柔性减影CE-Boost技术对下肢动脉CT血管造影图像质量的影响

朱玉才,夏文文,侯 娟,季文超,刘文亚

(新疆医科大学第一附属医院影像中心CT室,新疆 乌鲁木齐 830054)

外周动脉疾病(peripheral arterial disease, PAD)指动脉粥样硬化使外周动脉狭窄、闭塞而引发病变肢体缺血导致跛行、疼痛、溃疡等临床表现的慢性进展性疾病,在多数指南中特指下肢动脉,又称下肢动脉硬化闭塞症(arteriosclerosis obliterans, ASO)[1],是继冠心病、脑卒中之后的第三大血管性疾病[2],预后较差,早期诊断对减轻症状和改善预后非常重要。下肢动脉CT血管造影(CT angiography, CTA)为影像学检查PAD的常用方法,后处理能力强大,已逐渐替代数字减影血管造影而用于下肢ASO[3];但受个体差异影响,下肢CTA常规混合迭代重建图像对下肢远端小血管显示不清,进而影响诊断。柔性减影CE-Boost技术可增强血管腔内CT值、降低图像噪声。本研究观察柔性减影CE-Boost技术对下肢动脉CTA图像质量的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2021年12月—2022年12月50例于新疆医科大学第一附属医院疑诊下肢动脉疾病患者,男44例、女6例,年龄42～86岁、平均(65.2±11.5)岁;体质量指数(body mass index, BMI)17～32 kg/m2,平均(24.47±3.35) kg/m2;33例临床确诊下肢ASO,下肢血栓闭塞性脉管炎5例,下肢动脉瘤3例,下肢动脉栓塞2例,7例静息踝肱指数(ankle brachial index, ABI)降低(<0.9)但无明显症状;33例ABI小于0.9、17例ABI大于1.4;均接受双下肢动脉CT平扫及CTA检查,之后以柔性减影CE-Boost行图像后处理。排除标准:①无法配合顺利完成检查;②碘对比剂过敏;③恶性肿瘤病史或严重心、肝、肾功能障碍;④下肢血管搭桥术史或膝关节以上截肢;⑤妊娠期或哺乳期女性。检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Toshiba Aquilion ONE GENESIS TSX-305A宽体320排动态容积CT机行双下肢动脉CT平扫及CTA。嘱患者仰卧,双手抱头、足先进,自L4上缘(腹主动脉分叉上缘)扫描至足尖。参数:采用SUB-Helical序列,螺距0.5,层厚及层间距均为1.5 mm,矩阵512×512,管电压120 kV,自动管电流模式,转速0.375 s/rot,准直器0.5 mm×80 mm。平扫结束后经肘正中静脉以流率5 ml/s注射90 ml对比剂碘佛醇(370 mgI/ml),并以相同流率跟注40 ml生理盐水,注射后2 s启动SureStart监测,以腹主动脉分叉处为监测点,实时监测下肢动脉内对比剂填充情况并监测其CT值,达阈值150 HU后延迟2.8 s触发CTA扫描。

1.3 图像后处理 对平扫期和增强动脉期薄层图像以常规混合迭代重建技术进行3D-AIDR重建,层厚1 mm,层间距0.8 mm,以所获常规重建图像为A组。将A组图像导入Toshiba Subtraction Lodine Mapping后处理软件,以柔性减影CE-Boost行后处理获得CE-Boost图像(B组),并输入Toshiba Vitrea后处理工作站行容积再现(volume rendering, VR)、最大密度摄影(maximum intensity projection, MIP)、多平面重组及曲面重建等。

1.4 图像质量评价

1.4.1 主观评价 由2名具有5年以上CTA诊断经验的副主任医师(医师1、2)在不知晓临床信息和图像处理方法的情况下观察2组图像显示血管整体清晰度及图像分辨率等, 并以4分制[4]对图像质量进行主观评价:1分(图像质量差),血管壁边缘显示不清,图像分辨率差,下肢远端分支血管显示不清,无法满足诊断下肢PAD要求;2分(图像质量尚可),血管壁显示尚可,图像分辨率欠佳,下肢远端分支血管显示模糊,尚可满足诊断下肢PAD要求;3分(图像质量良好),血管边缘显示良好,图像分辨率尚可,下肢远端分支血管显示尚可,可诊断下肢PAD;4分(图像质量优),血管边缘显示锐利,图像分辨率高,下肢远端分支血管显示佳,可准确诊断下肢PAD。以2名医师评分结果的均值为最终评分。

1.4.2 客观评价 于2组同层面薄层轴位图像中的腹主动脉远端、左右髂总动脉、左右股总动脉、左右股浅动脉、左右腘动脉、左右胫前后动脉、左右腓动脉及左右足背动脉内靠近血管中心处放置面积2～40 mm2的ROI,使之尽量接近管腔大小,测量其CT值及标准差(standard deviation, SD),以及同层面血管旁肌肉组织的CT值及SD值;均重复测量3次,取平均值;对解剖学对称存在的各动脉均以双侧测量结果的均值为最终结果。以血管SD值为图像噪声、肌肉SD值为背景噪声计算信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)及对比度噪声比(contrast-to-noise ratio, CNR):SNR=CT血管/SD血管,CNR=(CT血管-CT肌肉)/SD肌肉。

1.5 统计学分析 采用SPSS 26.0统计分析软件。以Kolmogorov-Smirnov检验评估计量资料的正态性,以±s表示符合正态或近似正态分布者,行配对t检验。采用中位数(上下四分位数)表示分级资料,组间行Mann-WhitneyU检验。以Kappa检验分析观察者间评估图像质量主观评分的一致性:Kappa≤0.2为一致性差,0.20.8为一致性非常好。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量主观评价 观察者间主观评价A组及B组图像质量结果的一致性好(Kappa=0.685、0.636,P均<0.05),见表1。B组主观评分[4(3,4)]高于A组[3(2,3),Z=-4.880,P<0.001],见图1～3。

图1 患者男,58岁,双侧下肢ASO,下肢CTA A.常规重建图示双侧髂总动脉管壁钙化斑块,图像质量主观评分为3; B.CE-Boost图示双侧髂总动脉管壁钙化斑块较清晰,图像质量主观评分为4 (长箭及短箭分别指左、右侧髂总动脉) 图2 患者男,65岁,双侧下肢ASO,下肢CTA A.常规重建图示双侧股总动脉管壁混合性斑块,图像质量主观评分为3; B.CE-Boost图示双侧股总动脉管壁混合性斑块较清晰,图像质量主观评分为4 (长箭及短箭分别指左、右侧股总动脉)

图3 患者女,72岁,右侧下肢ASO并局部闭塞,下肢动脉全长CTA A、B.常规重建MIP(A)、VR(B)图显示右下肢远端细小分支(箭)欠清晰; C、D.CE-Boost MIP(C)、VR(D)图显示右下肢远端细小分支(箭)更为清晰,血管边缘锐利,图像分辨率更高

表1 观察者间主观评估A、B组图像质量结果的一致性(例)

2.2 图像质量客观评价 B组下肢动脉不同位置CT值、SNR及CNR均明显高于A组,SD血管均低于A组(P均<0.001),见表2、3。

表2 A、B组间主髂动脉、股腘动脉CTA图像质量客观评价结果比较

表3 A、B组间膝下动脉CTA图像质量客观评价结果比较

3 讨论

下肢ASO发病率逐年升高[5-7],且致残率、致死率均较高。检测ABI是筛查PAD和诊断下肢动脉疾病的常用方法,其正常范围为1.0～1.4,ABI≤0.9即可诊断PAD;另一方面,动脉广泛钙化使血管韧性和收缩性降低亦可致ABI升高,故ABI>0.90时并不能完全排除PAD。

下肢动脉CTA为诊断下肢动脉硬化的影像学方法之一[8],其常规重建图像质量易受检查时患者配合程度、病变特点及对比剂剂量等因素影响。赵琳琳等[9]报道,利用320排CT减影冠状动脉CTA可较好地评估血管内支架状态。相比其他常规迭代重建算法,基于模型迭代重建算法(model-based iterative reconstruction, MBIR)可降低以低辐射剂量采集的下肢CTA的图像噪声、提高图像质量[10]。作为一种影像学新技术,柔性减影CE-Boost联合基于三维解剖柔性配准算法能增强CT图像对比度[11],解决患者自主或生理运动(如呼吸、脉搏等)导致的平扫与增强扫描无法准确匹配进行同层减影的问题,消除不同期相之间的差异,辅以人工智能自动校正及柔性配准校正,可消除机械及生理运动误差;配准后对增强动脉期与平扫图像进行精确减影,将提取到的碘信息(包括血管、软组织等增强信息)直接叠加至原始增强图像,以获得CE-Boost图像[12]。相比常规迭代算法,CE-Boost图像可突出显示对比剂,进一步降低对比剂剂量,提高图像显示远端微小血管及乏血供病变的能力。既往研究[13-14]发现,利用柔性减影CE-Boost技术可显著提高门静脉及肺动脉CTA图像质量,且无需改变扫描设置或临床工作流程。

本研究对50例疑诊PAD患者采集下肢动脉CTA,以柔性减影CE-Boost技术对下肢动脉CTA常规重建图像进行处理,结果显示CE-Boost图像主观评分高于常规重建图像,显示血管较常规重建图像更为清晰、锐利,且显示下肢远端分支血管更好,有利于诊断下肢动脉病变;相比常规重建图像,CE-Boost图像中下肢动脉不同位置CT值、SNR及CNR均升高,图像噪声明显降低,表明柔性减影CE-Boost技术可提高下肢动脉CTA的图像质量,具有较高的临床应用价值。

综上所述,CE-Boost技术可提高下肢动脉CTA图像质量,有利于临床诊断PAD。但本研究样本量较少,且未对不同管电压、管电流、对比剂剂量等参数进行个性化设置,有待收集更多病例后进一步完善。