多时相CTA融合伪彩图在远端分支动脉闭塞的急性缺血性脑卒中的应用

董立军,刘畅,戴钢,端木羊羊,肖芳,周运锋,邓克学

急性缺血性脑卒中具有较高的致死率及致残率,影像学检查在诊断中发挥重要的作用。CT血管成像(computed tomography angiography,CTA)具有快速、简便及几乎无创的优势,是诊断脑卒中患者血管形态学异常的的重要方式[1]。区别于常规单期CTA(single-phase CTA,sCTA),多时相CTA(multiphase CTA,mCTA)通过延迟扫描时间的方式,获得静脉期及静脉晚期的CTA数据,可以提供更多的血管信息,目前已经被越来越多地应用到急性缺血性脑卒中患者的检查和临床研究中[2]。但是,以往的研究大多只围绕前循环大动脉闭塞展开,例如大脑中动脉M1段闭塞[1,3-5],较少关注远端分支动脉闭塞。随着软件的发展,出现了将mCTA数据融合并彩色编码的技术,即GE公司推出的FastStroke卒中软件[6],关于其临床应用的文献也较少。所以本研究旨在探讨使用FastStroke软件提供的mCTA融合伪彩图在远端分支动脉闭塞的急性缺血性脑卒中患者的应用价值。

材料与方法

1.一般资料

搜集2020年6月-2022年6月65例急诊入院的突发脑卒中症状的患者的病例资料。纳入标准为:①发病24 h内接受CT检查;②年龄≥18岁;③接受DSA检查或具有随访CT、MRI图像。排除标准为:①有脑动脉瘤、脑出血、脑肿瘤等疾病;②有碘对比剂使用禁忌症;③运动伪影较大并影响数据测量。其中男32例,女33例,年龄23～89岁,平均(66±14)岁。本研究获得中国科学技术大学附属第一医院(安徽省立医院)医学研究伦理委员会批准(编号:2022-RE-320)。

2.检查方法

所有扫描均采用GE Revolution 256排CT。患者均采取仰卧位,头先进,并使用头带固定。扫描序列包括头颅CT平扫及mCTA,mCTA包含动脉峰值期的头颈联合CTA、静脉峰值期及静脉晚期的脑部CTA扫描。头颅CT平扫参数:管电压120 kV,管电流250～415 mA,扫描范围自颅底至颅顶部,探测器80 mm,层厚5 mm。mCTA扫描采用的是双筒高压注射器(迈瑞公司),使用20G留置针以流速5 mL/s于肘静脉注射非离子型对比剂碘佛醇(350 mg I/mL,恒瑞公司)50 mL及生理盐水30 mL。头颈联合CTA采用Bolus-tracking法触发扫描,触发阈值100 HU,静脉峰值期及静脉晩期脑部CTA的延迟时间分别为8 s及10 s。管电压100 kV,三期管电流分别为360 mA、225 mA、225 mA,扫描范围头颈联合CTA自主动脉弓至颅顶,静脉期及静脉晩期CTA自颅底至颅顶,探测器宽度80 mm,层厚0.625 mm,螺距0.992,球管旋转一周0.6 s。

3.图像后处理

所有数据导入GE AW4.7工作站(Advantage Workstation 4.7),采用FastStroke软件进行图像后处理。分析sCTA时仅导入动脉峰值期头颈部CTA数据,分析mCTA时则导入完整三期CTA数据。

先浏览CT平扫图像排除出血性疾病后进入动脉峰值期头颈部CTA窗口,然后进入三期CTA轴位对照视图窗口,最后进入ColorViz窗口。软件依据每个患者的自适应阈值技术[6-7]将三期图像融合,根据血管中对比剂强化时间的不同将其显示为不同的颜色,即静脉前期最大程度强化显影的血管显示为红色,静脉峰值期显影的血管显示为绿色,静脉晚期显影的血管显示为蓝色。最终显示为一个图像序列的mCTA融合伪彩图。

4.图像分析

负责病例搜集的作者不参与图像分析。由2名高年资医师(分别具有10年及12年影像诊断经验)及2名低年资医师(分别具有3年及5年影像诊断经验)采用盲法分别评估影像资料。第一阶段先仅评估所有病例的sCTA,第二阶段(间隔四周时间后)评估所有病例mCTA融合伪彩图。在评估mCTA融合伪彩图前告知所有诊断医师需关注伪彩图上显示的异常颜色(如绿色和蓝色)的血管,如发现异常颜色的血管,则需结合第一期CTA图像判断其近端动脉闭塞的具体部位。

分别记录两种CTA模式下:①动脉闭塞的具体位置;②从开始浏览图像到最终诊断动脉闭塞位置所需的时间(秒);③诊断信心评分[8](1分为很不自信,2分为不自信,3分为一般,4分为自信,5分为很自信)。

4名医师在上述评估结束后共同回顾所有动脉闭塞图像,首先分别在两种CTA图像上记录区域性软脑膜侧支循环(regional leptomeningeal collateral,rLMC)评分,然后进一步在mCTA融合伪彩图上记录是否出现动脉闭塞周围及远端异常时相血管的显示及其颜色,绿色血管为主时则表示大部分血管延迟1个期相充盈,蓝色血管为主时则表示大部分血管延迟2个期相充盈,绿色及蓝色血管相间时则表示血管延迟1～2期相均有充盈,当意见不一时互相协商达成一致。rLMC评分基于文献改良[3,5,7,9,10],仅评价责任血管周围或远端软脑膜侧支血管是否显示,评分内容如下:无血管显示记0分;血管较对侧少量显示(<50%)记1分;血管较对侧显示一般(50%～99%)记2分;血管显示很好(≥100%)记3分。rLMC评分图例见图1所示。

图1 区域性软脑膜侧支循环(rLMC)评分图例。a、b)为同一患者的动脉期CTA及多时相CTA融合伪彩图,a的rLMC评分为0分,b的rLMC评分为1分;c、d)为同一患者的动脉期CTA及多时相CTA融合伪彩图,c的rLMC评分为2分,d的rLMC评分为3分。

5.动脉闭塞的诊断标准

参照相关文献[2,8,11]制定以下标准:对接受DSA检查的患者以其DSA结果作为诊断标准。对未接受DSA检查的患者,由2名高级职称医师(分别具有20年及30年影像诊断经验)判定或参考随访CT、MRI确定CTA上的具体动脉闭塞位置作为诊断标准。正常对照组CTA的判定同样由2名高级职称医师完成,需要结合患者所有检查图像,当sCTA、mCTA未发现动脉闭塞,基线及随访CT、MRI未见脑梗死,即判定为正常。

6.统计学方法

采用SPSS 19.0软件进行统计学分析,符合正态分布的计量资料使用均数±标准差描述,计数资料采用频数及百分比描述。不同年资医师对于两种CTA的诊断准确率、用时及诊断信心差异分别采用McNemar检验、配对t检验和Wilcoxon符号秩和检验进行比较。两种CTA模式下的rLMC评分差异使用Wilcoxon符号秩和检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。

结 果

65例急诊脑卒中患者中,正常对照组15例,动脉闭塞病例50例,其中远端分支动脉闭塞(定义为大脑前动脉A2段、大脑中动脉M2段、大脑后动脉P2段或者其远端分支)病例35例,大脑中动脉M1段闭塞病例15例。35例远端分支动脉闭塞位置分别位于右侧大脑前动脉A3段2例,左侧大脑中动脉M2段13例,左侧大脑中动脉M3段1例,右侧大脑中动脉M2段11例,右侧大脑中动脉M3段1例,右侧大脑中动脉M4段1例,左侧大脑后动脉P2段1例,右侧大脑后动脉P3段1例,多发闭塞4例。15例大脑中动脉M1段闭塞分别为左侧7例,右侧8例。其中经过DSA检查证实25例,经过专家判定或对照随访图像证实25例。

两种CTA模式下,不同年资医师对所有病例动脉闭塞位置诊断准确率的差异无统计意义,但是使用mCTA融合伪彩图显著缩短了诊断时间(P<0.001),并且提高了诊断信心(P<0.05),见表1。

表1 两种CTA模式下不同年资医师总体诊断效能比较

在远端分支动脉闭塞病例中,虽然两种CTA模式诊断准确率差异无统计学意义,但是使用mCTA融合伪彩图时诊断时间减少(P<0.001),其中3名医师诊断信心提高(P<0.05)。在正常对照组中,使用mCTA融合伪彩图时诊断时间减少(P<0.001),两种CTA模式的诊断准确率及诊断信心的差异均无统计学意义。在M1段闭塞病例中,两种CTA模式的诊断准确率、诊断时间及诊断信心的差异均无统计学意义(表2)。

表2 两种CTA模式下不同年资医师在针对不同类型病例时的诊断效能

两种CTA模式下的rLMC评分的差异具有统计学意义(P<0.001),使用mCTA融合伪彩图时rLMC评分较高(图2)。27例患者在静脉期血管侧支循环出现较明显,表现为绿色血管为主。3例患者在静脉晚期血管侧支循环出现较明显,表现为蓝色血管为主。20例患者在静脉期及静脉晚期均出现较明显侧支循环,表现为绿蓝色血管相间(图3、4)。

图2 两种CTA模式下的区域性软脑膜侧支循环评分。

图3 男,89岁,左侧肢体无力,不能言语9小时。a～b)多时相CTA融合伪彩图示右侧大脑中动脉M4段细小分支动脉闭塞(箭),显示的异常颜色为绿色血管为主;c～d)动脉期CTA示责任血管显示不清、难以诊断,4名医师均漏诊;e)基线及随访CT平扫未见明显梗死灶。 图4 男,76岁,左侧肢体无力伴不能言语7小时。a～c)多时相CTA融合伪彩图示右侧大脑中动脉M2段分支动脉闭塞(箭),显示的异常颜色为绿蓝色血管相间,该模式下的区域性软脑膜侧支循环评分为2分;d～e)动脉期CTA示右侧大脑中动脉M2段分支动脉闭塞(箭),该模式下的区域性软脑膜侧支循环评分为1分;f)DSA证实右侧大脑中动脉M2段分支动脉闭塞(箭);g)随访CT平扫见相应供血区脑梗死。

讨 论

mCTA融合伪彩图是一种将多时相数据融合为一个序列图像显示的软件技术[12],通过对血管中血流充盈和对比剂强化时间的不同将其显示为不同的颜色,能够更加直观地显示血管的异常。虽然既往文献[11,13]表明不使用融合伪彩技术下的mCTA也可以提高诊断信心及缩短时间,并且提出“延迟血管征”这一概念,但是由于多时相数据较多,需要相互对比判断,并且是灰度图像,对于诊断医师的学习成本及阅片经验要求较高[9]。而基于mCTA数据的融合伪彩图展示出的颜色差异更容易被人眼所辨别,所以能更加快速及高效地诊断血管病变[6]。本研究中在使用mCTA融合伪彩图诊断时反映出的时间的缩短及诊断信心的提高,证实了上述优势。

目前,脑卒中的影像学研究较少关注远端分支动脉,远端分支动脉的定义也尚存争议。但是随着血管内介入器械及设备的发展,远端分支动脉的血管内治疗也可以实现,可能会成为下一个研究热点[14],术前影像学的精确诊断就变得尤为重要。多数研究认为将大脑中动脉M2段及其远端分支定义为远端分支动脉[14,15],也有学者提出远端中等血管的概念[16],本研究中使用的定义与上述文献相仿。笔者在纳入远端分支动脉闭塞病例的同时,还纳入了M1段闭塞和正常对照组病例,是为了尽可能的使病例符合日常急诊工作中所遇到的情况,并且可以比较不同病例下两种CTA模式的优劣。分析表明mCTA融合伪彩图在远端分支动脉闭塞病例中更具有使用价值。sCTA诊断远端分支动脉闭塞时有较大难度,因为分支动脉变异较多且走行迂曲,容易漏诊。若为靠近脑表面的终末端分支动脉闭塞则由于颅骨干扰下更容易忽略[16]。

使用mCTA融合伪彩图诊断时,可显示闭塞动脉远端的异常染色,如静脉期的绿色及静脉晚期的蓝色,可通过向其近端追溯并定位责任血管,比sCTA更加直观及可视化。闭塞动脉远端异常颜色的出现可能是因为血栓堵塞动脉时边缘残留细小通道供少许血流通过,故对比剂通过延迟,造成远端血管延迟显示[11];或因为血栓动脉闭塞后,二级及三级侧支循环的开放,责任血管远端的血流部分是通过侧支循环逆向代偿而来的,导致对比剂充盈的时间较迟[8],也可造成远端血管延迟显示为不同颜色。依据血流时相的不同,显示的血管颜色也不同,可初步判断动脉闭塞后局部血流状态。

本研究中的rLMC评分是基于文献[3,5,7,9]进行了简化及改良,目的是更加快速及简便地评估侧支循环水平及范围。sCTA评价的rLMC由于是单时间点扫描成像,显然无法全面反映侧支循环状态,容易导致rLMC评分较低,而mCTA是多时间点成像,可以展示出更多的侧支循环信息[13]。李涵等[12]研究表明前循环卒中患者基于FastStroke软件的mCTA侧支循环评分与DSA侧支循环评分有很强的相关性。也有学者认为mCTA在评估侧支循环时是简化的CT灌注,对于CT机硬件的要求较低,可在基层医院及防治卒中中心推广[17]。FastStroke软件将mCTA的多期图像融合在一个序列展示,更进一步简化判定侧支循环的流程,能更好地展示侧支循环的范围、程度以及时相[9,18]。

本研究存在的不足之处:①样本量较少,后续研究将扩大病例数;②对于未接受DSA检查的患者动脉闭塞诊断标准的制定,虽然依照相关文献[2,8,11]进行处理,但仍容易受到医师主观因素的影响。

综上所述,mCTA融合伪彩图不仅可缩短对于远端分支动脉闭塞的诊断时间,提高诊断信心,而且更加完善地评估侧支循环状态,具有良好的应用价值。