颅脑CT平扫SAFIRE3算法对急性缺血性脑卒中早期征象的诊断价值

龙 斌，宋少辉，彭 勇，崔 晨，韩 瑞，蒋玮丽，张 蔚，张东友

武汉市第一人民医院放射科 武汉 430022

颅脑CT平扫是急性缺血性脑卒中(acute ischemia stroke，AIS)治疗前首选的检查方法[1]。CT平扫上高密度血管征(hyperdense artery sign，HAS)是颅内血管闭塞的直接征象[2]，低密度水肿区是脑梗死的征象,这两种表现对治疗选择及预后评价有重要意义[3-4]。Alberta卒中项目早期CT评分(ASPECTS)是对影像学检查图像中缺血低密度水肿区的半定量评分方法[5]，是临床医生制定治疗方案、合理准确预测功能转归的重要依据。受致密颅骨硬化伪影、高噪声的影响，常规CT平扫对由HAS判定血管闭塞的敏感度低[6]，对早期缺血改变的诊断重复性不佳[7]。采用薄层图像能降低部分容积效应，但会增加图像噪声。正弦图确定迭代重建(sinogram-affirmed iterative reconstruction，SAFIRE)算法能降低滤波反投影(filtered back projection，FBP)算法的噪声[8]。本研究对比分析了SAFIRE3和FBP算法颅脑CT平扫对AIS早期征象显示的差异，探讨颅脑CT平扫SAFIRE3算法对AIS早期筛查的价值。

1 对象与方法

1.1 一般资料连续纳入2018年10月至2019年3月经武汉市第一人民医院脑卒中急诊绿色通道就诊的AIS患者，均依据AIS早期诊治指南[1]确诊。患者入院24 h内完成一站式颅脑CT平扫、脑容积灌注CT(volume perfusion CT，VPCT)扫描。排除有颅脑手术病史、单纯颈内动脉闭塞者。共211例入组本研究，患者年龄26～90(63.6±11.9)岁，男136例，女75例。本研究经该院伦理委员会审查通过，患者或家属均签署知情同意书。

1.2 CT检查采用Siemens Somatom Definition Flash CT完成扫描。①CT平扫采用序列扫描模式，扫描参数：120 kV，参考管电流量340 mAs，准直器128×0.6 mm，螺距0.55，重建图像层厚、层间距均为5 mm，FOV为25 cm。颅脑CT平扫图像分别采用FBP、SAFIRE算法重建，窗宽/窗位为80/35 HU。FBP算法卷积核H31s，SAFIRE算法卷积核J30s，迭代级别3级。②VPCT扫描：双筒高压注射器经肘静脉注射对比剂50 mL后延迟5 s启动扫描，注射速率5.0 mL/s；扫描参数为80 kV、120 mAs，扫描范围10 cm，准直器宽度128×0.6 mm，扫描21期，共45.54 s。扫描完成后重建5 mm和1 mm轴位图像，传送到MMWP工作站(西门子)，使用Inspace、NeuroPCT软件包分别完成VPCT、4D-CTA图像后处理。

1.3 图像质量评价隐藏图像重建参数后，由两位影像科主治医师(阅片者1和阅片者2分别具有神经影像诊断10 a和5 a工作经验)盲法阅片，用5分法评估CT平扫图像质量[9-10]。剔除运动伪影较重的图像。勾画兴趣区，包括血管直径2/3，避开血管壁钙化。以对侧颅内动脉为参照血管(基底动脉以大脑中动脉为参照血管)，计算HAS区与参照血管CT值的比值(HAS区/参照)[10-11]。以丘脑CT值的标准差作为噪声(N)，信噪比(SNR)=HAS区CT值/N，对比噪声比(CNR)=(HAS区CT值-丘脑CT值)/N[9，12]。

1.4 血管闭塞判定标准依据Koo等[10]的研究，CT平扫图像上颅内血管密度局限性增高(CT值>43 HU且与参照血管密度比>1.2)判定为HAS，提示血管闭塞。以4D-CTA诊断结果作为颅内血管闭塞的金标准。

1.5 ASPECTS评分VPCT图像上将脑血流量(cerebral blood volume，CBV)低于2.0 mL/100 mg的区域判定为梗死区[13-14]。CT平扫图像上以脑实质密度低于邻近或对侧正常脑实质、灰白质界限消失、脑回肿胀、脑沟变浅为低密度区[1]。分别对CT平扫、VPCT图像进行ASPECTS评分。ASPECTS评分时，前循环大脑中动脉供应区10个区域各计1分，共10分；后循环单侧丘脑、小脑、大脑后动脉区域各计1分，中脑、桥脑各计2分，共10分；ASPECTS评分为从10分中减去脑实质低密度区对应的分数[15]。

1.6 统计学处理使用SPSS 16.0进行数据分析。两阅片者图像质量评分一致性评价采用Kappa检验。两种算法CT平扫图像质量各定量指标的比较采用配对t检验。两种算法对血管闭塞诊断结果的比较采用配对χ2检验。两阅片者对CT平扫、VPCT图像ASPECTS评分的一致性、CT平扫与VPCT图像ASPECTS评分的一致性均采用组内相关系数(ICC)和Cronbach′sα系数进行评价。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 两种算法CT平扫图像质量的比较典型病例的重建图像见图1。两算法均未出现评分为1分、2分的图像；两阅片者图像质量的评分一致性较高(表1、2)。SAFIRE3与FBP算法下的图像质量定量指标的比较见表3。

表1 SAFIRE3算法CT平扫图像质量评价结果 例

表2 FBP算法CT平扫图像质量评价结果 例

表3 SAFIRE3和FBP算法CT平扫图像质量定量指标的比较(n=60)

2.2 两种算法CT平扫对血管闭塞的诊断结果见表4～6。211例中，4D-CTA诊断血管闭塞105例(49.76%)。①49例SAFIRE3、FBP算法CT平扫均诊断颅内血管闭塞，分别为M1-M2段3例、M2-M3段4例、M1段19例、M2段10例、M3段4例、大脑后动脉3例、基底动脉4例、椎动脉V4段3例，且均经4D-CTA证实。②2例SAFIRE3、FBP均示基底动脉HAS阳性，但4D-CTA结果为重度狭窄。1例SAFIRE3判定为基底动脉HAS阳性，FBP不能确定，4D-CTA则示基底动脉正常。③8例SAFIRE3判定为HAS阳性，其中3例M3段、2例A2段，3例基底动脉；而4D-CTA证实为血管闭塞；因血管壁偏心性钙化导致FBP漏诊。④ 7例SAFIRE3示基底动脉HAS阳性，但其中有4例FBP提示HAS阳性，最终3例由4D-CTA证实为血管闭塞。SAFIRE3、FBP算法诊断血管闭塞的敏感度分别为57.1%和49.5%，差异无统计学意义。

表4 SAFIRE3、FBP算法CT平扫对血管闭塞的诊断结果 例

表5 SAFIRE3、FBP算法CT平扫对血管闭塞的诊断效能

表6 SAFIRE3、FBP算法CT平扫对血管闭塞诊断结果的比较 例

2.3 两种算法ASPECTS评分的比较两阅片者间SAFIRE3-ASPECTS、FBP-ASPECTS、CBV-ASPECTS评分的ICC分别为0.611(a=0.756，P<0.001)、0.480(a=0.651，P<0.001)、0.891(a=0.942，P<0.001)。以阅片者1的评分为最终结果，SAFIRE3-ASPECTS、FBP-ASPECTS、CBV-ASPECTS评分的中位数(四分位数)分别为7(6,8)、7(6,8)、6(5,7)分。SAFIRE3-ASPECTS、FBP-ASPECTS评分与CBV-ASPECTS评分的ICC分别为0.663(a=0.897，P<0.001)、0.516(a=0.779，P<0.001)。

3 讨论

HAS是颅内血管闭塞的直接征象，与脑梗死后出血性转化和远期神经功能恢复相关[16]。薄层扫描虽能提高HAS检出的特异度(92.5%～96.6%)，但图像噪声增大，敏感度降低(41.2%～63.4%)[17]，血管壁粥样硬化斑块也是导致HAS假阳性的原因[9]。本研究结果显示，SAFIRE3、FBP算法CT平扫图像上HAS区CT值和HAS区与参照的CT值的比值差异无统计学意义；两种算法诊断血管闭塞的特异度分别为93.4%、92.5%，差异亦无统计学意义。虽然Lombardi 等[18]的研究认为迭代算法能提高HAS区的CT值，但也有研究[19]认为SAFIRE算法不会改变组织CT值。上述差异可能由不同设备迭代重建原理不同所致。

SAFIRE算法图像噪声低于FBP算法，且能降低血管边缘硬化伪影，特别是钙化管壁的硬化伪影[19]。本研究中FBP漏诊8例伴血管壁钙化的HAS，此2例被SAFIRE3算法检出。2例基底动脉HAS经4D-CTA证实为重度狭窄，推测是血管栓塞后体内纤溶酶原激活剂受体被激活，出现血管部分再通[20]。SAFIRE3、FBP算法检出HAS的敏感度分别为57.1%和49.5%。

缺血性脑卒中CT平扫低密度区代表脑缺血不可逆损伤[21]，出血性转化风险高[22]，受阅片者经验影响大，CT平扫受急诊条件限制，易漏诊[7]。本研究结果显示，两阅片者SAFIRE3-ASPECTS评分的ICC优于FBP-ASPECTS，且SAFIRE3-ASPECTS与CBV-ASPECTS结果一致性优于FBP-ASPECTS。表明SAFIRE3算法下阅片结果可重复性有改善。脑缺血早期细胞毒性水肿表现为脑皮层肿胀。脑皮层邻近颅骨，易受颅骨硬化伪影影响，迭代重建颅骨的硬化伪影减少[23]，SAFIRE3重建图像上脑皮层肿胀更易识别，根据脑肿胀区可以进一步找到邻近脑白质的低密度区，对脑梗死低密度区检出率提高。本研究中SAFIRE3算法颅脑图像质量优于FBP，与国内相关研究[24]结果一致。脑灰白质对比提高，可提高早期脑缺血征象的辨识度。

本组病例只对临床常用5 mm层厚的SAFIRE3算法CT平扫图像进行了分析，对于更薄层厚、SAFIRE其他级别的迭代重建结果没有进行比较。

综上所述，SAFIRE3算法能提高颅脑CT平扫图像质量，降低颅脑CT图像的噪声，有利于AIS低密度脑梗死区的检出和HAS的显示。