头颈动脉CT血管成像脑动脉强化的相关体质因素

温孟皇，郑君惠，叶维韬，黄飚，李新云，曹希明

广东省人民医院放射科，广东广州 510080；

头颈联合CT血管成像（CTA）是临床上常用的影像学检查方法[1]，其影响因素包括患者因素（体重、心输出量、所患疾病等）、对比剂方案（碘浓度、注射流速、盐水冲洗等）和扫描参数等[2-3]。大动脉及头颈血管增强效果的影响因素较肝脏少[4]，血流动力学相对简单，配合快速CT扫描系统，大范围扫描数秒即可完成，很容易获得纯动脉期相。但颈部组织层次多，头颈动脉CTA对比剂峰值持续时间短，静脉回流快，对比剂到达颈动脉延迟时间的个体差异大，延迟时间难以确定；个体的差异对颈动脉血流速度的影响特别明显；颈动脉血流速度快，对比剂通过颈动脉的时间窗窄；颅内血液再循环时间非常短，对比剂不通过血-脑屏障，常引起与颈动脉紧贴的颈内静脉过早和过度显示，过度显影的静脉影响对颈动脉斑块的评价。上述多种因素限制了颈动脉对比剂使用参数的选择。因此，客观分析头颈血管CTA扫描过程中的影响因素，从而达到对比剂用量的最优化以及合理选择扫描时间至关重要。本研究拟探讨头颈联合CTA动脉强化程度的一致性，寻找相关影响因素，为临床优化对比剂注射方案、优化扫描时间和延时时间提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2015年9月—2017年9月广东省人民医院临床拟诊为缺血性脑血管病患者的头颅灌注检查数据，排除有明显运动伪影或其他原因所致图像质量不佳者及合并动脉瘤或动脉畸形者，共纳入108例检查结果显示脑血流灌注未见明显异常患者，其中男 67例，女 41例；年龄 37～85岁，平均（62.0±13.2）岁。

1.2 仪器与方法 采用Philips Brilliance iCT 256层螺旋CT机行头颅CT灌注及头颅增强检查。动态增强扫描范围从颅底部层面向上8 cm尽可能覆盖基底节区。采用双筒高压注射器经肘正中静脉团注非离子型对比剂40 ml（370 mgI/ml），流速4.0 ml/s，然后以相同流速注射生理盐水30 ml。注射对比剂后延迟8 s开始扫描，曝光一次覆盖范围8 cm，采用不移动扫描床模式对感兴趣区范围进行连续动态扫描，采集40个动态容积数据，每个动态容积数据时间分辨率0.8 s，总扫描时间32 s。扫描参数：管电压80 kV，管电流50 mA，探测器128×0.625 mm，X线管转速0.5 s/r，视野 220 mm×220 mm，矩阵 1024×1024。符合上述检查标准的数据方可纳入。

1.3 图像后处理 根据图像后处理工作站要求，将CT灌注原始图像数据经迭代算法（IMR）重建，选择L1迭代函数，图像定义为Brain Routine，重建层厚和层间距均为5 mm的图像。然后将所有图像传输至CT图像后处理工作站（Extended BrillianceWorkspace 4.5 I），运行工作站内Brain Perfusion软件，手动选取双侧颈内动脉区域手动标注为输入动脉，上矢状窦标注为输出静脉（图1）。经软件自动生成时间-密度曲线（TDC）及灌注参数平均通过时间（MTT）图、脑血容量（CBV）图、脑血流量（CBF）图及达峰时间（TTP）图（图2）。根据TDC记录输入动脉以及输出静脉的达峰阈值和达峰时间，并记录每位患者的体重、体表面积、体重指数和心率。

图1 选取双侧颈内动脉区域手动标注为输入动脉（图中Artery所示）

图2 经软件自动生成达峰时间图，静脉峰值与动脉峰值时间相差约6 s

1.4 图像分析 所有图像均由 2名经验丰富的放射科神经诊断组医师进行。排除有明显运动伪影或其他原因所致图像质量不佳者。观察分析的范围仅为头颅灌注检查能覆盖的范围，但要求包括双侧颈内动脉远端、双侧大脑中动脉M1段和M2～3段、双侧大脑前动脉A1～3段、双侧大脑后动脉P1～3段、基底动脉，并根据CT灌注数据重组的CTA图，注意排除合并动脉瘤或动脉畸形的图像和因各种原因不能显示双侧颈内动脉远端、双侧大脑中动脉者。选取双侧输入动脉TDC一致或相近的图像。

1.5 统计学方法 采用SPSS 13.0软件，用线性回归方程分析身高、体重、体表面积、体重指数及心率与输入动脉强化阈值的相关性，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者一般资料 108例患者的基线资料见表1。输入动脉（颈内动脉）及输出静脉（乙状窦）的平均达峰时间差为6.42 s。

2.2 患者的一般因素与动脉强化程度的相关性 患者各种因素与动脉强化程度的相关性为：体表面积（r=-0.565，P＜0.001）＞体重（r=-0.556，P＜0.001）＞体重指数（r=-0.448，P＜0.001）＞身高（r=-0.429，P＜0.001），与心率无相关性（r=0.093，P＞0.05）（图3）。

表1 108例患者的一般资料（±s）

表1 108例患者的一般资料（±s）

身高（cm） 164.00±8.35心率（次/分） 75.68±18.29体重指数（kg/m2） 23.43±3.198动脉达峰时间（s） 13.69±2.92静脉达峰时间（s） 20.11±3.72

头颈CTA检查中根据结果调整扫描参数后均可以获得较好的图像效果（图4）。

3 讨论

3.1 影响头颈CTA的因素及检查参数优化的必要性头颈部CTA是头颈部血管性病变的常用检查方法，其图像质量受多种因素的影响，其中对比剂注射方案及扫描参数的设定尤为关键。常规头颈CTA检查需要以较快的流速注射较高浓度和较大剂量的对比剂（60～80 ml）以维持血管内的浓度，满足图像后处理和诊断需要[5]。在相对固定的条件下，扫描启动时机、扫描时间以及对比剂用量的方案直接影响成像质量。如果扫描方案设计不合理，容易造成上腔静脉及相应注射侧头臂静脉和锁骨下静脉处对比剂大量残留聚集，形成硬化伪影，导致对头颈动脉图像的干扰[6]。由于颅内血液再循环的时间非常短，如果扫描时机及扫描时间设计不良极易造成颅内静脉窦及颈内静脉过度显影，影响图像的诊断及后处理。在实际工作中，最简单的方案是采用固定对比剂用量和流速的方案，这样会造成用量的高估或低估，过多的对比剂用量会导致头颈血管不必要的过度强化，影响诊断的可靠性，同时可能会增加患者不良反应的发生率，不符合对比剂用量最优化的原则。

图3 108例患者身高（A）、体重（B）、体重指数（C）、体表面积（D）、心率（E）与动脉强化程度的相关性。患者各种因素与动脉强化程度的相关性为：体表面积＞体重＞体重指数＞身高，与心率无相关性

图4 患者头颈CTA检查图像，显示清晰，图像质量佳

头颈动脉CTA技术参数选择的目标应为：颈动脉的密度尽可能高于密度差异很大的软骨和骨组织；同时，使动脉周围结构如颈静脉、软组织（尤其是腺体）尽可能不强化或少强化，以减少本底密度和颈静脉的重叠，则需要优化对比剂的浓度、总量、注射流速和延迟时间等。需要行CTA或CT增强检查的肾功能不全患者，应尽可能减少对比剂用量以降低对比剂肾病的发生率[7]。既往研究认为，低剂量对比剂在头颈联合CTA中可行[8-10]。但过度减少对比剂用量极易造成血管显影浅淡或浓度不均，从而影响图像质量和诊断。如何在个体化低对比剂用量的条件下，获得良好的图像质量具有重要的临床意义。

3.2 与头颈CTA强化程度的相关性指标 脑CT灌注能较好地显示脑血流动力学情况[11]。为了保证灌注数据的标准化，本院所有头颅灌注检查均采用40 ml对比剂（370 mgI/ml）、流速4.0 ml/s的方案，与常规头颈联合CTA检查的流速非常接近，故不存在TDC差异，通过软件绘制的TDC与实际增强时有效阈值的持续时间和峰值基本一致。头颅灌注检查能真实地反映受检者的脑血流动力学情况，能更为准确地认识受检者的循坏情况，并且可以根据到达颅内动脉峰值及静脉峰值间的时间差制订扫描方案中的扫描时间。本研究回顾性分析头颅灌注数据即采用真实的体循环模型模式，符合实际工作中个体因素差异的变化。本研究结果显示，患者各种因素与动脉强化程度的相关性排序为：体表面积＞体重＞体重指数＞身高，与心率无相关性。由于实际工作中每个检查均计算体表面积稍显繁琐，故可以根据体重计算对比剂的用量。

3.3 头颈CTA扫描时间的确定 颅内动静脉的达峰时间相差6 s以上，提示当兴趣血管达到阈值开始启动后机器最短准备时间+扫描时间≤6.5 s基本上可以很好地避开静脉的过度显影，获得较好的成像效果。

3.4 本研究的局限性 因样本量较小，两两的相关性并不能很好地体现出来。对比剂用量个体化方案的具体应用有待临床实践检验。头颈CTA检查中影响对比剂到达头颈血管的延时扫描时间有诸多因素，本研究中对比剂用量及浓度固定，注射流速和注射部位固定，故排除了心率、血压及心功能的影响。未对上述因素进行深入研究也是本研究的不足之处。

总之，合理的对比剂使用方案可以实现高效的碘流速方案，通过预注射实验或自动跟踪技术获得对比剂血管内转运时间，加以适当地扫描延时，配合对比剂注射后生理盐水冲刷技术，可以获得满意的血管成像。在相对固定的条件下，为获得头颈联合CTA血管增强的一致性，应按体表面积或体重估算对比剂的用量，实际工作中用体重估算对比剂用量可以获得头颈联合CTA动脉强化程度的一致性。由结果可知颅内动静脉的达峰时间相差6 s以上，表明当兴趣血管达到阈值开始启动后机器准备时间+扫描时间≤6.5 s基本上可以很好地避开静脉显影。