基于能谱CT动脉造影的脊髓型颈椎病脊髓前动脉血流灌注特点

王 宇，滕红林*，王镇章，吴诗阳

1.温州医科大学附属第一医院脊柱外科，浙江 325000

2.温州医科大学附属第一医院影像科，浙江 325000

脊髓型颈椎病（CSM）是脊柱外科常见病、多发病，作为一类慢性脊髓损伤，其病理机制仍未完全阐明。脊髓慢性缺血被认为是慢性脊髓损伤的重要机制之一，但目前仍缺乏可靠的直接证据证明脊髓血液灌注减少与CSM的相关性［1-2］。脊髓的血供主要来源于脊髓前动脉（ASA）、脊髓后动脉和根动脉。在颈髓部位，脊髓后动脉和根动脉较细，侧支血管网丰富，而ASA较粗，是脊髓前2/3组织的主要血供。因此，通过影像学手段来观察ASA的走行和形态以了解脊髓血液供应的方式是相对可行的。

能谱CT自2008年问世以来，在临床各个领域体现了巨大的应用价值。相较传统CT，它不但能提高成像质量、有效消除伪影，而且具有多能量扫描、物质分离、定量分析的能力。在前期研究中，本研究组采用能谱CT动脉造影（CTA）对CSM患者进行ASA成像，发现成像成功率较高，并观察到一些患者的颈椎ASA在颈髓受压节段有明显的梗阻现象［3］。基于此，研究组进一步利用能谱CTA分别对CSM患者和健康人群进行颈椎ASA成像，对比研究生理状态和病理状态下颈椎ASA的形态和灌注特点。

1 资料与方法

1.1 研究对象

对照组为随机招募的无CSM临床表现及影像学表现的健康志愿者。病例组纳入标准：①临床诊断为CSM，MRI上有相应的颈髓受压的影像学表现；②签署“能谱CTA检查知情同意书”。排除标准：①心、肝、肾等器官功能不全或碘剂过敏，不适合行CTA；②年龄＞ 75岁；③全身多发血管硬化、斑块形成；④既往有颈椎手术史；⑤伴有颈椎外伤、颈椎肿瘤、感染等疾病；⑥各种原因导致ASA成像失败。本研究过程符合世界医学协会赫尔辛基宣言所述的伦理学标准，并已通过本院伦理委员会审批。

1.2 一般资料

2016年6月—2018年1月，共随机招募健康志愿者16名（对照组），其中男11例、女5例，平均年龄54.8岁（31～ 70岁）；筛选CSM病例21例（病例组），其中男14例、女7例，平均年龄57.4岁（40 ～70岁）。病例组中，10例为单节段颈髓受压（C3/C41例，C4/C53例，C5/C66例），11例为双节段颈髓受压（C3/C4/C54例，C4/C5/C65例，C5/C6/C72 例）。

1.3 能谱CTA扫描方法

采用美国GE Discovery CT750 HD能谱CT仪的GSI扫描模式对研究对象行平扫和动脉期增强扫描。扫描范围：上起于枕骨隆突下至C7棘突下缘。对比剂选用碘海醇（含碘350 mg/mL），采用Acist型双筒高压注射，以5.0 mL/s速率注射75 mL，随后以相同的速率注射0.9%氯化钠溶液30 mL。先平扫，再延迟25 s，分别获得平扫和动脉期图像，两期扫描参数保持一致。均采用GSI螺旋扫描模式，管电压为80、140 kVp瞬时高速切换，管电流为260 mA，机架每转旋转时间为0.8 s，扫描视野为small head，探测器宽度为20 mm，螺距0.969∶1，层厚5 mm，层间距5 mm，显示视野25 cm，矩阵512×512，重建层厚0.625 mm，重建间隔0.625 mm。将获得的数据文件传输至ADW 4.6工作站进行最大密度投影、多平面重建、容积再现等处理。

1.4 图像处理及数据分析

将一次检查所获得的平扫和动脉期数据文件经ADW 4.6工作站高级应用软件Compare打开，均切换成碘基图，观察颈椎ASA的走行、充盈情况。在矢状位二维重建图像上，分别选取C1前弓，C2椎体中段，C2/C3、C3/C4、C4/C5、C5/C6、C6/C7椎间盘水平的横断面。在这些横断面上找到ASA，并在动脉范围内圈定感兴趣区域（ROI），ROI大小设定为略小于充盈处动脉的面积（图1），并且每个横断面划定的ROI大小保持一致，通过软件自动测出该区域内的平均碘含量值。每个水平选择平均分布的3个横断面，3个横断面ROI的平均值即为该节段的平均碘含量，以此来代表该节段ASA的血液灌注量。

1.5 统计学处理

采用SPSS 18.0软件对数据进行统计学分析。对于对照组，将C1节段处的平均碘含量值设为“1”，其余节段平均碘含量数值表示为C1节段碘含量的相对值。应用Levene法检验样本的方差齐性，方差齐则采用完全随机方差分析比较各节段的相对碘含量差异，方差不齐则改用非参数检验（Friedman检验）比较各节段相对碘含量的差异，以P ＜ 0.05为差异有统计学意义。对于病例组，计算ASA压迫部位上下相邻各1个充盈节段的平均碘含量值为“充盈灌注量”（若动脉压迫下方亦不充盈，则以压迫部位上方相邻1个充盈节段的碘含量值为“充盈灌注量”），ASA受压最重处碘含量值为“压迫灌注量”，计算受压处动脉灌注减少率，动脉灌注减少率（%）=（充盈灌注量-压迫灌注量）/充盈灌注量×100%。

图1 ROI的选取Fig.1 ROI selection

2 结 果

对照组16例颈椎ASA均充盈良好，走行于颈髓前方正中，其中13例可观察到脊髓前根动脉从侧方汇入ASA，汇入的侧支位置分布于C4～6节段（图2）。根据各节段平均碘含量值的比较（图3），可见对照组颈椎各节段ASA的血流灌注量较均匀，且从C1至C7血流灌注量有轻度逐渐增高趋势。数据经Levene检验显示方差不齐，采用Friedman检验显示各节段平均碘含量值差异无统计学意义（P ＞ 0.05）。

病例组21例中，9例颈椎ASA充盈良好，无明显受压或梗阻；12例在颈髓受压节段出现ASA充盈减弱，且其中4例受压节段以下的动脉仍充盈不良，其余8例受压节段以下动脉再次充盈（图4）。12例ASA受压充盈不良的病例平均受压处动脉灌注减少率为（28.64±7.73）%（16.86% ～ 38.16%）。21例中有14例可观察到脊髓前根动脉从侧方汇入ASA，汇入的侧支位置同样分布于C4～6节段。在受压节段以下动脉充盈不良的4例中，仅1例观察到侧支动脉汇入；而受压节段以下动脉再次充盈的8例中有7例观察到侧支动脉汇入。

图2 对照组颈椎ASA的CTA成像Fig.2 CTA image of ASA in control group

图3 对照组C1 ～ 7各节段ASA相对平均碘含量（n=16）Fig.3 Relative iodine content at every cervical level（C1 - 7）of ASA in control group（n=16）

3 讨 论

图4 CSM典型病例MRI和能谱CTA影像Fig.4 MRI and spectral CTA of typical cases with CSM

能谱CT又称双能CT，在临床上应用日渐广泛，在动脉成像造影方面，目前能谱CT已较多应用于肺动脉栓塞、肺动脉高压检测［4］，冠状动脉狭窄评估［5］，脑动脉瘤、动静脉瘘诊断分析［6］，以及外周动脉疾病诊断和评估［7］等方面。尽管既往已有一些研究通过普通CTA对ASA进行成像［8-9］，并观察到CSM患者的颈椎ASA似乎并没有明显受压征象，但普通CTA往往需要通过增加造影剂的用量和扫描的辐射剂量来增加成像的成功率，因此增加了该项检查的潜在并发症和意外风险。另外，由于普通CTA缺乏对血流灌注的量化检测手段，亦不利于开展精确的统计分析和对比研究。本研究应用能谱CTA检测对照组和病例组的颈椎ASA，病例组仅有2例因成像质量不佳剔除研究，因此可认为应用能谱CTA成像ASA成功率高。此外，能谱CTA造影剂仅为常规剂量，一次能谱CTA检查的辐射剂量经计算约为7.5 mSv，符合国家相关辐射剂量限制的规定。数字减影血管造影（DSA）被认为是诊断脊髓血管病变的金标准，但尚未见针对颈椎ASA和DSA的对比研究，因此仍需进一步的研究来比较DSA和能谱CTA诊断ASA狭窄的敏感性和特异性。另外，DSA为有创检查，对脊髓血管的检查操作繁琐，并发症风险相对较高，且不具备数据定量分析的功能［10-12］，因此能谱CTA的临床应用前景可能将更为广泛。

由于不同个体之间可能会存在动脉灌注量、碘剂分布量、检查扫描时像等差别，从而导致个体间动脉碘含量绝对值的差异较大，不利于统计分析，因此本研究将对照组各个节段动脉平均碘含量值以C1节段数值的相对值来表示，通过对比发现，ASA在颈椎各个节段的血液灌注是较均匀的，且自C1至C7灌注量呈缓慢上升趋势，此为进一步推算在ASA受压时受压节段大致的灌注减少量提供了依据，即可以通过计算受压处上下相邻各1个动脉充盈平面血流灌注量的平均值，来大致推算受压处动脉在充盈状态下应当具有的血流灌注量。另外，在所有37例研究对象中，有27例可观察到有脊髓前根动脉自侧方汇入ASA，且汇入的部位集中于C4～6节段，此现象与文献报道［9］相符，这也解释了自C1至C7灌注量呈缓慢上升趋势的原因。

对于CSM患者颈椎ASA是否会同时受到压迫或梗阻，目前文献报道仍有争议。Zhang等［8］利用普通CTA对CSM患者行颈椎ASA造影，发现尽管颈髓在MRI上表现为受压，但相应ASA的充盈完整性并不受影响。而Yang等［9］通过CTA在颈髓受突出椎间盘压迫的部位可同时观察到ASA充盈缺损。Cheng等［13］则在大鼠颈髓慢性压迫的动物模型中，利用micro-CT观察到颈椎ASA受到压迫。本研究利用能谱CTA观察的21例CSM患者中，12例出现颈髓受压部位ASA充盈不良，9例ASA充盈良好。通过ASA各节段的碘含量计算，证实12例动脉充盈不良者其受压处动脉血流灌注减少率为（28.64±7.73）%，表明ASA仅为部分受压，并未发生完全梗阻。9例动脉充盈良好病例中，受压处动脉碘含量与邻近节段相近。由于不同CSM患者颈髓受压程度、受压时间及受压的部位都可能不同，因此可能造成仅有部分患者的ASA受到压迫，且压迫的程度亦不尽相同。

此外，在12例ASA充盈不良的病例中，仅有4例表现为受压以下节段动脉均充盈不良，其余8例动脉再次充盈。一般认为，颈椎ASA自椎动脉的颅内段发出，沿脊髓表面向下走行，血流自上往下灌注，因此，理论上讲，当动脉受到压迫时，其下段血流灌注同样会受到影响，但由于脊髓前根动脉在下颈椎节段可能有若干分支汇入ASA，以此可能代偿受压节段下方减少的血流灌注。在本组病例中，受压节段以下动脉充盈不良的4例患者仅1例观察到侧支动脉汇入，而受压节段以下动脉再次充盈的8例中有7例观察到侧支动脉汇入。当然，在能谱CTA中未观察到脊髓前根动脉分支汇入并不一定意味着这些患者不存在前根动脉分支汇入的情况，可能由于这些分支动脉较细，无法在能谱CTA中观察到，或者分支动脉也同时受到压迫，而无法显影。

本研究纳入的病例较少，尤其对照组，尚无法研究可能出现的解剖变异，仍需要进一步大样本的前瞻性研究来验证本研究的发现和结论。本研究中也并未通过DSA等其他检查或手段来验证在能谱CTA中观察到的ASA狭窄情况，无法评价该方法的敏感性和特异性，亦需要进一步的研究来验证能谱CTA的诊断价值。

综上所述，本研究发现能谱CTA对颈椎ASA成像的成功率高。健康状态下颈椎ASA各节段血流灌注较均匀，且随着脊髓前根动脉分支的汇入，下颈椎前动脉的血流灌注逐渐增多。部分CSM患者可在颈髓受压迫处同时出现ASA受压，但一般不会发生完全梗阻。由于下颈椎部位脊髓前根动脉的汇入，部分受压节段以下ASA可重新充盈。这些发现有望为进一步研究ASA血流灌注减少与CSM发生、发展以及预后的关系奠定基础。