要角色。颅颈交界区韧带损伤，轻则引起寰枕枢关节脱位，重则损伤延髓、颈髓引起瘫痪甚至危及生命。颅颈交界区韧带众多，位置深，相互重叠，其损伤诊断困难，成为临床和影像研究的热点和难点。本文通过对CT双能量技术在韧带损伤诊断中的应用可行性进行分析、综述，为颅颈交界区韧带损伤的临床诊断、治疗及预后评估提供技术支持和参考依据。

双能量技术；颅颈交界区；韧带；容积成像；电子计算机体层摄影

颅颈交界区(craniocervical junction，CCJ)是指颅骨和颈椎的连接部位，由枕骨、寰椎和枢椎等骨性结构及其周围韧带组织围成，其内有脊髓、动静脉及神经穿行，该区域结构复杂，功能特殊。CCJ韧带数量众多，主要有齿突尖韧带、翼状韧带、寰椎十字韧带和覆膜。CJJ韧带在维持CJJ的稳定和正常活动中起着重要作用，CCJ韧带一条或多条受损，轻则引起寰枕枢关节脱位，重则破坏血管、神经乃至脊髓，以至患者瘫痪甚至危及生命。通过对颅颈交界区的解剖结构及电子计算机双能量韧带摄影技术(dual source computed tomography，DSCT)在CCJ韧带损伤诊断中的应用价值进行分析、综述，为临床医师对CCJ韧带损伤的精准诊断、治疗方案选择及预后评估提供技术支持和参考依据。

1 CCJ韧带的解剖结构及功能

CCJ韧带位于寰椎前弓后方和颈髓前方，可分为前、中、后三层，前层为齿突尖韧带和翼状韧带，中层为寰椎十字韧带，后层为覆膜。许亮[1]认为寰椎十字韧带是维持头颈部稳定最主要的韧带，其次为翼状韧带。

1.1 寰椎十字韧带 寰椎十字韧带由寰椎横韧带和上、下纵束构成。寰椎横韧带与寰椎左右侧块相连，能有效防止齿突后移。夏虹等[2]认为寰椎横韧带与齿状突的位置关系并不恒定。在寰椎横韧带中部，有一纵向走形的纤维束，分为上下两段，其上端附于枕骨大孔前缘，下端连于枢椎椎体后面，能有效限制寰椎过度前移。寰椎横韧带与上、下两纵束排列呈十字，故称为寰椎十字韧带。

1.2 翼状韧带 翼状韧带由齿突尖向外上方走行，附着于同侧枕骨髁内侧，分为左右两部分，能有效防止上颈部轴向过度旋转、屈伸。有研究表明翼状韧带水平投影成150°～180°角，双侧对称，呈“V”字型[3]。

1.3 齿突尖韧带 齿突尖韧带也称齿突悬韧带，两端分别连于齿突尖和枕骨大孔前缘，呈纵向走形，固定齿突。王金月等[4]表明齿突尖韧带在长度和厚度方面个体差异大。

1.4 覆膜 覆膜较薄，质地坚韧，起于枕骨斜坡，向下移行为后纵韧带，呈纵向走形，覆盖于寰椎十字韧带后表面，限制寰枢关节过度前屈和后伸。

2 颅颈交界区韧带损伤的原理及病理生理改变

CCJ韧带的损伤，是指在坠落、交通及潜水事故等各种暴力的作用下，使头颈处于过伸或被动过屈位以致其轴向压缩力增加，从而引起周边韧带的结构和完整性破坏，进一步引起枕寰枢关节脱位、骨折等[5-7]。

3 CT双能量技术的发展及应用

3.1 CT双能量技术的发展 CT双能量技术最早出现在20世纪70年代，受当时条件的限制，早期双能量CT仅能完成两次连续独立扫描，却无法实现组织无缝连接成像。受当时CT分辨率和像素等因素的影响，低电压球管输出的能量无法与高电压球馆达到一致。因此CT双能量技术未得到广泛的应用[8]。2005年11月，全球首台无缝连接双能量CT诞生，很大程度上解决了传统CT扫描时间较长及图像分辨率低的问题，在临床中得到了广泛的应用，是CT发展史上的又一次飞跃。

3.2 双能量CT的结构 双能量CT由互成90°角的两个独立球管及两套独立数据采集系统组成。双能量CT两个球管的管电压分别是140 kV和80 kV，低管电压球管的管电流为高管电压球管管电流的3倍，以保证输出射线有足够的能量。两球管可对受检部位进行同时同层独立扫描，获得的两组数据在时空上不存在差异，能确保两组图像有良好的对比性。两球管电压及电流可单独调节，两球管的电压和电流大小可以完全不同。因此，利用CT双能量技术可对机体组织病变进行区分定性[9-10]。在Z轴方向上采用飞焦点技术，可获得多薄层等中心影像图像，按这种扫描方式，一组探测器旋转一次，可获得多层薄层影像，大大缩短了扫描时间。

3.3 双能量CT的工作原理 DSCT有单能量和双能量两种工作模式，可通过操作台进行相关参数设置。单能量模式是仅启用数据采集系统A。运行效率相当于一台普通64层螺旋CT机，即X射线由球管A发出，透过受检者经人体衰减后被探测器A接收，进而通过数电转化、重建后得到相应的灰阶图像。单次扫描，要获得足够数量的高分辨的影像图像，球管-探测器系统需旋转180°。单能量模式主要用于头、颈、胸、腹及四肢的定位、常规平扫及增强扫描。双能量模式是两套球管-探测器系统A和B同时独立运转，独立发射和接收射线。图像重建时，两套球管-探测器系统获得的数据既可各自独立重建，也可融合重建。利用双能量模式进行信息采集，欲得到优质图像，A球管-探测器系统的参数条件与单能源模式相同，而B球管-探测器系统只需旋转90°。两组数据经相应的数学运算、组合，可大大提高成像时间分辨率和空间分辨率。

4 CT双能量技术在CCJ韧带损伤诊断中应用可行性分析

临床工作中，韧带损伤通常采用临床测试联合影像学检查对其进行准确诊断。临床测试包括对患者的主观感受和关节稳定性进行测试。多采用Lysholm评分[11]对疑似韧带损伤患者的主观感受进行测试。有研究表明Lysholm评分联合影像学检查能对膝关节韧带损伤进行准确诊断[12]。在膝关节等活动较好部位，临床测试对韧带损伤的诊断有着较高的灵敏度和特异度。但对于韧带急性损伤、肿胀及周围骨组织严重破坏的患者，临床测试的敏感度及特异度明显受限[11]。另外，临床测试的准确度很大程度上受医师经验及患者依从性的影响。CCJ韧带数目众多，相互重叠，且位置比较深，大大增加了临床测试的难度。因此，影像学检查成为CCJ韧带损伤检查的重要手段。国内外大量研究表明，关节镜检查是诊断关节韧带损伤的金标准。但该检查价格昂贵、操作过程繁琐且属于有创性检查，一般不易被患者所接受。传统X线摄影能够清晰显示关节脱位及骨折情况，且简便、经济[13]。X线影像重叠，且不能直接显示韧带的损伤情况。田纪伟等[14]研究表明患者取开口位行X线检查对寰椎横韧带损伤诊断有一定的价值。患者取开口位可能造成头颈部二次损伤，加重病情。CT为断层成像，能对骨及软组织损伤进行可多角度薄层重建，能消除传统X线影像重叠问题。MSCT能在短时间内获取大量高分辨率的影像图像。但MSCT对软组织的分辨率不如MRI，如行CT薄层扫描会使信噪比和扫描层数大大增加，同时增加了受检者辐照剂量。张继良等[15]研究表明MRI在韧带检查中有着较好的时间和空间分辨率。MRI可对损伤进行多角度扫描和3D薄层重建，软组织分辨率高，MRI检查逐渐成为软组织损伤诊断的重要手段。但陈建强等[16]研究认为MRI信号强弱并不能反映韧带的损伤情况。国外也有研究表明MRI韧带检查可遗漏部分重要病变[17]。另外有研究表明MRI对覆膜韧带显示效果欠佳[3]。同时，MRI显检查禁忌证较多，扫描时间长，价格相对昂贵。大量CT扫描基础研究表明，CT对肌腱、韧带等软组织成像效果欠佳，空间分辨率受限。但有研究表明羟基赖氨酸和羟脯氨酸对X射线有明显的衰减作用，在不同能量X线照射下成像差异明显[18]。因此可利用肌腱、韧带等软组织富含羟基赖氨酸和羟脯氨酸这一特点进行CT双能量扫描成像，使CT双能量技术在韧带损伤诊断中应用成为可能。随着CT能谱技术的开发与应用，在不同的电压水平下同时使用两个射线源，一次扫描可获得两组数据集，能够提供丰富的信息。利用这一衰减差异能够区分和识别组织损伤情况，从而实现真正意义上的双能量技术[19]。DSCT很大程度上弥补了X线、传统CT及MRI的不足。翟长彬[20]研究表明CT双能量容积成像在膝关节交叉韧带损伤诊断中具有一定的价值。柏瑞[21]研究表明“双能染色减少征”是诊断前交叉韧带损伤的典型征象。目前CT双能量检查技术在CCJ韧带损伤诊断中的应用价值得到证实并广泛应用，取得了喜人的成果，为双能量CT在CCJ韧带损伤诊断中的应用可行性提供了有力证据。单纯的CCJ韧带损伤很少见，多伴有椎体及其附件的损伤。有研究表明双能量CT重建后能清晰显示骨性隧道及韧带等软组织的损伤情况[20，22]。孙丛等[23]报道：双能量CT可对韧带进行多方位、多角度二维或三维立体薄层重建，大大提高了CT检查的时间和空间分辨率。

5 展 望

国外有研究认为是CCJ韧带损伤是一件罕见的事[24]。但随着社会发展，坠落、交通及潜水事故的增加，颅颈交界区韧带损伤在临床上也愈发多见，逐渐引起临床医师的重视。随着解剖学研究不断深入，影像技术的不断发展，CCJ韧带损伤诊断的研究进入了新的阶段。双能量CT能对感兴趣区域进行多角度、多平面三维容积成像，克服了传统CT对软组织成像时间和空间分辨率低的不足。DSCT两套球馆可同时同层进行信息采集，大大缩短了其扫描时间，解决了传统CT和MRI难以同时同层显示的难题，大大提高了影像检查的效率和图像质量。双能量CT对颅颈交界区韧带损伤的诊断有着重要的临床价值和广阔的应用前景。

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Feasibility analysis of diagnosis of ligament injury in the craniocervical junction with dual source CT.

ZHANG Wu, CHEN Jing,CHEN Jian-qiang,ZHAN Yue-fu,WANG Xiong,YANG Guang,LIANG Qi-zhou.Department of Radiology, Haikou Hospital Affiliated to Xiangya School of Medicine,Central South University,Haikou 570208,Hainan,CHINA

Craniocervical junction is the key transitional part from head to neck,which has complex structure and special functions.Craniocervical ligament plays an important role in maintaining the stability,normal activities,and flexion and extension of the head and neck.The ligaments injuries have great harm to the health of the body,including atlantoaxial dislocation,injury of medulla oblongata resulting paralysis and even death.Craniocervical junction has lots of ligaments,which were distributed deeply and were overlapped with each other.The diagnosis of ligament injury in craniocervical junction is difficult,which attract great attention from clinical and imaging researchers.This review aims at providing a reference for clinical diagnosis,treatment and prognosis of ligament injury in craniocervical junction by analyzing the feasibility of diagnosis of ligament injury with dual source CT.

Dual source technology;Craniocervical junction;Ligament;Volume imaging;Computed tomography

R445

A

1003—6350（2016）18—3020—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.18.033

2016-07-06)

陈晶。E-mail：80797136@qq.com