柔性减影CE-Boost 技术对提高大根髓动脉CT 图像质量的价值

玄国庆 周慧清 马壮飞 张敏 杨晨晓 范小波 贾守强

大根髓动脉是在脊髓下1/3 处与脊髓前动脉（anterior spinal artery，ASA）相连的主要动脉，也称为大根髓动脉或亚当凯维奇动脉（Adamkiewicz artery，AKA）［1］。下段胸髓与腰髓3/4 的血供是由大根髓动脉汇合而成的ASA 提供，因此AKA 的损伤或闭塞可能导致脊髓缺血［2］。为了避免脊髓缺血，介入手术及外科手术前识别AKA 非常重要，可以在预防术后并发症方面提供很大帮助［3，4］。大根髓动脉纤细且起源、分支走行较复杂，并被邻近骨性结构包绕。临床上，常用CT 血管成像（CT angiography，CTA）评估AKA，但其经常被脊髓动脉的低对比噪声比所掩盖［5，6］。佳能医疗推出了一种基于平扫与增强图像之间配准的对比增强柔性减影（contrast-enhancement boost，CE-Boost）技术，可进一步提高增强CT 图像对比度［7］。本研究旨在评价CE-Boost 技术在增强扫描中对AKA 的显示及图像质量的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性收集2022 年10 月—12 月，行胸腹部常规增强扫描检查的109 名受试者纳入研究，其中男63 例，女46 例；年龄35～87 岁，中位年龄64岁。排除标准：严重心、肝、肾功能不全等不适合做增强扫描的患者；碘对比剂过敏。本回顾性研究已获得医院伦理委员会的审查批准（2023-lw-44）。

1.2 CT 检查方法

109 例患者均采用320 排宽体探测器CT（Aquilion ONE GENESIS）检查。从头侧向足侧扫描，扫描范围由胸廓入口至第3 腰椎水平。扫描参数如下：旋转时间为0.5 s；管电压为120 kVp；自动管电流调节（平扫：噪声指数为10，增强：噪声指数为5）；准直器宽度为80×0.5 mm；采集层厚0.5 mm，层间距0.5 mm；矩阵为512×512。采用高压注射器经患者肘前静脉以5.0 mL/s 的流率团注碘普胺（370 mg I/mL）80～100 mL，然后注射生理盐水40 mL，使用对比剂跟踪技术行增强扫描。以降主动脉（气管隆突层面）为监测点，设定150 HU 作为阈值，到达触发阈值后延迟7 s 后自动扫描动脉期，后续进行静脉期和延迟期扫描。本研究只使用动脉期图像。

1.3 图像处理与分析

将平扫和动脉期图像导入到SURESubtraction Iodine Mapping 软件中通过减影方式获得CEBoost 图像。由同一名影像科医师分别对动脉期图像（A 组）与CE-Boost 图像（B 组）后处理，在适应ASA 和AKA 走行的斜冠状面图像上行最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）及多平面重组（multi-planar reconstruction，MPR）。观察两组图像上AKA 的显影率，并对图像质量进行客观评价和主观评价。

1.3.1 图像质量的客观评价

本研究采用通过测量降主动脉CT 值代替AKA CT 值［8］，是因为AKA 直径约0.8～1.3 mm，无法准确地测量其CT 值。由同一名影像科医师分别在A 组与B 组图像上设置兴趣区（region of interest，ROI），尽量避开硬化伪影及病变区域。设置ROI（面积10 mm2）在第10 胸椎椎体水平的降主动脉（ROI1）及竖脊肌（ROI2）上，在竖脊肌组织内设置时，避开所能观察到的密度不均匀区域，分别测量降主动脉及及竖脊肌CT 值，记录其相应标准差（standard deviation，SD）作为背景噪声（图1）。采用下列公式分别计算两组图像的对比噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR）及信号噪声比（signalto-noise ratio，SNR）。

图1 第10 胸椎水平的轴位图像显示测量的圆形ROI。a)动脉期图像；b)CE-Boost 图像。ROI1 和ROI2 分别表示降主动脉（10 mm2）和竖脊肌（10 mm2）的ROI。

1.3.2 图像质量的主观评价

主要应用MPR 或MIP 明确AKA 的起始位置，观察其走行，评价显示效果。血管连续性辨认标 准［9，10］：在适应ASA 和AKA 走行的斜冠状面MPR 或MIP 图像上见到一支起源于肋间动脉分支或腰动脉后支的较粗大血管，并与ASA 形成特征性的“发卡” 样连接的强化血管，即为AKA（图2）。由具有副主任医师职称的两名影像科医师分别独立完成AKA 显示效果评分，对于有异议病例，应经讨论达成一致。

图2 斜冠状面重组图像的视觉评分。a)可视性差（得分1）：AKA 不可见，ASA 显影（箭）；b)可视化效果尚可（得分2）：AKA 显影，可见发夹曲线（箭），但显示不清，走行不连续；c)可视化效果一般（得分3）：AKA 显影一般，与起源的节段性脊髓动脉解剖关系显示欠连续（箭）；d)可视化效果良好（得分4）：AKA 显影较好，能显示其全程，与起源的节段性脊髓动脉解剖关系较清晰（箭）；e)可视化效果好（得分5）：AKA 显影好，较4 分全程走行显示更清晰，与起源的节段性脊髓动脉解剖关系清晰（箭）。

根据血管强化的清晰程度、走行是否连续完整，对显示的AKA 进行评分［8］。1 分：AKA 未见明确显示；2 分：AKA 显影，但显示不清，走行不连续；3分：AKA 显影一般，走行基本连续，与起源的节段性脊髓动脉解剖关系显示一般；4 分：AKA 显影较好，走行连续，能显示AKA 的全程，与起源的节段性脊髓动脉解剖关系较清晰；5 分：AKA 显影好，AKA 全程走行显示清晰，与起源的节段性脊髓动脉解剖关系清晰。3 分及以上认为AKA 显影（图2）。

1.4 统计学方法

应用SPSS 26.0 统计软件进行统计分析。采用Wilcoxon 符号秩检验或配对样本t 检验比较A 组和B 组图像客观评价指标，采用Wilcoxon 符号秩检验比较两组图像的主观评分，卡方检验比较两组图像的AKA 显影率差异。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 客观评价指标

A 组与B 组图像降主动脉CT 值差异有统计学意义（t=35.91，P＜0.05）。两组图像降主动脉SD值差异有统计学意义（t=13.95，P＜0.05）。相比动脉期图像，CE-Boost 图像的CT 值明显提高，SD 值明显减低（图3，表1）。两组图像的SNR、CNR 差异有统计学意义（Z 值分别为-8.09、-9.06，P＜0.05），相比动脉期图像，CE-Boost 图像的SNR 及CNR明显提高（图4，表1）。

表1 两组图像质量客观评价指标结果

图3 两组图像降主动脉的CT 值和噪声（SD 值）。

图4 两组图像的SNR 及CNR。

2.2 AKA 的显影率

A 组82 例AKA 显影，显影率为75.2%（82/109）；B 组有97 例AKA 显影，显影率为88.9%（97/109）。两组图像的显影率差异有统计学意义（X2=36.54，P＜0.05）。

B 组图像上显示AKA 起源于左侧肋间动脉或腰升动脉者占72.1%（70/97），起源于右侧的占27.9%（27/97），起源于胸9～12 椎体水平者占80.4%（78/97），T8 水平以上者占11.3%（11/97），L1 以下水平者占8.3%（8/97）；另外有12 例发现2 支AKA 同时显影，显示率为11.0%。

2.3 主观评价指标

A 组和B 组的主观评分均值的中位数分别为2（1.5）分和3（2）分，差异有统计学意义（Z=-7.12，P＜0.05），与动脉期图像相比，CE-Boost 技术提高了AKA 可视化效果的主观评分（图5、6）。

图5 两组图像AKA 可视化效果的主观评分。图6 男，53 岁，既往甲状腺癌全切术后，胸背部疼痛，行胸腹部增强扫描检查。a)动脉期图像；b)CE-Boost 图像。相比动脉期图像，CE-Boost 图像中AKA 显示更清晰、连续（箭），可视化效果评分由4 分提高到5 分。

3 讨论

脊髓的主要供血动脉由一条走行于前正中裂的ASA 和两条后外侧沟走行的脊髓后动脉组成。ASA 起自椎动脉或小脑后下动脉，沿途不断接受前根髓动脉的血液，延伸至脊髓圆锥。在脊髓的不同节段，有起源于节段性动脉的根动脉，伴随神经根经椎间孔进入椎管后，再分为前、后根髓动脉并汇入脊髓前、后动脉以供应脊髓。加入ASA 的前根髓动脉一般大约有2～6 支，AKA 是其中最大的、最固定的一支前根髓动脉，其远端与ASA 形成特征性“发卡”样弯曲连接。下段胸髓及腰髓的血运主要来自AKA，其起源位置不固定，从胸中段到腰骶交界处均有可能［11］。本研究中CE-Boost图像上显示，AKA 多起源于左侧肋间动脉或腰升动脉占72.1%（70/97），起源于右侧的占27.9%（27/97），起源于T9～12 水平者占80.4%（78/97），胸椎体8 水平以上者占11.3%（11/97），腰1 椎体以下水平者占8.3%（8/97），另外发现2 支AKA同时显影的患者有12 例，显示率为11.0%，这与国内外学者的研究结果［8，12］较为相近。已知在大多数情况下，脊髓损伤的潜在原因是与ASA 有关的缺血，其在主动脉瘤手术中的发生率为0.2%～8%［13-15］。因此，术前识别AKA 可以更好地进行术前规划，包括修改外科手术程序，从而降低脊髓损伤的风险［3，16，17］。

目前术前识别AKA 的检查技术，主要包括CTA、磁共振血管成像（MR angiography，MRA）和数字减影血管造影（digital substraction angiography，DSA）。DSA 既往被认为是金标准［18］，但它是一种侵入性技术，并有可能导致严重的并发症，如截瘫［19，20］。目前有很多MRA 对AKA 的研究［21-23］，但是其检查时间长，空间分辨率不高，难以较好地显示AKA 与其周围结构的解剖细节。而CTA 操作简便，可安全无创且有效地显示AKA，已成为术前确定AKA 的首选检查方法［24，25］。CTA 中精确识别AKA 需要满足以下两个特征［26］：AKA 与ASA之间典型的“发卡”样连接，以及准确地显示AKA与主动脉的连续性。这些特征可通过增加AKA 的CT 值与周围脊髓组织CT 值之间的差值及图像的信噪比来提高其显示率。CE-Boost 技术作为一种回顾性技术［27］，适用于常规CT 扫描并且无需增加扫描设置或改变临床工作流程的情况下，将平扫和增强图像配准后通过减影技术将增强图像与平扫期图像相减，提取纯增强碘信息（包括血管、软组织等增强信息），将减影后获得的增强碘信息与常规增强扫描图像相加，提高增强CT 图像对比度增强的效果。国内外已有多个关于CE-Boost 技术应用的研究报道。Iizuka 等［7］研究中28 例主动脉瘤血管内修复后出现Ⅱ型内漏的患者，CEboost 延迟期图像中内漏区域的CT 值、SNR 值、CNR 值及主观评分明显高于常规主动脉CTA 图像；Otgonbaatar 等［28］报道，在不提高碘流率的情况下，CE-Boost 技术使中央肺动脉及外周动脉（段以下动脉）的图像质量明显改善，CE-Boost 图像的对比度和血管对比度边缘均显著高于常规CTA 图像。在腹部CT 血管造影中，无需增加扫描设置或改变临床工作流程，CE-Boost 技术可显著提高门静脉成像的图像质量［29］。Xu 等［30］报道，CE-Boost后处理技术可提高腹部CTA 图像质量，更好地显示了腹部动脉和静脉，特别是细小远端血管。本研究首次在胸腹部常规增强扫描中，把CE-Boost 技术应用于AKA 的显示。在不增加扫描设置，不改变常规增强扫描流程的情况下，CE-Boost 技术可显著提高常规动脉期图像中主动脉的CT 值并降低图像噪声，从而获得更高SNR 值和CNR 值，提高了AKA 的显影率，改善了AKA 连续性的显示效果。夏巍等［8］研究表明，能谱CT 中单能量水平为51～58 keV 时，主动脉及其分支内的碘对比剂CT 值升高，图像噪声较低，CNR 最佳，较混合能量组主动脉图像颗粒均匀、血管边缘光滑，AKA 显影率提高到94.8%，比本研究中CE-Boost 组图像中的显影率（88.9%）高。然而能谱CT 需配备双能设备的专用扫描仪和后处理软件。另有些报道指出［5，9］，低kV 技术，可以增加血管的增强程度，并降低辐射剂量，使AKA 的显影率高于常规120 kV CTA 图像，达86.7%～90.2%，与本研究中CEBoost 组的结果相似，但是降低kV 会增加图像的噪声，CE-Boost 技术可以降低图像噪声，在未来的研究中可以联合两种技术进行评价。

理论上CE-Boost 技术可应用于各种CT 机生成的图像。然而，CE-Boost 技术需要专门设计的平扫图像和增强图像的非线性非刚性配准应用程序，实际上CE-Boost 目前在其他扫描仪上不可用。本研究的局限性：第一，单中心研究；第二，未使用DSA 作为金标准来验证。

综上所述，CE-Boost 技术可提高常规增强扫描中AKA 的显示及图像质量，为临床提供可靠信息，帮助减少术后脊髓并发症的发生。