- 實用CT血管成像技術
- 雷子喬 李真林 牛延濤
- 2426字
- 2021-12-18 01:06:30
第四節 CT血管成像臨床價值評價
隨著醫學影像學的飛速發展,CT血管成像在臨床上的應用顯得尤為重要。本節通過CTA與DSA、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)及多普勒超聲的比較,明確CTA在各個部位血管檢查中的優缺點,評價CTA的臨床價值。
一、CTA與DSA比較
數字減影血管造影(DSA)的檢查是經過動脈或者靜脈插管,在目標血管內經導管注入對比劑,同時利用X光機對目標血管進行連續曝光,靶血管成像由數字的方式獲取。利用數字減影成像快速短脈沖進行采集圖像,從而達到實時成像。利用計算機的處理能力,使得其在血管影像檢查中有“金標準”稱號。
隨著影像技術的高速發展,DSA技術在以下幾個方面有了很大的成功:①高壓注射器的利用,使得注入對比劑的流率和劑量能夠精確調節,獲得圖像的時間也能夠精確控制;②連續采集圖像,使得一次注射對比劑可獲得動脈期、毛細血管期和靜脈期圖像;③同時獲得不同角度的圖像,減少對比劑和X線劑量對患者及醫護人員的損傷;④后處理系統可調節圖像的窗寬、窗位,獲得良好的亮度和對比度,提高血管的密度分辨力;⑤數字化圖像更利于網絡化傳輸,圖像資料便于存儲和檢索;⑥3D-DSA的應用,將DSA造影技術與計算機三維圖像處理相結合,得到VR、MPR及MIP圖像;⑦DynaCT:經過旋轉采集圖像利用MPR重建,獲得類似CT軸位斷面圖像,顯示顱內出血及血腫。
在臨床應用中,DSA良好的空間分辨力得到肯定,如顱腦DSA可以顯示直徑為0.5mm的腦血管,能清晰顯示腦動脈各級分支大小、形態、走行以及是否變異。CTA能清晰顯示的血管直徑>0.5mm,清晰顯示大腦動脈環,顯示前循環的1~3級血管,后循環的1~2級血管。對于前交通及后交通動脈顯示率,文獻報道差異較大。隨著4D-CTA最近應用于臨床,其重組出的全腦灌注圖像可以評價腦血流動力學的情況。
DSA為腦動脈瘤診斷的“金標準”,尤其3D-DSA的應用,對瘤體直徑小于3mm的動脈瘤檢出率明顯提高,對動脈瘤夾閉術后殘存小的動脈瘤有較高的靈敏度和特異度,并且不受金屬偽影限制。文獻報道,當其最長徑≥3mm時,CTA與DSA之間檢出率無明顯差別,當最長徑<3mm時,3D-DSA明顯優于CTA。DSA動脈瘤所致間接征象如腦血管痙攣、腦內血腫、腦水腫及腦梗死后的血管征象顯示清晰,DynaCT還可以顯示顱內出血和血腫情況。根據參閱的文獻,DSA對顱內動脈瘤的診斷準確率90%左右,3D-DSA更是提高了顱內小動脈瘤診斷的靈敏度和特異度,DSA作為“金標準”有著無可替代的作用,但CTA對于急診蛛網膜下腔出血排除血管瘤是首選。
在顱腦動靜脈畸形(anteriovenous malformadons,AVM)的研究中,DSA仍是“金標準”,其能定性診斷AVM,能夠準確判斷血流方向,超選擇性插管造影能了解血管分隔的特點,同時能夠進行栓塞治療。隨著3D-DSA的廣泛應用,克服了常規DSA不能三維重建的缺點,在觀察AVM血管團與周圍血管的關系方面有很高的優勢。CTA與DSA比較,對直徑較大的AVM兩者診斷準確性一致,而對直徑較小的AVM檢出率CTA明顯較低,并且CTA對AVM的檢出容易受到病變位置的影響。
與DSA相比,CTA是一種創傷較小的檢查,其后處理圖像可清晰顯示顱腦動脈表層及深部結構,結合多角度觀察,使得圖像有很好三維立體感。其優勢有以下幾個方面:①檢查時間短,對操作者的技術依賴較低;②微創、經濟;③并發癥少;④接受射線劑量少于DSA。
在臨床應用中,DSA與CTA在顱內血管病變檢查時各有優缺點,CTA作為無創、有效、快捷、安全的檢查,成為更多疾病的首選檢查,并在臨床診斷中逐漸替代DSA。
隨著多排螺旋CT技術的發展,16層以上CT能夠采集像素各向同性的數據,可以在任意角度觀察相似空間分辨力的圖像,不但能夠明確管腔狹窄的程度、范圍,還可以顯示血管壁的鈣化。CTA逐漸取代了DSA在頸動脈、胸主動脈、腹主動脈及周圍血管阻塞和狹窄的診斷功能,而DSA逐漸成為治療時定位的一種技術。CT肺動脈成像(CTPA)能夠準確對亞段以上肺動脈是否栓塞做出診斷,滿足臨床診斷的需求,所以其取代了肺通氣灌注掃描。在腹部器官病變檢查中,高分辨力CT不但能夠顯示病變的血供特點,還能評價病變與周圍組織的關系,為手術計劃提供有效的血管影像。
64層螺旋CT問世后,由于具有較高的空間分辨力、密度分辨力,能夠快速掃描,可以一次屏氣完成冠狀動脈CTA圖像采集。其強大的后處理軟件,最大密度投影(MIP)和容積再現重組(VR)等后處理技術,可以多角度觀察冠狀動脈,有很強的立體感,對冠狀動脈起源、走行、管腔病變及管壁病變可明確診斷。可以對斑塊進行成分分析,并對可能發生的軟斑塊脫落引起急性冠脈綜合征及冠脈破裂進行預判,還可以顯示閉塞冠脈的遠端管腔情況。據有關文獻表述,64層CTA對直徑1.5mm冠脈狹窄診斷靈敏度為93%,特異度為97%。當冠狀動脈狹窄≥70%時,CTA檢測的靈敏度91%,特異度為84%,在狹窄≥50%時,檢出靈敏度和特異度分別為85%和76%;在狹窄小于50%時,靈敏度及特異度有所減低。冠脈CTA在中、重度冠脈狹窄的檢出中有很好的特異度和靈敏度,能夠滿足臨床介入治療的篩選要求,所以冠脈CTA作為無創、安全、經濟的檢查方法成為臨床的首選。但目前冠脈CTA還無法擺脫重度鈣化及冠脈支架的影響,對頻繁發生期前收縮及竇性心律不其所致的血管錯層還沒有找到很好的解決辦法,所以,此類患者可根據臨床需要選擇DSA檢查。
二、CTA與MRA比較
時間飛躍法磁共振血管成像(time of flight MRA,TOF-MRA)技術的原理是基于飽和效應和流入增強技術應用,并將預飽和帶置于3D層塊的頭端以飽和靜脈血流,反向流動的動脈血液進入3D層塊,因未被飽和而產生MR信號。在一個較厚的掃描容積中,將其分隔成多發薄層激發,用減少激發的原理降低流入飽和效應,并且能保證容積采集范圍,獲得多層相鄰層面的薄層圖像,使得血管圖像顯示清晰,血管細微結構顯示良好。
相位對比法(phase contrast)是基于MR信號不受縱向磁場的影響,而受相位影響的特點,使血管中流動的質子失相位,而靜止的質子與固定磁場中相位保持一致,血管信號與周圍組織信號形成鮮明對比而成像的原理。
對比增強磁共振血管成像(CE-MRA)是在通過靜脈注射順磁性對比劑(Gd-DTPA),明顯縮短血管中血流的T1時間,使得血管比周圍組織的T1時間形成明顯反差而成像。CEMRA與血流方向沒有關系,與掃描時靶血管內對比劑濃度有關,所以對不同的靶血管要清楚其在循環過程中對比劑達到最高濃度時間,選擇合適注射時間與掃描時間成為檢查成功的關鍵。
臨床應用中,顱內動脈由于細小和迂曲,一般選擇3D-TOF-MRA技術,可以旋轉不同角度顯示和觀察腦動脈,利用選擇飽和性技術可以判斷不同來源的血管,判斷血流來源和方向。在顱內動脈瘤的診斷中,3D-TOF-MRA技術可以清晰顯示出動脈瘤的瘤體、瘤頸、載瘤動脈和周圍血管的關系,對于發現大血管下遮蓋及顱底骨質性結構偽影下的動脈瘤有一定優勢。
與CTA和DSA相比,MRA對動脈瘤檢出的靈敏度、特異度相對較低。由于MRA空間分辨力不如DSA,三維空間形態顯示不如CTA,對載瘤血管的血流速度、血流量以及瘤體周圍環境依賴性較強。對于非垂直走行于掃描層面的血管、扭曲的血管、血管分叉、局部狹窄或擴張的血管及動脈瘤較大時顯示欠佳或過度。MRA對前、后交通動脈顯示特異度及靈敏度較低,對瘤體鈣化反應差,對直徑小于3mm動脈瘤容易漏診。當瘤體內血流速度過慢或形成湍流時,信號缺失導致MRA對動脈瘤檢出易漏診。由于檢查時間較長、掃描過程中需要患者充分配合、不方便觀察病情等原因,并不適宜急性破裂的顱內動脈瘤患者。因此,MRA在顱內動脈瘤檢查的主要臨床價值在于篩選。
CTA可以準確顯示顱內動脈瘤的形態、大小、位置及瘤體與載瘤動脈的關系,很好地顯示直徑大于3mm的腦動脈瘤及其瘤頸,并能較好地顯示大腦動脈環(Willis環)周圍的動脈瘤。CTA結合CT檢查能在明確出血程度和范圍的同時明確動脈瘤的診斷,更適合動脈瘤破裂后急性期患者的檢查。
3D-TOF-MRA技術在AVM診斷中的應用得到了較高的肯定,能清晰顯示供血動脈、異常血管團及引流靜脈,與DSA相比,有較高的符合率。CTA顯示細小血管較差,對發生較小的AVM檢出率較低,容易漏診,CTA對AVM診斷部位依賴性較大,對于發生在顱底受骨偽影影響較大的AVM容易漏診。而MRA對顱底AVM的診斷明顯優于CTA,不但能夠顯示病變的部位、形態、大小、內部結構及與周圍重要神經的關系,還可以顯示由于盜血效應而引起周圍腦組織的缺血、梗死及腦軟化征象。
相位對比法磁共振血管成像(phase contrast MRA,PC-MRA)采取使血管內運動質子失相位的原理,對血管內血流速度快慢依賴度不大,所以PC-MRA對血流速度較慢的動脈瘤較敏感。對靜脈瘤及靜脈曲張顯示較TOF-MRA良好,能顯示曲張靜脈形態及范圍。PC-MRA在顱內主要用于靜脈竇病變的診斷,是靜脈狹窄及靜脈竇血栓等病變首選檢查方法。PCMRA成像機制復雜,常受成像技術、成像參數及成像設備等因素的影響。
CE-MRA能夠快速成像,消除了TOF-MRA與血流方向相關的缺陷,經過靜脈注射,可以達到目標血管的成像,且對比劑無腎毒性。由于其掃描時間短,消除了運動偽影對圖像質量的影響。經過3D后處理,可以消除血凝塊及短T1背景信號的影響,得到清晰動脈圖像。文獻報道,CE-MRA對動脈瘤檢出的靈敏度為95%~96%,特異度為73%~100%,與DSA檢出一致性較高。與DSA相比,CE-MRA分辨力較低,在血管重疊時難以觀察。在顱腦動脈瘤的診斷中,由于受腦循環時間窗的限制,設置矩陣較小,導致分辨力較低,對直徑小于3mm的動脈瘤漏診率較高。
在顱頸部血管狹窄的診斷中,3D-TOF-MRA對血管閉塞的診斷與DSA相比準確性較高,而對于血管狹窄的評價效能較低。3D-TOF-MRA測得血管平均直徑及截面較CTA小,使得MRA測得顱頸動脈狹窄比例較高,所以在實際臨床中,MRA高估血管狹窄的程度。CE-MRA血管的顯示與CTA較一致,但由于動脈及靜脈同時顯影,重疊干擾較嚴重。CTA能夠顯示血管斑塊鈣化情況,對斑塊的穩定性進行預評價,在同一個層面同時顯示增強血流、鈣化斑塊和附壁血栓。
在脊髓血管畸形病變的臨床診斷中,由于脊髓前動脈直徑只有0.5~1.0mm,CTA掃描要求血管內對比劑達到一定濃度時血管顯示清晰,而CE-MRA只需少量對比劑進入血管引起局部磁場的變化即能使得血管顯示清晰,所以在脊髓血管畸形檢查中,CE-MRA明顯優于CTA。
TOF-MRA及PC-MRA作為無創、無輻射的檢查,越來越在臨床應用中受到重視。CE-MRA對動脈血管的成像和CTA相媲美,其對比劑無腎臟毒性及血管成像對比劑濃度依賴性低的特點,在腎功能較差的患者中更占有優勢。與CTA相比,TOF-MRA及PC-MRA成像時間長,成像范圍小,對操作人員技術要求高及圖像成像的不穩定因素多等缺點,使得在臨床應用中受到限制。CE-MRA掃描覆蓋范圍小,使得其不能在臨床檢查中大量應用。在臨床應用中,要根據患者的情況、病變的部位、性質決定選擇CTA、TOF-MRA、CE-MRA或DSA檢查,達到檢查方法的最優化。
三、CTA與彩色多普勒超聲比較
彩色多普勒超聲(color Doppler flow image,CDFI)有著無創、實時、經濟及方便的特點,在臨床應用中,篩選及隨診成為首選。隨著三維能量多普勒超聲的問世,在血管的檢查中,圖像能夠反映血管腔容積、斑塊體積、管腔狹窄率、腔余量、病灶鈣化長度及破裂長度等信息。由于其實時性,為介入手術提供引導,可以在手術中顯示球囊的位置、內膜撕裂的程度信息,確定目標血管的深度、大小,為支架類型、大小的選擇提供準確的信息。
CDFI在靜脈血管檢查中,可以觀察靜脈隔膜及靜脈瓣形態及功能情況。CDFI敏感性受探頭頻率與分辨力的影響,常規探頭無法觀察直徑<100μm微小血管,超聲在腫瘤血管檢測中的應用受到限制。隨著超聲技術的提高及超聲對比劑的使用,增加了腫瘤內細小血管檢出的靈敏度,對比劑使得腫瘤內血池信號增加,提高了CDFI對腫瘤細小血管的顯示能力。文獻報道,3D-CDFI對腫瘤血管顯示的圖像與DSA動脈期顯示血管一致性較高,對病變周圍血管的情況也能清晰觀察。
在頸部動脈的應用中,CDFI可以對頸部動脈直徑、血流動力學信息進行描述。對于頸部動脈狹窄,可以測量血管的狹窄程度,同時準確測量管壁內-中膜的厚度,對斑塊的形態及病理類型全面評估。在頸部動脈≥50%狹窄的病例中,CDFI檢出率與DSA高度一致,但對于血管狹窄<50%的病例,CDFI檢出效能較低。近年來,經顱彩色多普勒(TCCS)被大量應用在頸內動脈顱內段狹窄病變篩選檢查中,據文獻報道,TCCS對血管的狹窄主要依靠血流速度變化診斷,在血管狹窄程度>50%時,血流速度變化較明顯,所以對于頸內動脈顱內段血管狹窄>50%病例TCCS檢出率與DSA對照一致性較高。但是,由于CDFI超聲探頭角度及不同操作者的差異,使得結果差異較大,重復性較低。CDFI無法顯示側支循環以及供血區的灌注情況。臨床應用中,CDFI成為頸部血管病變粗略篩選的檢查方法。CTA憑借其在頸部動脈檢查對血管狹窄程度評價與DSA的高度一致性成為頸部動脈狹窄的首選檢查。
CDFI對下肢動脈形態顯示良好,并且能檢測血流速度,通過對流速的測定,對動脈瘤的確認及動靜脈瘺口位置定位提供幫助。根據文獻,在下肢動脈狹窄及閉塞的病例中,CDFI檢查的敏感度及特異度為:股腘動脈97.4%和99.0%,膝關節以下動脈98.3%及99.8%,對血管狹窄程度、長度及血管受損情況與DSA一致。多數文獻結論表明,CTA在股動脈、腘動脈檢出病變的靈敏度、特異度及準確度較CDFI高,在脛動脈、腓動脈病變的檢出中CDFI優于CTA。
在臨床懷疑下肢靜脈血栓的病例中,CDFI、直接CTA、間接CTA及DSA均是可選擇的檢查方法。有學者認為有5%血管由于對比劑充盈欠佳而不能明確診斷,10%的病例由于診斷者經驗的差異而使得診斷結果不一致。因此,除了有創、復雜的缺點外,DSA仍被認為下肢靜脈血栓檢查的“金標準”。目前,CDFI被廣泛應用于下肢靜脈血栓的篩選檢查,文獻報道,CDFI對有臨床癥狀的下肢靜脈血栓診斷靈敏度及特異度均大于95%,但對于無臨床癥狀的下肢靜脈血栓檢出靈敏度下降到26%~40%,并且超聲對腘靜脈及脛后靜脈等分支判斷較差。一部分文獻對CDFI對下肢靜脈血栓檢出的高靈敏度保持懷疑,認為尤其對遠端靜脈血栓及無癥狀血栓的檢出CDFI較差。
肺栓塞是臨床中常見的病例,而下肢靜脈內栓子脫落被認為是肺栓塞的主要原因。間接CTA是當對比劑經過二次循環進入靶靜脈后采集數據得到靜脈形態圖像,在臨床工作中,經常用于肺動脈及下肢靜脈的聯合成像。這種聯合掃描的最大優點是一次注射對比劑后能同時對肺動脈及下肢靜脈是否存在血栓進行診斷。間接CTA對髂外靜脈、股靜脈和腘靜脈內血栓的檢出靈敏度為100%,但對小腿的淺靜脈和深靜脈內血栓的檢出準確度明顯減低。間接CTA對靜脈的選擇性較差,診斷常受到顯影動脈的影響。
直接CTA由于對比劑直接充盈下肢靜脈,在靜脈血管內維持較高的對比劑濃度,由于下腔靜脈內對比劑濃度峰值維持時間較長,所以對股靜脈及腘靜脈內的血栓顯示較好。直接CTA靜脈選擇性較高,細小靜脈內對比劑濃度較高等優點,解決了DSA和CDFI不能解決的問題。但在大靜脈匯合處,由于靜脈壓力低和流速慢等因素,導致血管成像出現“邊流效應”,這種效應引起較高的假陽性率。直接CTA檢查過程中,由于對比劑從靜脈內直接注入,存在引起下肢靜脈內栓子脫落的風險。
經顱彩色多普勒(TCCS)和經顱超聲造影(CE-TCCS)近年來被應用于顱腦動脈瘤的診斷中。研究顯示,TCCS對發生于大腦中動脈M1段動脈瘤檢出率較高,對直徑大于1.0cm動脈瘤診斷效能較高。TCCS對顱內動脈瘤的診斷還處于探索階段,其診斷效能較CTA相差很多,因此,在臨床疑似動脈瘤的病例中,首選CTA檢查。
四、CTA的局限性
(一)在顱內血管病變診斷中的局限性
1.CTA在顱腦血管瘤病例檢查時,對直徑<3mm小血管瘤容易漏診。
2.由于CT容積效應及顱底偽影,使得CTA難以發現鄰近顱骨的小血管瘤。
3.CTA時間分辨力較低,在顱內血管畸形時區分動脈和靜脈困難,并且無法動態顯示血管。
4.CTA對顱腦靜脈竇成像困難。
5.CTA對發生于后交通動脈的動脈瘤檢出率較低。
6.顱內出血引起血管痙攣時,CTA血管檢查不易成功。
(二)在大血管病變診斷中的局限性
1.因不同個體循環時間的差異,對比劑團注流率及延遲掃描的時間影響了血管中對比劑濃度,使血管充盈欠佳,可以形成血管狹窄的假象,或使得檢查無法成功。
2.CT閾值范圍過寬可致干擾信號增加,范圍過窄使得信息丟失。在CT重建時,由于CT閾值的調節存在人為因素,致使血管狹窄程度客觀判斷出現不一致性。
(三)在靜脈血管病變診斷中的局限性
1.直接CTA及間接CTA無法顯示靜脈隔膜及靜脈瓣的形態及功能。
2.靜脈中對比劑充盈欠佳,使得血管中無對比劑和有對比劑血流共同存在,造成血管內栓塞的假象。
(朱 凱)