二代双源CT颈部血管双期双能量扫描去骨方法的探讨

珠海市人民医院（暨南大学附属珠海医院）放射影像科，广东 珠海 519000

引言

由于颈动脉局部及椎动脉与骨骼非常贴近，影响对动脉血管观察，所以去骨以达到或接近数字减影血管造影技术（Digital Subtraction Angiography，DSA）的效果，对多角度、整体和全面观察血管具有临床意义。随着多层螺旋CT技术的飞速发展，去骨后的CT颈部血管成像（CT Angiography，CTA）已经可以达到或接近DSA的效果，对动脉病变的诊断价值基本等同于DSA。为此先后出现了直接减影去骨、同步直接减影、编辑减影去骨、一键去骨、Neuro DSA骨匹配减影去骨、双能量去骨（Dual-Energy Bone Removal，DE）等多种去骨技术[1-10]和相关对比性的研究[11-18]，其中，双源CT应用双能量CT独特的组织鉴别功能自动去除骨质和钙化的DE-CTA和Neuro-DSA的相关报道较多[4,6,8-9,19-21]。但这两种方法在实际应用中都各自存在一定的优缺点，本研究的目的主要是通过同一患者的同一次扫描检查、进行这两种去骨方法的对比，评价两种方法的去骨特点和效果，探讨利用两者各自的特点和存在的互补性，提高CTA去骨的效率及临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取本院2019年8月至2020年4月期间39例临床拟诊颈动脉病变的患者，其中女性13例，男性26例；年龄32～80岁，平均（58.6±14.4）岁；排除孕妇、碘对比剂过敏、严重心肾功能不全患者，所有患者检查前均签署知情同意书。全部进行双源CT双期双能量扫描，每例患者都分别进行DE-CTA和Neuro-DSA软件去骨处理。

1.2 颈动脉扫描

第二代双源CT（Siemens SOMATOM Definition Flash）及双筒高压注射器（MEDRAD Stellant D），55 mL对比剂优维显370 mgI/mL）+50 mL生理盐水，优先右肘静脉注射，速率5 mL/s。使用专用头部支架摆位，头部及下颌部绑带固定，颈根部（C6）平面先行小剂量测试（Test-Bolus）扫描（15 mL对比剂+20 mL生理盐水），注射对比剂后延迟10 s启动测试扫描，测得颈内动脉的强化峰值时间；平扫和动脉期连续扫描完成，平扫和动脉期间的相对延迟时间=颈动脉峰值时间-平扫延迟时间-平扫扫描时间；双能量扫描参数：低压100 kV，高压140 kV，平扫用低剂量，有效毫安量（Eff.mAs）=30 mAs，关闭CAREdose4D自动调节；动脉期参考毫安量（Ref.mAs）=150 mAs，开启CAREdose4D自动调节；两期扫描范围一致：由主动脉弓至外耳孔平面，扫描方向从头到足；扫描时间为6 s，64 mm×0.6 mm采集，机架旋转时间=0.28 s，螺距为1（pitch=1），卷积核为D24f平滑重建，层厚0.6 mm，间隔0.35 mm；平扫除有效毫安量降低之外，其他参数如kV、螺距、视野、重建中心、卷积核、层厚、间距等和动脉期保持完全一致。记录设备扫描参数表中各期扫描的总的有效剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP）。去骨方法薄层图像传入Syngo Multi Modality Workplace工作站（Syngo MMVP VE40A版本）：①DE-CTA：将动脉期双能薄层图像（B_Sn140 kV或A_100 kV）用Dual Energy软件打开，选用Head Bone Removal进行系统默认参数进行DE；② Neuro-DSA：先后将动脉期和平扫的混合能量（M_0.6）的薄层图像装载入Neuro-DSA软件，行动脉期、平扫间的骨匹配减影去骨。

1.3 图像质量评价

不再进行进一步的裁剪等方法优化去骨，在去骨软件界面内直接进行最大密度投影、容积重组处理，以血管分支显示、管腔完整程度、骨质残留程度，由2名经验丰富的放射科医生用双盲法分别对血管显示及去骨效果直接进行评分。血管评分采用4分制：4分：颈部动脉及主要分支血管显示清晰，血管边缘无明显缺损现象；3分：颈部动脉及主要分支血管显示清晰，血管边缘少许缺损，呈轻微锯齿状；2分：颈部动脉及主要分支血管显示尚可，少许血管节段性缺损；1分：颈部动脉及主要分支淡薄不清或血管呈连续多节段缺损。去骨效果评分也采用4分制：4分：扫描范围内的骨质结构基本完全去除；3分：骨质结构少许残留，可以通过简单裁剪去除；2分：骨质较多残留，需要经过复杂的辅助方法再去骨；1分：骨质大部分残留，无法完成去骨。

1.4 统计学分析

统计学软件为SPSS17.0，计数资料采用χ2检验，计量资料采用配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

本研究39例患者完成了双期双能量模式扫描，共检出颈部血管闭塞4例、中及重度血管狭窄9例、动脉硬化10例、动脉瘤4例、血管变异3例、支架置入2例，14例未见明显异常。采用低剂量平扫的DLP平均是（72.06±10.77）mGy·cm；动脉期双能量DLP平均是（355.76±63.46）mGy·cm。

DE-CTA去骨对应的去骨评分中4分29例（74.4%）、3分10例（25.6%）、2分0例、1分0例；血管评分中4分 6例（15.4%）、3分21例（53.8%）、2分11例（28.2%）、1分1例（2.6%）；Neuro-DSA去骨按照骨质残留程度进行评分，其中4分3例（7.7%）、3分22例（56.4%）、2分9例（23.1%）、1分5例（12.8%）；按照颈部血管管腔完整程度评分，其中4分23例（59.0%）、3分10例（25.6%）、2分5例（12.8%）、1分1例（2.6%）（表1）。

在主观评价去骨效果中，DE-CTA的去骨评分为（3.74±0.44）分，高于Neuro-DSA的（2.54±0.85）分，而DE-CTA血管的完整性评分为（2.82±0.72）分，低于Neuro-DSA的（3.38±0.85）分，差异均具有统计学意义（P＜0.001）（表2）。DE-CTA和Neuro-DSA去骨后的对照图像对比（图1）。

表1 颈部血管Neuro-DSA去骨和DE-CTA去骨图像评价（例）

表2 颈部血管Neuro-DSA和 DE-CTA去骨图像比较（分，±s）

表2 颈部血管Neuro-DSA和 DE-CTA去骨图像比较（分，±s）

分组 去骨 血管Neuro-DSA 2.54±0.85 3.38±0.85 DE-CTA 3.74±0.44 2.82±0.72 t值 7.92 4.67 P值 ＜0.001 ＜0.001

图1 DE-CTA和Neuro-DSA去骨后的对照图像对比

3 讨论

DE对应的单期双能量扫描方案，只能进行DE-CTA去骨处理，由于不用平扫作为蒙片，辐射剂量相对降低，而受到临床的大力推广；Neuro-DSA对应的双期单能量扫描方案，只能进行Neuro-DSA去骨处理，由于可以自动进行骨质结构的匹配、一定程度上解决患者扫描期间位置移动的问题，也得到一定推广和应用；以往进行的对比研究多将患者分成两组，以不同的方案进行扫描，对不同去骨技术进行对比。本研究基于平扫和动脉期都使用双能量扫描的双期双能量方案，平扫降低毫安量来降低辐射剂量，其他参数保持完全一致，一次扫描的数据可以分别使用Neuro-DSA、DE-CTA进行去骨，最终选择其中的一种去骨技术或者两种去骨技术都使用。由于是同一个患者的一次扫描检查，其他诸多因素如患者基础情况（年龄、身高、体重等）、扫描期间的制动、对比剂用量、扫描参数等等完全一致，通过自身对比，可以更客观的进行两者间去骨效果和去骨后血管完整性的比较。

DE-CTA去骨的基本原理是在两种不同能量X线的照射下，不同类型的组织产生X线衰减值的差异（CT值的变化）不同，因而可以识别和分离动脉期同为高CT值的骨质结构和碘剂（CT常用对比剂），从而除去骨质结构而保留包括血管腔内碘剂及其他结构；早期的单源CT、分别进行两次不同能量的扫描模式，存在时间和空间位置的较大误差，易受患者移动等多种因素的影响。二代双源CT两个球管（A管140 kV、B管80 kV）在机架内几近垂直（相差93°）布局，双能量扫描时两球管同时被带动旋转，可几乎同时、同层进行扫描，所获得的低能和高能数据，可视为不存在位置和时间差。

Neuro-DSA减影去骨，文献称厚片匹配骨减影法[1-2]，基本原理是用CT值分别识别平扫和动脉期整体容积数据中的骨质结构，并将两者进行最大化的大体配准（当患者出现较大的移动导致配准失败时，会提示在两者的融合图像上进行人工视觉上的配准确认），之后将动脉期和平扫的容积数据分别分割成若干相同数量的“轴位层块”，两期位置相对应的层块与之再进行更精确骨质结构的精确配准，动脉期与平扫骨质结构空间位置上相同的结构（体素）被认为是骨质结构而被去除，保留其他结构；经过两次计算后最大程度精确去骨，得到保留其他结构的容积薄层数据。

DE-CTA去骨的特点：① 可以直接利用动脉期去骨，无需平扫，但需要正侧位的定位图像来保证颈部CTA扫描的目标组织全部B球管的小扫描野扫描范围之内，超出的部分不能进行双能去骨处理； ② 可以保留和血管关系密切的血管钙化斑块和植入的支架，并通过Show Hard Plaques选项来显示或移除钙斑,直观观察管壁的钙斑及管腔狭窄情况；③ 由于双源A、B球管间的物理位置相差约90°，扫描时两者间只存在0.07 s的时间差（约为机架旋转时间的1/4），由于几乎不存在位置和时间差，因而对骨组织的识别和分离去骨的效果更好，但存在颈部血管贴近骨质结构的管腔欠完整的缺点，以颈内动脉近颅底段、岩段、虹吸段及椎动脉横突孔段明显[4,19]；Head Bone Remoal是双能量应用中选项，相对于Body Bone Remoal的去骨更为精细，主要头颈部CTA去骨。

Neuro-DSA减影去骨的特点：① 不能单独利用动脉期去骨，需要利用增加的平扫来界定骨质结构，被检查者的辐射剂量有所增加，但平扫可以使用较低剂量（降低mAs）以界定骨质结构即可；② 平扫除有效毫安量减低之外，其他参数如kV、螺距、视野、重建中心、卷积核、层厚、间距等需要和动脉期保持完全一致，才可以进行去骨处理；③ 在动脉期去骨的同时，会去掉血管壁全部或部分钙化和植入的支架（平扫时已经存在的高密度物质），需要结合未去骨的原始图像才能准确诊断；④ 平扫和动脉期之间存在约10 s左右的时间差，期间被检者在一定范围内的轻微移动，计算机会进行配准、校准保证去骨的成功和精确，而较大和较复杂的运动则会导致骨匹配失败、去骨不成功；呼吸运动导致的肋骨、吞咽动作导致的下颌骨、舌骨和甲状软骨的去骨不全后续可以再处理，而抬低头所致的椎动脉横突孔段的椎骨去骨不全就很难再处理；检查时与患者有效沟通，取得患者的主动配合，并对患者适当固定、制动是检查去骨成功的关键；⑤ Neuro-DSA是脑血管CTA去骨的专用软件，颅骨之间因为结构紧密而可以视为一个整体，脑血管只与颅底骨质接触密切，无论头部在一定范围内如何运动，颅骨间、血管和颅骨间的位置相对固定，所以一旦颅骨配准之后去骨效果和血管保留都会很好；而颈部血管（特别是椎动脉横突段、颈内动脉颅底段）和骨质的关系紧密，颈部骨质结构复杂、运动多样化，造成骨质结构之间、血管和骨质结构之间的空间位置关系不确定，可能导致大体配准失败，或只是在保证整体最大配准率的情况，再分割层块进行精细配准时部分去骨不完全；当然在患者位置移动轻微时用于颈部CTA也取得很好的效果[6]。

Neuro-DSA减影去骨并不需要双能量扫描，设置一期低剂量的双能量平扫是为了确保各项参数（除有效毫安量之外）和动脉期保持完全一致，而DE技术要求动脉期必须进行双能量扫描，这样一次双期（平扫和动脉期）双能量扫描方案得到的数据可以同时使用两种去骨方法。DECTA去骨效率更高作为首选，在被检查者配合欠佳等原因导致DE-CTA去骨后血管缺损时，选择Neuro-DSA再进行去骨，进行比较后选择更适合的去骨结果再行进一步的处理；虽然相对于单动脉期双能量扫描，低剂量平扫稍有增加辐射剂量，但两种方法的优缺点可以很好的互补，减少患者重复检查的可能，提高了检查及诊断的效率，其经济价值和社会价值有所提高。

由于是同一个被检查者、同一次扫描检查，采用自身对比的方法来比较两种方法去骨的效果，两种方法也都是只去除骨质结构，保留其他组织结构，本研究没有进行信噪比、对比噪声比等方面的比较。

总之，双期双能量扫描模式可以优先使用DE-CTA去骨，更可以两者联合使用，在去骨颈部血管成像中具有较大的实用价值，可以在临床实际工作中推广应用。