C臂锥形束CT成像时间对脑血管成像效果分析

孙静坤 张志伟 彭 刚 郁仁强

脑血管病又称脑血管意外是由脑部血液循环障碍，导致以局部神经功能缺失为特征的一组疾病，包括缺血性疾病和出血性疾病，其病死率居国内病死原因的首位【1】，对人类健康危害极大，近年来有年轻化发病趋势。DSA是诊断脑血管病变的金标准【2】，C臂锥形束CT是数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）中的一项断层成像技术。该技术通过C臂的旋转运动、平板探测器采集和计算机重组，实现了二维摄影、透视与三维CT影像的有效结合【3】，不仅能对血管造影，又能得到任意角度的断面图像，促进了介入诊疗工作流程的优化，在介入放射学中已显示出其独特优势【4】。C臂锥形束CT也存在一些缺陷及不足之处，在脑血管成像方面主要表现在其对较高密度的弹簧圈、支架、导管及对比剂等伪影比较重，不能实时观察血流动力学情况，对远端细小末梢血管的显示不如常规DSA。故C臂锥形束CT技术的价值并不是取代常规DSA，而是对常规DSA进行有效补充。作为一项介入诊疗领域的新技术，C臂锥形束CT的临床应用与基础研究还处于初始阶段，缺乏临床应用的长期随访。本文就C臂锥形束CT不同成像时间对137例脑血管疾病患者的检出情况进行分析，旨在探讨C臂锥形束CT不同成像时间的临床应用价值，为临床选择合理的治疗及检查方案提供一定的参考。

方 法

1. 一般资料

回顾性分析2018年9月—2020年2月于我院行脑血管C臂锥形束CT检查或治疗的患者。纳入研究患者病例资料完善，经CT或MRI等影像学检查确诊或可疑为脑血管病变，进行C臂锥形束CT检查过程中均接受二维DSA常规正侧位及斜位造影检查。137例患者纳入研究，其中男76例，女61例；年龄9～73岁，平均（48.05±13.76）岁。

2. 设备与方法

2.1 体模和成像设备

研究中应用头部体模（PBU‑60头部模型，日本京都Kagaku公司）。该体模由一种与人体软组织等效的材料制成，是一种多功能体模，可用于CT扫描和血管造影模拟人体。模型高度约33 cm，重量约6.5 kg。该模型能逼真地模拟成年男性颅骨、大脑和大脑动脉，包括颈内动脉（ICA）、大脑中动脉（MCA）、大脑前动脉（ACA）及其分支。

采用Siemens AXIOM Artis Zee平板血管机（其C臂锥形束CT的商品名为DynaCT）及其配备的Leonardo工作站。

2.2 实验方法

（1）体模实验：将体模放置在标准位置（垂直于检查床的听诊内眦线），选择DynaCT成像数字摄影模式。采用自动曝光。对于5 s和20 s动态CT成像，采用以下参数：70 kV管电压、小焦点和30 f/s帧采集率。对于8 s动态CT成像，采用以下参数：90 kV管电压、大焦距和60 f/s帧采集率。采用30 cm×40 cm的探测器格式。模型重复扫描5次，每次动态CT扫描时间分别为5 s、8 s和20 s。

分别用图像噪声、信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）客观评价图像质量。单因素方差分析用于评估测量噪声、信噪比和CNR之间的差异。采用Tukey法比较各组间的差异。计算剂量‑面积积（DAP）和有效剂量（ED）来评估辐射剂量（ED），ED=DAP×0.10 mSv/（Gy·cm2）。

（2）临床实验：回顾性分析137例行C臂锥形束CT检查或治疗的脑血管病变患者的影像学及临床资料，其中动脉瘤患者72例、动静脉畸形患者34例、脑肿瘤患者3例、脑动脉狭窄患者5例、静脉畸形患者9例、颅内出血患者14例。

所有患者均接受二维DSA常规正侧位及斜位造影检查及DynaCT检查。将患者的DynaCT图像传至后处理工作站，将图像进行VR、MIP和MPR重组，由2名有5年以上经验的放射科医师共同分析诊断。结合二维DSA造影、CT、MRI检查，确定患者病变类型、数量、范围，分析DynaCT不同成像时间对病变的检出及显示效果，并结合临床申请分析其临床应用价值。

单因素方差分析用于评估测量噪声、信噪比和CNR之间的差异。采用Tukey法比较各组间的差异。P值小于0.05的差异具有统计学意义。

结 果

1.不同成像时间图像质量客观评价

如表1所示，20 s成像时的ICA、MCA、ACA和均匀脑组织的噪声均低于5 s和8 s成像，其中8 s与20 s成像之间比较，噪声差异无统计学意义（P>0.05）。不同成像时间的信噪比和对比噪声比的各值比较，差异均有统计学意义（P<0.05）。这些结果表明，当使用较长的采集时间时，图像质量会更好。

表1 C臂锥形束CT不同成像时间图像质量客观指标比较

2.不同成像时间辐射剂量比较

如表2所示，5 s、8 s、20 s动态脑血管成像DAP、ED值逐渐升高，且均存在显著性差异。这些结果表明，随着采集时间的延长，辐射剂量会相应增加。

表2 C臂锥形束CT不同成像时间辐射剂量的比较

3.C臂锥形束CT 5 s成像对颅内动脉瘤、动静脉畸形、头部肿瘤供血动脉及脑动脉狭窄的检出及应用价值

137例患者中114例行5 s DynaCT DSA检查，动脉瘤患者72例共发现动脉瘤88个，其中58例患者发现1个动脉瘤，12例患者发现2个动脉瘤，2例患者发现3个动脉瘤。75个动脉瘤位于前循环，13个动脉瘤位于后循环。经5 s DynaCT的VR、MIP三维重组可任意角度清晰显示颅内动脉，无误诊、漏诊。如图1A为二维DSA显示颅内动脉瘤，图1B、C分别为5 s DynaCT的VR、MIP重组多角度显示颅内动脉瘤。137例患者中动静脉畸形患者共34例，34例患者应用5 s DynaCT DSA检查均能清晰显示供血动脉及畸形血管团，其中3例患者引流静脉显示欠清晰但不影响诊断及治疗，余31例患者引流静脉能够清晰显示。经5 s DynaCT的VR、MIP三维重组可任意角度清晰显示动静脉畸形，无误诊、漏诊。如图1D为5 s DynaCT的VR重组图像，可多角度显示病变。137例患者中脑肿瘤患者3例，5 s DynaCT DSA检查结合20 s DynaCT DR检查可用于显示肿瘤供血动脉及病变范围。如图1E为5 s DynaCT DSA VR重组显示肿瘤供血动脉，图1F为20 s DynaCT DR用于显示肿瘤病变范围。137例患者中动脉狭窄患者共5例，5 s DynaCT DSA检查均能清晰显示病变位置及狭窄程度。

4.C臂锥形束CT 8 s成像对颅内静脉病变的检出及应用价值

137例患者中23例行8 s DynaCT DSA检查，静脉畸形患者共9例，DynaCT 8 s DSA模式可清晰显示颅内静脉畸形病变，无误诊、漏诊。如图1G、H分别为8 s DynaCT DSA模式VR、MIP重组显示静脉畸形。14例动静脉畸形患者在进行5 s DynaCT DSA后也进行了8 s DynaCT DSA检查，8 s DynaCT DSA模式不能清晰显示脑动脉故显示病变效果欠佳，不能用于动静脉畸形的诊断及治疗。

5.C臂锥形束CT 20 s成像对颅内出血、支架显示的应用价值

137例患者中59例行20 s DynaCT DR检查，颅内出血患者14例，其中14例为动脉瘤破裂导致，2例为高血压性脑出血。20 s DynaCT DR检查能够及时有效的显示出血病灶范围及数量，如图1I为20 s DynaCT DR检查图像显示动脉瘤破裂导致的脑出血伴脑室内积血，图1J为5 s DynaCT VR图像显示导致图1I脑出血的动脉瘤，图1K为20 s DynaCT DR图像显示动脉瘤破裂导致的双侧脑室积血，图1L为20 sDynaCT DR图像显示脑组织内血肿。3例颅内动脉支架置入术后患者行20 s DynaCT DR检查，可清晰地观察支架置入后贴壁和网丝的展开情况，及在动脉中有无打开不全、扭曲等情况。如图1M为20 s DynaCT的CPR重组图像。27动脉瘤患者、12例动静脉畸形患者及3例脑肿瘤患者在进行5 s DynaCT DSA检查后也进行了20 s DynaCT DR检查，20 s DynaCT有助于病变及周围脑组织的显示。

讨 论

C臂锥形束CT以不完全旋转（DynaCT旋转200o）采集容积数据，获得与CT类似的二维断层图像和三维重组图像，因此被称为类CT技术【5】。其应用的二位面阵数字平板探测器能够提供更大的动态范围，更快的数据读取速度【6】，在X线利用率及重建影像的空间分辨力、各向同性等方面存在着极大的优越性【7】。

C臂锥形束CT脑血管成像在颅内动脉瘤、颅内血管畸形、血管狭窄、颅内出血、颅内血管内支架成形术等脑血管疾病的诊疗中已显示出其临床应用价值【8-14】。C臂锥形束CT（商品名为DynaCT）设有DSA和DR两种成像模式，5 s、8 s及20 s三个成像时间，其中20 s DynaCT没有DSA成像模式，前期体模实验已证实随着成像时间的延长C臂锥形束CT图像质量提高，但辐射剂量也会随之增加【15】。因此根据C臂锥形束CT图像质量、辐射剂量规律，结合血液循环及患者病变特点，合理选择C臂锥形束CT成像时间及成像模式是十分必要的。

本实验通过回顾性分析137例临床病例，发现C臂锥形束CT 5 s DSA模式成像可多角度清晰显示颅内动脉，可用于颅内动脉瘤、动静脉畸形、脑肿瘤供血动脉及脑血管狭窄的检出及治疗。C臂锥形束CT 8 s DSA模式可清晰显示颅内静脉，适用于颅内静脉病变的检出及治疗。C臂锥形束CT 20 s DR模式适用于颅内出血病灶及支架的显示。

C臂锥形束CT是一种容积成像技术，图像质量与采集数据量密切相关，从理论上讲采集的原始数据量越大，图像质量越好，较长的采集时间能够获得更大的数据量，因此能够重建出图像质量更佳的类CT样图像。因此20 s DynaCT成像能够获得较好的图像质量，有利于脑组织结构、颅内出血灶、支架网眼结构等的显示。

但受到人体脑血流动力学特点的限制，20 s DynaCT不适用于DSA模式成像。根据脑血液循环规律可知，5 s DynaCT DSA检查图像采集时对比剂主要存在于脑动脉血管内，而8 s DynaCT DSA模式图像采集时对比剂则存在于脑静脉血管内，因此5 s DynaCT适用于脑动脉成像，8 s DynaCT可应用于脑静脉血管成像，本研究结果与此规律相符。

脑血管C臂锥形束CT通过旋转成像及三维重组获得类CT图像，即病变组织结构的断层图像，可显示血管及其周围组织结构情况，并结合VR、MIP、MPR、CPR等三维重组功能，对诊断病变准确性的提高有很大帮助，有利于手术前制订治疗方案及准确预测治疗效果。

常规二维DSA血管造影图像中弹簧圈及动脉瘤夹等可视性差，C臂锥形束CT的DSA模式成像可应用双容积重组技术，该技术可分别显示动脉瘤夹与血管的关系，解弹簧圈在动脉瘤内分布情况，弹簧圈是否进入载瘤动脉，瘤腔空间残留及载瘤动脉的通畅情况。双容积成像技术还可用于动脉瘤与颅骨之间位置关系的显示，如图1N~P分别为应用双容积重组成像实现对动脉瘤夹、弹簧圈、颅骨与动脉瘤及载瘤动脉相融合的显示。

图1 DSA和C臂锥形束CT不同成像时间下的脑血管成像影像

本研究样本数量有限且病例主要来自我院神经外科，对脑血管病例的收集及研究尚不够全面，故研究存在一定的局限性。笔者认为今后进一步对神经外科少见病例及神经内科病例的收集及研究将弥补这一不足之处，

综上，本研究就C臂锥形束CT不同成像时间在临床常见脑血管疾病的诊疗中的应用价值进行分析，推荐合理选择成像时间并结合多种三维重组方式显示病变的具体方案，对合理的诊疗方案的制订具有一定价值。