寶石能譜CT對頸動脈粥樣硬化斑塊易損性的評估價值

黃葉明　王凱　張貴興

[摘要] 目的 探討寶石能譜CT有效原子序數對頸動脈粥樣硬化斑塊易損性的評估價值。 方法 2017年1月～2018年6月共70例頸動脈粥樣硬化斑塊患者入選本研究。90段頸動脈血管行CTA+能譜檢查，對比分析斑塊的有效原子序數與MRA信號強度的相關性。 結果 MRA高信號組與低信號組比較，頸動脈斑塊的有效原子序數明顯減低（P<0.05）。有效原子序數曲線下面積為0.98，截斷值為7.83。 結論 寶石能譜CT的有效原子序數可以量化判斷頸動脈粥樣硬化斑塊的易損性。

[關鍵詞] 動脈粥樣硬化;寶石能譜CT;磁共振血管造影;易損性

[中圖分類號] R743.3;R816.1? ? ? ? ? [文獻標識碼] B? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2019）02-0092-03

缺血性卒中與頸動脈粥樣硬化斑塊易損性密切相關[1，2]，放射影像學評估頸動脈狹窄及斑塊對指導疾病的治療具有重要作用[3-5]。頸動脈粥樣硬化斑塊包含富含脂質壞死核（lipid rich necrotic core，LRNC）、斑塊內出血（intraplaque hemorrhage，IPH）、鈣化以及纖維成分，其中LRNC和 IPH是構成易損斑塊的主要成分[6]。核磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）是目前公認的可以用于頸動脈斑塊評估的方法，其準確度達96%[7]。易損斑塊在T1加權和三維時間飛越法血管成像序列（3-dimensional time-of-flight magnetic resonance angiography，3D-TOF MRA）圖像上呈高信號強度;鈣化斑塊呈低信號強度[8-10]。臨床應用最廣泛的CT技術對頸部斑塊成分的評估價值尚存在一定爭議。因此本研究通過與核磁共振成像對比，探討寶石能譜CT（gemstone spectral imaging CT，GSI-CT）有效原子序數對頸動脈粥樣硬化斑塊易損性的評估價值。

1 資料與方法

1.1一般資料

收集2017年1月～2018年6月本院符合入選條件的病例共70例，其中男60例，女10例，年齡57～86歲，平均（73±8）歲。納入標準包括：有頭暈、頭痛、肢體麻木、口齒不清等腦缺血或一過性腦缺血癥狀;頸動脈粥樣硬化臨床診斷明確，超聲、核磁或CT檢查頸動脈內膜增厚至少超過同層血管直徑的1/3;斑塊至少含有40%以上的非鈣化成分;MRA 和 GSI-CTA雙重評估，兩項檢查的平均間隔時間在2個月之內，以及神經系統癥狀穩定，藥物治療穩定;無造影劑過敏，CTA檢查順利，圖像優良[11]。本研究經我院倫理委員會批準通過，所有患者在CTA和MRA掃描前均簽署知情同意書。

1.2 CTA檢查

采用GE 256排Revolution CT掃描機，選取主動脈弓上緣至顱內鞍上2 cm水平作為掃描范圍，由頭側向足側掃描。對比劑采用碘帕醇注射液（370 mgI/mL，國藥準字H20053388，上海），對比造影劑注射速度和總量根據注射的固定持續時間（12 s）以及患者的體重來確定劑量（252 mgI/kg）。彈丸方式注射確定掃描延遲。掃描參數：層厚0.625 mm;轉速5 s;管電壓80/140 kVp;管電流 630 mA;螺距0.984：1;矩陣 512×512。掃描完成后，將混合能量圖像處理為單能量圖像，并載入GEAWV 4.6工作站，進行圖像后處理，分析斑塊成分，得出相應的能譜曲線和有效原子序數。

1.3 MRI檢查

采用GE1.5T HDi掃描機，磁共振系統 MR750w進行檢測。掃描參數：重復時間（repetition time，TR）/回波時間（echo time，TE），20 ms/3.69 ms;翻轉角度16°;層厚1.8 mm;視野 23×23 cm;矩陣256×224。

1.4 斑塊分析

選擇合適的感興趣區（regions of interest，ROIs），即連續三個層面狹窄的易損斑塊區域，測量對應的有效原子序數。MRA上的ROI定義為與GSI-CTA相對應ROIs的斑塊區域。測量每位患者MRA上的相對信號強度比（signal intensity ratio，SIR）。SIR定義為斑塊最大信號強度與相鄰胸鎖乳突肌平均信號強度的比值。SIR被認為是可以反映斑塊易損性的主要指標。依據MRA斑塊信號強度不同分組：高信號強度組（SIR≥1.5）和低信號強度組（SIR<1.5）。對比分析兩組間有效原子序數和CT值的差異;同時分析動脈斑塊的SIR和有效原子序數、CT灰度值的相關性。所有圖像由兩名經驗豐富的影像科醫生閱片，根據斑塊不同的 CT值和MRI信號區分斑塊內成分，閱片者采取雙盲法對圖像進行判讀，意見不一致時協商。

1.5 統計學分析

采用SPSS15.0統計軟件進行統計學分析。計量資料采用（x±s）表示。MRA磁共振血管造影與有效原子序數之間進行相關性分析。Mann-Whitney U法檢測分析高信號組與低信號組患者間有效原子序數、CT值之間的差異，并進行ROC曲線分析，分別計算曲線下面積及最佳界值。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

70例患者共掃描記錄90段頸動脈血管，根據斑塊SIR值不同分為高信號強度（SIR≥1.5）組40段血管，低信號強度（SIR<1.5）組50段血管。兩組間具有可比性，性別、年齡等一般資料均無差異（P>0.05）。高信號強度組與低信號強度組比較，頸動脈斑塊的有效原子序數分別為（7.68±2.23）和（8.05±3.54），差異有統計學意義（P<0.05）。高和低信號組的平均CT值分別為（45.50±8.78）和（54.60±10.12），兩組間差異無統計學意義（P>0.05）。MRA斑塊信號強度平均SIR值為（1.54±0.35），CT平均有效原子序數為（7.87±3.04），CT平均灰度值為（50.05±9.72）;經相關性分析比較，核磁共振信號強度SIR值與CT有效原子序數間存在明顯的相關性（r=-0.495，P<0.05），而核磁信號強度SIR與CT灰度值之間并沒有相關性（r=-0.236，P=0.358）。有效原子序數的ROC曲線下面積為0.98，診斷最佳界值為7.83;CT值的ROC曲線下面積為0.73，最佳界值為54.0（圖1）。

3 討論

頸動脈粥樣硬化斑塊的易損性是缺血性腦卒中的主要危險因素，如何檢測和評價其性質已成為人類共同關心的問題。臨床上對動脈粥樣硬化嚴重程度的判斷已從單純管腔的狹窄程度轉移到斑塊的成分上，大量研究顯示斑塊組成成分比管腔狹窄程度對其穩定性更重要。頸部CTA是評估頸動脈狹窄的可靠方法[12]，寶石能譜CT比傳統CT能更加準確地評估狹窄程度[13]。而斑塊易損性方面是否能譜CT可以提供類似核磁MRA的參考信息尚存在爭議，因此本研究對比分析GSI-CTA和MRI評估頸動脈斑塊易損性的能力。

寶石能譜CT已經廣泛應用到臨床眾多領域，包括區分血管腔和鈣化灶[14]，判斷造影劑外滲[15]、金屬偽影消除[16]等。GSI的優勢是能夠確定體素的有效原子數量，即有效Z值[17]。有效Z值是根據原子數量為基礎的已經被廣泛接受作為雙能成像產生的說明能量特性的一個定量指標。如果一個化合物的質量衰減系數等于某個已知原子數的另一種化合物，則已知的原子數將作為此化合物的有效Z值。利用這一原理我們可以將斑塊的主要生理成分量化為有效原子序數，方便臨床評估和比較[18]。

組織結構上，頸部動脈硬化斑塊包含脂質、壞死組織、出血、纖維成分和鈣化等成分。含有脂質的斑塊或斑塊內出血被定義為易損或不穩定斑塊。脂肪成分的有效Z值低于肌肉、軟組織和骨骼。在本研究中確定的頸動脈斑塊的有效Z值明顯減低，說明其含有大量LRNC是易損斑塊。盡管急性出血（包括IPH）的有效原子序數值尚未公布，但與MRA的比較也表明，IPH的有效Z值與脂肪基本相同，這可能與IPH通常發生在LRNC內有關系。最近也有研究報道能譜CT可以根據CT衰減（灰度值）來區分頸部斑塊組成成分[19，20]。頸動脈斑塊的組織病理學特征，如脂核、纖維成分和鈣化，理論上與CT衰減緊密相關，這些成分可以通過CT灰度值來區分[21-23]。然而本研究并沒有發現CT值在高信號強度組與低信號強度組間存在明顯差異。這很可能與CT數字評估的缺陷有關。每個體素的CT數值由其質量衰減系數和材料密度決定，斑塊內成分混雜密度不一很可能會干擾結果。國外Shinohara Y等[13]研究表明CTA能識別斑塊的鈣化，斑塊內脂質核心、纖維基質，斑塊內出血、潰瘍及纖維帽厚度，但它們之間的CT值存在明顯的重疊，易出現誤判和過度判斷，因而僅以CT 值來判斷斑塊成分是不全面的。因此我們通過能譜成像的能譜曲線和有效原子序數（Z值）對頸動脈斑塊進行定量分析，得到量化參數，通過與MRA結果對比，細化斑塊分類標準，更準確地評估斑塊成分，使得影像表現更接近其組織病理結果。

誠然，盡管我們已經盡量應用薄層掃描將橫斷面圖像調整到最窄，但是本研究中能譜CT和MRA之間所評估的橫斷面圖像間依舊很可能會略有差別。因此更大規模研究還需要進行。本研究雖然利用MRA與能譜CT進行水平對比，但是MRA并不能完全取代病理組織學檢測，為此與病理學標本的對比研究尚需進一步進行，從而驗證寶石能譜CT在頸動脈斑塊易損性評估的可靠性?？傊狙芯靠梢猿醪秸f明寶石能譜CT檢測頸動脈斑塊的有效原子序數和CTA可以評估狹窄程度和斑塊的成分。這一發現為確定頸動脈狹窄的治療策略提供了十分有價值的信息。

[參考文獻]

[1] Petty GW，Brown RD Jr，Whisnant JP，et al. Ischemic stroke subtypes：a population-based study of incidenceand risk factors[J].Stroke，1999，30（12）：2513-2516.

[2] The European Carotid Surgery Trialists Collaborative Group. Risk of stroke in the distribution of anasymptomatic carotid artery[J].Lancet，1995，345（8944）：209-212.

[3] North American Symptomatic Carotid EndarterectomyTrial Collaborators. Beneficial effect of carotidendarterectomy in symptomatic patients with high-grade carotid stenosis[J]. N Engl J Med，1991，325（7）：445-453.

[4] Yoshimura S，Yamada K，Kawasaki M，et al. Selection of carotid artery stenting or endarterectomy based on magnetic resonance plaque imaging reduced periprocedural adverse events[J]. J Stroke Cerebrovasc Dis，2013，22（7）：1082-1087.

[5] Miyachi S，Taki W，Sakai N，et al. Historical perspective of carotid artery stenting in Japan：analysis of 8，092 cases in The Japanese CAS survey[J]. ActaNeurochir（Wien），2012，154（12）：2127-2137.

[6] Fisher M，Blumenfeld AM，Smith TW. The importance of carotid artery plaque disruption and hemorrhage[J]. ArchNeurol，1987，44（10）：1086-1089.

[7] Hosseini AA，Kandiyil N，Macsweeney ST，et al. Carotid plaque hemorrhage on magnetic resonance imaging strongly predicts recurrent ischemia and stroke[J]. Ann Neurol，2013，73（6）：774-784.

[8] Watanabe Y，Nagayama M. MR plaque imaging of the carotid artery[J].Neuroradiology，2010，52（4）：253-274.

[9] Yuan C，Mitsumori LM，Ferguson MS，et al. In vivo accuracy of multispectral magnetic resonance imaging for identifying lipid-rich necrotic cores and intraplaque hemorrhage in advanced human carotid plaques[J].Circulation，2001，104（17）：2051-2056.

[10] Gupta A，Baradaran H，Kamel H，et al. Intraplaque high-intensity signal on 3D time-of-flight MR angiography is strongly associated with symptomatic carotid artery stenosis[J].AJNR Am J Neuroradiol，2014，35（3）：557-561.

[11] 陳真婧，沈偉強，朱華勇，等.能譜CT成像對頸動脈粥樣硬化斑塊成分的分析[J].中華全科醫學，2016，14（3）：449-458.

[12] Taoka T，Iwasaki S，Nakagawa H，et al. Evaluation of arteriosclerotic changes in the intracranial carotid artery using the calcium score obtained on plain cranial computed tomography scan： correlation with angiographic changes and clinical outcome[J]. J Comput Assist Tomogr，2006，30（4）：624-628.

[13] Shinohara Y，Sakamoto M，Kuya K，et al. Assessment of carotid plaque composition using fast-kV switching dual-energy CT with gemstone detector：comparison with extracorporeal and virtual histology-intravascular ultrasound[J].Neuroradiology，2015，57（9）：889-895.

[14] Mannelli L，Mitsumori LM，Ferguson M，et al. Changes in measured size of atherosclerotic plaque calcificationsin dual-energy CT of ex vivo carotid endarterectomyspecimens：effect of monochromatic keV imagereconstructions[J].Eur Radiol，2013，23（2）：367-374.

[15] Gupta R，Phan CM，Leidecker CE，et al. Evaluation ofdual-energy CT for differentiating intracerebral hemorrhage from iodinated contrast material staining[J].Radiology，2010，257（1）：205-211.

[16] Shinohara Y，SakamotoM，IwataN，et al. Usefulness ofmonochromatic imaging with metal artifact reductionsoftware for computed tomography angiography afterintracranial aneurysm coil embolization[J]. Acta Radiol，2014，55（8）：1015-1023.

[17] Goodsitt MM，Christodoulou EG，Larson SC. Accuracies of the synthesized monochromatic CT numbers and effective atomic numbers obtained with a rapid kVpswitching dual energy CT scanner[J]. Med Phys，38（4）：2222-2232.

[18] 蘆葦，江源輝，唐飛，等.能譜CT對判斷頸動脈粥樣硬化斑塊穩定性的應用[J].影像研究與醫學應用，2017，1（13）：345-350.

[19] 吳金棉，黃洲，何樂為.應用能譜CT成像對頸動脈粥樣硬化斑塊成分分析[J].數理醫藥學雜志，2017，30（12）：1808-1809.

[20] 袁立穎，王荔.寶石CT能譜成像對頸動脈粥樣硬化斑塊的研究[J].中風與神經疾病雜志，2017，34（10）：946-948.

[21] Luque A，Farwati A，Krupinski J，et al.Association between low levels of serum miR-638 and atherosclerotic plaque vulnerability in patients with high-grade carotid stenosis[J].J Neurosurg，2018，27（1）：1-8.

[22] Lechtman E，Balki I，Thomas K，et al.Cost-effectiveness of magnetic resonance carotid plaque imaging for primary stroke prevention in Canada[J].Br J Radiol，2018，91（1081）：20170518.

[23] Shimada H，Ogata T，Takano K，et al.Evaluation of the Time-Dependent Changes and the Vulnerability of Carotid Plaques Using Contrast-Enhanced Carotid Ultrasonography[J].J Stroke Cerebrovasc Dis，2018，27（2）：321-325.

（收稿日期：2018-08-27）