多層螺旋CT定量評估腹主動脈瘤彈性的可重復性及風險因素

韓善良 李 亮 林 苑 王 嬌 陸雪松 龔 威 邢 棟 查云飛

多層螺旋CT定量評估腹主動脈瘤彈性的可重復性及風險因素

韓善良1李 亮1林 苑1王 嬌1陸雪松2龔 威1邢 棟1查云飛1

目的探討多層螺旋CT定量評價腹主動脈瘤彈性的可重復性與風險因素。資料與方法前瞻性研究54例腎下型腹主動脈瘤患者的腹主動脈CT血管成像資料。所有受檢者均采用64排螺旋CT、回顧性心電門控技術(shù)和分段數(shù)據(jù)采集方式掃描。在腎動脈水平和腎動脈下采用半自動分割軟件計算主動脈彈性D值和脈搏波波速，比較不同水平腹主動脈彈性的差異，并進行一致性檢驗。結(jié)果腹主動脈瘤D腎動脈水平值和 D腎動脈下值分別為（1.05±0.22）×10-5/Pa、（0.49±0.18）×10-5/Pa，對應(yīng)的脈搏波波速分別為（9.68±1.09）m/s、（14.96±4.01）m/s。腎動脈水平主動脈彈性觀察者內(nèi)及觀察者間組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分別為0.92、0.89，腎動脈下水平主動脈彈性觀察者內(nèi)及觀察者間組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分別為0.85、0.79。Bland-Altman圖顯示絕大部分點位于95%一致性界限內(nèi)，2個位置測量的觀察者間差異分別為0.017×10-5/Pa、0.010×10-5/Pa，觀察者內(nèi)差異分別為0.013×10-5/Pa、0.018×10-5/Pa。多元分析顯示，瘤體的彈性與體重指數(shù)、脈壓、舒張壓和腹主動脈瘤直徑具有獨立相關(guān)性（R2=0.68）。結(jié)論多層螺旋CT定量評價腹主動脈瘤彈性值具有較高的穩(wěn)定性。研究不同危險因素與腹主動脈瘤發(fā)生的相關(guān)性，有助于臨床選擇合適的治療方式。

主動脈瘤，腹；體層攝影術(shù)，螺旋計算機；彈性；危險因素

腹主動脈瘤的發(fā)生及進展與主動脈壁彈性纖維喪失密切相關(guān)，主動脈壁不能耐受血流壓力而發(fā)生局部膨大、成瘤進而破裂[1-2]。目前，已有研究報道采用多層螺旋CT（MSCT）定量評價主動脈彈性，一次掃描，不僅能夠得到影像學解剖形態(tài)信息，而且能實現(xiàn)主動脈全心動周期內(nèi)收縮與舒張的全程監(jiān)測。然而，基于該方法的穩(wěn)定性及臨床風險因素評估鮮有報道。因此，本研究擬探討應(yīng)用MSCT定量評價腹主動脈瘤患者主動脈彈性的可重復性及其風險因素。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選擇2015年3月－2016年6月于武漢大學人民醫(yī)院行主動脈CT血管成像檢查的54例腹主動脈瘤患者，納入標準：無已知或可疑的主動脈疾病和高血壓治療史。排除標準：①腹主動脈瘤頸成角＞60°或瘤頸長度＜1.5 cm[3]；②無法屏氣、腎功能不全、碘對比劑過敏、高血壓、心律失常、高血脂及糖尿病患者。54例患者中，男40例，女14例；年齡50～72歲，平均（67.2±6.8）歲；體重指數(shù)（BMI）（29.7±2.9）kg/m2，心率（73.9±10.1）次/分，吸煙率52%（28/54）；收縮壓（136.5±17.7）mmHg，舒張壓（84.3±8.9）mmHg，脈壓（52.2±3.1）mmHg；實驗室檢查：葡萄糖（4.5±0.4）mmol/L， 膽 固 醇（4.06±0.80）mmol/L， 三 酰 甘 油（0.95±0.40）mmol/L，高密度脂蛋白（1.4±0.8）mmol/L，低密度脂蛋白（2.4±1.2）mmol/L。診斷標準：腹主動脈局部或普遍擴張，直徑大于近端正常主動脈直徑的50%以上[4]，所有患者均未接受過藥物或手術(shù)治療。所有受檢者均簽署知情同意書，未使用藥物減慢心率。

1.2 儀器與方法 采用64排螺旋CT（GE LightSpeed VCT），患者取仰臥位，連接心電信號及靜脈通路，行雙定位掃描。掃描范圍由膈肌至髂內(nèi)、外動脈分叉處。使用人工智能觸發(fā)軟件自動觸發(fā)掃描，觸發(fā)點為腎水平腹主動脈處，觸發(fā)閾值200 HU。患者正常吸氣后屏氣，進行腹主動脈增強掃描。經(jīng)右側(cè)肘前靜脈用高壓雙筒CT注射器（美國，MADRAD）以5.0 ml/s注射優(yōu)維顯（370 mgI/100 ml）80 ml，再以相同流速靜脈注射生理鹽水30 ml。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流250～750 mA，層厚0.625 mm，重組間隔0.625 mm。受檢者完成CT掃描后常規(guī)測量上臂肱動脈舒張壓和收縮壓，共測量3次，取平均值。

1.3 圖像分析 獲得的MSCT原始數(shù)據(jù)分別在0～95%R-R間期、間隔5%重組圖像，將原始數(shù)據(jù)傳至GE AW4.6工作站。采用MATLAB 7.5軟件（美國MathWorks公司），參照李亮等[5]報道，行半自動圖像分割方法，測量腹主動脈橫斷面面積的變化，測量點分別為腎動脈水平，即瘤體近端距腎動脈距離1～2 cm處和腎動脈水平下瘤體最大直徑處。在1名副主任醫(yī)師的指導下，由2名主治醫(yī)師參照三維立體定位完成測量（圖1、2），采用MATLAB編程軟件每個測量點分別測量10次，得出不同位置在舒張期和收縮期的管徑面積。分別根據(jù)公式（1）、（2）計算主動脈壁彈性值D和脈搏波傳導波速（pulse wave velocity，PWV）[6-8]。

其中，ΔA代表主動脈在心動周期內(nèi)最大與最小管腔面積的差值，A0代表主動脈的最小管腔面積，Δp代表脈壓差；ρ=1055×103kg/m3，代表管腔內(nèi)血液的密度，PWV單位m/s。

圖1 腹主動脈彈性測量位置。2條線分別代表2處測量點位置，即腎動脈水平與瘤體最大直徑處

圖2 腹主動脈瘤管腔面積測量。A.CT原始圖像進行閾值分割，通過MATLAB軟件勾畫管腔輪廓（箭）；B.輪廓提?。籆.計算管腔面積

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 18.0軟件，采用逐步回歸分析法評估主動脈彈性與年齡、性別、BMI、收縮壓、舒張壓、脈壓及心率的關(guān)系。不同水平腹主動脈彈性的差異均采用配對t檢驗，用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）和Bland-Altman方法行一致性檢驗。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 主動脈瘤彈性值測量 54例腎下型腹主動脈瘤體的最大直徑范圍3.6～4.7 cm，平均（4.1±0.5）cm；瘤體近端距腎動脈1.4～2.9 cm，平均（2.3±0.3）cm。腹主動脈瘤D腎動脈水平值和D腎動脈下值分別為（1.05±0.22）×10-5/Pa、（0.49±0.18）×10-5/Pa，對應(yīng)的PWV 分別為（9.68±1.09）m/s、（14.96±4.01）m/s。

2.2 ICC分析和Bland-Altman圖分析 2個不同位置的測量結(jié)果比較，腎動脈水平主動脈彈性觀察者內(nèi)及觀察者間ICC值分別為0.92、0.89（圖3），瘤體最大直徑處主動脈彈性觀察者內(nèi)及觀察者間ICC值分別為0.85、0.79（圖4）。Bland-Altman圖顯示絕大部分點位于95%一致性界限內(nèi)，2名觀察者2個位置測量的一致性均較好。2個位置測量的觀察者間差異分別為0.017×10-5/Pa、0.010×10-5/Pa，觀察者內(nèi)差異分別為0.013×10-5/Pa、0.018×10-5/Pa。觀察者內(nèi)測量的數(shù)據(jù)分布范圍比觀察者間窄，一致性更好。

圖3 腹主動脈瘤腎動脈水平Bland-Altman分析。A、B分別為觀察者內(nèi)一致性分析和觀察者間一致性分析。SD為標準差

圖4 腹主動脈瘤瘤體最大直徑處Bland-Altman分析。A、B分別為觀察者內(nèi)一致性分析和觀察者間一致性分析。SD為標準

2.3 主動脈彈性與臨床指標的相關(guān)性主動脈彈性與臨床生化及生理指標的相關(guān)性見表1、2。腹主動脈瘤體彈性與性別、身高、舒張壓呈正相關(guān)（P＜0.05），與年齡、BMI、收縮壓、脈壓、瘤體直徑、葡萄糖、膽固醇、三酰甘油、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、PWV等呈負相關(guān)（P＜0.05）。多元分析表明，瘤體彈性與BMI、脈壓、舒張壓及瘤體直徑具有獨立相關(guān)性（R2=0.68，P＜0.05）。

表1 主動脈彈性與臨床生化及生理指標的相關(guān)性（單因素分析）

表2 主動脈彈性與臨床生化及生理指標的相關(guān)性（多因素分析）

3 討論

研究表明，腹主動脈瘤的發(fā)病率與年齡密切相關(guān)，在亞洲，50歲以上男性發(fā)病率為25.6/10萬，70歲以上男性發(fā)病率為78.3/10萬，男性發(fā)病率約為女性的3.5倍[5]。而在美國，每年因腹主動脈瘤死亡的病例約9000例[6]。引起腹主動脈瘤的主要原因是動脈壁彈力蛋白降解，使得腹主動脈壁的機械強度顯著下降，致使動脈壁局限性膨出而成瘤。既往研究顯示，正常情況下，彈力蛋白在動脈壁中占15%～35%，而腹主動脈瘤中彈力蛋白濃度僅占5%～8%，彈力蛋白與膠原蛋白的改變減少了血管壁的強度和適應(yīng)度，使血管壁擴張[7]。

主動脈彈性的量化不僅可以評估主動脈硬化的嚴重程度，還可以指導臨床醫(yī)師為主動脈瘤患者選擇合適的支架，同時彈性的量化有助于預(yù)測腹主動脈瘤破裂。近年來，血管腔內(nèi)修復術(shù)以其創(chuàng)傷小、術(shù)后并發(fā)癥少及降低術(shù)后短期死亡率等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于臨床。但術(shù)前對管腔內(nèi)支架的選擇是確保手術(shù)成功的主要因素之一。支架選擇或植入不恰當均將導致術(shù)后瘤頸擴張、支架移位及I型內(nèi)瘺等并發(fā)癥的發(fā)生[9]。因此，術(shù)前針對腹主動脈瘤的形態(tài)、大小、部位及功能信息的評估尤為重要。

本研究結(jié)果顯示，腹主動脈瘤體彈性低于正常腹主動脈（P＜0.05），這可能是由于腹主動脈瘤體近端管壁硬化，從而使血管壁承受彈性壓力的作用逐漸下降，并最終導致其遠端主動脈瘤的形成，與既往研究[10-12]結(jié)論一致，研究認為主動脈彈性減低（PWV升高）導致動脈高壓，繼而引發(fā)心血管疾病，即動脈彈性下降與血壓升高互為因果關(guān)系。李莉麗等[13]研究認為，由于腹主動脈瘤體近端管壁硬化，從而使血管壁承受彈性壓力的作用逐漸下降，并最終導致其遠端主動脈瘤形成。因此，臨床醫(yī)師不能僅關(guān)注腹主動脈瘤體直徑，更應(yīng)該早期檢測脈壓和舒張壓的變化，血壓也應(yīng)該成為一個重要的腹主動脈瘤預(yù)測因素。

此外，本研究亦顯示BMI在腹主動脈瘤中具有重要作用，其與腹主動脈瘤發(fā)生直接相關(guān)。大樣本調(diào)查顯示，BMI是獨立于血壓的一個重要的心血管事件預(yù)測因素[14]。既往研究證實，中心性肥胖與腹主動脈瘤形成具有獨立相關(guān)性[15]。動物實驗顯示，大量的內(nèi)臟脂肪與血管周圍的脂肪含量相關(guān)，其產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)將促進腹主動脈瘤的發(fā)生和發(fā)展[16-17]。此外，有文獻報道，當腹主動脈瘤裸鼠體重減輕時，其腹主動脈瘤的擴張幾乎停滯[18]。

Bland-Altman檢驗表明，2名觀察者間及觀察者內(nèi)總的一致性均較高，而且觀察者內(nèi)的一致性優(yōu)于觀察者間，其可能原因：①軟件半自動化分割主動脈血管壁，該過程中人為矯正和優(yōu)化必不可少；②主動脈壁動脈粥樣硬化、腔內(nèi)血栓及鈣化斑塊的存在，均可能導致錯誤的中心線識別，需要手動編輯。這種手動調(diào)節(jié)可以導致不同觀察者之間彈性測量的差異。當這些輪廓難以確定和判斷時，特別是如果輪廓被血管搏動偽影或條紋假象所掩蓋，使用半自動中心線分析必然會導致在限定主動脈壁的外輪廓差異中產(chǎn)生測量差別。因此，由于技術(shù)限制所導致的測量誤差將最可能影響觀察者間的測量結(jié)果。

本研究的局限性：①本研究測量肱動脈壓及脈壓差近似代替主動脈壓，但是中央彈性動脈和周圍肌性動脈的結(jié)構(gòu)組成和功能特性均有差別[19]，沿主動脈管壁組分中維持管壁張力的膠原與彈性蛋白的相對比例不同，對于主動脈壓和脈壓差的測量不夠精確[20]。②本研究納入腎下型腹主動脈瘤作為研究對象，其所得結(jié)論是否可以類似于其他部分動脈瘤尚有待進一步研究。

總之，心電門控MSCT可實現(xiàn)對腹主動脈瘤彈性的無創(chuàng)性評價。腹主動脈瘤瘤體的彈性顯著低于非瘤區(qū)域。對腹主動脈瘤彈性的測量及危險因素的評估有利于對腹主動脈瘤成瘤機制的進一步理解，有助于指導瘤區(qū)支架內(nèi)植入治療，預(yù)測患者的治療效果。

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（本文編輯 張曉舟）

Reproducibility and Risk Factors of Aortic Distensibility Quantification in Abdominal Aortic Aneurysm Using Multi-slice Spiral CT

HAN ShanliangLI LiangLIN YuanWANG JiaoLU XuesongGONG WeiXING DongZHA Yunfei

PurposeTo investigate the reproducibility and risk factors of aortic distensibility Quantification in patients with abdominal aortic aneurysm using multi-slice spiral CT.Materials and MethodsThe abdominal aortic computed tomography angiography data of 54 patients with infrarenal abdominal aortic aneurysm were prospectively studied.64-muti detector spiral CT,retrospective ECG-gating and segment data collecting scanning were all carried out.The aortic distensibility,D value,and pulse wave velocity at renal artery level and infrarenal artery level were calculated using semiautomatic segmentation software.The difference of aortic distensibility at different levels was compared,and consistency test was performed.ResultsThe D value at renal artery level and infrarenal artery level of abdominal aortic aneurysm was (1.05±0.22)×10-5/Pa and (0.49±0.18)×10-5/Pa,respectively; and the corresponding pulse wave velocity was(9.68±1.09) m/s and (14.96±4.01) m/s,respectively.The intraclass correlation coefficient of intra- and interobserver at renal level was 0.92 and 0.79,while it was 0.85 and 0.79 at infra level.The Bland-Altman graph showed that the vast majority of points were within the 95%CI,the difference of intraobserver between the two positions was 0.017×10-5/Pa and 0.010×10-5/Pa,and the difference of interobserver was 0.013×10-5/Pa and 0.018×10-5/Pa.Multivariate analysis of all these variables showed aortic distensibility to be independently correlated to body mass index,pulse pressure,diastolic pressure and abdominal aortic aneurysm diameter (R2=0.68).ConclusionThe Quantification of aortic distensibility using multi-slice spiral in patients with abdominal aortic aneurysm shows high stability.Taking into consideration of the relationship between different risk factors and the incidence of abdominal aortic aneurysm can lead to a better clinical approach.

Aortic aneurysm,abdominal; Tomography,spiral computed; Elasticity; Risk factors

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.10.014

1.武漢大學人民醫(yī)院放射科 湖北武漢430060

2.中南民族大學生物醫(yī)學工程學院醫(yī)儀器教研室 湖北武漢 430074

查云飛

Department of Radiology,Renmin Hospital of Wuhan University,Wuhan 430060,China

Address Correspondence to:ZHA YunfeiE-mail: zhayunfei999@126.com

國家自然科學基金（81601461）

R543.1；R445.3

2017-05-15

修回日期：2017-08-12

中國醫(yī)學影像學雜志

2017年 第25卷 第10期：767-771

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (10): 767-771