4D-CTA在颅内动脉瘤诊断中的应用价值

蒋孝先，罗光华，周飞，刘文洪

（南华大学附属第一医院放射科，湖南 衡阳 421001）

影像学方法能够发现已经破裂的颅内动脉瘤的责任动脉以及未破裂的颅内动脉瘤的发生位置［1］。目前常用的方法包括经血管造影检查（digital subtraction angiography，DSA）、经全脑血管多层螺旋CT血管造影（multislice spiral CT angiography，MSCTA）、磁共振成像（magnatic resonance imaging，MRI）。DSA对颅内动脉瘤诊断的准确率较高（准确率与敏感率达99%），通常被临床公认为检查颅内血管病变的金标准，但DSA操作过程中注射血管造影剂采用导管法，对于患者来说属于有创性操作，常导致相关并发症的发生［2］。MRI检查时间较长，术后评价欠佳，而且对于颅内动脉瘤早期的检查难度较大，因此也不能作为普查的常用方法［3］。CTA为一种无创性的血管成像技术，费用较低、操作方便、并发症发生率较低，能够快速获得脑血管解剖影像，通过生成的三维图像能够从多个角度旋转观察目标血管，并通过局部放大方法，对于病变血管解剖学影像细节的特点进行显示和分析［4］。而且CTA具有较高的时间、空间分辨率，检测过程中扫面速度较快，患者容易接受，能够为动脉瘤的诊断、围术期的评价提供客观参考资料［5］。目前，四维CT血管造影（four-dimensional CT angiography，4D-CTA）已经逐步应用于临床脑血管疾病的诊断中。由4D-CTA重组出的全脑灌注成像可准确评估蛛网膜下腔出血患者血流动力学改变情况［6］。本研究探讨4D-CTA在颅内动脉瘤诊断中的应用价值。

1 材料与方法

1.1 一般资料及分组

回顾性收集本院2017年5月至2018年12月收治的100例颅内动脉瘤患者的临床资料。入组患者均经CTA确诊。临床表现为突发头痛、伴有恶心呕吐、嗜睡、昏迷、动眼神经麻痹、偏瘫或感觉障碍。纳入标准：（1）具有准确详实的临床资料，且影像学资料完整；（2）经CTA检查确诊；（3）能明确责任动脉。排除标准：（1）由外伤、感染等引起的继发性颅内动脉瘤；（2）合并其他脑血管畸形引起蛛网膜下腔出血；（3）疑似动脉瘤破裂出血，但经全脑影像学检查及手术均未发现动脉瘤；（4）动脉瘤显影效果极差，或因各种原因未获得测量数据；或动脉瘤形状奇特测量困难；（5）责任动脉瘤非囊性动脉瘤；瘤内伴有血栓；（6）临床资料或影像学资料不全面。

采用4D-CTA扫描方案的50例患者作为研究组，根据颅内动脉瘤是否破裂进一步分为破裂组（n=32）和非破裂组（n=18）。采用3D-CTA扫描方案的50例患者作为对照组。本研究符合知情同意原则，患者均签署知情同意书。研究组男29例，女21例；年龄20～75岁，平均年龄（55.3±5.6）岁。对照组男30例，女20例；年龄20～76岁，平均年龄（54.9±5.6）岁。研究组与对照组年龄、性别比较差异无统计学意义（均P＞ 0.05）。

1.2 方法

患者静卧，固定头部，所有检查均在双源Flash CT上完成。

1.2.1 4D-CTA扫描：球管电压80 kV，100 mAs，球管旋转时间0.28 s/r，扫描模式为4D螺旋扫描模式，扫描范围15 cm，扫描时间40.17 s。时间序列：第一扫描时间0～24.1 s，间隔1.5 s，扫描17次；第二扫描时间24.1～40.17 s，间隔3 s，扫描5次。静脉注射碘必乐（300 mg I/mL，30 mL）和生理盐水（30 mL）。5 s延迟，进行动态扫描。原始数据重组：层厚0.75 mm、层间距0.5 mm进行4D-CTA成像与灌注分析。

1.2.2 3D-CTA扫描：常规扫描定位，头颅平扫（下颌骨至颅顶）。之后进行3D-CTA扫描，球管电压120 kV。肘前静脉注射碘必乐（300 mg I/mL，60 mL）和生理盐水（30 mL）。人工智能触发扫描，延迟5 s，得到原始数据进行重组。

1.3 观察指标及评价标准

1.3.1 客观、主观图像质量评价：将各组原始数据经MM Reading软件进行颈内动脉（internal carotid artery，ICA）、大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）、脑实质CT值的测量，测量3次后取平均值。通过相关公式进行信噪比（signal to noise ratio，SNR）、噪声比（carrier noise ratio，CNR）计算。SNR=靶血管的CT值/脑实质CT值的标准差。CNR=（靶血管CT值-脑实质CT值）/脑实质CT值的标准差。主观图像质量评分以5分法进行评价：1分，存在明显伪影、动脉强化程度极低、血管模糊、无法显示细节，图像无诊断价值；2分，轻度伪影、动脉强化程度稍差、血管稍模糊、细节欠佳，图像噪声感较强，基本不影响诊断；3分，无伪影，动脉强化良好、边缘清晰、图像质量良好；4分，无伪影，动脉强化好，边缘锐利，图像噪声小；5分，图像极佳，无伪影，动脉强化好，图像平滑。

1.3.2 研究组与对照组辐射剂量比较：比较2组CT剂量指数、剂量长度乘积、辐射有效剂量。辐射有效剂量=剂量长度乘积×转化因子（κ，取值0.002 1）。

1.3.3 动脉瘤4D-CTA影像学特征比较：破裂组、非破裂组患者动脉瘤4D-CTA影像学特征主要观察指标包括动脉瘤大小、形态、是否存在子囊、有无搏动点、动脉瘤的位置。对颅内动脉瘤患者4D-CTA各检测参数进行受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线及最佳临界点分析。

1.4 统计学分析

采用SPSS 22.0统计学软件进行数据分析。正态分布计量数据用表示，组间比较采用t检验；非正态分布数据采用M（P25～P75），组间比较采用非参数检验。计数资料采用例数或百分比表示，组间比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。绘制ROC曲线用于实验的准确性评价。P＜ 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量比较

结果显示，研究组、对照组主观图像质量评分为（4.05±0.32）分、（4.02±0.35）分，2组比较差异无统计学意义（t=0.447，P＞ 0.05）。

2组客观图像质量统计结果显示，研究组ICA、MCA的CT值均明显高于对照组，差异有统计学意义（P＜ 0.01）。研究组脑实质的CT值、噪声值均明显高于对照组，差异均有统计学意义（P＜ 0.01）。见表1。

2.2 辐射剂量比较

结果显示，研究组CT剂量指数、剂量长度乘积、辐射有效剂量均明显低于对照组，差异均有统计学意义（P＜ 0.01）。见表2。

表1 研究组与对照组客观图像质量比较Tab.1 Comparison of objective image quality between the experiment and control groups

2.3 破裂组、非破裂组的4D-CTA检测指标比较

4D-CTA影像学特征分析结果显示，破裂组患者瘤颈宽、瘤体高度、瘤体长度、动脉瘤宽颈、瘤体高度/瘤颈宽、瘤体长径/载瘤动脉直径、瘤体宽颈/瘤颈宽值均明显高于非破裂组，差异有统计学意义（均P＜ 0.05）；而2组载瘤动脉直径、瘤体高度/瘤体宽颈值比较无统计学差异（均P＞ 0.05）。见表3。破裂组存在子囊比率、形态不规则比率、有搏动点的比率均明显高于非破裂组，差异有统计学意义（均P＜ 0.05）。2组动脉瘤位置比较有统计学差异（P＜0.001）。见表4。

2.4 颅内动脉瘤患者4D-CTA各检测参数的ROC曲线分析

ROC曲线结果显示，瘤体高度/瘤颈宽的曲线下面积最大，AUC值为0.681。瘤体长径/载瘤动脉直径、瘤体高度、动脉瘤宽颈、瘤体宽颈/瘤颈宽、瘤体长度的AUC值分别为0.677、0.643、0.632、0.625、0.621。均有统计学意义（P＜ 0.05或P＜ 0.01）。见图1、表5。

表2 研究组与对照组放射剂量比较Tab.2 Comparison of radiation dose between the experiment and control groups

表3 动脉瘤4D-CTA影像学特征分析Tab.3 4D-CTA imaging characteristics of aneurysm within the experiment group

表4 动脉瘤4D-CTA其他检测指标比较［n （%）］Tab.4 Comparison of other aneurysm indicators with 4D-CTA within the experiment group［n（%）］

3 讨论

颅内动脉瘤又称脑动脉瘤，是危害人类健康的重大疾病之一，其主要病理学改变为颅内动脉管壁异常膨出、扩张，常呈现囊状、梭状、球状的结果改变［7］。病因尚不完全清楚。流行病学研究［8］显示，颅内动脉瘤是造成蛛网膜下腔出血的首要病因。发病年龄常见于40～60岁，发病部位常见于脑底动脉环前半部。颅内动脉瘤患者常由于某些不可避免的因素（大便用力、情绪激动、过度劳累等）导致动脉瘤破裂，产生蛛网膜下腔出血，给患者心理带来恐惧［9］。一项多中心meta分析研究［10］结果显示，成年人群中发生未破裂颅内动脉瘤的患病率为3.2%左右。

图1 颅内动脉瘤患者4D-CTA各检测参数的ROC曲线Fig.1 ROC curves of 4D-CTA detection parameters in intracranial aneurysm patients

颅内动脉瘤起病比较隐匿，不易被察觉。未破裂的颅内动脉瘤并不可怕，及早发现便可控制。然而，由于检查手段限制、经济条件等原因，部分颅内动脉瘤患者往往会在动脉瘤破裂出血后才被发现。影像学方法能够发现已经破裂的颅内动脉瘤的责任动脉以及未破裂的颅内动脉瘤的发生位置［11-12］。

CTA检查时间短、费用相对较低，能清晰地显示动脉瘤与载瘤动脉以及周围组织的解剖关系，有利于术前制定最佳治疗方案。对于CTA检测颅内动脉瘤的临床价值，国外已做了大量研究。XING等［13］研究认为≥ 3 mm的动脉瘤，CTA的敏感性基本上与DSA一致；NUMMINEN等［14］认为CTA可作为急性蛛网膜下腔出血以及可疑动脉瘤患者的初选检查方法，必要时再行DSA进行确诊。3D-CTA能够立体显示载瘤动脉、脑动脉瘤，评价动脉瘤部位、大小、年龄及形态学特征对破裂风险的预测价值；4D-CTA能够实时图像数据处理及定量分析，观察动脉瘤壁在心动周期不同期相中的形态学变化，计算脑动脉瘤瘤壁的力学特点和分布，评价动脉瘤壁的力学特点对破裂风险的预测价值。

表5 颅内动脉瘤患者4D-CTA各检测参数 ROC曲线及最佳临界点Tab.5 ROC curves and optimal critical points of 4D-CTA parameters in intracranial aneurysm patients

本研究中研究组在检查中使用30 mL对比剂，对照组使用60 mL对比剂，结果显示，研究组主观图像质量评分与对照组比较无统计学差异（P＞0.05）。可见，应用4D-CTA扫描模式使用较少的对比剂也同样能够获得良好的图像质量。也间接证实了4D-CTA扫描模式对颅内动脉瘤具有较高的诊断能力。

在CTA检查过程中，对比剂与辐射剂量引起的肾功能损害已经引起了医学界的广泛关注。CTA检查往往为了追求高质量的图像会应用较高浓度的对比剂，这将为患者带来严重的肾脏毒性。尤其对于已经合并有充血性心力衰竭、肾功能损害、糖尿病肾病等疾病的患者来说，在进行CTA检查的过程中降低对比剂的浓度十分必要。CT辐射剂量与致癌可能性的关系也已经得到证实。如何在保证图像质量的前提下，尽可能降低对比剂的浓度和CT的辐射剂量具有重要的临床意义。

在客观图像质量评价方面，研究组ICA、MCA的CT值均明显高于对照组，但2组间的SNR、CNR值比较无统计学差异（P＞ 0.05）。SNR、CNR值是综合评价CTA图像质量的指标，本研究结果说明2组的图像质量无明显差异，均可对头颅动脉进行良好的显示。然而研究组CT剂量指数、剂量长度乘积、辐射有效剂量均明显低于对照组，说明在获得同样图像质量的前提下，研究组的辐射剂量明显低于对照组。

颅内动脉瘤的大小、形态、是否存在子囊、发生部位、有无搏动点等均为动脉瘤破裂的相关危险因素。本研究动脉瘤4D-CTA影像学特征分析结果也显示，破裂组患者的瘤颈宽、瘤体高度、瘤体长度、动脉瘤宽颈、瘤体高度/瘤颈宽、瘤体长径/载瘤动脉直径、瘤体宽颈/瘤颈宽均明显高于非破裂组（均P＜ 0.05）。破裂组存在子囊比率、形态不规则比率、有搏动点的比率均明显高于非破裂组（均P＜0.05）。2组动脉瘤位置比较也存在统计学差异（P＜0.001）。破裂组颅内动脉瘤主要发生于MCA、后交通动脉、前交通动脉。ROC曲线结果显示，4D-CTA获得的瘤体高度/瘤颈宽、瘤体长径/载瘤动脉直径、瘤体高度、动脉瘤宽颈、瘤体宽颈/瘤颈宽、瘤体长度等指标，在诊断动脉瘤是否破裂方面均有统计学意义（P＜ 0.05或P＜ 0.01）。

综上所述，4D-CTA能在低浓度对比剂、低辐射剂量的条件下，观察到颅内动脉瘤的静态特征（大小、部位、子瘤、形态等），也能体现动脉瘤壁的运动情况（搏动点），使对异常波动点的观测成为可能。因此，4D-CTA对破裂动脉瘤的诊断具有重要的临床意义。