雙能CTA對下肢動脈阻塞性疾病的診斷價(jià)值

1、雙能CTA對下肢動脈阻塞性疾病的診斷價(jià)值郝永1，2，宋云龍2，彌龍3，劉俠3，王東2，孟利民2400038 重慶，第三軍醫(yī)大學(xué)研究生管理大隊(duì)1；100142 北京，空軍總醫(yī)院磁共振科2；121001 遼寧錦州，遼寧醫(yī)學(xué)院研究生院3摘要目的 利用雙能去骨方法與傳統(tǒng)去骨方法相比較，研究雙能CTA對下肢動脈阻塞性疾病診斷的準(zhǔn)確性。方法 36例疑患有下肢動脈阻塞性疾病的患者進(jìn)行了了下肢雙能CTA檢查，并進(jìn)行了DSA檢查。CTA數(shù)據(jù)用兩種方法進(jìn)行處理：雙能去骨方法及傳統(tǒng)自動去骨方法，所有數(shù)據(jù)皆用MIP圖像進(jìn)行評價(jià)，兩種方法去骨時(shí)間皆被記錄。每側(cè)下肢血管被分成7個(gè)節(jié)段并與DSA進(jìn)行比較。結(jié)果 總共對363

2、個(gè)血管節(jié)段進(jìn)行了分析，與金標(biāo)準(zhǔn)DSA進(jìn)行比較，雙能去骨方法的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度基本達(dá)到了90%以上，而傳統(tǒng)自動去骨方法以上各數(shù)值皆明顯下降；兩種重建方法對下肢動脈（小腿及大腿）狹窄程度50%的敏感度、特異度及準(zhǔn)確度分別為96.1%及93.4%，83.3%及68.8%，92.2%及86.1%；對小腿部動脈狹窄程度50%的敏感度、特異度及準(zhǔn)確度分別為94.2%及91.9%，77.5%及59.0%，88.9%及81.6%。結(jié)論 雙能CTA重建所得MIP圖像在評估下肢動脈阻塞性疾病方面與DSA有非常好的一致性，明顯提高了小腿部血管診斷的準(zhǔn)確性，是下肢動脈阻塞性疾病的一種可靠的、準(zhǔn)確性高的影像學(xué)診斷

3、方法。關(guān)鍵詞 下肢動脈；雙能CT；數(shù)字減影血管造影；最大密度投影The diagnosis of dual-energy computed tomography angiography on lower extremity arterial occlusive diseaseHao Yong, Song Yunlong, Mi Long，Liu Xia, Wang Dong, Li Xiangsheng, Meng Limin, Fang Hong, Zhu HongxianGraduate Management Team of Third Military Medical Universit

4、y, Chongqing, 400038；MRI department of Air Force General Hospital，Beijing，100142；Graduate School of Liaoning Medical University，Jinzhou, Liaoning，121001AbstractObjective To study the accuracy of dual-energy computed tomographic angiography (DE-CTA) for the assessment of symptomatic peripheral arteri

5、al occlusive disease of the lower extremity by using the dual-energy bone removal technique compared with a commercially available conventional bone removal tool. Methods 36 patients being doubt of lower limb artery diseases were scanned by dual energy CT and underwent selective digital subtraction

6、angiography. CTA data were postprocessed with two different modes: conventional bone removal and dual-energy bone removal. All data were reconstructed and evaluated as maximum intensity projections. Operator time for bone removal was measured. The vessels in every cases segements wese divided into 7

7、 segements, The accuracy of CTA and conventional digital subtraction angiography was compared. Results A total of 363 vascular segments were analyzed. Compared with digital subtraction angiography, sensitivity, specificity, and accuracy, respectively, of CTA was 90% by the dual-energy bone removal t

8、echnique, whereas the conventional bone removal technique showed a substantial decrease of sensitivity, specificity, and accuracy.In whole lower extremity arterial, when stenosis was over 50 % ,the sensitivity, specificity, and accuracy was 96.1% and 93.4%, 83.3% and 68.8%, 92.2% and 86.1% by the du

9、al-energy bone removal techniqueand the conventional bone removal tool. In the small leg arteries，the sensitivity, specificity, and accuracy was 94.2% and 91.9%, 77.5% and 59.0% , 88.9% and 81.6%. Conclusion There is an excellent agreement in detecting peripheral arterial obstructive disease for MIP

10、 image of DE-CTA and DSA,significantly improve the diagnostic accuracy of small leg arteries. It is a feasible and accurate diagnostic method in the assessment of symptomatic peripheral arterial occlusive disease.【Key words】artery of lower extremity; dual energy CT；digital subtraction angiography；ma

11、ximum intensity projection作者簡介：作者（郝永1）：男，第三軍醫(yī)大學(xué)在讀碩士研究生，主治醫(yī)師，心血管疾病影像診斷學(xué)13120022593，； 作者 (宋云龍2，王東2，孟利民2)：空軍總醫(yī)院磁共振科，100142 北京作者 (彌龍3，劉俠3)：遼寧醫(yī)學(xué)院研究生院，100142 遼寧錦州通訊作者：宋云龍，電話 E-mail： HYPERLINK mailto: 有關(guān)本文章的一切事宜，請直接與第一作者聯(lián)系，謝謝！下肢動脈阻塞性疾病( peripheral arterialocclusive disease, PAOD)

12、是動脈系統(tǒng)疾病中的常見病、多發(fā)病。長期以來, X線數(shù)字減影血管造影（Digital subtraction angiography, DSA)一直是診斷下肢動脈病的金標(biāo)準(zhǔn)。近年隨著多層螺旋CT(multi-spiral computed tomgraphy，MSCT)技術(shù)時(shí)間分辨率及空間分辨率的飛速提高，其在顯示下肢動脈疾病方面顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢,逐漸成為診斷血管病變及術(shù)后療效評價(jià)的臨床首選影像學(xué)檢查方法1。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，傳統(tǒng)多排螺旋CTA（(multi-spiral computed tomgraphy angiography，MSCTA)對下肢血管疾病診斷的準(zhǔn)確度、敏感度及特異度已經(jīng)達(dá)到了90

13、%以上甚至99%2，3，但這些研究并不是僅僅限于MIP重建方法，而且結(jié)合原始軸位圖像及其他各種后處理方法，后處理過程較復(fù)雜，重建時(shí)間較長，降低了工作效率，因此并沒有被臨床醫(yī)師廣泛的接受4。MIP圖像是最接近于DSA的圖像形式，其后處理過程簡單，耗時(shí)較短，易于為臨床醫(yī)生所接受，但雙能CT動脈造影MIP重建圖像在下肢動脈疾病診斷中的意義如何，目前鮮見報(bào)道，本研究通過與金標(biāo)準(zhǔn)DSA對比，旨在探討下肢雙能CTA成像MIP重建在下肢動脈疾病中的臨床應(yīng)用價(jià)值。1資料和方法1.1臨床資料2008年12月-2010年12月臨床可疑下肢動脈疾病的患者共36例進(jìn)行下肢動脈CTA檢查，其中男20例，女16例，年齡5

14、173歲，平均63歲?；颊咧饕憩F(xiàn)為下肢疼痛、皮溫涼（2例），間歇性跛行（11例），足趾潰瘍、壞疽（21例），足背動脈搏動減弱或消失（2例）等癥狀、體征，其中23例有糖尿病史，13例有冠心病和高血壓史數(shù)年。所有患者2周內(nèi)均進(jìn)行了DSA檢查,其中行雙側(cè)下肢檢查者16例和單側(cè)檢查者20例。1.2方 法1.2.1 下肢動脈雙能（dual energy，DE）CTA檢查使用西門子雙源CT掃描機(jī)Definition。掃描范圍從腎以下腹主動脈至足底。掃描參數(shù)：2X14X1.2mm容積掃描，螺距1.2，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5s，層厚2mm，1.5mm重疊重建，管電壓140 kV、平均管電流34 mAs及管電壓80k

15、V、平均管電流144 mAs，雙球管、雙能量掃描。先后團(tuán)注100ml對比劑(碘普羅胺370mgI/ml)及 20ml生理鹽水，流速為4ml/s。使用CT值實(shí)時(shí)監(jiān)測方法，當(dāng)腎動脈開口水平以下腹主動脈內(nèi)CT值達(dá)到110HU后再延遲11s啟動掃描，掃描時(shí)間約2535s。將重建軸位圖像傳到西門子專用工作站( syngo 2008C)上，采用三維最大密度投影(maximum intensity projection, MIP)技術(shù)進(jìn)行圖像重建，并結(jié)合西門子血管評價(jià)軟件進(jìn)行分析。1.2.2DSA檢查 由介入科醫(yī)生采用Seldinger穿刺技術(shù)經(jīng)患側(cè)或?qū)?cè)股動脈穿刺，順行或逆行插管至患側(cè)動脈，采用步進(jìn)DSA

16、技術(shù)對單側(cè)或雙側(cè)的股淺動脈至足背動脈進(jìn)行造影。1.2.3DE-CTA與DSA圖像分析 DSA圖像由一名經(jīng)驗(yàn)豐富的影像科醫(yī)生采用盲法進(jìn)行分析；所有患者CTA原始數(shù)據(jù)傳到西門子工作站，分別應(yīng)用傳統(tǒng)去骨方法及雙能去骨方法進(jìn)行MIP重建，后者重建圖像包括去除鈣化前圖像及去除鈣化后圖像，記錄兩種方法圖像處理時(shí)間，兩種圖像分別由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的影像科醫(yī)生采用盲法進(jìn)行分析。把研究范圍內(nèi)下肢血管分成7個(gè)節(jié)段(股動脈、股深動脈、腘動脈、脛前動脈、脛后動脈、腓動脈、足背動脈)，36例患者共52側(cè)、363節(jié)段血管（一例患者由于髖關(guān)節(jié)置換，傳統(tǒng)去骨方法產(chǎn)生較大偽影而無法評價(jià)，排除在比較范圍以內(nèi)）按照國際通行的外周血管狹

17、窄5級法對下肢動脈狹窄程度進(jìn)行分級4:正常、輕度狹窄(狹窄度 50% ) 、中度狹窄(狹窄度50%74%) 、重度狹窄(狹窄度75% 99% )及閉塞，對于段中存在的多處狹窄,取其級別最重的狹窄進(jìn)行分析。狹窄程度= (狹窄部近心端正常血管直徑-狹窄部血管直徑) / 狹窄部近心端正常血管直徑100 %5。1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS16. 0統(tǒng)計(jì)軟件包分析數(shù)據(jù), 首先對DSA與CTA兩種重建方法所顯示的血管的狹窄程度作一致性對比分析,計(jì)算Kappa值(用K值表示) , K值0. 811. 0為一致性非常好, K值0. 610. 80為一致性好, K值0. 410. 6為一致性一般, K值 0.

18、 4為一致性差。以DSA為參照標(biāo)準(zhǔn),分別計(jì)算CTA診斷大腿部血管、小腿部血管及研究范圍內(nèi)所有下肢動脈閉塞、中度以上狹窄的敏感度、特異度及準(zhǔn)確度；對工作站中3D及DE分析軟件進(jìn)行下肢血管自動去骨的圖像處理時(shí)間進(jìn)行配對T檢驗(yàn)，得出兩者的平均重建時(shí)間，t值及P值，觀察有無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2結(jié) 果DSA顯示正常142節(jié)段，輕度狹窄69節(jié)段，中度狹窄52節(jié)段，重度狹窄39節(jié)段，閉塞61節(jié)段，與DSA比較，雙能去骨方法及傳統(tǒng)自動去骨方法得到的結(jié)果見表1，總的及大腿部血管的K值分別為0.913、0.960及0.858、0.933，一致性非常好（圖1、2）；小腿部血管的K值分別為0.876及0.799，前者一致性

19、非常好，后者一致性好。以DSA為金標(biāo)準(zhǔn),在血管節(jié)段基礎(chǔ)上, 兩種重建方法得到的MIP圖像對于中度以上狹窄的全部（大腿部及小腿部）血管病變的敏感度分別為96.1%及93.4%，特異度分別為83.3%及68.8%，準(zhǔn)確度分別為92.2%及86.1%；大腿部血管病變的敏感度分別為97.9%及96.8%，特異度分別為98.4%及96.7%，準(zhǔn)確度分別為98.1%及96.8%；小腿部血管病變的敏感度分別為94.2%及91.9%，特異度分別為77.5%及59.0%，準(zhǔn)確度分別為88.9%及81.6%；對于大腿部血管、小腿部血管及全部血管閉塞、重度狹窄、中度狹窄、輕度狹窄診斷的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度結(jié)果見表

20、2。表1 CTA與DSA對下肢動脈狹窄評估結(jié)果的比較(段)CTA/節(jié)段數(shù)DSA/節(jié)段數(shù)正常輕度中度重度閉塞正常傳統(tǒng)去骨1235000雙能去骨1303000輕度傳統(tǒng)去骨344730雙能去骨255420中度傳統(tǒng)去骨0133840雙能去骨074610高度傳統(tǒng)去骨026263雙能去骨022342閉塞傳統(tǒng)去骨1651658雙能去骨1020259表2 CTA不同去骨方法對不同部位血管不同狹窄度的敏感度，特異度，準(zhǔn)確度敏感度特異度準(zhǔn)確度雙能去骨傳統(tǒng)去骨雙能去骨傳統(tǒng)去骨雙能去骨傳統(tǒng)去骨大腿部血管閉塞1001001009710097.875-99%10083.310098.710096.750-74%96.78

21、6.796.893.496.791.250%92.38498.595.596.792.3小腿部血管閉塞94.691.995.588.695.289.675-99%81.559.3949091.383.550-74%73.954.691.280.986.874.450%77.55994.291.988.981.6 全部血管閉塞96.795.197.592.397.393.175-99%87.266.796.793.9958950-74%86.873.193.986.891.882.950%83.368.896.193.492.286.1所有病例中，雙能去骨CTA顯示假陽性共12個(gè)節(jié)段，其中11節(jié)

22、段發(fā)生于小腿部血管（尤其是小腿遠(yuǎn)端血管），1節(jié)段發(fā)生于大腿部血管，陽性預(yù)測值為93.0%，陰性預(yù)測值為90.2%；傳統(tǒng)自動去骨法顯示假陽性19節(jié)段，17節(jié)段位于小腿部血管，2節(jié)段位于位于大腿部血管，陽性預(yù)測值為87.7.0%，陰性預(yù)測值為81.5%。BA左側(cè)股淺動脈中下段閉塞并有側(cè)枝循環(huán)形成（黑箭），側(cè)枝循環(huán)的顯示DSA優(yōu)于CTA，左側(cè)股淺動脈下段一處重度狹窄（白右箭）左側(cè)腓動脈、脛后動脈中上段大部閉塞，左側(cè)脛前動脈中上段通暢，遠(yuǎn)端閉塞，左側(cè)脛后動脈遠(yuǎn)端經(jīng)側(cè)枝循環(huán)顯影（白下箭）。圖1 同一患者左側(cè)下肢雙能CTA（A）及DSA（B）圖像兩者符合率較好，圖A膝關(guān)節(jié)附近類圓形高密度影為髕骨，在去除鈣

23、化斑塊前圖像上未能去掉，在去除鈣化斑塊后圖像上已被去掉。圖2 同一患者雙能CTA未去除鈣化斑塊（黑箭）前（A）、去除鈣化斑塊后（B）及DSA左側(cè)小腿部血管圖像（C）雙能自動去骨MIP圖像重建時(shí)間為（1.910.26min），所用時(shí)間范圍為1.452.23min；傳統(tǒng)自動去骨時(shí)間為（2.000.21min），所用時(shí)間范圍為1.532.38min，前者處理時(shí)間略低于后者，兩者之間統(tǒng)計(jì)結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05， t=2.294)。3討論3.1 下肢動脈傳統(tǒng)多排螺旋CT及雙能CT成像方法的比較傳統(tǒng)多層螺旋CT血管造影(multi-spiral computed tomgraphy angiogra

24、phy，MSCTA) 是一種無創(chuàng)、快速的血管檢查技術(shù),其覆蓋范圍大,掃描速度快, Z軸分辨率高,各種后處理能力可較好地顯示病變血管的形態(tài)，但其去骨功能是基于物質(zhì)CT值的衰減，經(jīng)常造成去骨不全或去骨過度，且對血管壁明顯鈣化部分的狹窄程度容易出現(xiàn)過高估計(jì)，常需結(jié)合軸位等其他圖像，明顯增加了后處理工作量。DECT采用兩個(gè)呈90度排列的X線球管同步旋轉(zhuǎn)，利用不同的曝光條件（Kv及mAs）對同一解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像（即利用被掃描物體的不同能級下X射線的衰減值的差異性進(jìn)行成像，這種差異性也稱為能量分辨率），分別獲得數(shù)據(jù)傳至后處理工作站，工作站DE軟件利用兩套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得的獨(dú)立數(shù)據(jù)通過一定的數(shù)學(xué)算法進(jìn)行相減

25、，從而將骨組織減掉，將充滿對比劑的血管留下，達(dá)到骨與與血管的精確分離，完全自動化生成去除骨骼和斑塊，只留下血管的能量減影圖像6。西門子雙能軟件軟件具有一鍵去骨功能,一次操作即可達(dá)到去除骨骼和（或）血管鈣化斑塊的效果,減少了數(shù)據(jù)后處理時(shí)間和醫(yī)師工作量,且不受操作者熟練程度的影響,為臨床診斷提供了一種新的影像學(xué)檢查方法。3.2 雙能MIP重建方法對下肢血管疾病的診斷價(jià)值本研究顯示，雙能自動去骨方法影像后處理時(shí)間略低于傳統(tǒng)自動去骨方法，一定程度上提高了工作效率。表2數(shù)據(jù)顯示，雙能去骨方法得到的大腿部及小腿部血管閉塞、中重度狹窄、輕度狹窄的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度已基本達(dá)到了90%以上甚至100%，只有

26、少部分指標(biāo)為70-80%；傳統(tǒng)去骨方法得到的各數(shù)值皆低于雙能去骨方法，雖然一半以上指標(biāo)達(dá)到了90%以上，但亦有1/3左右指標(biāo)與DSA的符合率僅在70-80%左右，部分?jǐn)?shù)據(jù)指標(biāo)甚至降低到了50-60%，因此，前者可滿足診斷要求，后者（尤其是小腿部血管）與DSA的符合程度較明顯低于雙能方法（小腿部較大腿部更明顯），不能滿足診斷要求，必須經(jīng)常結(jié)合原始軸位圖像及其他重建方法，這也是傳統(tǒng)去骨方法得到的MIP圖像不能為臨床醫(yī)生所廣泛接受的因素之一。分析其原因，前者主要是由于雙能軟件是基于碘劑與骨骼的X線衰減率不同，得出不同的能譜曲線，從而達(dá)到較精確的血管與骨的分離，后者只是根據(jù)骨與碘劑CT值的不同來進(jìn)行去

27、骨，經(jīng)常造成去骨過度或去骨不全。傳統(tǒng)去骨方法假陽性例數(shù)（19例）高于雙能去骨方法（12例），分析其原因，可能是DECT工作站雙能量去骨功能原理主要是利用兩套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得的獨(dú)立數(shù)據(jù)通過一定的數(shù)學(xué)算法進(jìn)行相減，從而精確的將骨組織減掉，將充滿對比劑的血管留下。然而由于骨、軟組織中含有的對比劑，三者組成的混合物存在部分容積效應(yīng)，且在2組數(shù)據(jù)中表現(xiàn)出的程度不同，加之掃描時(shí)由于被檢體的運(yùn)動等造成的兩組數(shù)據(jù)不能完全重疊7，8，因此少數(shù)時(shí)候存在去骨不充分或去骨過度，尤其是去骨過度，可導(dǎo)致小腿遠(yuǎn)端與骨聯(lián)系比較緊密的血管（機(jī)率為足背動脈腓動脈最下端脛后動脈遠(yuǎn)端）一起去掉。另外，少數(shù)患者小腿遠(yuǎn)端血管對比劑濃度不

28、夠高，有時(shí)MIP亦不顯影。傳統(tǒng)去骨方法高估血管節(jié)段52段，占總數(shù)的14.3%；雙能去骨方法高估血管節(jié)段27段，占總數(shù)的7.4%，分析其原因，高估血管節(jié)段管壁一般都有比較嚴(yán)重的鈣化，部分或全部掩蓋血管內(nèi)對比劑，從而造成高估，而雙能去骨方法可去除大部分明顯鈣化斑塊，很大程度上排除了引起高估的因素，明顯提高了診斷的準(zhǔn)確率。但后者對血管壁嚴(yán)重環(huán)形鈣化有時(shí)容易出現(xiàn)誤判，本研究出現(xiàn)1例，發(fā)生在大腿部血管，原因主要是由于嚴(yán)重環(huán)形鈣化與骨骼的形態(tài)相似，導(dǎo)致軟件在算法上失誤，從而錯(cuò)誤的去掉。3.3 雙能CTA下肢動脈成像掃描劑量的探討文獻(xiàn)報(bào)道，雙能量掃描技術(shù)并沒有增加掃描劑量9，10，F(xiàn)ink等的研究表明，胸部

29、雙能量CT掃描技術(shù)的半有效劑量僅為3.2 mSv11。本研究中為了盡量降低掃描劑量，我們采用2X14X1.2mm容積掃描，螺距1.2，即在能滿足診斷要求前提下的最大掃描層厚和最大螺距。我們得到的平均容積總劑量為733 mGy/mAs (范圍為6221023 mGy/mAs)，平均CTDIVol為6.13mGy（4.18-8.57 mGy），得到了較為滿意的圖像同時(shí)又最大限度的降低了患者接受的輻射劑量，減少了對患者的輻射損害。由于條件限制，本研究的遺憾之處是沒有涉及腹盆部血管（腎以下腹主動脈、雙側(cè)髂動脈）雙能CTA與DSA之間的對比研究，有待于以后探討。 總之，雙能CTA比之傳統(tǒng)多排螺旋CTA，

30、其去骨時(shí)間低于傳統(tǒng)自動去骨方法，其獨(dú)特的碘骨分離算法去除骨骼更加精確，且可去除血管壁明顯鈣化斑塊，與金標(biāo)準(zhǔn)DSA比較，MIP圖像與DSA圖像最為接近，對血管狹窄率測定的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度皆較傳統(tǒng)去骨方法得到了較為明顯的提高（尤其是小腿部血管），使得多數(shù)時(shí)候無需結(jié)合軸位及其他重建圖像，大大節(jié)約了后處理時(shí)間，更容易為臨床醫(yī)生所廣泛接受，提高了對下肢血管疾?。ㄓ绕涫切⊥炔垦埽┰\斷的準(zhǔn)確性及工作效率。參考文獻(xiàn)：1Lell MM, Anders K, Uder M, et al. New techniques in CT angiography J . Radiographics, 2006, 2

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