能谱CT单能量血管优化技术在腰动脉影像解剖评估中的应用效果研究

钟丽娟，熊 图，周代全，周新杰，傅浪舟，余 娜△

[1.乐山市人民医院放射影像科，四川乐山 614000；2.重庆医科大学附属第三医院(捷尔医院)放射科 401120]

随着影像学检查技术的不断发展及外科诊疗技术的不断进步，腰椎肿瘤供血血管介入栓塞术、前路腰椎手术及肾脏穿刺等广泛应用于临床诊疗中[1]。腰动脉管径较小、变异较大，术前准确了解腰动脉的解剖，有助于避免术中腰动脉的损伤。目前采用能谱CT单能量血管优化技术对腰动脉的研究鲜有报道，本文旨在探讨能谱CT单能量血管优化技术对腰动脉的显示能力及优化血管成像的价值，并分析腰动脉的影像解剖学特点。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2019年10月至2020年1月在重庆医科大学附属第三医院(捷尔医院)接受腹部CT血管成像(computer tomography angiography,CTA)的100例患者的影像数据和临床资料。其中男57例，女43例，年龄15～81岁，平均(57.0±15.2)岁。所有患者均无腰椎畸形、腰椎手术史及碘过敏史，检查前均签署CT增强知情同意书。

1.2 仪器与方法

采用多排螺旋CT(型号：Revolution CT,美国GE公司)。患者取仰卧位，扫描前对患者行屏气训练，在能谱CT成像模式下行膈顶至耻骨联合范围的全腹CTA扫描。扫描参数：管电压80 kVp/140 kVp自动切换，自动管电流，探测器宽度80 mm，螺距0.992∶1，层厚及层间距5 mm，自适应迭代(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)重建50%，重建图像层厚0.625 mm。对比剂选用碘海醇注射液(350 mgI/mL)，采用Ulrich高压注射器经肘正中静脉注入，用量1.5 mL/kg+生理盐水30 mL，注射速率4.5 mL/s。采用自动触发扫描，感兴趣区放置于胸10椎体水平胸主动脉内，触发阈值为150 Hu。

1.3 图像处理及数据分析

既往研究[2-4]显示，对于小血管的显示51～68 keV单能量图像最佳，70～75 keV单能量图像则更接近于常规混合能量的图像质量，因此本研究结合临床经验选择60 keV、74 keV单能量图像来对比观察。

将重建0.625 mm能谱DATA数据导入GE AW4.7工作站，行容积再现(volume rendering，VR)、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)等后处理技术进行图像重建，观察记录第1～4腰动脉起始位置、变异情况及第5腰动脉显示率和起源构成比，测量腰动脉自发出处5 mm范围内的内径、腰动脉发出处与腹主动脉形成的夹角。

1.4 图像质量评价

1.4.1客观评价

进入Reformat软件，能谱CT成像模式下在轴位图像上将单能量调整为60 keV、74 keV，分别测量2种单能量条件下第1腰动脉左支的CT值(ROIA)，尽量把ROI放在血管断面内；再用同样大小的ROI测量同侧竖脊肌的CT值(ROIM)，并记录同侧竖脊肌CT值的标准差(SD)，即背景噪声；计算两组的对比噪声比(contrast noise ratio，CNR)，计算公式：CNR=(ROIA-ROIM)/SD。

1.4.2主观评价

由2名经验丰富的医生独立对60 keV、74 keV的VR、MIP图像进行评分，主要参考PAUL等[5]的5分法对血管显示情况评分。1分：血管边缘模糊不能分辨；2分：血管边缘不锐利但尚能分辨；3分：血管边缘能分辨且血管显示尚清楚；4分：血管清晰且边缘基本光滑；5分：血管显示清晰且边缘锐利。

1.5 统计学处理

2 结 果

2.1 60 keV、74 keV单能量图像质量评价

客观评价：60 keV单能量图像的第1腰动脉左支CT值、同侧竖脊肌CT值、背景噪声及CNR均高于74 keV单能量图像，差异均有统计学意义(P<0.05)。主观评分：60 keV单能量图像主观评分高于74 keV单能量图像，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。典型病例，男，33岁，74 keV单能量图像显示腰动脉起源及走行，但血管局部显示欠清，评分为3分(白色箭头所示)；60 keV单能量VR图像、原始图像及MIP图像显示腰动脉起源及走行清楚，管壁锐利清晰，评分为5分(白色箭头所示)，见图1。

A～C：74 keV单能量VR图像、原始图像及MIP图像；D～F：60 keV单能量VR图像、原始图像及MIP图像。

2.2 腰动脉的影像解剖学特点

100例患者中，第1腰动脉显示197支，主要发出平面为腰1/2椎间隙水平，右支缺失3例，左右共干2例；第2腰动脉显示200支，主要于腰2/3椎间隙水平发出，左右共干7例；第3腰动脉显示200支，主要自腰3椎体下1/3水平发出，左右共干5例；第4腰动脉显示180支，多自腰4椎体中1/3水平发出，左支缺失9例，右支缺失11例，左右共干24例，见表2，图2A、B。第2腰动脉的内径在左右支之间差异有统计学意义(P<0.05)，其余腰动脉的内径在左右支之间差异均无统计学意义(P>0.05)；第3腰动脉发出处与腹主动脉的夹角在左右支之间差异有统计学意义(P<0.05)，其余腰动脉发出处与腹主动脉形成夹角在左右支差异均无统计学意义(P>0.05)；第1～4腰动脉内径逐渐增粗，发出处与腹主动脉的夹角逐渐增大，见表3。

表1 60 keV、74 keV单能量图像质量比较

表2 第1～4腰动脉起始位置及变异情况

续表2 第1～4腰动脉起始位置及变异情况

表3 腰动脉内径及发出处与腹主动脉的夹角比较

100例患者中共显示113支第5腰动脉(左支58支，右支55支)，显示率为56.5%，双侧均多起自髂腰动脉，左支缺失42例，右支缺失45例，见表4，图2C、D。

表4 第5腰动脉显示情况

A：男，33岁，VR显示正常腰动脉；B：男，50岁，VR显示第4腰动脉右支缺失，由右侧髂腰动脉分支供血(红色箭头所示)；C、D：男，76岁，VR显示双侧第5腰动脉均由骶正中动脉发出(红色箭头所示)。

3 讨 论

随着CT技术的飞速发展，CTA技术相较于传统数字减影血管造影技术，其无创的特点在临床上得到了普遍推广。CTA具有扫描速度快、无创、费用低等特点，能将原始轴位图像与三维后处理结合起来，在术前对血管及周围组织结构能有良好的评估。目前，临床工作中为了获得高质量的CTA图像，常采用的方式主要为增加造影剂浓度或用量、加大扫描剂量及调整层厚、螺距等[6]，虽然以上方式能提高成像质量，但是常规扫描为混合能量的X射线，硬化效应伴随硬化伪影的产生而影响图像质量。Revolution CT采用80 kVp/140 kVp瞬时切换，可同时获得两种能量的X射线数据，进一步得到40～140 keV的101个单能量图像并获得相对纯净的CT值图像，从而较常规混合能量图像有更高的CNR[7]；通过降低能量水平，血管与周边组织的对比度增高，小动脉显示得到优化，其清晰度、锐利度及末端分支的显示都有所增加。本研究显示，74 keV单能量图像可显示腰动脉的起源及走行，但是部分腰动脉管壁局部显示欠清，该现象在第1、2腰动脉上最为突出；60 keV单能量图像中腰动脉与周边组织对比度增高，腰动脉的显示更清晰，管壁锐利度进一步增高。两组间第1腰动脉左支CT值、同侧竖脊肌CT值、背景噪声、CNR及主观评分比较差异有统计学意义(P<0.05)，虽然60 keV单能量图像背景噪声较74 keV单能量图像增高，但CNR高于74 keV单能量图像。CNR在CTA中是至关重要的因素[8]，因此60 keV单能量图像既兼顾了背景噪声，同时也得到了腰动脉的最佳显示。

腰动脉局部解剖变异较大[9]，本研究结果显示第1～4腰动脉缺失共23例，主要以第4腰动脉缺失为主，部分由邻近第3腰动脉发出分支供血，1例由髂腰动脉分支供血；左右共干现象达38例，较李守红等[10]研究发现多，这可能与所收集病例的个体差异有关。第5腰动脉共显示113支，显示率为56.5%。李新元等[11]研究认为第5腰动脉主要起自骶正中动脉，本组资料发现双侧第5腰动脉多起自髂腰动脉，与孙兆忠等[12]研究结果类似。本组资料表明第1～4腰动脉内径逐渐增粗，发出处与腹主动脉的夹角逐渐增大，这与刘列华等[13]报道一致。因此，腰动脉尤其是第4、5腰动脉解剖变异较大。其次，腰动脉内径细小，术前清晰显示对于临床治疗准备及手术方案的选择尤为重要。近年来随着诊疗水平的不断提高，腰椎手术、介入治疗、CT引导下穿刺活检、经皮肾穿刺或活检、抗凝治疗、血液透析等临床诊疗方式均可能造成腰动脉损伤或自发性破裂，可致腹膜后血肿、腰动脉假性动脉瘤甚至死亡[14-18]。本研究对所有患者均采用了VR及MIP成像，可多平面、多角度观察每一支腰动脉的起源、走行方向及与椎体和周围组织的位置关系，当部分患者腰动脉较细小显示欠清时，则可通过调节适当的keV来使它显示得更清晰。

综上所述，腰动脉的解剖变异较大、内径细小，能谱CT血管成像能清晰显示腰动脉的影像解剖学特点，且60 keV单能量图像质量优于74 keV单能量图像质量。