双能量CT成像在急性缺血性脑卒中中的研究现状

陈芳 综述 詹剑 审校

遵义医科大学第二附属医院神经内科，贵州 遵义 563000

脑卒中是全球范围内第二大死因，也是导致死亡和残疾的第三大病因，其中急性缺血性脑卒中占62.4%，严重威胁人们的生活质量及生存率[1]。现阶段血管内介入已被证实可有效治疗急性缺血性脑卒中[2-3]，但临床上部分患者于治疗后早期会出现一些并发症，如颅内出血、缺血进展、延迟出血转化等[4-6]。目前CT 是常用的检查方式，但不能早期识别脑梗死及介入治疗后的神经系统并发症，短时间内需反复复查[7]，不仅延误治疗时机，且增加患者受辐射剂量；MRI因耗时耗力，也无法尽早发现脑梗死及介入后的相应并发症。

双能量CT(dual energy computed tomography，DECT)于1976 年首次提出，可用于区分具有相似X 射线衰减但原子序数不同的组织，提供根据原子序数和不同X 射线能量下特定材料的独特质量衰减系数生成的材料特定图像，包括虚拟单能图像、虚拟非增强图像、碘图像、水肿图像、虚拟去钙图像等，有助于早期发现脑梗死及血管内介入治疗后并发症。但目前其在临床中的应用主要集中于痛风、肺灌注、肿瘤、胃肠道疾病的诊断，在神经系统中应用较少且局限，故本研究就DECT 在急性缺血性脑卒中中的应用现状做一综述。

1 DECT在早期脑梗死中的应用

急性缺血性脑卒中治疗时间窗窄，快速准确识别早期脑梗死至关重要。2018年Mohammed等[8]的一项单中心回顾性研究分析发现，基于三种材料分解算法重建的脑水肿图像比常规单能CT能够更准确地检测水肿(敏感性93.33%，特异性100%)，可早期及时发现缺血变化；同年Taguchi等[9]也报道了一种新型成像技术——X-map2.0 图像(即虚拟的灰质和水含量图)，其能最大限度抑制灰质-白质组织对比度，增强严重缺血诱导的水肿信号，使缺血灶更容易检测到。此外，DECT虚拟单能重建成像近期也被报道能识别早期脑梗死。2020 年Ommen 等[10]的一项研究发现，与常规CT比较，80～90 keV虚拟单能图像早期最能区分正常和梗死脑实质，其中80 keV虚拟单能图像检测4.5 h内急性脑梗死的准确性较高(58.0%vs 54.0%)，而急性脑梗死时间超过4.5 h 时90 keV 虚拟单能图像的检测准确性更高(69.3%vs 66.3%)；而后Ståhl等[11]的一项单中心回顾性研究通过比较不同单能重建成像与随访CT成像上自动化ASPECTS 评分间的差异后又指出，70 keV 虚拟单能图像早期识别缺血改变的准确性更高(灵敏度82%，特异性92%)。综上，反映出DECT的多种重建成像均可识别早期脑梗死，且准确性较常规CT更高，但各种成像在识别能力上的比较还需进一步研究，另外针对具体何种能量下虚拟单能成像的识别能力更佳目前尚不清楚。既往一项研究通过评估不同单能量重建成像在区分急性脑梗死梗死区和正常脑实质区的对比噪声比时指出，99 keV虚拟单能图像区分能力较70 keV图像更佳[12]，但当前仍需更多的临床试验证实。

2 DECT在介入治疗后的应用

2.1 介入治疗后脑梗死中的应用

2.1.1 识别早期脑梗死 急性缺血性脑卒中后早期行常规CT 检查无法发现梗死灶，介入治疗后由于造影剂的使用，导致早期评估梗死更加困难。DECT 基于三种材料分解技术，可从检查的数据集中重建虚拟非增强图，早期识别脑梗死。2016年一项回顾性研究比较了常规CT与双能量虚拟非增强重建图像在机械血栓切除术后急性缺血检测中的性能，发现后者更胜一筹[13]；在此基础上，2018年Grams等[14]通过纳入46 例机械血栓切除术后立即(1 h 内)行DECT 的急性缺血性脑卒中患者分析，进一步比较重建水肿图(即基于组织含水量的改良虚拟非增强图像)、常规CT、虚拟非增强图在早期识别脑梗死灶上的能力，发现水肿图能更准确地检测早期脑梗死，提高脑梗死可视化，可用于评估脑梗死进展。

2.1.2 早期预测核心脑梗死体积 核心脑梗死区是指脑组织严重缺血区域，该区域局部脑细胞已坏死，无法逆转，因此早期预测核心脑梗死体积有助于早期预测预后及指导临床治疗。2017年Djurdjevic等[15]通过研究发现早期重建的虚拟非增强图像中低密度区域的体积与最终脑梗死体积相关；而后2020 年Jensen 等[16]在文献中又报道了基于物质分解重建的水材料密度图像(wMDIm)，通过比较wMDIm 中的梗死体积与随访单能CT中的终梗死体积，证实wMDIm能早期识别最终的脑梗死体积、评估脑梗死的规模和严重程度，指导再卒中的早期预防。

2.2 介入治疗后出血中的应用 急性缺血性脑卒中会导致血脑屏障破坏，而介入治疗后血流再灌注损伤、介入操作过程中器械对血管内膜的损害及造影剂毒性作用等，均加重血脑屏障破坏，导致术后造影剂外渗甚至出血风险增加。由于造影剂分子量较红细胞小，故只有当血脑屏障严重破坏时才表现出出血并发症。术后出血根据发生时间可分为早期出血及延迟出血转化。早期出血指介入术后1 h 内的出血，可能与卒中时间长、脑血管基底膜降解严重有关，早期识别可尽早调整抗血小板聚集/抗凝治疗，并可能限制出血生长；延迟出血转化指早期DECT 检查仅发现造影剂外渗者在随访24 h 常规CT 时发现出血，其可能与外渗造影剂持续局部刺激及毒性作用致血管损害进行性加重相关，延迟出血转化会加重神经功能损害，故能早期预测具有延迟出血高风险者，对指导临床治疗、护理等均非常重要。

2.2.1 识别早期出血 由于造影剂外渗与出血在常规CT 上均表现为高密度，对识别早期出血造成干扰。目前有研究指出基于DECT重建的虚拟非增强图像和碘图像可在早期准确鉴别造影剂和出血[17-18]；近期一项Meta 分析进一步指出其区分准确性高达99%[19]，国内也有相关研究报道了这一结论[20]。综上表明促进介入治疗后早期DECT的使用可尽早准确鉴别出血，及时干预，避免出血加剧、功能障碍加重及危及生命。

2.2.2 早期预测延迟出血转化

2.2.2.1 单因素预测 现有研究指出造影剂外渗与延迟的出血转化高度相关[6，21]。随后有多个研究先后报道DECT 上外渗造影剂的绝对碘浓度定量测定可以早期预测延迟出血转化[22-23]。Bonatti 等[22]通过回顾性分析85 例患者介入术后早期DECT 重建碘图上的碘浓度，证实当最大碘浓度值＞1.35 mg/mL 时发生出血转化的风险高，其预测敏感性高达100%，特异性为67.6%；鉴于该预测参数忽略了个体身高、体质量、心输出量、肾功能及造影剂等因素的影响，2020 年Byrne 等[24]在考虑了上述各种因素的影响后，提出相对碘浓度值(即DECT 上实质高密度区碘浓度与自身上矢状窦处碘浓度的百分比值)作为预测脑出血发生风险的指标，通过行受试者工作特征曲线分析，指出100%的临界值能够以94.7%的敏感性和43.4%的特异性预测随后的出血发展，但该研究仅纳入了71例术前小梗死核心(ASPECTS≥7)和良好血管内再通(改良的TICI 2b 或3)的前循环大血管闭塞者为研究对象。考虑到上述两种预测参数对应的研究在基线上的不可比性，故针对两者在预测能力上的比较还需进一步的临床研究。

2.2.2.2 多因素联合预测 不断探索能在早期更准确预测延迟出血转化的指标是当前研究的焦点。Gao等[21]的研究评估了72例经早期DECT排除脑出血的患者其重建120 kV CT图像上致密碘外渗体征及碘外渗区域ASPECTS 评分，发现联合两者的半定量预测模型可提高整体预测能力，其敏感性达79.31%，特异性达83.72%；2021年Li等[25]也在其研究中评估了联合血管内介入术后DECT图像上获得的三个定量参数(脑实质高密度区域的体积、最大碘浓度和最大CT值)与临床参数(NIHSS 评分和ASPECTS 评分)在预测迟发脑出血并发症中的预测性能，发现其敏感性及特异性分别达90%、100%。综合上述研究结果，可认为联合多个参数可提高预测能力，需进行更多的研究探索以发现更佳的预测模型。

3 展望

目前DECT 重建的水肿图、虚拟单能图均可识别早期梗死，但两者在识别能力上的差异需进一步研究比较；此外有关早期识别脑梗死的最佳虚拟单能重建的能量水平各学者得出的结论有差异，也需更多的临床试验明确；另外在预测延迟出血转化中，联合DECT影像学参数的多因素预测较单个影像学参数预测能力强，但仍需进行更多试验对比探索最佳预测模型。综合而言，DECT 因强大的物质材料分解及各种重建可实现对急性脑梗死早期识别、早期预测核心脑梗死体积、早期鉴别血管内介入后出血与造影剂外渗、早期预测延迟出血转化等，可指导制定个体化最佳治疗方案，最大化减轻神经功能损害，降低残疾、死亡风险，提高生活质量。但现阶段该影像学技术并没有普遍用于检测缺血性脑卒中，考虑其原因可能与不同供应商间设备的差异较大、相应参数的可重复性差以及目前在检测脑梗死及出血方面无明确的最佳重建成像方式及影像学参数有关。未来有必要加深对DECT的研究，将其同放射组学、人工智能等结合，提高DECT在脑卒中中的应用价值。