優化椎動脈造影在基底動脈穿支血管顯示中的應用研究

最新 06-30

陳超，楊凈松，趙衛，李星海，李彬.優化椎動脈造影在基底動脈穿支血管顯示中的應用研究[J/CD].中華介入放射學電子雜誌，2018，6（2）：170-174.

【摘要】目的：評價優化椎動脈造影顯示基底動脈穿支血管的效果，以避免在神經介入術中損害相關後循環穿支動脈。方法：選取2017年3月-7月在我院行後循環全腦數字減影血管造影（DSA）檢查的患者共80例，並隨機分為對照組40例（常規椎動脈造影）和實驗組40例（優化椎動脈造影）。造影后在不同模式下觀測基底動脈以及雙側大腦後動脈，確定能否辨認穿支動脈，並統計兩組每段穿支數目的不同。結果：兩組造影后穿支動脈進行對比，發現實驗組大腦後動脈P1段穿支動脈左、右側分別為2.00±1.01和1.95±1.10支，對照組P1段左、右側穿支動脈為1.52±0.71和1.45±0.81支；實驗組P2段左、右側穿支動脈為1.45±0.99和1.43±1.15支，對照組P2段左、右側穿支動脈為0.78±0.65和0.55±0.55支；實驗組基底動脈左、右側腦橋穿支動脈為1.87±0.88和1.80±1.07支，對照組基底動脈左、右側腦橋穿支動脈為0.37±0.54和0.28±0.50支；對照組觀察所得各部位穿支動脈少於實驗組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。結論：全腦數字血管造影中，經優化的椎動脈造影方法能夠更有效地顯示出後循環穿支動脈的數量，更好地觀察穿支動脈走行，可以指導神經介入手術，防止術中損害相關穿支動脈。

【關鍵詞】基底動脈；大腦後動脈；穿支動脈；數字減影血管造影

後循環相關穿支動脈損傷是神經介入術中的嚴重併發症，大腦後動脈穿支動脈的損傷可能會引起嚴重的基底動脈尖綜合征甚至死亡[1-3]，腦橋動脈的梗死閉塞可能引起腦幹綜合征，出現嗆咳等併發症。臨床應用中穿支動脈的顯示情況主要依據造影來評估，然而，目前有關如何在影像學上提高後循環穿支顯示率的相關研究較少。本研究通過優化椎動脈造影等方法，以期更好地顯示穿支動脈，為神經介入手術提供指導，防止在術中損害相關後循環穿支動脈。

選擇2017年3月—7月在我院行後循環造影檢查的患者共80例，排除所有不適合造影的患者，例如：嚴重心、腎功能不全，甲狀腺功能亢進和呼吸衰竭；哮喘、高血壓、嚴重心臟病；無需進行後循環造影檢查等。所有患者均簽署知情同意書，共分為兩組：對照組40例，男24例，女16例，年齡31～77歲，平均（51.4±10.1）歲，使用常規造影方法。實驗組40例，男20例，女20例，年齡29～78歲，平均（52.5±10.3）歲，使用優化造影方法。兩組的性別構成（χ2=0.01）和年齡（t=0.47）差異無統計學意義。

1.設備及造影方法：採用荷蘭Philips Allura Xper FD20血管造影機；造影方法：採用Seldinger穿刺技術經右側股動脈入路，將導管先後插入主動脈弓和雙側椎動脈進行造影。2D椎動脈造影時，動脈期以6幀/s的速率進行採集，同時將採集過程中的圖像放大至22倍。此外，高壓注射器以流速4 ml/s、流量6 ml注射對比劑。3D椎動脈旋轉造影時，先記錄2D造影時基底動脈穿支動脈顯影最明顯時刻的幀數，計算出相應時間，即2D觀察到第N幀時穿支顯影最明顯，則延遲時間為0.167N秒。在造影中，一般穿支動脈出現最明顯時候的幀數為第22～25幀，換算為時間約為第4秒，故注射延遲時間為3～4 s，而流速調整至4 ml/s，總量20～24 ml。同時，行二次旋轉造影，先空轉採集蒙片，再二次旋轉得到造影像，最終將兩者相減得到圖像。3D旋轉造影時圖像也放大到22倍，C臂造影旋轉約5 s，每秒為26幀，共133幀。

2.圖像處理及重建：將兩組3D旋轉造影原始圖像傳輸至Philips專用血管造影工作站，運用工作站自帶分析軟體功能處理來自掃描儀的3D旋轉DSA圖像，進行觀測、處理與重建，並測量分析穿支動脈的數目、起源和走行等，不同的後處理技術得到不同的圖像。後處理技術包括容積再現（volume rendering technique，VRT）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、多平面重組（multi planner reformation，MPR）等，在使用標準的VRT時，窗寬靈活調節在21～24之間，而在使用MPR和MIP時，通常將層厚控制為0.1 mm和6～10 mm。不同患者盡量在基底動脈同一位置，尤其在使用容積再現技術時，測量感興區ROI大多數情況下設為50%，解析度調至最高，並再次使用血管減影的模式。在有經驗的介入科醫生閱片後確定能否辨認穿支動脈，並統計每段穿支動脈的數目。

採用SPSS 20.0統計軟體對上述結果進行數據分析。兩組圖像顯示的穿支動脈數採用x±s表示，比較採用兩獨立樣本t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

對比兩組雙側大腦後動脈P1段、P2段以及基底動脈發出的穿支動脈，發現實驗組的穿支動脈數多於對照組，差異有統計學意義，見表1。採用精確延遲曝光和放大圖像處理，以及多模式後重建對於雙側基底動脈腦橋穿支動脈、大腦後動脈P1段、P2段穿支動脈，結果示優化造影方法均優於傳統造影方法，見圖 1、2。

表1 兩組基底動脈和大腦後動脈發出的穿支動脈數量比較（n=40，支，x±s）

1A:椎動脈正位2D造影，42倍圖像，箭頭所指為穿支動脈；1B、1C：精確延遲3D造影后VRT重建，箭頭所指為基底動脈和大腦後動脈的穿支動脈，可以清楚觀察其走行；1D：精確延遲3D造影后MPR重建，箭頭所指出可清楚看到穿支動脈的起源部位。

圖1 典型病例1（女，55歲，蛛網膜下腔出血）採用優化椎動脈造影后的穿支動脈顯示情況

2A:椎動脈正位2D造影，42倍圖像，箭頭所指為穿支動脈；2B、2C：精確延遲3D造影后VRT重建，箭頭所指為穿支動脈，走行清晰；2D：精確延遲3D造影后MPR重建，箭頭所指為基底動脈頂端處穿支動脈的起源部位。

圖2 典型病例2（男，59歲，左側M1段狹窄）採用優化椎動脈造影后的穿支動脈顯示情況

討論

基底動脈和大腦後動脈是後循環血管疾病的好發部位，而此處的穿支血管供應重要的腦幹、中腦區域和基底神經節以及內囊結構，臨床上首選的治療方案為神經介入治療，但此處穿支動脈的顯微解剖特徵以及在影像學上的相關文獻描述相對較少。術中一旦這些細小的穿支動脈發生損傷、閉塞會導致嚴重的併發症，所以如何更好的識別這些穿支動脈並給予保護，是防止患者術後有無嚴重併發症的關鍵。

近年來，隨著影像學設備的發展，顱內細微的結構能夠被發現，對不同成分物質的顯示也有各自的優勢[4-5]，例如新技術椎-基底動脈平行解剖磁共振成像（basi-parallelanatomic scanning，BPAS）[6]豐富了無創檢查對腦血管疾病的診斷，但是對於穿支動脈這類細小的血管，尤其是小於1 mm的血管及其分支，無論CT或是MRI，由於技術的限制通常很難發現。雖然有報道稱，用高視野MRI成像能夠發現類似的血管[7]，但效果並不理想。

臨床上全腦血管造影是血管性疾病檢查的金標準，不僅能清晰顯示腦血管的各個分支及血流方向，而且還能避免血管結構重疊，運用後處理技術，可任意空間角度觀察病變血管情況，並準確測量病變血管的直徑，減少對比劑的用量、手術時間以及曝光劑量[8-9]，在顱內血管疾病的診斷方面有著不可替代的優勢[10-11]。但對於顱內的穿支血管，即使是DSA，也會因為血管太細，使造影劑無法充填進去以及儀器本身解析度限制等因素，對其顯示會有一定的困難，且因其為有創檢查，也限制了其在臨床上的應用[12-15]。

本研究改變傳統的教科書式椎動脈造影方法，即2D造影時流速3 ml/s，總流量5 ml；3D造影時流速 3 ml/s，總流量 15 ml，曝光延遲時間1.5～2.0 s；造影時忽略患者的導管位置、年齡等因素，導致可能無法採集到此處穿支動脈的充盈圖像。而本實驗在主要椎動脈超選擇插管後，2D造影時改變對比劑用量，通過高壓注射器以流速4 ml/s、流量6 ml注射，同時造影時放大圖像至22倍，若患者條件不允許，常規放大至42，術後在影像歸檔和通信系統（PACS）的終端在進行放大。研究結果發現後循環相關穿支血管數目比之前造影方法明顯增多，形態也更清晰。但是2D造影無法觀測其穿支血管的走行以及解剖學特性，所以需要行3D旋轉DSA，提供較常規DSA更豐富的信息，任意角度觀察血管及病變的三維關係。實驗中常用的後處理有VRT、MPR和MIP。獲得良好的穿支動脈重建圖像，需要得到較好的3D旋轉DSA，而前提要精確掌握2D造影時穿支動脈充盈最佳的幀數，以此算好時間位點。一般常規2D最佳充盈像在22～25幀左右，設定採集速率為每秒6幀，故3D旋轉DSA時，時間延遲造影約為4s，進行精確延遲曝光，同時設置流速為4ml/s，總量20～24 ml，在此過程中發現每根穿支血管比之前充盈更好，同時造影放大至22倍，增加其顯示的清晰程度。

結果顯示，與之前的1K圖像1 240×960像素矩陣的血管造影系統相比，最新一代的血管造影系統有著更高的空間解析度，使用了2K圖像，像素矩陣近500萬，3D旋轉造影連續採集可提供更多可靠的血管圖像。而在3D重建中，巧妙運用後重建程序，可以觀測到穿支動脈的不同內容。容積再現可方便觀測血管的走行和側支吻合情況，MPR（層厚為0.1 mm）和MIP（層厚為6～10 mm）可以最大限度地觀測血管的起源，將一些小血管從疊加中顯示出來。

本實驗中新的造影方法，造影時需將圖像放大，因此無法顯示遠端分支及部分椎動脈，故應根據具體情況，決定是否行精確延遲放大曝光觀察其穿支動脈；通過觀察發現，3D旋轉DSA是連續曝光後整合的動態圖像，單獨停在某幀時對於小的穿支血管觀察不滿意；重建時有時仍存在血管重疊等限制，導致細小穿支動脈被默認為軟組織而被減除。

國外曾有報道，通過使用西門子血管造影機，在採集過程中運用Dyna CT，原始數據至少達300幅圖像以上，圖像細節的顯示更加細膩，而且解析度相對更好，能更充分的顯示穿支動脈[16-17]。而針對Philips Allura Xper FD20血管造影機，有類似VASO CT，在此實驗的基礎上可以得到更完美的圖像。但因目前本院使用的3D旋轉DSA還未裝此款軟體，所以無法達到更好的效果。

綜上所述，本研究採用精確延遲放大曝光技術，在現有條件下可以更好地顯示基底動脈腦橋穿支動脈及大腦後動脈穿支動脈，並運用多種重建，其效果明顯優於傳統造影方法對於穿支動脈的顯示，更清晰觀察穿支動脈發出的走形、與周圍血管的關係。（參考文獻略）

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