能谱CT单能量图像在主动脉夹层诊断中的应用价值▲

欧阳子健 慕 鉴 罗鹏飞 李 俊 何 飞 韦 学

(广西南宁市第二人民医院放射科,广西南宁市 530031)

主动脉夹层是各种病因导致的主动脉内膜破裂或中层弹力纤维层病变,可使血液进入内膜下中膜内,导致中膜撕裂、剥离,形成双腔主动脉[1-2],属于急性主动脉综合征,是一种发病急、进展快、病死率高的主动脉疾病。目前诊断主动脉夹层的金标准为主动脉CT血管造影(computed tomography angiography,CTA),但是由于各种客观原因(夜间急症、碘剂过敏、肾功能不全、医院条件有限等)导致部分患者并不能及时行CTA检查以明确诊断,以至于延误救治时间。主动脉夹层的主要症状为胸痛,临床首诊常会选择胸部CT平扫排除如肺炎、肺占位、气胸等导致胸痛的常见疾病。在胸部薄层CT平扫中出现管腔内线样高密度影(游离内膜瓣)是提示主动脉夹层的重要征象[3],但一般的CT平扫有时对无钙化的游离内膜瓣显示并不清晰。能谱CT采用单球管管电压瞬时切换技术,可以在0.5 ms的时间内进行80～140 kVp高低峰电压瞬时切换,球管同时同向产生多种混合能量X线,穿过人体后被宝石材料的探测器吸收并得到多组不同能量(40～140 keV)的吸收投影数据,可获得比常规CT更多的影像信息[4]。本研究利用能谱CT的这一特性寻找显示主动脉夹层内膜瓣的最佳keV条件,探讨最佳keV条件下的能谱CT单能量图像在主动脉夹层诊断中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2022年6月至2023年2月在我院诊治的34例主动脉夹层患者作为观察组。纳入标准:(1)经CTA确诊为主动脉夹层;(2)游离内膜瓣无钙化。排除标准:CT检查时有运动或金属伪影干扰。选取同期51例非主动脉夹层者作为对照组,其中CT提示肺部炎症37例、冠心病9例、正常者5例。纳入标准:(1)经CTA排除主动脉夹层;(2)游离内膜瓣无钙化。排除标准:CT检查时有运动或金属伪影干扰。观察组中男性18例、女性16例,年龄30～80(56.22±14.04)岁,入院时收缩压为86～207(153.19±30.39)mmHg,舒张压为39～125(86.78±23.04)mmHg。对照组中男性29例、女性22例,年龄28～82(54.32±15.27)岁,入院时收缩压为78～195(149.84±32.54)mmHg,舒张压为63～118(84.46±26.43)mmHg。两组研究对象的性别、年龄和血压比较,差异均无统计学意义(均P>0.05)。所有研究对象或直系亲属均知情并签署知情同意书。本研究经南宁市第二人民医院医学伦理委员会批准(NO.Y2002009)。

1.2 检查设备与方法 采用GE公司的Discovery CT750 HD宝石能谱 CT机进行检查。检查前对研究对象进行常规呼吸训练,检查时嘱研究对象取仰卧位。扫描范围从肺尖至髂总动脉起始部,包括整个主动脉。采用能谱扫描模式:管电压为140 kVp和80 kVp的瞬时切换(0.5 ms)。扫描参数:设定自适应统计迭代重建算法(adaptive statistical iterative reconstruction,ASiR)为40%,螺旋扫描速度为0.6 s/周,螺距为0.984,床速为39.37 mm/周,管电流为260 mA,视野为40 cm×40 cm,层厚5 mm,层间距5 mm。

1.3 影像处理及分析 (1)将主动脉夹层患者的能谱CT平扫数据导入GE AW4.7工作站,在GSI能谱图像重建软件中重建出40 keV、60 keV、80 keV、100 keV、120 keV、140 keV 6组图像,重建层厚0.625 mm、窗宽350、窗位40。将同层CTA图像作为对照(图1),将感兴趣区(region of interest,ROI)分别定位于内膜瓣、假腔及真腔内(图2),分别在各个keV的条件下测量出内膜瓣、真腔及假腔的CT值。计算真腔CT值、假腔CT值与内膜瓣CT值的差值,其中将Δ真定义为内膜瓣CT值与真腔CT值的差值,将Δ假定义为内膜瓣CT值与假腔CT值的差值。选择Δ真和Δ假最大时的keV值作为显示内膜瓣的最佳keV条件。(2)由两名不知结果的放射科医生(1名主治医师及1名副主任医师)对两组研究对象基于最佳keV条件下重建的单能量图像及未重建的混合能量图像进行分析,并进行主动脉夹层的诊断(依据是否显示内膜瓣),如有分歧则协商后统一意见。以CTA结果为金标准,计算单能量图像(最佳keV条件下)、混合能量图像诊断主动脉夹层的准确度、灵敏度、特异度、阳性预测值及阴性预测值。

图1 典型主动脉夹层患者的混合能量图像、单能量(40 keV)图像、CTA图像

图2 ROI的设定示意图

1.4 统计学分析 采用SPSS 26.0软件进行统计学分析。正态分布的计量资料以(x±s)表示,组间比较采用两独立样本t检验;非正态分布的计量资料以[M(P25,P75)]表示,组间比较采用秩和检验;计数资料以例数(百分比)表示,组间比较采用χ2检验或Fisher确切概率法;采用四格表法进行诊断效能分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 最佳keV条件的筛选结果 在6种不同keV条件下,34例主动脉夹层患者的真腔CT值、假腔CT值、内膜瓣CT值见表1。6个keV条件下的Δ真、Δ假比较,差异均有统计学意义(均P<0.05),其中40 keV条件下的Δ真、Δ假最大,故将其设为最佳keV条件,见表2。

表1 在不同keV条件下主动脉夹层患者的真腔CT值、假腔CT值、内膜瓣CT值(x±s,Hu)

表2 不同keV条件下的Δ真、Δ假比较[M(P25,P75)]

2.2 最佳keV条件下单能量图像对主动脉夹层的诊断效能 40 keV单能量图像诊断主动脉夹层的灵敏度、准确度、阴性预测值均高于混合能量图(均P<0.05),两者的特异度、阳性预测值差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表3、表4。

表3 CTA诊断结果、40 keV单能量图像及混合能量图像的诊断结果(n)

3 讨 论

急性主动脉夹层是病死率极高的疾病,有研究显示,在发病48 h内未进行手术治疗的急性主动脉夹层患者的病死率超过50%[5]。目前CTA仍为诊断主动脉夹层的金标准,但是由于准备时间长、造影剂禁忌、硬件或技术条件不足等因素,导致部分患者未能及时进行CTA检查。与CTA不同,能谱CT单能量图像是一种无须使用对比剂的影像学检查方法,具有简单、快速、辐射低、费用少等优势,尤其对于夜间急症及有对比剂禁忌的患者,其应用价值较大。

能谱CT采用单源瞬时kVp切换技术,高压发生器能在极短时间内完成140 kVp和80 kVp高低电压间的切换,几乎可在同一时间和角度进行两个能量的数据采样,并根据这两种能量数据确定体素在40～140 keV范围内的衰减系数,获取该能量范围内的101个单能量图像。与常规CT图像相比,能谱CT单能量图像能有效地减少射线硬化伪影,具有更好的图像质量[6-7]。当能谱CT成像的X线能量水平变化时,人体不同组织产生的X线衰减系数随之变化,并可以通过能谱CT成像显示[8-9]。主动脉内膜的成分以鳞状上皮细胞为主,而血管腔内(无论真腔与假腔)成分均以血液为主,因此产生的X线衰减系数存在差异。本研究中,在40 keV条件下主动脉夹层患者的真腔、假腔与内膜瓣CT值的差值最大,故以40 keV单能量图像为最佳单能量图像,这与王利等[4]、叶晓华等[6]、黄瑞岁等[10]的研究所提示的最佳单能量图像的keV条件不同。分析其原因:(1)本研究主要探讨不同keV值对于提高病灶检出率的影响,并不涉及图像质量的评估,且所有患者扫描及重建条件均一致,故未引入噪声值与信噪比,仅基于对比度的比较。(2)本研究图像背景为主动脉,而上述研究均以肝脏为背景,组织成分不同。

本研究结果显示,40 keV单能量图像诊断主动脉夹层的灵敏度>80%,特异度和准确度均超过90%,且灵敏度、准确度、阴性预测值均高于混合能量图像(均P<0.05),说明能谱CT 40 keV单能量图像对主动脉夹层有较高的诊断价值,且诊断效能优于混合能量图像。分析其原因:CT扫描是通过测量X线在物质中的衰减变化来进行成像的。传统CT设备采用混合能量成像,X线中包含不同能量水平的光子,线束硬化效应导致CT值不准确和硬化伪影的产生,从而影响病灶的检出。能谱CT检查的原理是基于基础物质分解理论,当X线光子能量处于30～140 keV时,任何一种物质的衰减系数都可以用两种基础物质的衰减系数的加权和来表示,从而将求解CT值转化为求解基物质对的密度值,且该密度值与X线能量无关。单能量图像是指其中某一能量水平的X线穿过物体后产生的衰减图像,它能有效减除硬化效应,得到准确的CT值并消除硬化伪影,改善图像质量及提高病灶检出率[4,11]。

本研究存在一定的不足:首先,本研究仅纳入最大对比度差,并未引入图像噪声值、对比噪声比值等图像质量评估参数,在最大对比度差、最低噪声值、最佳对比噪声比值等条件下的能谱CT单能量图像,对主动脉夹层检出率的影响是否有区别,还有待于进一步研究。其次,本研究采用的能谱CT为GE公司的Discovery CT750 HD宝石能谱CT机,重建算法为ASiR,其降低噪声效果较差,而目前新的GE Revolution能谱CT机采用的迭代重建算法为第二代迭代重建算法ASiR-V,较ASiR能更大程度地降低图像噪声[12-13],两者结果是否存在差异也有待于进一步探究。最后,本研究的样本量较小。

综上所述,40 keV条件下的能谱CT单能量图像对主动脉夹层有较高的诊断价值,且诊断效能优于混合能量图像。该检查方法对于主动脉夹层的早发现、早治疗以及对胸痛急症医学的发展具有十分重要的意义。