能譜CT 最佳單能量圖像聯合MPR 在腰骶部周圍神經檢查中的應用

楊創勃 于楠 馬光明 段海峰 于勇 張喜榮 段小藝 賈永軍

常規CT 斷層掃描對于腰骶部周圍神經的顯示較為困難，自容積CT 應用于臨床后，其結合多平面重組技術（multiplannar reformation，MPR）能提高神經的顯示。但既往研究表明其診斷的特異度和陽性率不高，臨床應用價值并不大，因此CT在周圍神經病變檢查中的應用遇到了明顯障礙［1］。寶石能譜CT（Discovery CT750 HD）采用一種具有特殊光學特性的石榴石（Garnet）加入稀土元素后，形成分子結構與“寶石”相似的材料制成的新式探測器，它基于雙能量、可進行能量分析并擁有多參數成像，使組織區分能力顯著提高［2］，為腰骶部周圍神經的顯示提供了保證。本研究旨在初步探討寶石能譜CT 最佳單能量圖像結合MPR 技術在腰骶部周圍神經病變顯示中的臨床應用價值。

資料與方法

1.一般資料

本研究經陜西中醫藥大學附屬醫院醫學倫理委員會審核批準通過（批準文號：SZFYIEC-PJKY-2016 年第20 號），回顧分析我院2016 年10月～2019 年10 月骨科或疼痛科就診的52 例腰骶部疼痛連續患者的腰骶部能譜CT 檢查影像資料，其中男31 例，女21 例，年齡35～69 歲，平均約45.7 歲。其中外傷或腰椎間盤突出29 例，其中神經黏連14 例，神經損傷10 例，坐骨神經Ⅰ-Ⅱ型變異8 例，梨狀肌下出口狹窄3 例。所有患者均進行腰骶部能譜CT 容積掃描，最終診斷經手術或結合臨床癥狀、隨診及其他影像資料綜合確定。

2.儀器與方法

CT 檢查前患者7 d 內沒有服用鋇劑或鋇劑灌腸，體內無殘留其他重金屬藥物，有便秘者檢查前一天清潔腸道，盡量減少因腸道內容物密度過高或脹氣而產生X 線硬化效應或軟化效應而影響圖像質量?；颊呓臣s9～10 h，檢查前10～15 min 再飲溫水約800～1000 ml，以適當擴張胃及十二指腸，減少腸脹氣。5 例患者因臨床禁食，未飲水。行一次屏氣CT 掃描，范圍自劍突下（約腰1 椎體平面）至股骨小粗?。s坐骨神經下出口平面）。

GE 能譜CT（Discovery CT 750 HD，gemstone spectral imaging，GSI）掃描方案：按GSI-27 協議掃描，管電壓140 kVp、80 kVp 切換，固定管電流600 mA，高低壓瞬切時間為0.5 ms，層厚5 mm，層距5 mm，螺距1.375:1，床速10.62mm/rot。掃描后重組圖像層厚0.625 mm，層間距0.625 mm，采用Stand算法，圖像重組為40～140keV 共101 組單能量圖像，層厚為1.25mm，傳至AW 4.6 后處理工作站。

在工作站GSI Viewer 視圖下，通過能譜分析軟件，將層厚0.625 mm、層間距0.625 mm 的薄層圖像應用GSI 的HD Analysis 軟件，進入“Gemstone Spectral Imaging Viewer”功能，選擇“Optimal CNR”程序，即選擇最佳對比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）選項，將每位患者腰骶部顯示較好的正常神經作為興趣區，將肌肉組織作為參照背景，要求所畫ROI 的大小形態盡量保持一致，位置盡量放在神經和肌肉的中心部位，避開神經-肌肉間隙。通過能譜最佳單能量曲線分析，尋找腰骶神經和周圍肌肉組織具有最佳CNR 時的keV 值。每位患者均選用大小一致的ROI，并選擇不同位置進行3 次測量，計算平均值作為最佳keV 值，并以最佳keV 值保存為新的序列進行目標神經MPR 重組。

3.圖像分析及評價

以最佳keV 值保存為新的薄層圖像序列，將最佳keV 圖像序列及70 keV（70 keV 圖像質量等效于常規CT 120 kVp 掃描的混合能量圖像［3］）圖像序列分別裝載行MPR 重組，以目標神經為中心，以腰骶神經解剖路徑為中心將圖像任意轉動、切割，并調節窗寬、窗位，適當增加層厚，盡量使目標神經在一個平面上較長范圍的全程且清晰顯示，仔細觀察并記錄該神經主干的走行、密度、外形粗細、止點及與毗鄰組織的關系。在最佳keV 及70 kVp 相同重組角度、層厚的MPR 圖像上選擇較粗腰骶神經根部和周圍肌肉組織，放置約等于骶神經根部2/3 寬度為直徑的圓形ROI，得到CT 值和其標準差（standard deviation，SD），計算神經根的CNR，CNR=（CT 值肌肉-CT 值神經根/SD肌肉）的絕對值［4］。將最佳keV 圖像序列和常規混合能量圖像序列傳輸至工作站和圖像存儲與運輸系統（picture rchiving and communication system，PACS），分別由一位高年資放射科主任醫師和副主任技師在工作站和圖像存儲與運輸系統進行后處理，聯合MPR 技術進行腰骶部神經多平面重組，并進行獨立主觀評分：包括圖像噪聲、神經-肌肉的對比度以及神經邊緣的銳利度、起止點的顯示四個方面，評分標準采用5 分法，每個觀察項目分值取1～5 分，并對兩人觀察結果進行一致性檢驗。

4.統計學分析

采用SPSS 17.0 統計軟件分析，兩名閱片者主觀評分的一致性采用Kappa 檢驗，對主觀評分不一致的圖像，由兩人協商達成一致。對統計數據進行正態性檢驗，當滿足正態分布且方差齊時采用t檢驗，不滿足正態分布且方差不齊時采用秩和檢驗。P<0.05 為差異有統計學意義。

結 果

腰骶部神經成像的最佳keV 值為65.09±2.98，即大約在65 keV 時，顯示腰骶部神經的效果最佳（圖1）。

最佳單能量（65 keV）重組腰骶部周圍神經的CNR 大于70 keV 重組腰骶部周圍神經的CNR，差異有統計學意義（P<0.05）（表1）。

單能量65 keV 與常規CT 混合能量重組腰骶部周圍神經兩種圖像重組條件下，主觀評分的結果見表2。結果顯示最佳單能量成像與混和能量相比，圖像質量的主觀評分統計學具有顯著差異性（P<0.05），即最佳單能量的圖像質量要顯著優于常規混合能量圖像（圖2、3）。

能譜成像對于腰骶部神經的顯示52 例中，能譜CT 檢出腰骶神經受壓10 例，迂曲或粘連各2 例，走行變異10 例，診斷符合率為100%。能譜CT 最佳單能量圖像聯合多平面重組技術同層顯示成像，對于腰骶部神經走行的整體形態、迂曲、粘連及斷裂的顯示較直觀（圖4），尤其對于神經和鄰近軟組織、骨質的同時顯示更佳（圖5）。

討 論

腰骶部周圍神經病變在臨床十分常見，既往臨床診斷主要依據患者癥狀及查體特征，缺少客觀檢查依據。目前臨床主要應用的影像學檢查技術有MRI、CT 和超聲。MRI 檢查安全無輻射，為多參數、多序列成像，軟組織分辨率高，多用于四肢軟組織及神經病變的診斷，但MR 空間分辨率低，其對周圍神經與周圍組織的空間關系顯示較差，不能同時顯示神經與周圍組織的關系，另外對于神經、肌肉和骨骼的同層顯示能力及圖像空間分辨率不如CT。常規CT 早期也應用于腰骶部周圍神經損傷的診斷，但受軟組織分辨率低及多平面重組技術的限制，其診斷敏感度及特異度較低，另外在這一領域的應用經驗不足，所以沒有得到廣泛應用和發展［5］。

能譜CT 已應用臨床多年，前期在能譜CT 臨床應用中取得了一定成果并積累了經驗［4-10］，其中能譜CT 最佳單能量成像能明顯優化圖像質量，提高圖像的軟組織分辨率并具有較高的空間分辨率［11-16］，為腰骶部周圍神經成像提供了保障。能譜CT 是采用一種具有特殊光學特性的石榴石加入稀土元素后，形成分子結構及特性與“寶石”相似的材料做為探測器，是基于雙能，能進行瞬時能量（140/80 kVp）切換、能量分析的多參數成像技術［11］。能譜CT 的高低壓瞬切換技術不同于常規雙能量CT，其時間分辨率只有0.5 ms，完全凍結了受檢者的運動，基本達到了單一射線源“三同”（同時、同源、同向）的效果，為單能量成像及能譜精準分析提供保障，其多種技術聯合應用具有較高的組織區分能力，也可明顯減少因混合能量的能量級別不一及散射線產生的射線硬化效應或軟化效應，為腰骶部周圍神經的顯示提供了又一保障。通過能譜成像，可獲得40～140 keV 共101 組單能量圖像，再結合ASIR 重組技術，可顯著提高軟組織分辨率，明顯降低圖像噪聲及輻射劑量。通過選擇最佳keV，可獲得腰骶部神經具有最佳CNR 的圖像，顯著提高了圖像質量。本研究發現，在能量大約65 keV 時腰骶部神經與周圍組織具有較高的CNR，圖像質量也明顯提高，能較好的顯示神經走行路徑、起止點及與周圍組織的毗鄰關系，為診斷神經發育變異或器質性病變提供了保證。腰骶部各主干神經走行路徑復雜，角度多變，且多走行于血管、淋巴管旁或組織間隙內，MRI 常規的2D 采集很難在同一平面上較完整顯示，雖然MRI 也能行3D 采集，但不能很好的顯示神經與鄰近組織的關系。另外MRI 掃描時間長，磁體檢查空間狹小，對于有腰骶部周圍神經病變的患者往往因為疼痛和檢查時間過長而難以全程配合，且圖像受MRI 空間分辨率低的限制，目前不能很好的立體顯示神經及周圍組織［17,18］，另外MRI 還有一些檢查禁忌。利用CT MPR 技術，可較清晰的顯示神經及其走行路徑以及與周圍組織的空間關系，為手術前解剖定位及制定手術方式、療效評估有重要的臨床指導意義［19-22］。另外本研究發現，能譜CT 能很好顯示腰骶部周圍神經的走行變異、粘連、迂曲、受壓或損傷斷裂等改變，對神經周圍的肌肉及血管也較好的顯示；另外通過MPR技術更加立體直觀地顯示神經的立體走行，更接近于解剖實體，CT 掃描速度快，患者較易配合。但對于神經束的水腫、變性以及神經鞘膜腫脹等病理變化，能譜CT 不如MRI 敏感。但筆者認為，隨著能譜技術的廣泛應用，采用能譜CT 多種基物質分析有望解決這一難題，另外密度尚未發生顯著改變時，其能譜曲線斜率會有異常，可獲得更多影像信息，為腰骶部周圍神經病變診斷提供可視化的客觀依據。本研究病例數較少，且未對以上問題進行分析為不足之處，也未在腰骶部之外的周圍神經進行研究，也將是今后研究的重點。

表1 最佳單能量圖像與混合能量圖像質量對比

表2 主觀評價評分原則

圖1 神經與肌肉間最佳CNR 的選取。a)應用能譜CT 最佳CNR 平臺進行最佳keV 選擇；b)以肌肉作為神經顯示背景，選擇肌肉與脊神經之間具有最佳CNR 時的keV 值圖2 男，52 歲。a)最佳keV（65 keV）圖像結合MPR 圖（箭）；b)70 keV 圖像結合MPR 圖示腰3-4 椎，腰4-5 椎雙側脊神經根走行自然（箭），未見受壓、黏連或發育變異。最佳單能量65 keV 圖像對神經及肌肉顯示明顯優于常規混合能量圖像 圖3 男，46 歲。a)65 keV 圖像結合MPR 圖（箭）；b)70 keV 圖像結合MPR 圖示雙側坐骨神經叢跨越梨狀肌上緣（箭），未見受壓、黏連及發育變異。最佳單能量65 keV 圖像對神經及肌肉顯示明顯優于70 keV 時的圖像（等同于常規混合能量圖像） 圖4 男，39 歲，左側臀部疼痛近8年，左側坐骨神經Ⅱ型變異。a)應用能譜CT 最佳單能量成像聯合MPR 示右側坐骨神經走行及密度未見異常（箭）；b)左側坐骨神經Ⅱ型變異，呈索狀增粗（箭），部分經梨狀肌上緣走行，梨狀肌萎縮、粘連 圖5 男，67 歲，右肺癌6 個月余，左髖部疼痛1 個月，左髖臼骨轉移瘤。a)CT 軟組織窗顯示左側髖臼骨質破壞伴軟組織影，能譜CT 最佳單能量成像聯合MPR 示左側閉孔神經受累（箭）；b)骨窗示骨質破壞與閉孔神經的關系（箭）