双能量CT技术在观察正常颈横韧带中的临床应用价值

张颖，李香营，黄丹妮，陈晶

中南大学湘雅海口医院 放射科，海南 海口 570208

引言

颈横韧带（Transverse Atlantal Ligament，TAL）是维系寰枢关节稳定最为重要的结构之一，其损伤后会导致寰枢关节不稳定或者脱位，造成脊髓损伤，严重者会危及患者生命。早期判断颈横韧带损伤与否对治疗方案选择至关重要[1-2]，然而由于其解剖位置较深、周围结构复杂且韧带本身细小，目前临床多数仍以寰枢关节生物学力学上改变至X线上解剖结构改变间接判断是否有横韧带损伤[3-4]，因此易导致漏诊或误诊。近年来有学者开始应用高场强磁共振技术对韧带结构进行成像[5-6]，但是其进一步临床应用鲜有报道。这主要是因为横韧带一旦损伤，患者病情常十分危重，而磁共振检查时间长且因其高磁场环境无法支持常用抢救设备，此外部分患者有MR检查禁忌症，所以常常受到限制。双源CT（Dual Source CT，DECT）韧带成像方法是一种崭新的韧带成像技术，已在全身多处韧带及肌腱组织中广泛应用。本研究拟通过DECT对颈横韧带进行成像，观察其对韧带解剖结构的显示能力，测量正常韧带的解剖数据及对比其在随年龄增长发生的变化，为进一步判断评估韧带损伤奠定实践基础。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018年1月—2020年11月在我院的青年及老年人体检人群各32例，其中青年组男17例，女15例，年龄26～32岁，中位年龄28.5岁；老年组男18例，女14例，年龄64～80岁，中位年龄71岁。排除颈部疾病史（包括外伤史、风湿性关节炎、肿瘤、炎症以及手术史等）。

1.2 检查方法

检查前皆签署知情同意书，告知受检者可能存在的风险，如放射辐射等。对受检者的甲状腺等重要部位采取必要的放射防护。检查设备采用西门子双源CT（Somatom Definition，Siemens Medical Solutions，Forch-hemi，Germany）进行扫描。检查前去除患者头颈部金属异物，嘱患者检查过程中避免身体移动及吞咽动作。先行颅颈交界区定位像扫描，再行CT双能量成像。扫描参数：准直器宽度64×0.6 mm，机架旋转时间0.33 s，螺距因子0.7，A球管电压140 kVp，管电流60 mAs，B球管电压80 kVp，管电流255 mAs。重组层厚0.75 mm，重组间隔0.5 mm。原始图像分别为两组电压参数获得的数据以及两者的平均加权数据（平均加权系数为0.3，卷积核值D30 f）。

1.3 资料分析

将原始数据传送至Siemens双源CT专用后处理工作站，工作站软件版本为Syngo VE40A。采用Dual energy模式中Tendon模块下进行双能染色处理，在韧带显示程度最深时进行图像保存，所得图像行容积再现（Volume Rendering，VR）、多平面重组（Multiplanar Reformation，MPR）分析。由两名资深骨肌放射医师对重组图像进行观察分析，并达成一致意见：观察韧带的周围解剖关系、走行特点、内部及边缘影像特征，测量韧带的长度、中心及两端厚度，测量标准为中心厚度在正中矢状位测量染色TAL，横径长度为中心点距左右侧TAL染色止点（即TAL附着处长度和），左右端厚度为近染色末端的宽度。评价重组图像韧带显示清晰程度评分标准：韧带的边缘和轮廓及附着点，显示清晰为2分，欠清晰1分，不清晰0分，两名医师满分共计4分。

医师一致性评价采用单样本T-test参数检验，所有计数资料采用（±s）表示，符合正态分布采用两独立样本t检验分析韧带长度和厚度在不同性别及年龄间有无统计学差异，采用Mann-Whitney U非参数检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

双能模式tendon模块下颈横韧带染色为深黄色结构，通过VR重组可立体显示横韧带的整体结构特点及解剖关系（图1）。通过横轴位、矢状位及冠状位MPR可有效观察横韧带走行及内部染色程度，64例韧带的显示清晰程度良好，总评分为（3.79±0.51）分，且两名医师的评估结果一致（P=0.26）（表1），DECT皆能够清晰辨认横韧带的解剖细节及染色特点（图2～3）。MPR横轴位重组显示韧带前缘呈半弧形覆盖于齿状突中上部，横韧带前后界光滑，与前缘齿状突骨皮质间隔线样低密度影，韧带两侧附着于寰椎侧块内侧缘，附着缘呈锯齿样改变（图2a、3a）。MPR冠状位层面显示横韧带呈横幕状覆盖于齿状突后表面，通过连续层面观察可显示韧带的全貌，韧带呈左右径线较宽的矩形结构（图2b）；MPR矢状位重组横韧带纵轴与齿状突平行，与十字韧带上纵束相延续（图2c、3b）。横韧带整体结构解剖关系在MPR软组织窗、双能伪彩的轴位、矢状位都可显示（图3～4），但双能伪彩（图5）较常规软组织窗（图6）更清晰、直观显示，韧带边界更清晰。通过测量显示各组横韧带解剖数据（表2～4），其中青年与老年组间横韧带的左右两端厚度存在明显统计学差异（P＜0.05），在韧带长度、中心部厚度以及不同性别间均无明显差异（P＞0.05）。

图1 韧带三维双能染色VR成像

表1 两名医师对横韧带显示清晰度评价

图2 横韧带多平面重组成像

图3 双能CT伪彩图

图4 常规软组织CT图像

图5 双能伪彩图像

图6 韧带染色与CT值关系示意图

表2 DECT测量不同年龄组横韧带径线情况（±s，mm）

表2 DECT测量不同年龄组横韧带径线情况（±s，mm）

组别 横径长 中心部厚度 左端厚度 右端厚度青年组（n=32） 21.54±2.08 2.29±0.20 3.73±0.16 3.72±0.14老年组（n=32） 22.08±1.52 2.31±0.11 3.81±0.10 3.78±0.10 t值 1.12 0.52 2.30 2.06 P值 0.24 0.61 0.03 0.04

表3 DECT测量青年组不同性别横韧带径线情况（±s，mm）

表3 DECT测量青年组不同性别横韧带径线情况（±s，mm）

组别 横径长 中心部厚度 左端厚度 右端厚度男性组（n=17） 21.66±2.12 2.30±0.22 3.72±0.21 3.72±0.11女性组（n=15） 21.31±1.94 2.29±0.10 3.73±0.13 3.73±0.12 t值 0.77 0.42 0.54 0.49 P值 0.45 0.72 0.63 0.69

表4 DECT测量老年组不同性别横韧带径线情况（±s，mm）

表4 DECT测量老年组不同性别横韧带径线情况（±s，mm）

组别 横径长 中心部厚度 左端厚度 右端厚度男性组（n=18） 22.21±1.41 2.31±0.31 3.80±0.11 3.77±0.15女性组（n=14） 21.91±1.08 2.32±0.22 3.81±0.10 3.78±0.11 t值 0.81 0.45 0.57 0.51 P值 0.42 0.71 0.61 0.67

3 讨论

最早被应用于评价横韧带的检查技术是X线，其通过评价横韧带损伤仍以寰枢关节后脱位为主要诊断依据[7]，但诊断后脱位的现有标准多不统一且韧带断裂前具有一定的拉伸能力[8-11]，因此通过X线观察颈横韧带结构并不可靠[12]。将横韧带进行直接显像才是准确诊断的前提[12-15]。MR与CT皆可对横韧带结构进行直接成像，其中MR在显示韧带结构上较其他检查具有明显的优势[10,12]，即使低场强MR也能够为临床提供一定参考依据[16]。但是MR技术的时间分辨率及空间分辨率有限，对于韧带最易发生损伤的边缘部位不能清晰显示，造成其临床应用中韧带结构及损伤特征的诊断标准存在诸多分歧[14,17]。此外，对MR有禁忌的患者也无法进行检查，使其应用受到限制。而CT图像具有完美的密度分辨率和空间分辨率，尤其是多层螺旋CT（Multi-slice spiral CT，MSCT）成像时间短，可减少病人躁动形成的运动伪影，有利于危重病人的快速诊治，但是MSCT软组织对比度不佳，部分容积效应仍是其观察细小韧带结构难以克服的弊端[18]。且该项技术只是作为一种强化的筛查工具，在MR不能使用或者解释不清时候，可作为横韧带的间接评估[9]。而本文通过DECT对TAL的观察可以有效解决上述问题，成为MR互为补充的检查方法。

横韧带主要由胶原纤维构成，弹力纤维含量较少，所以损伤后容易撕裂。也正因如此，其特殊组织成分为DECT对横韧带成像奠定了物理基础。DECT由两套球管和相对应的两套数据采集系统组成，可进行双能量激发和数据采集，而横韧带组织中胶原分子侧链中的密实羟基赖氨酸和羟脯氨酸对不同能量X线的康普顿散射效应具有较明显的衰减差异，有利于韧带本身显像[19]。本组64例通过双能染色可获得良好的韧带染色效果，三维重组图像皆清晰、立体地显示韧带的全貌以及生长特点，多平面重组图像表现为韧带中心呈深黄色并向边缘逐渐变淡。同时，由于横韧带结构胶原成分构成比例较高，韧带与周围组织结构对比十分清晰，经过染色的TAL比常规软组织窗下TAL更加凸显，更为清晰。DECT染色后TAL皆清晰有效区别韧带与周围结构（包括软骨、骨皮质及脂肪间隙等），表现为线条状低密度分界，尤其是韧带两端与寰椎侧块附着点呈现为锯齿样改变，这反映了韧带向两端逐渐移行为软骨的特点。横韧带发育相对细小，最厚处也仅为2 mm左右，所以足够的空间分辨率是获得有诊断价值图像的前提。为此，本研究首先采用感兴趣区内小范围扫描，这样不但可以缩短成像时间，同时也会大大减低辐射剂量。其次，本组研究利用薄层极值及重叠重组层厚方案获得原始重组数据，能够明显降低Z轴上重组伪影，重组图像皆表现为光滑、细腻的高质量三维影像。另外，通过横轴位及矢状位多平面重组可获得观察韧带的连接、走行以及准确测量韧带的长度、厚度等信息，值得注意的是，对比我们前期通过高分辨MR测量青年组的数据[韧带横径长为（20.4±3.3）mm，中心部厚为（2.1±0.4）mm]，本组测量韧带数据[横韧带横径长为（21.54±2.08）mm，中心部厚为（2.29±0.20）mm]的离散程度明显缩小，笔者分析其原因除可能存在的实验个体差异外，另一项重要的原因则是DECT特殊的成像原理能够清晰区分韧带组织与连接软骨及邻近骨质结构，使测量结果更为准确。而MR成像除空间分辨率无法与CT比拟外，韧带本身低信号与骨质形成的低信号的有效区分仍较困难。本组数据显示青年组与老年组在韧带长度、中心部厚度以及不同性别间无明显差异，但老年组韧带两端的厚度较青年组略增厚。我们认为其原因在于横韧带两端结构是寰枢关节旋转运动及前后受力冲击的主要着力点，在长期的应力刺激或应力损伤下韧带组织发生细胞因子改变和炎症反应，导致其胶原合成增加并发生纤维化退变，这与机体其他韧带结构退变增厚相符[20]。

总之，目前针对横韧带成像常用的检查技术（包括常规X线、CT及MR等）仍然存在诸多不足[2,15,21]，而DECT作为一种新型的检查技术，在评价横韧带结构特点上具有明显的优势，不但能够清晰、直观地显示韧带的整体结构、连接特点以及准确的测量韧带的解剖参数，而且在临床进一步评价其损伤方向具有良好应用前景。