实用CT血管成像技术
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第四节 CT血管成像临床价值评价

随着医学影像学的飞速发展,CT血管成像在临床上的应用显得尤为重要。本节通过CTA与DSA、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)及多普勒超声的比较,明确CTA在各个部位血管检查中的优缺点,评价CTA的临床价值。
一、CTA与DSA比较
数字减影血管造影(DSA)的检查是经过动脉或者静脉插管,在目标血管内经导管注入对比剂,同时利用X光机对目标血管进行连续曝光,靶血管成像由数字的方式获取。利用数字减影成像快速短脉冲进行采集图像,从而达到实时成像。利用计算机的处理能力,使得其在血管影像检查中有“金标准”称号。
随着影像技术的高速发展,DSA技术在以下几个方面有了很大的成功:①高压注射器的利用,使得注入对比剂的流率和剂量能够精确调节,获得图像的时间也能够精确控制;②连续采集图像,使得一次注射对比剂可获得动脉期、毛细血管期和静脉期图像;③同时获得不同角度的图像,减少对比剂和X线剂量对患者及医护人员的损伤;④后处理系统可调节图像的窗宽、窗位,获得良好的亮度和对比度,提高血管的密度分辨力;⑤数字化图像更利于网络化传输,图像资料便于存储和检索;⑥3D-DSA的应用,将DSA造影技术与计算机三维图像处理相结合,得到VR、MPR及MIP图像;⑦DynaCT:经过旋转采集图像利用MPR重建,获得类似CT轴位断面图像,显示颅内出血及血肿。
在临床应用中,DSA良好的空间分辨力得到肯定,如颅脑DSA可以显示直径为0.5mm的脑血管,能清晰显示脑动脉各级分支大小、形态、走行以及是否变异。CTA能清晰显示的血管直径>0.5mm,清晰显示大脑动脉环,显示前循环的1~3级血管,后循环的1~2级血管。对于前交通及后交通动脉显示率,文献报道差异较大。随着4D-CTA最近应用于临床,其重组出的全脑灌注图像可以评价脑血流动力学的情况。
DSA为脑动脉瘤诊断的“金标准”,尤其3D-DSA的应用,对瘤体直径小于3mm的动脉瘤检出率明显提高,对动脉瘤夹闭术后残存小的动脉瘤有较高的灵敏度和特异度,并且不受金属伪影限制。文献报道,当其最长径≥3mm时,CTA与DSA之间检出率无明显差别,当最长径<3mm时,3D-DSA明显优于CTA。DSA动脉瘤所致间接征象如脑血管痉挛、脑内血肿、脑水肿及脑梗死后的血管征象显示清晰,DynaCT还可以显示颅内出血和血肿情况。根据参阅的文献,DSA对颅内动脉瘤的诊断准确率90%左右,3D-DSA更是提高了颅内小动脉瘤诊断的灵敏度和特异度,DSA作为“金标准”有着无可替代的作用,但CTA对于急诊蛛网膜下腔出血排除血管瘤是首选。
在颅脑动静脉畸形(anteriovenous malformadons,AVM)的研究中,DSA仍是“金标准”,其能定性诊断AVM,能够准确判断血流方向,超选择性插管造影能了解血管分隔的特点,同时能够进行栓塞治疗。随着3D-DSA的广泛应用,克服了常规DSA不能三维重建的缺点,在观察AVM血管团与周围血管的关系方面有很高的优势。CTA与DSA比较,对直径较大的AVM两者诊断准确性一致,而对直径较小的AVM检出率CTA明显较低,并且CTA对AVM的检出容易受到病变位置的影响。
与DSA相比,CTA是一种创伤较小的检查,其后处理图像可清晰显示颅脑动脉表层及深部结构,结合多角度观察,使得图像有很好三维立体感。其优势有以下几个方面:①检查时间短,对操作者的技术依赖较低;②微创、经济;③并发症少;④接受射线剂量少于DSA。
在临床应用中,DSA与CTA在颅内血管病变检查时各有优缺点,CTA作为无创、有效、快捷、安全的检查,成为更多疾病的首选检查,并在临床诊断中逐渐替代DSA。
随着多排螺旋CT技术的发展,16层以上CT能够采集像素各向同性的数据,可以在任意角度观察相似空间分辨力的图像,不但能够明确管腔狭窄的程度、范围,还可以显示血管壁的钙化。CTA逐渐取代了DSA在颈动脉、胸主动脉、腹主动脉及周围血管阻塞和狭窄的诊断功能,而DSA逐渐成为治疗时定位的一种技术。CT肺动脉成像(CTPA)能够准确对亚段以上肺动脉是否栓塞做出诊断,满足临床诊断的需求,所以其取代了肺通气灌注扫描。在腹部器官病变检查中,高分辨力CT不但能够显示病变的血供特点,还能评价病变与周围组织的关系,为手术计划提供有效的血管影像。
64层螺旋CT问世后,由于具有较高的空间分辨力、密度分辨力,能够快速扫描,可以一次屏气完成冠状动脉CTA图像采集。其强大的后处理软件,最大密度投影(MIP)和容积再现重组(VR)等后处理技术,可以多角度观察冠状动脉,有很强的立体感,对冠状动脉起源、走行、管腔病变及管壁病变可明确诊断。可以对斑块进行成分分析,并对可能发生的软斑块脱落引起急性冠脉综合征及冠脉破裂进行预判,还可以显示闭塞冠脉的远端管腔情况。据有关文献表述,64层CTA对直径1.5mm冠脉狭窄诊断灵敏度为93%,特异度为97%。当冠状动脉狭窄≥70%时,CTA检测的灵敏度91%,特异度为84%,在狭窄≥50%时,检出灵敏度和特异度分别为85%和76%;在狭窄小于50%时,灵敏度及特异度有所减低。冠脉CTA在中、重度冠脉狭窄的检出中有很好的特异度和灵敏度,能够满足临床介入治疗的筛选要求,所以冠脉CTA作为无创、安全、经济的检查方法成为临床的首选。但目前冠脉CTA还无法摆脱重度钙化及冠脉支架的影响,对频繁发生期前收缩及窦性心律不其所致的血管错层还没有找到很好的解决办法,所以,此类患者可根据临床需要选择DSA检查。
二、CTA与MRA比较
时间飞跃法磁共振血管成像(time of flight MRA,TOF-MRA)技术的原理是基于饱和效应和流入增强技术应用,并将预饱和带置于3D层块的头端以饱和静脉血流,反向流动的动脉血液进入3D层块,因未被饱和而产生MR信号。在一个较厚的扫描容积中,将其分隔成多发薄层激发,用减少激发的原理降低流入饱和效应,并且能保证容积采集范围,获得多层相邻层面的薄层图像,使得血管图像显示清晰,血管细微结构显示良好。
相位对比法(phase contrast)是基于MR信号不受纵向磁场的影响,而受相位影响的特点,使血管中流动的质子失相位,而静止的质子与固定磁场中相位保持一致,血管信号与周围组织信号形成鲜明对比而成像的原理。
对比增强磁共振血管成像(CE-MRA)是在通过静脉注射顺磁性对比剂(Gd-DTPA),明显缩短血管中血流的T1时间,使得血管比周围组织的T1时间形成明显反差而成像。CEMRA与血流方向没有关系,与扫描时靶血管内对比剂浓度有关,所以对不同的靶血管要清楚其在循环过程中对比剂达到最高浓度时间,选择合适注射时间与扫描时间成为检查成功的关键。
临床应用中,颅内动脉由于细小和迂曲,一般选择3D-TOF-MRA技术,可以旋转不同角度显示和观察脑动脉,利用选择饱和性技术可以判断不同来源的血管,判断血流来源和方向。在颅内动脉瘤的诊断中,3D-TOF-MRA技术可以清晰显示出动脉瘤的瘤体、瘤颈、载瘤动脉和周围血管的关系,对于发现大血管下遮盖及颅底骨质性结构伪影下的动脉瘤有一定优势。
与CTA和DSA相比,MRA对动脉瘤检出的灵敏度、特异度相对较低。由于MRA空间分辨力不如DSA,三维空间形态显示不如CTA,对载瘤血管的血流速度、血流量以及瘤体周围环境依赖性较强。对于非垂直走行于扫描层面的血管、扭曲的血管、血管分叉、局部狭窄或扩张的血管及动脉瘤较大时显示欠佳或过度。MRA对前、后交通动脉显示特异度及灵敏度较低,对瘤体钙化反应差,对直径小于3mm动脉瘤容易漏诊。当瘤体内血流速度过慢或形成湍流时,信号缺失导致MRA对动脉瘤检出易漏诊。由于检查时间较长、扫描过程中需要患者充分配合、不方便观察病情等原因,并不适宜急性破裂的颅内动脉瘤患者。因此,MRA在颅内动脉瘤检查的主要临床价值在于筛选。
CTA可以准确显示颅内动脉瘤的形态、大小、位置及瘤体与载瘤动脉的关系,很好地显示直径大于3mm的脑动脉瘤及其瘤颈,并能较好地显示大脑动脉环(Willis环)周围的动脉瘤。CTA结合CT检查能在明确出血程度和范围的同时明确动脉瘤的诊断,更适合动脉瘤破裂后急性期患者的检查。
3D-TOF-MRA技术在AVM诊断中的应用得到了较高的肯定,能清晰显示供血动脉、异常血管团及引流静脉,与DSA相比,有较高的符合率。CTA显示细小血管较差,对发生较小的AVM检出率较低,容易漏诊,CTA对AVM诊断部位依赖性较大,对于发生在颅底受骨伪影影响较大的AVM容易漏诊。而MRA对颅底AVM的诊断明显优于CTA,不但能够显示病变的部位、形态、大小、内部结构及与周围重要神经的关系,还可以显示由于盗血效应而引起周围脑组织的缺血、梗死及脑软化征象。
相位对比法磁共振血管成像(phase contrast MRA,PC-MRA)采取使血管内运动质子失相位的原理,对血管内血流速度快慢依赖度不大,所以PC-MRA对血流速度较慢的动脉瘤较敏感。对静脉瘤及静脉曲张显示较TOF-MRA良好,能显示曲张静脉形态及范围。PC-MRA在颅内主要用于静脉窦病变的诊断,是静脉狭窄及静脉窦血栓等病变首选检查方法。PCMRA成像机制复杂,常受成像技术、成像参数及成像设备等因素的影响。
CE-MRA能够快速成像,消除了TOF-MRA与血流方向相关的缺陷,经过静脉注射,可以达到目标血管的成像,且对比剂无肾毒性。由于其扫描时间短,消除了运动伪影对图像质量的影响。经过3D后处理,可以消除血凝块及短T1背景信号的影响,得到清晰动脉图像。文献报道,CE-MRA对动脉瘤检出的灵敏度为95%~96%,特异度为73%~100%,与DSA检出一致性较高。与DSA相比,CE-MRA分辨力较低,在血管重叠时难以观察。在颅脑动脉瘤的诊断中,由于受脑循环时间窗的限制,设置矩阵较小,导致分辨力较低,对直径小于3mm的动脉瘤漏诊率较高。
在颅颈部血管狭窄的诊断中,3D-TOF-MRA对血管闭塞的诊断与DSA相比准确性较高,而对于血管狭窄的评价效能较低。3D-TOF-MRA测得血管平均直径及截面较CTA小,使得MRA测得颅颈动脉狭窄比例较高,所以在实际临床中,MRA高估血管狭窄的程度。CE-MRA血管的显示与CTA较一致,但由于动脉及静脉同时显影,重叠干扰较严重。CTA能够显示血管斑块钙化情况,对斑块的稳定性进行预评价,在同一个层面同时显示增强血流、钙化斑块和附壁血栓。
在脊髓血管畸形病变的临床诊断中,由于脊髓前动脉直径只有0.5~1.0mm,CTA扫描要求血管内对比剂达到一定浓度时血管显示清晰,而CE-MRA只需少量对比剂进入血管引起局部磁场的变化即能使得血管显示清晰,所以在脊髓血管畸形检查中,CE-MRA明显优于CTA。
TOF-MRA及PC-MRA作为无创、无辐射的检查,越来越在临床应用中受到重视。CE-MRA对动脉血管的成像和CTA相媲美,其对比剂无肾脏毒性及血管成像对比剂浓度依赖性低的特点,在肾功能较差的患者中更占有优势。与CTA相比,TOF-MRA及PC-MRA成像时间长,成像范围小,对操作人员技术要求高及图像成像的不稳定因素多等缺点,使得在临床应用中受到限制。CE-MRA扫描覆盖范围小,使得其不能在临床检查中大量应用。在临床应用中,要根据患者的情况、病变的部位、性质决定选择CTA、TOF-MRA、CE-MRA或DSA检查,达到检查方法的最优化。
三、CTA与彩色多普勒超声比较
彩色多普勒超声(color Doppler flow image,CDFI)有着无创、实时、经济及方便的特点,在临床应用中,筛选及随诊成为首选。随着三维能量多普勒超声的问世,在血管的检查中,图像能够反映血管腔容积、斑块体积、管腔狭窄率、腔余量、病灶钙化长度及破裂长度等信息。由于其实时性,为介入手术提供引导,可以在手术中显示球囊的位置、内膜撕裂的程度信息,确定目标血管的深度、大小,为支架类型、大小的选择提供准确的信息。
CDFI在静脉血管检查中,可以观察静脉隔膜及静脉瓣形态及功能情况。CDFI敏感性受探头频率与分辨力的影响,常规探头无法观察直径<100μm微小血管,超声在肿瘤血管检测中的应用受到限制。随着超声技术的提高及超声对比剂的使用,增加了肿瘤内细小血管检出的灵敏度,对比剂使得肿瘤内血池信号增加,提高了CDFI对肿瘤细小血管的显示能力。文献报道,3D-CDFI对肿瘤血管显示的图像与DSA动脉期显示血管一致性较高,对病变周围血管的情况也能清晰观察。
在颈部动脉的应用中,CDFI可以对颈部动脉直径、血流动力学信息进行描述。对于颈部动脉狭窄,可以测量血管的狭窄程度,同时准确测量管壁内-中膜的厚度,对斑块的形态及病理类型全面评估。在颈部动脉≥50%狭窄的病例中,CDFI检出率与DSA高度一致,但对于血管狭窄<50%的病例,CDFI检出效能较低。近年来,经颅彩色多普勒(TCCS)被大量应用在颈内动脉颅内段狭窄病变筛选检查中,据文献报道,TCCS对血管的狭窄主要依靠血流速度变化诊断,在血管狭窄程度>50%时,血流速度变化较明显,所以对于颈内动脉颅内段血管狭窄>50%病例TCCS检出率与DSA对照一致性较高。但是,由于CDFI超声探头角度及不同操作者的差异,使得结果差异较大,重复性较低。CDFI无法显示侧支循环以及供血区的灌注情况。临床应用中,CDFI成为颈部血管病变粗略筛选的检查方法。CTA凭借其在颈部动脉检查对血管狭窄程度评价与DSA的高度一致性成为颈部动脉狭窄的首选检查。
CDFI对下肢动脉形态显示良好,并且能检测血流速度,通过对流速的测定,对动脉瘤的确认及动静脉瘘口位置定位提供帮助。根据文献,在下肢动脉狭窄及闭塞的病例中,CDFI检查的敏感度及特异度为:股腘动脉97.4%和99.0%,膝关节以下动脉98.3%及99.8%,对血管狭窄程度、长度及血管受损情况与DSA一致。多数文献结论表明,CTA在股动脉、腘动脉检出病变的灵敏度、特异度及准确度较CDFI高,在胫动脉、腓动脉病变的检出中CDFI优于CTA。
在临床怀疑下肢静脉血栓的病例中,CDFI、直接CTA、间接CTA及DSA均是可选择的检查方法。有学者认为有5%血管由于对比剂充盈欠佳而不能明确诊断,10%的病例由于诊断者经验的差异而使得诊断结果不一致。因此,除了有创、复杂的缺点外,DSA仍被认为下肢静脉血栓检查的“金标准”。目前,CDFI被广泛应用于下肢静脉血栓的筛选检查,文献报道,CDFI对有临床症状的下肢静脉血栓诊断灵敏度及特异度均大于95%,但对于无临床症状的下肢静脉血栓检出灵敏度下降到26%~40%,并且超声对腘静脉及胫后静脉等分支判断较差。一部分文献对CDFI对下肢静脉血栓检出的高灵敏度保持怀疑,认为尤其对远端静脉血栓及无症状血栓的检出CDFI较差。
肺栓塞是临床中常见的病例,而下肢静脉内栓子脱落被认为是肺栓塞的主要原因。间接CTA是当对比剂经过二次循环进入靶静脉后采集数据得到静脉形态图像,在临床工作中,经常用于肺动脉及下肢静脉的联合成像。这种联合扫描的最大优点是一次注射对比剂后能同时对肺动脉及下肢静脉是否存在血栓进行诊断。间接CTA对髂外静脉、股静脉和腘静脉内血栓的检出灵敏度为100%,但对小腿的浅静脉和深静脉内血栓的检出准确度明显减低。间接CTA对静脉的选择性较差,诊断常受到显影动脉的影响。
直接CTA由于对比剂直接充盈下肢静脉,在静脉血管内维持较高的对比剂浓度,由于下腔静脉内对比剂浓度峰值维持时间较长,所以对股静脉及腘静脉内的血栓显示较好。直接CTA静脉选择性较高,细小静脉内对比剂浓度较高等优点,解决了DSA和CDFI不能解决的问题。但在大静脉汇合处,由于静脉压力低和流速慢等因素,导致血管成像出现“边流效应”,这种效应引起较高的假阳性率。直接CTA检查过程中,由于对比剂从静脉内直接注入,存在引起下肢静脉内栓子脱落的风险。
经颅彩色多普勒(TCCS)和经颅超声造影(CE-TCCS)近年来被应用于颅脑动脉瘤的诊断中。研究显示,TCCS对发生于大脑中动脉M1段动脉瘤检出率较高,对直径大于1.0cm动脉瘤诊断效能较高。TCCS对颅内动脉瘤的诊断还处于探索阶段,其诊断效能较CTA相差很多,因此,在临床疑似动脉瘤的病例中,首选CTA检查。
四、CTA的局限性
(一)在颅内血管病变诊断中的局限性
1.CTA在颅脑血管瘤病例检查时,对直径<3mm小血管瘤容易漏诊。
2.由于CT容积效应及颅底伪影,使得CTA难以发现邻近颅骨的小血管瘤。
3.CTA时间分辨力较低,在颅内血管畸形时区分动脉和静脉困难,并且无法动态显示血管。
4.CTA对颅脑静脉窦成像困难。
5.CTA对发生于后交通动脉的动脉瘤检出率较低。
6.颅内出血引起血管痉挛时,CTA血管检查不易成功。
(二)在大血管病变诊断中的局限性
1.因不同个体循环时间的差异,对比剂团注流率及延迟扫描的时间影响了血管中对比剂浓度,使血管充盈欠佳,可以形成血管狭窄的假象,或使得检查无法成功。
2.CT阈值范围过宽可致干扰信号增加,范围过窄使得信息丢失。在CT重建时,由于CT阈值的调节存在人为因素,致使血管狭窄程度客观判断出现不一致性。
(三)在静脉血管病变诊断中的局限性
1.直接CTA及间接CTA无法显示静脉隔膜及静脉瓣的形态及功能。
2.静脉中对比剂充盈欠佳,使得血管中无对比剂和有对比剂血流共同存在,造成血管内栓塞的假象。
(朱 凯)