能谱CT MARs 技术在脑动脉瘤术后的影像质控探讨

李枝峻，李 欢（通讯作者）

（重庆市南川区人民医院放射科，重庆 408400）

传统CT 只能产生单一能量，由于硬化束伪影效应，扫描体内金属物会产生大量金属伪影，无法显示载体及周围结构术后恢复情况。自从GE 公司2008 年在北美放射年会上推出全球首台能谱CT，去金属伪影（metal artifact reduction sequence，MARs）技术应运而生，极大降低颅内动脉瘤金属伪影［1］，显示术区精细结构，使医生能了解患者术后恢复情况。本院超高端GE Revolution256 排能谱CT通过双球管分别发射80KV、140KV 高低能量，得到不同单能量图像，其中最佳单能量70KeV［2］，得到高质量的头颈动脉CTA，搭载去金属伪影算法即MARs，和超薄层厚0.625 毫米，能极大降低颅内动脉瘤金属伪影，显示出金属物周围细微解剖结构。现收集2017 年12 月至2019 年12 月两年期间动脉瘤术后病人共41 例，选取其中33 例图像，主观及客观评价MARs 的图像质量，并总结分析脑动脉瘤常见术后并发症。

1 资料与方法

1.1 基本资料

33 位病人中男19 例，女14 例，平均年龄（53.02±9.87）岁，最大71 岁，最小32 岁。金属夹或钢丝球位于大脑中动脉6 枚，大脑前动脉起始部2枚，后交通动脉12 枚，前交通动脉7 枚，颈内动脉虹吸段6 枚，共33 枚。另外，8 名动脉瘤术后患者未纳入数据统计原因：5 例前交通动脉瘤病人因金属过于居中，无法找到健侧进行对比；1 例动脉瘤金属物周围脑实质大面积软化，无法测到正常脑实质CT 值；2 例动脉瘤金属弹簧圈过大（图5 所示），导致金属伪影较大，达不到诊断要求。

1.2 CT 检查方法

扫描参数：准直器宽度256×0.625mm，管电压100kV，管电流50-185mAs，扫描层厚0.625mm，层间距为0.625mm。球管旋转时间0.25s，螺距0.992：1，矩阵512×512。0.23mm 空间分辨。

扫描范围从主动脉弓至颅顶，20G 套管针经右肘前静脉穿刺团注，注入碘佛醇注射液（320 mgI/ml），剂量为50ml，后续40ml 生理盐水，流率5ml/s。采用对比剂追踪触发技术，触发阈值为120Hu，感兴趣区（ROI）置于主动脉弓，延迟8s 开始监测扫描，至阈值自动触发，延时5 s 行足头方向扫描获得动脉期图像。GE ADW4.6 后处理工作站；MAR 重建，系统自动生成常规迭代重建图像。

1.3 测量方法

使用MARs 处理后的0.625mm 薄层横断位图，选取金属物（弹簧圈-介入术、金属夹-开颅术）最大层面测量，A 组ROI 置于金属物周围约1cm 内3 个不同方向（可不在同一层面）上，选取均有诊断价值的正常脑实质，测其CT 值（图1），避开金属夹头尾端较重金属伪影，记a1，a2，a3。B 组取A 组每个点健侧处对称点，记b1，b2，b3。测量避开血管、窦腔、脑池及颅骨、软化灶、水肿和出血等部位，只测量正常脑实质。CT ROI 测量范围均为20 个单位。C 组为A、B 组CT 值差值的绝对值，即|a1-b1|、|a2-b2|、|a3-b3|。C 组的平均值一定程度上代表金属物周围CT 值与健侧比较具体差异有多少，一定程度上反映其伪影大小。金属侧与健侧脑实质CT 值的差异，能反映CT GE Revolution Mars 技术的优异程度。

1.4 图像质量主观评价

由2 名影像诊断主治医师（工作经验10 年以上）对图像进行独立评价，如有不一致，协商解决。

1.5 统计学方法

数据统计分析利用SPSS 23.0 完成。正态QQ图检验组A 和组B 数值及其差值是否分别符合正态分布，箱线图检验是否存在极端异常值。釆用配对样本T 检验比较患侧与健侧CT 差值是否具有统计学意义。计量资料用（-±s）表示，P＜0.05 为差异有统计学意义。2 名医师分析组间各指标数值一致性用Kappa 检验，Kappa≥0.75，表明一致性良好。

2 结果

2.1 A、B、C 各组测量值

如表1 所示，A、B、C 组数据均符合正态分布。A、B 两组进行配对T 检验，相关性为0，P=0.2＞0.05，说明不具有统计学意义。患侧及健侧CT 值差异并不显著，A 组CT 平均值51.3±8.8HU，B 组CT 值平均值49.7±14.4HU，之间CT 值仅相差1.6±11.7HU，差别不大。C 组平均值为9.7±6.7HU，说明患、健侧脑实质CT 值差值平均值为9.7±6.7HU，而脑组织图像窗宽100HU，窗位35HU，人眼能分辨16 个灰阶［3］，则人眼可分辨CT 值为100/16=6.25HU，即2 种组织CT 相差6.25HU 以上可为人眼识别，而本研究健侧与患侧CT 值相差约10HU，仅稍高于一个灰阶跨度，表明密度差异已很小，确实能达到影像诊断要求。

表1 A、B、C 组测量值

2.2 2 名主治医师主观图像质量评价

如表2 所示，图像合格率93%（31/33，甲至丁级片），图像优质率87%（甲至丙级片），图像质量差无法诊断占6%（2/33，戊级片）。

表2 主观图像质量评价表

2.3 CT 动脉瘤手术并发症

CT 动脉瘤手术并发症见表3（图2-5、图7-9）。

表3 CT 动脉瘤手术并发症

图2 测量时应该避开脑脊液（左侧颞叶处线性勾勒处），弹簧圈轻度压迫左侧载瘤动脉,双侧CT 值相近，仅相差5HU。

图3 载瘤动脉左侧大脑中动脉显示清晰并见术后痉挛、血管纤细，双侧CT 值相近，仅相差5HU。

3 讨论

由于目前临床上使用的CT 设备均采用球管作为X 射线源，其在工作时发射出能量范围在40-140 KeV 多色谱射线，射线在照射人体组织时产生光电效应，光电反应的发生率与原子系数有关，原子系数越高，其与射线发生光电反应机率越高，X 线通过高密度的金属植入物时，产生严重的衰减，低能量射线会被大量吸收，留下部分高能量射线，产生射线硬化效应［4］。射线束硬化所产生的伪影主要有环形伪影、带状伪影等，所以在增强扫描时，高浓度血管周围可产生带状伪影。在骨骼周围，如头骨扫描时，若出现线束硬化，可产生亨氏暗区，当射线穿过金属夹长轴或较大弹簧圈时，经过路径增大，弹簧圈周围产生束状或放射状低密度暗带及高密度亮带［5］。去伪影的实际效果与金属植入物大小有关［6］。GE Revolution256 排能谱CT 通过双球管分别发射80KV、140KV 高低能量或单球管瞬时高低能量切换，得到不同单能量图像，挑选出显示血管图像最佳单能量70KeV，搭载针对去金属伪影的特殊算法即MARs，就能得到非常好的去掉金属伪影血管图像。

本研究中A、B 两组进行配对T 检验，相关性为0，P=0.2＞0.05，说明不具有统计学意义。患侧及健侧CT 值差异并不显著，A 组CT 平均值51.3±8.8HU。B 组CT 值平均值49.7±14.4HU，之间CT 值仅相差1.6±11.7HU，差别不大。C 组平均值为9.7±6.7HU，说明患、健侧脑实质CT 值差值平均值为9.7±6.7HU，而脑组织图像窗宽100HU，窗位35HU，人眼能分辨16 个灰阶，则人眼可分辨灰阶CT 值为100/16=6.25HU，即2 种组织CT 相差6.25HU 以上可为人眼识别。而本研究健侧与患侧CT 值相差约10HU，仅稍高于一个灰阶跨度，表明密度差异已很小，确实能达到影像诊断要求，与医生组图像合格率93%、图像优质率87% 的主观评价相符合。另外，B 组健侧组测量正常脑组织平均CT 值达到50HU 左右，而正常组织窗位35HU 左右，是因为测量范围均为血管附近，血管内较高浓度造影剂造成周围组织射线硬化效应、容积效应伪影干扰［7］，间接提高了周围正常脑组织CT 值。

MARs 技术仍存在不足之处，本研究有4 例因金属弹簧圈体积过大，造成图像质量较差，其中2例几乎无法显示载瘤动脉（图4），达不到诊断标准。还有4 例开颅手术动脉瘤金属夹头尾部（长轴旁）见较重金属伪影干扰，但本院载瘤动脉均位于金属夹短轴旁（图6），或不在同一层面（图7）（原因暂未深入探究），所以载瘤动脉均不受伪影影响，这可能提示做手术的时候，金属夹长轴不应该与载瘤动脉在一条线上放置。且金属植入物在图像中会出现边缘锯齿化，与植入物本身的形状存在误差，MARs 技术在纠正图像失真上还需要继续完善。

图4 弹簧圈逸走至右大脑动脉M1 段，致血管管腔明显狭窄。

图5 图像质量评估等级为戊级片，无法诊断，钢丝球较大，金属伪影无法完全抑制，并大脑前动脉钢丝逸走（箭头所指）。

图6 开颅手术金属夹长轴旁头尾端金属伪影重，图像质量差，但我院所有病人载瘤动脉均位于金属夹短轴旁，伪影相对较小，载瘤动脉显示清晰。

图7 细小的大脑前动脉与金属夹紧邻，金属伪影几乎没有，细小载瘤动脉仍显示非常清晰，除了去伪影技术外，也与弹簧圈体积较小有关系，导致伪影较低。

图8 右颈内动脉虹吸段较大弹簧圈影，伪影大，邻近右大脑中动脉M1 段仍能显示出少许钢丝逸走影。

图9 动脉瘤部分栓塞，金属旁仍见动脉瘤残留。

优质的金属去伪影图像，能观察到术区更细微结构（图7），更好地发现手术并发症。①血管痉挛是最常见动脉瘤手术并发症（图3）。蛛网膜下腔出血是血管痉挛狭窄的主要原因［8］，介入手术导管、微导管及导丝刺激也可引发。本院病例血管痉挛占比最高，占33%，依据王志刚（2017）［9］报道，Hunter’s 评级Ⅲ-Ⅳ级、Fisher 评级Ⅲ级、未接受法舒地尔治疗及未严格实施3H 治疗者术后发生血管痉挛的风险较高，而与患者性别、年龄无太大关系。Murayama 等（1997）［10］报道，症状性血管痉挛患者有75%恢复良好。本院病例中有3 例进行了随访，其中1 例10天后复查狭窄同前，1 例4 个月复查狭窄较前好转，仍见轻度狭窄。1 例半年后血管狭窄较前好转。②弹簧圈逸走，较严重的并发症（图4、图5、图8）。Yoo 等（2009）［11］报道，267 例患者318 个动脉瘤栓塞弹簧圈脱出16 例，异位栓塞比例占5.9%，低于本院比例。究其原因，弹簧圈栓塞治疗宽颈动脉瘤（瘤颈＞4 mm）需配合植入动脉瘤辅助支架才能很好地解决此问题［12］，然而目前我院尚未开展辅助支架手术。③1 例大面积脑梗死病人为大脑中动脉开颅术后血管完全闭塞。④金属夹直接压迫邻近血管1例（图2）。⑤动脉瘤部分栓塞1 例（图8），为左侧颈内动脉交通段动脉瘤较前明显缩小，但仍见一小突起，大小约3.6mm，此细微结构，完全借助去金属伪影技术才能观察到。

本研究还有不足之处：一是CT 值大小测量位置选择带有主观性。二是未对金属物体积与伪影大小进行深入探索。三是本次研究的样本量较小，提供的CT 值差值仅作为参考。四是无法对前交通动脉瘤图像进行分析。

总之，超高端GE Revolution256 排能谱CT MARs能有效去除颅内动脉瘤金属伪影，显示术区精细解剖结构，为病人术中及术后诊断提供巨大的帮助。