16层螺旋CT血管造影在下肢血管病变中的临床应用.doc

16层螺旋CT血管造影在下肢血管病变中的临床应用.doc 16层螺旋CT血管造影在下肢血管病变中的临床应用 孙明华 范新东 余强 罗济程 摘要:本文通过对16层螺旋CT下肢血管造影扫描参数的选择、造影剂团注计 划和不同重建方式选择，系统阐述了其最佳的成像技术标准。详细介绍了其在 常见下肢动脉和静脉病变中的应用价值。尤其是直接法下肢静脉CT血管造影 诊断髂静脉受压综合症应属首创。 关键词:多层螺旋CT血管造影 下肢血管 Clinical value of 16-slice CT angiography in the vascular lesion of lower limb Sun MingHua, Fan XinDong ,Yu Qiang ,et al Department of Radiology,Shanghai Second Medical University Affiliatal Ninth People Hospital,Shanghai 200011 Abstract:The choice of parameter, protoccol of contrast injection and reconstraction of 16-slice CT angiography in the vascular lesion of lower limb were described in detail, and its clinical value was concentated as well. It is first time to demonstrate iliac vein compression syndrome withy direct method for CTA of the lower limb. Key Word:multi-slice computed tomography angiography lower limb 自1998年多层螺旋CT问世以来，多层螺旋CT血管造影(MSCTA)作为一 种非创伤性的血管检查方法广泛的应用于临床。应用单排或四排螺旋CT进行下 [1,2,3]肢血管成像已有较多报道，但其较窄的覆盖范围和较慢的扫描速度在某种程 度上限制了其在下肢血管检查中的应用。2002年推出的16层螺旋CT因其采用了 Z轴上多探测器的不同组合，提高了时间分辨率和Z轴上的空间分辨率，在下肢 血管成像中有着明显的优势。笔者在近两年内进行了近700例下肢血管的MSCTA 检查，包括了下肢的动脉和静脉病变，积累了一些初步的经验，特别是下肢静脉 系统的MSCTA检查，文献未见有相关报道。下面将从MSCTA的扫描参数的选择、 造影剂团注计划、后处理方法及下肢动脉和静脉病变的MSCTA现等几方面谈 谈笔者的初步体会。 MSCTA的检查技术 一(扫描参数的选择和优化 要获得理想的下肢血管CTA图像，扫描参数的选择十分重要。主要包括成像 的长度范围，扫描层厚的选择，螺距的选择和重建的间隔等。 血管成像的长度范围愈大，对CT机的要求愈高，单排螺旋CT不可能进行像 下肢动脉这样大范围地扫描。多排螺旋CT，尤其是16层和64层CT，其快速的 扫描能力和大的Z轴(人体纵轴)覆盖范围，在几十秒甚至十几秒就可以完成范 围超过1000mm的大范围血管扫描。 螺旋CT所面临的主要矛盾是扫描层厚(collimation)与Z轴覆盖范围，要获得 高分辨率图像，势必要行薄层扫描，以避免容积效应，由于螺旋CT机球管热容 量有额定，扫描时间有制约，这就限制了扫描覆盖范围;而层厚增大，小血管的 部分容积效应就会明显增加，图像分辨率则下降，因此要根据螺旋CT机的条件，受检靶血管的实际情况合理选择层厚。扫描范围小，可以用较薄层厚，反之，宜选用较大层厚。一般下肢血管的扫描范围长达1000mm以上，选用5mm的有效层厚较为合适。 重建间隔(reconstruction interval)是指被重建的相邻两层横断面之间长轴方向的距离。螺旋CT的扫描原始数据可以进行任意层厚的回顾性重建，采用部分重叠方式进行重建，可以减少影响的部分容积效应，使重建图像更清晰，更有利于 50,作为重建间隔，可以获得比较理想小血管的显示。一般认为以层厚的30,, 的分辨率图像。 螺距(pitch)是螺旋CT特有的概念，指床速与射线准直宽度的比值，螺距的选择影响着扫描的总时间和单位时间内覆盖的扫描范围，同样也影响着图像质量。较小的螺距可以产生较好的图像质量，但长轴覆盖范围受到了限制;较大的螺距，图像质量稍下降，但明显增加了长轴方向上的覆盖范围。因此，在进行如下肢血管这样大范围的扫描中，不可能选用非常小的螺距。依笔者经验，螺距应选择1.375为妥。 总之，较薄的层厚和较小的螺距有利于提高空间分辨率，有利于对小血管的显示，但单位时间内扫描范围有限;反之则空间分辨率下降，但可进行长范围的扫描和缩短扫描时间。一般而言，扫描层厚较螺距更易影响重建图像的质量，当靶血管垂直扫描距离过长时，宜采用较薄层厚和较大螺距，即所谓“层厚优先原 [4]则”，这样对图像质量的影响相对较小。 除了有效层厚，螺距，重建间隔这些参数外，还应合理选择球管旋转速度，曝光量及重建层厚。球管旋转速度愈快，扫描时间就愈短;曝光条件愈高，图像质量就愈高，但病人所受辐射较大;重建层厚愈薄，重建图像就愈多，后处理愈耗时;笔者曾比较过选用1.25/0.625mm和2.5/1.25mm两种不同的重建层厚和间隔的下肢动脉重建图像未见明显差别(图1A，1B)。因此，在进行下肢血管CT扫描时必需合理选择扫描参数。依笔者经验，在行下肢血管扫描时，所设参数如下:球管旋转0.8秒/周，准直1.25mm，16X1.25，有效层厚5mm，120kV，300mA，螺距1.375，床速27.5mm/周，从胸11水平至踝关节整个范围扫描用时约30秒左右。但对于动脉和静脉扫描起始部位有所不同，一般都遵循顺血流方向扫描的原则。 二(造影剂团注计划 要得到好的血管重建图像，造影剂合理的选择和注射异常关键。造影剂注射后扫描延时不当，靶血管造影剂浓度尚未达到最高时进行扫描，就不能得到良好的重建血管图像。要保证在靶血管达到最高造影剂浓度时进行扫描，造影剂总量，注射速率，延迟时间是三个关键因素。 造影剂总量/注射速率=注射持续时间。注射持续时间应等于扫描时间。造影剂总量大，注射速率快，血管内造影剂浓度峰值高，小血管的显示率增加，但周围静脉的回流加快，软组织强化明显，易于靶血管重叠而影响图像质量。一般而言，对于相同扫描范围，小的靶血管，尤其是与扫描层面平行的血管如肾动脉，应相应提高注射速率和造影剂总量。 自外周静脉注射造影剂安全、方便、易于操作、损伤小，但经血循环到达靶血管仍然受到血液的稀释，故要求有较高的注射速率，使靶血管内造影剂始终处于高浓度状态，一般要求2.5ml/s以上。在造影剂总量不变的情况下，速率高，注射时间短，扫描时间也相应缩短，影响了覆盖范围。因此，靶血管情况、扫描范 围、注射速率、总量应综合考虑，不必盲目追求过高的速率，对于大多数血管而言，2,3ml/s的速率足够满足临床的需要。 延迟时间的选择非常关键，是决定血管成像成败的关键因素。延迟时间是指开始团注造影剂到启动扫描的时间间隔。延迟时间太短，靶血管造影剂浓度还没有达到高峰;延迟时间太长，靶血管造影剂浓度高峰期已过;两种情况都不能得到优质的血管重建图像，甚至有的血管就根本无法显示。所以应根据不同病人血循环的时间差异和不同的靶血管合理选择延迟时间。由于受病人个体差异和心功能影响以及注射速率的不同，要准确把握理想的延迟时间有时非常困难。目前临床上常规应用于不同靶血管的延迟时间，基本上都是根据经验，适用于大部分个体，但难免会有失误。如不能准确把握，可用团注试验测得造影剂强化的峰值。此外，高档的多层螺旋CT机都可选用造影剂自动跟踪软件，在靶血管造影剂浓度达高峰时自动触发扫描。如Siemens公司的Care Bolus，GE公司的SmartPrep等。 笔者在进行下肢血管扫描时依动脉和静脉系统的不同，选择造影剂的注射速率，延迟时间均有所不同。对于下肢动脉而言，从肘前静脉注射，常规采用总量150ml，3ml/s的注射速率，延迟25秒，能满足大多数病人的需求，但笔者也曾遇 [5]到两例延迟时间达55秒和62秒的病人(用造影剂示踪软件)和5例检查失败的病人(未用造影剂示踪软件)。因此应根据患者的具体情况来选择延迟时间，对于年龄较大，有心血管系统疾病的病人，尽量采用造影剂监控，避免检查失败;对于年龄较小者，其血循环较正常成年人快得多，应常规采用造影剂监控。对于下肢静脉系统，从单侧或双侧足背动脉注射造影剂，单侧造影剂用量80ml，注射速率1ml/s，延迟70秒，能较好显示下肢静脉，尤其是膝上段病变的情况，笔者认为，双侧静脉注射效果要好于单侧注射，其不但可显示下肢静脉，还可显示动脉，对诊断如髂静脉受压综合症效果较佳。 三(后处理重建方式 CT扫描所得的横断面原始图像虽可以显示和诊断血管病变，但不能整体显示血管的立体关系，必需经图像工作站进行后处理，才能得到二维和三维的血管重建图像。常用的后处理技术包括多平面重建(multiplanar reconstruction,MPR)，最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)，容积再现(volume rendering, VR)，表面遮盖显示(surface shadow display,SSD),曲面重建(curved multiplanar reconstruction,CPR)，仿真内镜技术(virtual endoscopy,VE)。后处理软件的成像原理已有很多报道，这里不再赘述。但要强调一点，对于不同的下肢血管，应采用不同的后处理技术，以充分显示病变的情况。如下肢动脉，VR，MIP，CPR，SSD均可采用，但下肢静脉，VR，CPR就明显优于其它重建方式，因下肢静脉病变会形成很多侧支血管，MIP重建去骨难度明显提高。 下肢常见血管病变的MSCTA成像 下肢血管属于周围血管，包括动脉和静脉。其中动脉系统病变包括最常见的下肢动脉硬化闭塞症，血栓闭塞性脉管炎，下肢急性动脉栓塞，动静脉畸形，动脉瘤等;静脉系统病变包括下肢静脉血栓形成，髂静脉受压综合症等。 一( 动脉硬化闭塞症 动脉硬化闭塞(arteriosclerotic occlusive disease，ASO)是中老年人群中常见的慢性动脉闭塞性疾病，主要是动脉粥样硬化所致。常累及腹主动脉下段，髂动脉，股动脉等大中型动脉。其动脉的病理变化主要为动脉内膜粥样硬化斑块、钙化和纤 [6]维化，动脉中层变性，平滑肌细胞增值导致大量脂质聚集。主要临床表现有间歇 性跛行，静息痛和肢体坏疽。MSCTA可以一次扫描完成整个下肢的检查，通过静脉注射造影剂，很好的显示下肢动脉狭窄和闭塞的部位、程度和范围。其敏感性， [7]特异性均较高。Puls R等用4层螺旋CT行下肢动脉检查并和DSA比较，CTA的 [8]敏感性86,，特异性86,;Martin ML等显示动脉闭塞的敏感性88.6,，特异性92.2,，显示狭窄的敏感性97.7%，特异性96.8%。 笔者在近两年内进行的近500例下肢动脉CTA检查中，诊断为ASO者近400例，且平均年龄超过60岁，足以证明ASO是老年人的多发病。其主要CT表现为动脉管壁多发斑块状钙化，部分管腔内附壁血栓形成，管腔多发串珠状狭窄和闭塞，周围有较多侧支血管形成，多发生于髂股动脉。VR和MIP均清晰显示动脉的狭窄和闭塞(图2A，2B，2C，2D)。VE清晰显示了管腔内壁的钙化斑块(图3)。笔者对于部分髂总动脉管壁严重钙化病例，采用了CPR重建。因管壁钙化严重遮挡了髂总动脉狭窄或闭塞段的显示，CPR可以弥补上述重建的不足，把迂曲的血管在一幅图像上显示出来，明确此处有无狭窄，还可进行狭窄段的测量(图4A，4B，4C)。为临床进行血管介入治疗提供了明确的依据。 这里要强调一点，下肢动脉硬化闭塞症的患者如要进行血管旁路术，观察流出道的通畅情况非常重要，没有流出道，旁路手术就无法进行。动脉流出道包括下肢 )。 的胫浅，后和腓动脉。因此扫描范围下方一定要到踝关节以下(图5 除了观察ASO病人的下肢动脉情况外，MSCTA对于该类病人血管成形术，支架置入术和旁路手术后的复查也有较大优势。能显示置入支架的形态，位置及旁路手术后桥血管的通畅情况和吻合口有无狭窄，为后续治疗提供依据(图6A，6B， 6D，6E，6F，6G)。 6C， 二( 血栓闭塞性脉管炎 血栓闭塞性脉管炎(thrombosis angiiitis obliterance，TAO)是一种有别于动脉硬化闭塞症的血管病变，也称Buerger病。主要累及下肢中小动脉，尤以小腿动脉更易累及。常发生于吸烟的年轻人群，平均年龄约35,40岁，笔者收集的一组 [9]Buerger病患者的平均年龄为44岁，Matsushita M曾报道一例发生于19岁女性的Buerger病。其主要病理变化为特征性的炎症细胞浸润性血栓，少有血管壁的累[6]及。主要临床表现和动脉硬化闭塞相似。MSCTA可以明确显示病变的位置所在，主要表现为股浅动脉下段以远的中小动脉狭窄，闭塞;病变周围侧支血管呈螺旋 [10]状改变;肾动脉以下腹主动脉管壁无明显钙化斑块;横断面显示下肢小腿动脉内血栓形成等(图7A，7B，7C，7D，7E)。MSCTA上的这些表现和ASO有明显差异，因此，准确分析CTA图像并结合临床综合资料，排除动脉硬化，糖尿病和动脉炎后，Buerger病的诊断并不困难。 三( 下肢急性动脉栓塞 急性动脉栓塞(artery embolism)大部分是由心源性或血管源性的栓子进入动 [11]脉，造成远端动脉管腔堵塞，肢体、脏器、组织等缺血的过程。其主要临床表现为“5P”症:疼痛(pain)、感觉异常(paresthesia)、麻痹(paralysis)、无脉 [12](pulselessness)、和苍白(pallor)。下肢是急性动脉栓塞的好发部位，常发生于动脉分叉处。 MSCTA可以帮助明确栓塞部位，常表现为栓塞处动脉管腔突然中断，远端无造影剂充盈。由于动脉栓塞起病急，周围循环还没有建立，所以CTA可见栓塞部位周围基本无侧支血管。MIP重建表现为栓塞处动脉管壁平直，远端管腔内无造影剂，周围无明显侧支血管形成(图8A，8B)。因此，结合临床表现和CTA征象，可以明确诊断急性动脉栓塞，为临床急诊取栓提供依据。 四( 下肢动静脉畸形 下肢动静脉畸形(arteriovenous malformation，AVM)是下肢动脉和静脉之间存在异常通道，动脉血流经短路流入伴行的静脉内，造成局部循环、周围循环和 [13]全身血流动力学的改变。临床表现为患肢局部肿胀、疼痛等。主要体征有血管杂音和震颤、皮温升高、搏动性肿块等。大多数为后天性动静脉同时损伤所致，少数为先天性。 MSCTA在诊断动静脉畸形上有很大价值，可以显示供血动脉，瘤体本身和引流静脉，但对于有较多供血动脉和引流静脉的AVM，MSCTA并不能完全显示。其主要CTA表现有病变区可见明显迂曲血管团，一支或多支动脉供血，动脉期静脉早显(图9A，9B，9C，9D，9E)。 除观察横断面原始图像外，重建图像能提供病变的直观影像。VR成像空间立体感很强，对显示病变的范围有独到作用;MIP成像类似于DSA，可显示病变的供血和引流血管。但对于病灶范围大，有多支供血和引流血管的AVM，显示较困难，常不能明确显示真正的供血和引流血管。 五( 下肢静脉血栓和髂静脉受压综合症 下肢静脉血栓(phlebothrombosis)是血液不正常的在静脉腔内凝结。其主要 [14]病因为血流缓慢、静脉壁损伤和血液高凝状态。常发生于小腿肌静脉丛和髂股静脉。极易并发肺栓塞而引起严重后果。 MSCTA对于诊断动脉病变的价值已显而易见，然而对于静脉病变的诊断有着较大的局限。因为造影剂经动脉回流到静脉时其管腔内的浓度已有较大降低，大 [15]部分后处理软件不能重建出清晰的静脉图像。Loud等报道通过肘前静脉注射对比剂先行肺部增强扫描了解有无肺栓塞，2,3分钟后再行下肢静脉扫描，间接观察下肢静脉病变，能很好检测下肢深静脉血栓。此种方法属于间接法，通过观察横断面原始图像可显示下肢静脉血栓。表现为静脉腔内的充盈缺损。但对于小腿肌静脉丛的血栓显示效果也不佳。CPR重建可显示整个血栓的范围。但VR和MIP重建就不能显示病变(图10A，10B，10C)。为此，笔者尝试了通过下肢足背静脉注射造影剂的方法来直接观察下肢静脉病变，取得了良好的效果。尤其是对于诊断髂静脉受压综合症较传统的血管造影更能反映病变的情况。 髂静脉受压综合症(iliac vein compression syndrome)是髂静脉受压和(或)存在腔内异常粘连结构所引起的下肢和盆腔静脉回流障碍性疾病。也称Cockett综合征或May-Thurner综合征。其主要临床表现为左下肢肿胀，浅静脉曲张，极 [16]易引发深静脉血栓形成。1957年，May和Thurner对髂静脉受压段进行了系统 [17]的解剖分析。1965年，Cockett和Thomas对其进行了综合的临床分析，认为在左髂总静脉受压处静脉腔内易形成血栓而且难以再通。 笔者曾报道一组Cockett综合症的病例，通过多层螺旋CT血管造影，从下肢足背静脉注射(单侧或双侧)造影剂，注射速率1ml/s，延迟70s，顺静脉血流方向扫描，原始图像通过VR，CPR重建后获得了良好的重建图像，并和DSA对比基本吻合。MSCTA图像清晰，逼真，为临床进行球囊扩张和支架置入提供了帮助。Cockett综合症的主要表现为左髂总静脉受右髂总动脉明显压迫致管腔狭窄甚至闭塞，盆腔大量侧支血管开放和右髂内静脉相通，左髂总静脉横径增宽，前后径狭窄或闭塞，左髂总静脉血栓形成而闭塞，左下肢浅静脉曲张(图10D，10E，10F，10G)。 当然，此种直接法尚存很多不足之处。首先，受条件限制，注射的造影剂未经稀释，造成左下肢深静脉系统对比剂浓度过高而产生伪影，左髂总静脉和下腔 静脉对比剂浓度相对较淡，管腔内对比剂分布不均匀而产生类似充盈缺损的假象。 其次，和下肢顺行静脉造影比较，MSCTA检查不能显示深静脉的瓣膜功能情况， 无法观察对比剂是否倒流。第三，对于左髂总静脉腔内结构如嵴，瓣，桥，束带 等不能明确显示。最后，对小腿深静脉血栓不能显示。 16层螺旋CT血管造影为检查下肢血管性病变开辟了新的途径，在动总之， 脉系统中的应用日趋成熟，对静脉系统的应用价值也逐渐显现出来。相信随着研 究的不断深入，其将在下肢血管病变的诊断中发挥更大的作用。 参考文献 1( 凌华威，丁蓓，管永靖，等(多层螺旋CT血管造影对下肢动脉闭塞性疾病的诊断价 值(外科理论与实践，2001，6(5):305,307 2( Rubin GD，Schmidt AJ，Logan LJ，et al. 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