宝石能谱CT对颈动脉粥样硬化斑块易损性的评估价值

黄叶明　王凯　张贵兴

[摘要] 目的 探讨宝石能谱CT有效原子序数对颈动脉粥样硬化斑块易损性的评估价值。 方法 2017年1月～2018年6月共70例颈动脉粥样硬化斑块患者入选本研究。90段颈动脉血管行CTA+能谱检查，对比分析斑块的有效原子序数与MRA信号强度的相关性。 结果 MRA高信号组与低信号组比较，颈动脉斑块的有效原子序数明显减低（P<0.05）。有效原子序数曲线下面积为0.98，截断值为7.83。 结论 宝石能谱CT的有效原子序数可以量化判断颈动脉粥样硬化斑块的易损性。

[关键词] 动脉粥样硬化;宝石能谱CT;磁共振血管造影;易损性

[中图分类号] R743.3;R816.1          [文献标识码] B          [文章编号] 1673-9701（2019）02-0092-03

缺血性卒中与颈动脉粥样硬化斑块易损性密切相关[1，2]，放射影像学评估颈动脉狭窄及斑块对指导疾病的治疗具有重要作用[3-5]。颈动脉粥样硬化斑块包含富含脂质坏死核（lipid rich necrotic core，LRNC）、斑块内出血（intraplaque hemorrhage，IPH）、钙化以及纤维成分，其中LRNC和 IPH是构成易损斑块的主要成分[6]。核磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）是目前公认的可以用于颈动脉斑块评估的方法，其准确度达96%[7]。易损斑块在T1加权和三维时间飞越法血管成像序列（3-dimensional time-of-flight magnetic resonance angiography，3D-TOF MRA）图像上呈高信号强度;钙化斑块呈低信号强度[8-10]。临床应用最广泛的CT技术对颈部斑块成分的评估价值尚存在一定争议。因此本研究通过与核磁共振成像对比，探讨宝石能谱CT（gemstone spectral imaging CT，GSI-CT）有效原子序数对颈动脉粥样硬化斑块易损性的评估价值。

1 资料与方法

1.1一般资料

收集2017年1月～2018年6月本院符合入选条件的病例共70例，其中男60例，女10例，年龄57～86岁，平均（73±8）岁。纳入标准包括：有头晕、头痛、肢体麻木、口齿不清等脑缺血或一过性脑缺血症状;颈动脉粥样硬化临床诊断明确，超声、核磁或CT检查颈动脉内膜增厚至少超过同层血管直径的1/3;斑块至少含有40%以上的非钙化成分;MRA 和 GSI-CTA双重评估，两项检查的平均间隔时间在2个月之内，以及神经系统症状稳定，药物治疗稳定;无造影剂过敏，CTA检查顺利，图像优良[11]。本研究经我院伦理委员会批准通过，所有患者在CTA和MRA扫描前均签署知情同意书。

1.2 CTA检查

采用GE 256排Revolution CT扫描机，选取主动脉弓上缘至颅内鞍上2 cm水平作为扫描范围，由头侧向足侧扫描。对比剂采用碘帕醇注射液（370 mgI/mL，国药准字H20053388，上海），对比造影剂注射速度和总量根据注射的固定持续时间（12 s）以及患者的体重来确定剂量（252 mgI/kg）。弹丸方式注射确定扫描延迟。扫描参数：层厚0.625 mm;转速5 s;管电压80/140 kVp;管电流 630 mA;螺距0.984：1;矩阵 512×512。扫描完成后，将混合能量图像处理为单能量图像，并载入GEAWV 4.6工作站，进行图像后处理，分析斑块成分，得出相应的能谱曲线和有效原子序数。

1.3 MRI检查

采用GE1.5T HDi扫描机，磁共振系统 MR750w进行检测。扫描参数：重复时间（repetition time，TR）/回波时间（echo time，TE），20 ms/3.69 ms;翻轉角度16°;层厚1.8 mm;视野 23×23 cm;矩阵256×224。

1.4 斑块分析

选择合适的感兴趣区（regions of interest，ROIs），即连续三个层面狭窄的易损斑块区域，测量对应的有效原子序数。MRA上的ROI定义为与GSI-CTA相对应ROIs的斑块区域。测量每位患者MRA上的相对信号强度比（signal intensity ratio，SIR）。SIR定义为斑块最大信号强度与相邻胸锁乳突肌平均信号强度的比值。SIR被认为是可以反映斑块易损性的主要指标。依据MRA斑块信号强度不同分组：高信号强度组（SIR≥1.5）和低信号强度组（SIR<1.5）。对比分析两组间有效原子序数和CT值的差异;同时分析动脉斑块的SIR和有效原子序数、CT灰度值的相关性。所有图像由两名经验丰富的影像科医生阅片，根据斑块不同的 CT值和MRI信号区分斑块内成分，阅片者采取双盲法对图像进行判读，意见不一致时协商。

1.5 统计学分析

采用SPSS15.0统计软件进行统计学分析。计量资料采用（x±s）表示。MRA磁共振血管造影与有效原子序数之间进行相关性分析。Mann-Whitney U法检测分析高信号组与低信号组患者间有效原子序数、CT值之间的差异，并进行ROC曲线分析，分别计算曲线下面积及最佳界值。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

70例患者共扫描记录90段颈动脉血管，根据斑块SIR值不同分为高信号强度（SIR≥1.5）组40段血管，低信号强度（SIR<1.5）组50段血管。两组间具有可比性，性别、年龄等一般资料均无差异（P>0.05）。高信号强度组与低信号强度组比较，颈动脉斑块的有效原子序数分别为（7.68±2.23）和（8.05±3.54），差异有统计学意义（P<0.05）。高和低信号组的平均CT值分别为（45.50±8.78）和（54.60±10.12），两组间差异无统计学意义（P>0.05）。MRA斑块信号强度平均SIR值为（1.54±0.35），CT平均有效原子序数为（7.87±3.04），CT平均灰度值为（50.05±9.72）;经相关性分析比较，核磁共振信号强度SIR值与CT有效原子序数间存在明显的相关性（r=-0.495，P<0.05），而核磁信号强度SIR与CT灰度值之间并没有相关性（r=-0.236，P=0.358）。有效原子序数的ROC曲线下面积为0.98，诊断最佳界值为7.83;CT值的ROC曲线下面积为0.73，最佳界值为54.0（图1）。

3 討论

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，如何检测和评价其性质已成为人类共同关心的问题。临床上对动脉粥样硬化严重程度的判断已从单纯管腔的狭窄程度转移到斑块的成分上，大量研究显示斑块组成成分比管腔狭窄程度对其稳定性更重要。颈部CTA是评估颈动脉狭窄的可靠方法[12]，宝石能谱CT比传统CT能更加准确地评估狭窄程度[13]。而斑块易损性方面是否能谱CT可以提供类似核磁MRA的参考信息尚存在争议，因此本研究对比分析GSI-CTA和MRI评估颈动脉斑块易损性的能力。

宝石能谱CT已经广泛应用到临床众多领域，包括区分血管腔和钙化灶[14]，判断造影剂外渗[15]、金属伪影消除[16]等。GSI的优势是能够确定体素的有效原子数量，即有效Z值[17]。有效Z值是根据原子数量为基础的已经被广泛接受作为双能成像产生的说明能量特性的一个定量指标。如果一个化合物的质量衰减系数等于某个已知原子数的另一种化合物，则已知的原子数将作为此化合物的有效Z值。利用这一原理我们可以将斑块的主要生理成分量化为有效原子序数，方便临床评估和比较[18]。

组织结构上，颈部动脉硬化斑块包含脂质、坏死组织、出血、纤维成分和钙化等成分。含有脂质的斑块或斑块内出血被定义为易损或不稳定斑块。脂肪成分的有效Z值低于肌肉、软组织和骨骼。在本研究中确定的颈动脉斑块的有效Z值明显减低，说明其含有大量LRNC是易损斑块。尽管急性出血（包括IPH）的有效原子序数值尚未公布，但与MRA的比较也表明，IPH的有效Z值与脂肪基本相同，这可能与IPH通常发生在LRNC内有关系。最近也有研究报道能谱CT可以根据CT衰减（灰度值）来区分颈部斑块组成成分[19，20]。颈动脉斑块的组织病理学特征，如脂核、纤维成分和钙化，理论上与CT衰减紧密相关，这些成分可以通过CT灰度值来区分[21-23]。然而本研究并没有发现CT值在高信号强度组与低信号强度组间存在明显差异。这很可能与CT数字评估的缺陷有关。每个体素的CT数值由其质量衰减系数和材料密度决定，斑块内成分混杂密度不一很可能会干扰结果。国外Shinohara Y等[13]研究表明CTA能识别斑块的钙化，斑块内脂质核心、纤维基质，斑块内出血、溃疡及纤维帽厚度，但它们之间的CT值存在明显的重叠，易出现误判和过度判断，因而仅以CT 值来判断斑块成分是不全面的。因此我们通过能谱成像的能谱曲线和有效原子序数（Z值）对颈动脉斑块进行定量分析，得到量化参数，通过与MRA结果对比，细化斑块分类标准，更准确地评估斑块成分，使得影像表现更接近其组织病理结果。

诚然，尽管我们已经尽量应用薄层扫描将横断面图像调整到最窄，但是本研究中能谱CT和MRA之间所评估的横断面图像间依旧很可能会略有差别。因此更大规模研究还需要进行。本研究虽然利用MRA与能谱CT进行水平对比，但是MRA并不能完全取代病理组织学检测，为此与病理学标本的对比研究尚需进一步进行，从而验证宝石能谱CT在颈动脉斑块易损性评估的可靠性。总之本研究可以初步说明宝石能谱CT检测颈动脉斑块的有效原子序数和CTA可以评估狭窄程度和斑块的成分。这一发现为确定颈动脉狭窄的治疗策略提供了十分有价值的信息。

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（收稿日期：2018-08-27）