逻辑回归分析评估手臂对盆腔血管3D-DSA成像质量的影响

王国亮 胡茂能 含 笑 杜 丹 周丽芬

3D-DSA是介入技术中常用的一种检查方法。动脉灌注3D-DSA在盆腔动脉栓塞治疗过程中相对于传统数字减影血管造影（DSA）有助于识别靶器官血管[1-2]。虽然该技术对于临床成功有潜在的好处，但是为了提高成像质量而将患者的手臂举过头部上方，可能会中断工作流程，增加手术时间，并可能导致臂丛神经损伤[3]。以往影响CT图像成像的研究表明，手臂放置在扫描视野内会降低图像质量[4]。为了优化图像质量，在做盆腔动脉灌注3D-DSA时会同CT检查一样将患者手臂举过头顶，脱离扫描视野的做法[5]。本文目的是分析盆腔动脉灌注3D-DSA检查过程中患者手臂放于身体两侧（在成像的身体区域内）对图像质量的影响和伪影。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取本医院2016年1月-2020年11月盆腔动脉栓塞术中获得3D-DSA图像的91例患者进行逻辑回归分析。手臂放于身体两侧的48例为观察组，其中男11例，平均年龄（55±18）岁，女37例，平均年龄（36±12）岁；手臂举过头顶的43例为对照组，其中男8例，平均年龄（69± 13）岁，女35例，平均年龄（32±12）岁。

1.2 设备与材料 GE Innova-3100IQ型DSA，LF高压注射器及配套针筒，稀释至60%的碘佛醇320造影剂100 mL。

1.3 图像采集方法 ①观察组：患者手臂置于身体两侧并用约束带固定，以免采集图像时与设备发生碰撞。②对照组：患者将双臂举过头顶，并用约束带保持该姿势。在每次采集后，手臂被重新放置在身体两侧，以避免麻醉或镇静时因上肢伸展引起的损伤。图像采集前，选中3D模式，视野选择20×20，旋转速度为40°/s，旋转270°，延时注射1～2 s，注射速率3 mL/s，注射总量15 mL，注射压力300PSI[6]。将靶血管放置视野正中，先对正位，再确定侧位，进行旋转采集测试，确定没有碰撞危险后开始曝光采集。患者屏气成像，在整个图像采集周期内维持造影剂注射，以保证最远端分支动脉的充盈。

1.4 图像重建与分析 图像采集完成后，传输至GE AW4.4工作站进行重建生成三维最大密度投影（MIP）和多平面重组图像（1.36 mm轴向MIP、5 mm轴向MIP和10 mm冠状MIP），见图1。由两名介入医生对图像进行分析和评价，其中一名主任医师一名副主任医师。他们对重建的二维多平面重组图像（2D）和三维图像（3D）分别以1～5分进行评分，评分标准：1分只有髂动脉主干显示；2分有髂内动脉和髂外动脉显示；3分：有部分脏支或壁支主干显示；4分：脏支和壁支主干完全显示；5分：脏支和壁支主干及分支完全显示[7]。放射条纹伪影在重建的横断面图像质量的评分从1（不影响）到3（重大影响）[8]。呼吸运动伪影对图像质量的影响评分为0（没有影响），1（较少影响），2（较多影响）或3（重大影响）[9]。同时还收集了每位患者的身体质量指数（BMI），以评估其对图像质量和辐射照射的潜在影响[10-11]。将这些参数作为血管成像质量的协变量进行分析。记录各3D-DSA的辐射剂量面积乘积（DAP），并比较两组间的差异。

图1 横断位、MIP、VR图像

1.5 统计学分析 通过SPSS 25统计软件分析数据，利用kappa检验进行评估，以评估评估者之间的一致性，k值的评价标准参考Altman的指南，＜0.02：差；0.21-0.40：一般；0.41-0.60：中等；0.61 -0.80：好；0.81-1.00：非常好。用Wilcoxon秩和检验(两组)或Kruskal Wallis检验（两组以上）评估血管成像与协变量的相关性。一个逻辑回归模型被用来评估血管评分和手臂的位置之间的关系。

2 结果

2.1 2D图像和3D图像两评估者之间的一致性 Kappa统计数据显示，评分者之间在总体2D图像和3D图像血管评分上有很大的一致性，手臂位置也类似（见表1）。血管成像评分的分布情况见表2。

表1 2D图像和3D图像两评估者之间的一致性比较

表2 血管成像评分

2.2 血管成像与手臂位置均无显著相关性 在单变量和多变量分析中，血管成像与手臂位置均无显著相关性（见表3）。在协变量分析中，血管成像评分与两名评分者在2D和3D图像上的呼吸运动评分显著相关（P＜0.0001）。血管成像评分的中位数随呼吸运动评分的增加而降低。评分为1者的评分也与BMI显著相关（P=0.04），但评分为2者的评分不相关。对于评分为1者，BMI＞30者血管成像评分低于BMI≤30者（见表4）。评分为2者发现横断位图像上的条纹更有可能影响观察组的图像质量（P=0.007），但是血管成像评分与条纹伪影的存在在统计学上没有关联（见表4）。了横断位图像上的条纹伪影的研究结果见表5。

表3 逻辑回归分析血管成像评分与手臂位置之间的关系

表4 血管成像评分和协变量参数的关系

表5 条纹伪影评分与手臂位置的关系

2.3 辐射面积乘积（DAP）组间差异无统计学意义 辐射面积乘积（DAP）组间差异无统计学意义（P=0.54）。观察组（平均26.1 Gy cm2；范围4.2～ 102.6 Gy cm2），对照组（平均23.9 Gy cm2；范围6.1～73.4 Gy cm2）。

3 讨论

多项研究表明3D-DSA在盆腔动脉栓塞术中起到指导治疗的作用[12]，但是手臂的位置对术中图像质量的影响尚未得知。目前盆腔3D-DSA最常见的手术方式是将患者的手臂举过头顶，离开成像视野，这样就会中断手术抬高手臂，然后在3D-DSA完成后将手臂放回身体两侧。本研究中，2名介入医生对图像的评分分析，确定3D-DSA成像与手臂的位置无关，而仅仅与呼吸运动和体外因素有关。采集过程中患者的运动对图像质量有显著影响[13]。

当手臂在视野范围内时，重建图像中的光子饥饿效应和光束硬化伪影会对胸腹常规诊断CT图像质量产生负面影响。本研究结果显示，在盆腔血管显示方面，术中3D-DSA在视野范围内手臂的影响并不具有临床意义。首先与常规CT系统相比，血管造影系统对旋臂散射辐射的滤波程度较低，导致光子饥饿效应相对降低。其次在整个3D-DSA采集过程中，血管造影系统实时调节X射线管输出，以补偿身体厚度和密度的变化。传统的CT系统根据预测模型进行调整，而不一定考虑到手臂的特定厚度和密度。因此血管造影系统不太容易出现光子饥饿效应。最后与CT相比血管造影系统的X射线投射次数更少，在相同的总照射剂量下，每个投射的光子更多，再次降低了光子饥饿效应对图像质量的潜在影响[14]。

在本研究血管成像评分的过程中，我们发现1例更明显的条纹伪影。在检查了所有有大量条纹伪影的原始3D-DSA投影数据后，我们注意到视野中反复出现的电缆或金属物体，用于连接心电图和脉搏血氧仪的电缆包含不透明的金属线，产生光子饥饿效应和光束硬化，导致横断位图像中的条纹伪影。在介入手术过程中，这些类型的电缆通常是沿着手臂进行传输的，当手臂被抬起时，这些电缆就会从视野中消失。因此，在开始手术前，将电缆从盆腔部成像视野中移开，手臂对3D-DSA不再有影响，成像效果满意。此外，本研究有一定的局限性，我们只关注动脉血管的显示效果，而没有探讨手臂位置对软组织图像质量的影响。

介入放射科医生意识到每次实施3D-DSA时，将患者手臂重新置于头部上方会中断无菌程序流程，增加程序时间，但基于3D-DSA成像对手术的临床益处，往往愿意接受较长的程序时间。本研究结果表明，在不重新定位患者手臂的情况下进行3D-DSA可能不会对导管超选血管的显示产生负面影响。因此，在介入手术时行3D-DSA将不会临时中断手术，降低术中感染风险，对患者提供更多安全保障。