光谱CT在超急性期预测大面积脑梗死患者恶性脑水肿发生的价值.pdf

医学影像学杂志2024年第34 卷第2 期 J Med Imaging Vol.34 No.2 2024光谱 CT 在超急性期预测大面积脑梗死患者恶性脑水肿发生的价值王英凯1，侯红军2，崔林阳2，于永泉2，陈亚楠11.潍坊医学院医学影像学院 山东 潍坊 261053；2.山东省威海市中心医院影像科 山东 威海 264400【摘 要】目的探讨光谱 CT 定量参数在超急性期预测大面积脑梗死患者恶性脑水肿（MCE）发生的价值。方法选取 35 例在威海市中心医院接受光谱 CT 检查的超急性期大面积脑梗死患者作为观察对象，根据患者是否发生 MCE，将患者分为脑水肿恶性组和非恶性组。计算两组患者脑缺血区净水摄取率（NWU）、碘浓度变化率（IC）及有效原子序数变化率（Zeff）。比较各定量参数组间差异，将差异有统计学意义的参数纳入多因素 logistic 回归，构建 logistic 回归模型；采用受试者操作特征（ROC）曲线评估各定量参数及回归模型的预测效能。结果NWU、IC 及 Zeff组间差异有统计学意义（P 0.05），IC 是发生 MCE 的独立预测因素。由 NWU、IC 及 Zeff建立的回归模型曲线下面积（AUC）为 0.889，特异度为88.24%。结论光谱 CT 定量参数 IC、Zeff与传统 CT 定量参数 NWU 建立的回归模型，对预测 MCE 具有较高的准确率。【关键词】大面积脑梗死；体层摄影术，X 线计算机；光谱成像；恶性脑水肿中图分类号：R743；R814.42 文献标识码：A 文章编号：1006-9011（2024）02-0014-04The value of spectral CT in the hyperacute phase in predicting the occurrence of malignant cerebral edema in patients with large hemispheric infarctionWANG Yingkai1，HOU Hongjun2，CUI Linyang2，YU Yongquan2，CHEN Yanan11.School of Medical Imaging，Weifang Medical University，Weifang 261053，China2.Department of adiology，Weihai Central Hospital，Weihai 264400，China【Abstract】ObjectiveTo explore the value of quantitative spectral CT in predicting the occurrence of malignant brain edema in patients with hyperacute phase large hemispheric infarction.MethodsThirty-five patients with large hemispheric infarction in the hyperacute stage who underwent spectral CT examination in Weihai Central Hospital were selected as observation subjects.The endpoint of this study was the occurrence of malignant cerebral edema，according to which the patients were divided into a malignant and non-malignant group of cerebral edema.The rates of net water uptake（NWU），iodine concentrations variation rate（IC），and effective atomic number variation rate（Zeff）were calculated for the ischemic regions of the brain in both groups of patients.Comparing the differences between groups for each quantitative parameter，parameters with statistically significant differences were included in multifactor logistic regression and logistic regression models were constructed.The predictive efficacy of each quantitative parameter and regression model was assessed using subject operating characteristic（ROC）curves.ResultsThe differences between NWU，IC and Zeff groups were statistically significant（P1/3大脑中动脉供血区，或7天内随访CT平扫显示梗死区1/2大脑中动脉供血区6。排除标准：1）合并脑肿瘤、血管畸形、脑出血等其他脑内病变；2）各种原因所致图像质量差，无法进行分析；3）既往有大面积脑梗死病史。本文经医院伦理委员会审核批准。本文的终点为发生MCE，即患者7天内随访CT出现大脑中线偏移5mm、因脑水肿进展接受去骨瓣减压术或死亡7-8。基于此将患者分为脑水肿恶性组17例和非恶性组18例。1.2检查方法采用Philips IQon Spectral CT机，对患者行CT平扫和CTA一站式检查，患者取仰卧位、头先进。先行 CT 平扫，管电压 120kVp，管电流 30mAs，层厚1.25mm，层间距 1.25mm，螺距 0.296，准直器宽度640.625mm，旋转时间0.5s。CTA管电压120kVp，自动管电流，层厚 1.00mm，层间距 0.75mm，螺距0.985，准直器宽度640.625mm，旋转时间0.5s，采用高压注射器经肘静脉注射对比剂碘海醇（350mgI/ml），注射剂量0.6ml/kg，注射流率34ml/s。选择对比剂智能追踪阈值触发技术进行单时相CTA扫描。1.3图像分析在 Philips ISP（intellispace portal version9.0，Philips Healthcare）图像工作站进行数据处理，参照光谱 CTA的碘密度图及有效原子序数融合图提示的缺血范围最大层面（图1），在CT平扫和光谱CTA图像上手动绘制病灶ROI和对侧镜像脑区ROI，尽量避开颅骨、脑沟，分别读取并记录缺血区和对侧镜像区 CT 密度值（hounsfieldunit，HU）、碘浓度值（iodine concentration，IC）、有效原子序数值（effective atomic number，Zeff）。将上述参数代入下列公式分别计 算 NWU、碘 浓 度 变 化 率（iodine concentrations variation rate，IC）以及有效原子序数变化率（effective atomic number variation rate，Zeff）。NWU=1-（HU患侧/HU对侧）100%IC=（IC对侧-IC患侧）/IC对侧 100%Zeff=（Zeff对侧-Zeff患侧）/Zeff对侧 100%数据测量由操作者经1位副主任医师指导，在不知患者预后的情况下盲测，并于2个月后再次测量，最终取平均值。1.4统计学分析采用SPSS 27.0和MedCalc 20.0软件进行数据分析。采用ICC分析两次测量的一致性，大于0.75为一致性较好。正态分布计量资料以-x s表示，组间比较采用独立样本 t 检验；非正态分布计量资料以 M（P25P75）表示，组间比较采用 Mann-Whitney U 检验。计数资料以比例表示，组间比较采用Fisher精确检验。采用多因素Logistic回归分析确定MCE的独立影响因素，并建立多参数联合的回归模型。对各参数及回归模型进行ROC曲线分析以探讨各参数及回归模型的预测性能。P 0.05）；两组患者的NWU、IC及Zeff之间的差异均有统计学意义（P 0.05）。回归模型的特异度最高，但其灵敏度相对较低，见表2、（图26）。3讨论本文首次基于光谱CT定量参数在超急性期对大面积脑梗死后MCE的发生进行预测，结果显示光谱 CT 定量参数具有较好的预测价值，其中 IC 是MCE 发生的独立预测因素，将光谱 CT 定量参数IC、Zeff与传统CT定量参数NWU构建回归模型诊断特异度进一步提高。目前对 MCE的预测大多基于传统 CT参数，其中NWU及其衍生参数在缺血性脑卒中的诊断和治15医学影像学杂志2024年第34 卷第2 期 J Med Imaging Vol.34 No.2 2024疗中已得到广泛关注和应用9。该指标基于CT密度与体积变化的物理原理来反映脑组织含水量的变化10-11。本文中MCE组患者NWU截断值为6.86%，与SHI等3的研究结果相近（截断值为7.3%），差异可能源于测量方法和样本容量的不同。光谱CT利用双层不同材质探测器在常规扫描中即可实现能谱信息采集，较传统CT显著提升图像对比度，并可获取多参数信息12-13。既往研究4证实光谱 CTA有助于缺血性脑卒中患者异常缺血区的显示，同时定量参数可为缺血性疾病的评估提供123456图15 男，55岁。大面积脑梗死患者头颅传统CT平扫和光谱CTA后处理图像；图1 为碘密度图与有效原子序数图的融合图，右侧大脑半球可见大片异常显色区，提示该区域存在脑缺血。图24 分别为传统CT平扫图、碘密度图、有效原子序数图，均参照图1在缺血区和对侧镜像脑区勾画ROI。图5 为该患者出院前最后一次随访CT图像，显示右侧大面积脑梗死，但大脑中线未明显移位，即未发生MCE。图6 NWU、AIC、AZeff及回归模型的ROC分析。表1脑水肿非恶性组与恶性组一般资料及CT定量参数比较变量年龄（岁）男 n（%）入院时间（天）治疗方案 n（%）保守治疗 静脉溶栓 机械取栓影像参数（%）NWU IC Zeff非MCE组（n=17）70.0（59.081.5）12（70.6）150.0（91.1180.0）4（23.5）9（52.9）6（35.3）6.49（5.709.04）40.89 15.551.08 0.63MCE组（n=18）68.0（65.85.5）9（50.0）180.0（120.0217.5）8（44.4）7（38.9）7（38.9）10.12（8.6811.81）63.72 12.891.78 0.49t/Z-0.529a-1.589a-2.904a-4.919b-3.658bP0.5970.3050.1120.2890.5051.0000.0040.0016.8642.911.070.51灵敏度（%）10094.4494.4477.78特异度（%）70.5976.4770.5988.2416医学影像学杂志2024年第34 卷第2 期 J Med Imaging Vol.34 No.2 2024定量客观指标。碘密度图14-15直观显示碘在组织中的分布，IC可反映不同组织的血流灌注状态16。沈连芳等17研究证实低灌注反映的缺血严重程度与MCE 的发生有关。本文结果证实 IC 是预测 MCE的独立预测因素，当IC42.91%时，患者发生MCE的可能较大，AUC达0.897。IC在本文中预测效能高于NWU，可能与超急性期大面积脑梗死患者血流灌注变化较组织含水量变化更敏感有关。使用Zeff定量区分急性缺血性脑卒中患者正常和缺血脑组织，结果证实Zeff在正常和缺血区之间的差异有统计学意义。本文进一步使用Zeff来反映缺血区病变的严重程度，其预测MCE的AUC达0.853，推测Zeff的变化与缺血脑组织内水等低原子序数成分的增多，以及注入对比剂后碘等高原子序数成分的相对减少有关，可同时反映缺血脑组织水肿程度增加以及血流灌注降低情况，为预测MCE提供定量指标。但本文中该预测参数特异度相对较低，表明该预测指标存在将非MCE患者误诊为MCE的风险。在本文中由光谱CT参数IC、Zeff与传统CT参数NWU构建的回归模型与IC单个预测因素的预测效能相近，AUC达到0.889，且特异度有所提升，为88.24%。由于回归模型从光谱定量参数和传统CT值两个方面进行预测，预测结果较为客观、科学。这有利于在超急性期识别出MCE患者和非MCE患者，使非MCE患者免于接受去骨瓣减压术，而选择更佳治疗方案。但本文中该预测模型灵敏度相对较低，存在一定漏诊的可能，还需结合临床其它预测方法综合评估。本文尚存在不足之处：1）样本量较小，可能存在选择偏倚；2）为单中心回顾性分析，未来需开展多中心分析探讨光谱CTA定量参数对预测MCE的诊断价值；3）手动勾画ROI效率较低，且ROI可能会包含部分脑沟及小钙化灶，影响结果准确性，未来需结合智能软件进一步探讨。综上所述，双层探测器光谱CT可在超急性期为预测大面积脑梗死后 MCE 的发生提供定量参数，IC是发生MCE的独立预测因素，且由光谱CT定量参数IC、Zeff与传统CT定量参数NWU构建的回归模型预测准确率进一步提高，可为临床诊治提供更多参考依据。参考文献：1REININK H，JTTLER E，HACKE W，et al.Surgical Decompression for Space-Occupying Hemispheric Infarction：A Systematic Review and Individual Patient Meta-analysis of Randomized Clinical Trials J.JAMA Neurol.2021，78（2）：208-216.2PALLESEN L P，BARLINN K，PUETZ V.Role of Decompressive Craniectomy in Ischemic Stroke J .Front Neurol.2019，19（8）：1119-1125.3SHI J，WU H，DONG Z，et al.Automated quantitative lesion water uptake in acute stroke is a predictor of malignant cerebral edema J.Eur Radiol.2022，32（4）：2771-2780.4侯红军，张洪胜，刘杰，等.双层探测器光谱CT血管成像评估急性缺血性脑卒中灌注的价值 J.中华放射学杂志，2021，55（12）：1277-1281.5中华医学会神经病学分会，中华医学会神经病学分会脑血管病学组.中国急性缺血性脑卒中诊治指南2018 J.中华神经科杂志，2018，51（9）：666-682.6中华医学会神经外科学分会，国家卫健委脑卒中筛查与防治工程委员会，海峡两岸医药卫生交流协会神经外科分会缺血性脑血管病学组.大面积脑梗死外科治疗指南 J.中华医学杂志，2021，101（45）：3700-3711.7WEN X，HU X，XIAO Y，et al.Radiomics analysis for predicting malignant cerebral edema in patients undergoing endovascular treatment for acute ischemic stroke J.Diagn Interv Radiol.2023，29（2）：402-409.8PU M，CHEN J，CHEN Z，et al.Predictors and outcome of malignant cerebral edema after successful reperfusion in anterior circulation stroke J.J Stroke Cerebrovasc Dis.2023，32（6）：107139-107145.9宁聪，陈忠萍，石珍珍，等.脑组织净水摄取率在急性缺血性卒中诊断和治疗中应用的研究进展 J.吉林大学学报（医学版），2023，49（1）：237-243.10BROOCKS G，FLOTTMANN F，SCHEIBEL A，et al.Quantitative Lesion Water Uptake in Acute Stroke Computed Tomography Is a Predictor of Malignant Infarction.Stroke.2018 Aug；49（8）：1906-1912.11康英杰，张颖颖，龚志刚，等.血管性认知障碍的脑白质微结构改变 J.中国中西医结合影像学杂志，2023，21（4）：387-391.12中华放射学杂志双层探测器光谱CT临床应用协作组.双层探测器光谱CT临床应用中国专家共识（第一版）J.中华放射学杂志，2020，54（7）：635-643.13田玉亭，李代欣，付志浩，等.双层探测器光谱CT虚拟平扫和碘图在鉴别结核性和肿瘤性胸膜炎中的联合应用 J.医学影像学杂志，2023，33（9）：1575-1580.14HUANG J，CHEN J，WANG X，et al.The diagnostic value of quantitative parameters on dual-layer detector-based spectral CT in identifying ischaemic stroke J.Front Neurol.2023，23（14）：1056941-1056947.15万绪明，侯红军，刘杰，等.双层探测器光谱CT在肺间质性病变合并肺癌病理亚型评估的应用价值 J.医学影像学杂志，2023，33（8）：1373-1377.16GAO L，LU X，WEN Q，et al.Added value of spectral parameters for the assessment of lymph node metastasis of lung cancer with dual-layer spectral detector computed tomographyJ.Quant Imaging Med Surg.2021，11（6）：2622-2633.17沈连芳，房伟，张焕磊，等.基于残余组织达峰时间的血流动力学变化预测急性前循环缺血性卒中脑组织水肿严重程度的研究 J.中华放射学杂志，2023，57（7）：733-740.（收稿日期：2023-10-20）17