多层螺旋CT定量评估腹主动脉瘤弹性的可重复性及风险因素

韩善良 李 亮 林 苑 王 娇 陆雪松 龚 威 邢 栋 查云飞

多层螺旋CT定量评估腹主动脉瘤弹性的可重复性及风险因素

韩善良1李 亮1林 苑1王 娇1陆雪松2龚 威1邢 栋1查云飞1

目的探讨多层螺旋CT定量评价腹主动脉瘤弹性的可重复性与风险因素。资料与方法前瞻性研究54例肾下型腹主动脉瘤患者的腹主动脉CT血管成像资料。所有受检者均采用64排螺旋CT、回顾性心电门控技术和分段数据采集方式扫描。在肾动脉水平和肾动脉下采用半自动分割软件计算主动脉弹性D值和脉搏波波速，比较不同水平腹主动脉弹性的差异，并进行一致性检验。结果腹主动脉瘤D肾动脉水平值和 D肾动脉下值分别为（1.05±0.22）×10-5/Pa、（0.49±0.18）×10-5/Pa，对应的脉搏波波速分别为（9.68±1.09）m/s、（14.96±4.01）m/s。肾动脉水平主动脉弹性观察者内及观察者间组内相关系数分别为0.92、0.89，肾动脉下水平主动脉弹性观察者内及观察者间组内相关系数分别为0.85、0.79。Bland-Altman图显示绝大部分点位于95%一致性界限内，2个位置测量的观察者间差异分别为0.017×10-5/Pa、0.010×10-5/Pa，观察者内差异分别为0.013×10-5/Pa、0.018×10-5/Pa。多元分析显示，瘤体的弹性与体重指数、脉压、舒张压和腹主动脉瘤直径具有独立相关性（R2=0.68）。结论多层螺旋CT定量评价腹主动脉瘤弹性值具有较高的稳定性。研究不同危险因素与腹主动脉瘤发生的相关性，有助于临床选择合适的治疗方式。

主动脉瘤，腹；体层摄影术，螺旋计算机；弹性；危险因素

腹主动脉瘤的发生及进展与主动脉壁弹性纤维丧失密切相关，主动脉壁不能耐受血流压力而发生局部膨大、成瘤进而破裂[1-2]。目前，已有研究报道采用多层螺旋CT（MSCT）定量评价主动脉弹性，一次扫描，不仅能够得到影像学解剖形态信息，而且能实现主动脉全心动周期内收缩与舒张的全程监测。然而，基于该方法的稳定性及临床风险因素评估鲜有报道。因此，本研究拟探讨应用MSCT定量评价腹主动脉瘤患者主动脉弹性的可重复性及其风险因素。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选择2015年3月－2016年6月于武汉大学人民医院行主动脉CT血管成像检查的54例腹主动脉瘤患者，纳入标准：无已知或可疑的主动脉疾病和高血压治疗史。排除标准：①腹主动脉瘤颈成角＞60°或瘤颈长度＜1.5 cm[3]；②无法屏气、肾功能不全、碘对比剂过敏、高血压、心律失常、高血脂及糖尿病患者。54例患者中，男40例，女14例；年龄50～72岁，平均（67.2±6.8）岁；体重指数（BMI）（29.7±2.9）kg/m2，心率（73.9±10.1）次/分，吸烟率52%（28/54）；收缩压（136.5±17.7）mmHg，舒张压（84.3±8.9）mmHg，脉压（52.2±3.1）mmHg；实验室检查：葡萄糖（4.5±0.4）mmol/L， 胆 固 醇（4.06±0.80）mmol/L， 三 酰 甘 油（0.95±0.40）mmol/L，高密度脂蛋白（1.4±0.8）mmol/L，低密度脂蛋白（2.4±1.2）mmol/L。诊断标准：腹主动脉局部或普遍扩张，直径大于近端正常主动脉直径的50%以上[4]，所有患者均未接受过药物或手术治疗。所有受检者均签署知情同意书，未使用药物减慢心率。

1.2 仪器与方法 采用64排螺旋CT（GE LightSpeed VCT），患者取仰卧位，连接心电信号及静脉通路，行双定位扫描。扫描范围由膈肌至髂内、外动脉分叉处。使用人工智能触发软件自动触发扫描，触发点为肾水平腹主动脉处，触发阈值200 HU。患者正常吸气后屏气，进行腹主动脉增强扫描。经右侧肘前静脉用高压双筒CT注射器（美国，MADRAD）以5.0 ml/s注射优维显（370 mgI/100 ml）80 ml，再以相同流速静脉注射生理盐水30 ml。扫描参数：管电压120 kV，管电流250～750 mA，层厚0.625 mm，重组间隔0.625 mm。受检者完成CT扫描后常规测量上臂肱动脉舒张压和收缩压，共测量3次，取平均值。

1.3 图像分析 获得的MSCT原始数据分别在0～95%R-R间期、间隔5%重组图像，将原始数据传至GE AW4.6工作站。采用MATLAB 7.5软件（美国MathWorks公司），参照李亮等[5]报道，行半自动图像分割方法，测量腹主动脉横断面面积的变化，测量点分别为肾动脉水平，即瘤体近端距肾动脉距离1～2 cm处和肾动脉水平下瘤体最大直径处。在1名副主任医师的指导下，由2名主治医师参照三维立体定位完成测量（图1、2），采用MATLAB编程软件每个测量点分别测量10次，得出不同位置在舒张期和收缩期的管径面积。分别根据公式（1）、（2）计算主动脉壁弹性值D和脉搏波传导波速（pulse wave velocity，PWV）[6-8]。

其中，ΔA代表主动脉在心动周期内最大与最小管腔面积的差值，A0代表主动脉的最小管腔面积，Δp代表脉压差；ρ=1055×103kg/m3，代表管腔内血液的密度，PWV单位m/s。

图1 腹主动脉弹性测量位置。2条线分别代表2处测量点位置，即肾动脉水平与瘤体最大直径处

图2 腹主动脉瘤管腔面积测量。A.CT原始图像进行阈值分割，通过MATLAB软件勾画管腔轮廓（箭）；B.轮廓提取；C.计算管腔面积

1.4 统计学方法 采用SPSS 18.0软件，采用逐步回归分析法评估主动脉弹性与年龄、性别、BMI、收缩压、舒张压、脉压及心率的关系。不同水平腹主动脉弹性的差异均采用配对t检验，用组内相关系数（ICC）和Bland-Altman方法行一致性检验。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 主动脉瘤弹性值测量 54例肾下型腹主动脉瘤体的最大直径范围3.6～4.7 cm，平均（4.1±0.5）cm；瘤体近端距肾动脉1.4～2.9 cm，平均（2.3±0.3）cm。腹主动脉瘤D肾动脉水平值和D肾动脉下值分别为（1.05±0.22）×10-5/Pa、（0.49±0.18）×10-5/Pa，对应的PWV 分别为（9.68±1.09）m/s、（14.96±4.01）m/s。

2.2 ICC分析和Bland-Altman图分析 2个不同位置的测量结果比较，肾动脉水平主动脉弹性观察者内及观察者间ICC值分别为0.92、0.89（图3），瘤体最大直径处主动脉弹性观察者内及观察者间ICC值分别为0.85、0.79（图4）。Bland-Altman图显示绝大部分点位于95%一致性界限内，2名观察者2个位置测量的一致性均较好。2个位置测量的观察者间差异分别为0.017×10-5/Pa、0.010×10-5/Pa，观察者内差异分别为0.013×10-5/Pa、0.018×10-5/Pa。观察者内测量的数据分布范围比观察者间窄，一致性更好。

图3 腹主动脉瘤肾动脉水平Bland-Altman分析。A、B分别为观察者内一致性分析和观察者间一致性分析。SD为标准差

图4 腹主动脉瘤瘤体最大直径处Bland-Altman分析。A、B分别为观察者内一致性分析和观察者间一致性分析。SD为标准

2.3 主动脉弹性与临床指标的相关性主动脉弹性与临床生化及生理指标的相关性见表1、2。腹主动脉瘤体弹性与性别、身高、舒张压呈正相关（P＜0.05），与年龄、BMI、收缩压、脉压、瘤体直径、葡萄糖、胆固醇、三酰甘油、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、PWV等呈负相关（P＜0.05）。多元分析表明，瘤体弹性与BMI、脉压、舒张压及瘤体直径具有独立相关性（R2=0.68，P＜0.05）。

表1 主动脉弹性与临床生化及生理指标的相关性（单因素分析）

表2 主动脉弹性与临床生化及生理指标的相关性（多因素分析）

3 讨论

研究表明，腹主动脉瘤的发病率与年龄密切相关，在亚洲，50岁以上男性发病率为25.6/10万，70岁以上男性发病率为78.3/10万，男性发病率约为女性的3.5倍[5]。而在美国，每年因腹主动脉瘤死亡的病例约9000例[6]。引起腹主动脉瘤的主要原因是动脉壁弹力蛋白降解，使得腹主动脉壁的机械强度显著下降，致使动脉壁局限性膨出而成瘤。既往研究显示，正常情况下，弹力蛋白在动脉壁中占15%～35%，而腹主动脉瘤中弹力蛋白浓度仅占5%～8%，弹力蛋白与胶原蛋白的改变减少了血管壁的强度和适应度，使血管壁扩张[7]。

主动脉弹性的量化不仅可以评估主动脉硬化的严重程度，还可以指导临床医师为主动脉瘤患者选择合适的支架，同时弹性的量化有助于预测腹主动脉瘤破裂。近年来，血管腔内修复术以其创伤小、术后并发症少及降低术后短期死亡率等优点，广泛应用于临床。但术前对管腔内支架的选择是确保手术成功的主要因素之一。支架选择或植入不恰当均将导致术后瘤颈扩张、支架移位及I型内瘘等并发症的发生[9]。因此，术前针对腹主动脉瘤的形态、大小、部位及功能信息的评估尤为重要。

本研究结果显示，腹主动脉瘤体弹性低于正常腹主动脉（P＜0.05），这可能是由于腹主动脉瘤体近端管壁硬化，从而使血管壁承受弹性压力的作用逐渐下降，并最终导致其远端主动脉瘤的形成，与既往研究[10-12]结论一致，研究认为主动脉弹性减低（PWV升高）导致动脉高压，继而引发心血管疾病，即动脉弹性下降与血压升高互为因果关系。李莉丽等[13]研究认为，由于腹主动脉瘤体近端管壁硬化，从而使血管壁承受弹性压力的作用逐渐下降，并最终导致其远端主动脉瘤形成。因此，临床医师不能仅关注腹主动脉瘤体直径，更应该早期检测脉压和舒张压的变化，血压也应该成为一个重要的腹主动脉瘤预测因素。

此外，本研究亦显示BMI在腹主动脉瘤中具有重要作用，其与腹主动脉瘤发生直接相关。大样本调查显示，BMI是独立于血压的一个重要的心血管事件预测因素[14]。既往研究证实，中心性肥胖与腹主动脉瘤形成具有独立相关性[15]。动物实验显示，大量的内脏脂肪与血管周围的脂肪含量相关，其产生的炎症反应将促进腹主动脉瘤的发生和发展[16-17]。此外，有文献报道，当腹主动脉瘤裸鼠体重减轻时，其腹主动脉瘤的扩张几乎停滞[18]。

Bland-Altman检验表明，2名观察者间及观察者内总的一致性均较高，而且观察者内的一致性优于观察者间，其可能原因：①软件半自动化分割主动脉血管壁，该过程中人为矫正和优化必不可少；②主动脉壁动脉粥样硬化、腔内血栓及钙化斑块的存在，均可能导致错误的中心线识别，需要手动编辑。这种手动调节可以导致不同观察者之间弹性测量的差异。当这些轮廓难以确定和判断时，特别是如果轮廓被血管搏动伪影或条纹假象所掩盖，使用半自动中心线分析必然会导致在限定主动脉壁的外轮廓差异中产生测量差别。因此，由于技术限制所导致的测量误差将最可能影响观察者间的测量结果。

本研究的局限性：①本研究测量肱动脉压及脉压差近似代替主动脉压，但是中央弹性动脉和周围肌性动脉的结构组成和功能特性均有差别[19]，沿主动脉管壁组分中维持管壁张力的胶原与弹性蛋白的相对比例不同，对于主动脉压和脉压差的测量不够精确[20]。②本研究纳入肾下型腹主动脉瘤作为研究对象，其所得结论是否可以类似于其他部分动脉瘤尚有待进一步研究。

总之，心电门控MSCT可实现对腹主动脉瘤弹性的无创性评价。腹主动脉瘤瘤体的弹性显著低于非瘤区域。对腹主动脉瘤弹性的测量及危险因素的评估有利于对腹主动脉瘤成瘤机制的进一步理解，有助于指导瘤区支架内植入治疗，预测患者的治疗效果。

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（本文编辑 张晓舟）

Reproducibility and Risk Factors of Aortic Distensibility Quantification in Abdominal Aortic Aneurysm Using Multi-slice Spiral CT

HAN ShanliangLI LiangLIN YuanWANG JiaoLU XuesongGONG WeiXING DongZHA Yunfei

PurposeTo investigate the reproducibility and risk factors of aortic distensibility Quantification in patients with abdominal aortic aneurysm using multi-slice spiral CT.Materials and MethodsThe abdominal aortic computed tomography angiography data of 54 patients with infrarenal abdominal aortic aneurysm were prospectively studied.64-muti detector spiral CT,retrospective ECG-gating and segment data collecting scanning were all carried out.The aortic distensibility,D value,and pulse wave velocity at renal artery level and infrarenal artery level were calculated using semiautomatic segmentation software.The difference of aortic distensibility at different levels was compared,and consistency test was performed.ResultsThe D value at renal artery level and infrarenal artery level of abdominal aortic aneurysm was (1.05±0.22)×10-5/Pa and (0.49±0.18)×10-5/Pa,respectively; and the corresponding pulse wave velocity was(9.68±1.09) m/s and (14.96±4.01) m/s,respectively.The intraclass correlation coefficient of intra- and interobserver at renal level was 0.92 and 0.79,while it was 0.85 and 0.79 at infra level.The Bland-Altman graph showed that the vast majority of points were within the 95%CI,the difference of intraobserver between the two positions was 0.017×10-5/Pa and 0.010×10-5/Pa,and the difference of interobserver was 0.013×10-5/Pa and 0.018×10-5/Pa.Multivariate analysis of all these variables showed aortic distensibility to be independently correlated to body mass index,pulse pressure,diastolic pressure and abdominal aortic aneurysm diameter (R2=0.68).ConclusionThe Quantification of aortic distensibility using multi-slice spiral in patients with abdominal aortic aneurysm shows high stability.Taking into consideration of the relationship between different risk factors and the incidence of abdominal aortic aneurysm can lead to a better clinical approach.

Aortic aneurysm,abdominal; Tomography,spiral computed; Elasticity; Risk factors

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.10.014

1.武汉大学人民医院放射科 湖北武汉430060

2.中南民族大学生物医学工程学院医仪器教研室 湖北武汉 430074

查云飞

Department of Radiology,Renmin Hospital of Wuhan University,Wuhan 430060,China

Address Correspondence to:ZHA YunfeiE-mail: zhayunfei999@126.com

国家自然科学基金（81601461）

R543.1；R445.3

2017-05-15

修回日期：2017-08-12

中国医学影像学杂志

2017年 第25卷 第10期：767-771

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (10): 767-771