CT雙能量技術(shù)在顱頸交界區(qū)韌帶損傷診斷中的應(yīng)用可行性分析

張武，陳晶，陳建強(qiáng)，戰(zhàn)躍福，王雄，楊光，梁其洲

(中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬?？卺t(yī)院放射科，海南 ?？?570208)

CT雙能量技術(shù)在顱頸交界區(qū)韌帶損傷診斷中的應(yīng)用可行性分析

張武，陳晶，陳建強(qiáng)，戰(zhàn)躍福，王雄，楊光，梁其洲

(中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬海口醫(yī)院放射科，海南 ?？?570208)

顱頸交界區(qū)是頭顱向頸椎過渡的關(guān)鍵部位，該區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能特殊。顱頸交界區(qū)韌帶在維持顱頸部的穩(wěn)定和正常旋轉(zhuǎn)、屈伸運(yùn)動(dòng)中扮演著重要角色。顱頸交界區(qū)韌帶損傷，輕則引起寰枕樞關(guān)節(jié)脫位，重則損傷延髓、頸髓引起癱瘓甚至危及生命。顱頸交界區(qū)韌帶眾多，位置深，相互重疊，其損傷診斷困難，成為臨床和影像研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文通過對(duì)CT雙能量技術(shù)在韌帶損傷診斷中的應(yīng)用可行性進(jìn)行分析、綜述，為顱頸交界區(qū)韌帶損傷的臨床診斷、治療及預(yù)后評(píng)估提供技術(shù)支持和參考依據(jù)。

雙能量技術(shù)；顱頸交界區(qū)；韌帶；容積成像；電子計(jì)算機(jī)體層攝影

顱頸交界區(qū)(craniocervical junction，CCJ)是指顱骨和頸椎的連接部位，由枕骨、寰椎和樞椎等骨性結(jié)構(gòu)及其周圍韌帶組織圍成，其內(nèi)有脊髓、動(dòng)靜脈及神經(jīng)穿行，該區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能特殊。CCJ韌帶數(shù)量眾多，主要有齒突尖韌帶、翼狀韌帶、寰椎十字韌帶和覆膜。CJJ韌帶在維持CJJ的穩(wěn)定和正?；顒?dòng)中起著重要作用，CCJ韌帶一條或多條受損，輕則引起寰枕樞關(guān)節(jié)脫位，重則破壞血管、神經(jīng)乃至脊髓，以至患者癱瘓甚至危及生命。通過對(duì)顱頸交界區(qū)的解剖結(jié)構(gòu)及電子計(jì)算機(jī)雙能量韌帶攝影技術(shù)(dual source computed tomography，DSCT)在CCJ韌帶損傷診斷中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行分析、綜述，為臨床醫(yī)師對(duì)CCJ韌帶損傷的精準(zhǔn)診斷、治療方案選擇及預(yù)后評(píng)估提供技術(shù)支持和參考依據(jù)。

1 CCJ韌帶的解剖結(jié)構(gòu)及功能

CCJ韌帶位于寰椎前弓后方和頸髓前方，可分為前、中、后三層，前層為齒突尖韌帶和翼狀韌帶，中層為寰椎十字韌帶，后層為覆膜。許亮[1]認(rèn)為寰椎十字韌帶是維持頭頸部穩(wěn)定最主要的韌帶，其次為翼狀韌帶。

1.1 寰椎十字韌帶 寰椎十字韌帶由寰椎橫韌帶和上、下縱束構(gòu)成。寰椎橫韌帶與寰椎左右側(cè)塊相連，能有效防止齒突后移。夏虹等[2]認(rèn)為寰椎橫韌帶與齒狀突的位置關(guān)系并不恒定。在寰椎橫韌帶中部，有一縱向走形的纖維束，分為上下兩段，其上端附于枕骨大孔前緣，下端連于樞椎椎體后面，能有效限制寰椎過度前移。寰椎橫韌帶與上、下兩縱束排列呈十字，故稱為寰椎十字韌帶。

1.2 翼狀韌帶 翼狀韌帶由齒突尖向外上方走行，附著于同側(cè)枕骨髁內(nèi)側(cè)，分為左右兩部分，能有效防止上頸部軸向過度旋轉(zhuǎn)、屈伸。有研究表明翼狀韌帶水平投影成150°～180°角，雙側(cè)對(duì)稱，呈“V”字型[3]。

1.3 齒突尖韌帶 齒突尖韌帶也稱齒突懸韌帶，兩端分別連于齒突尖和枕骨大孔前緣，呈縱向走形，固定齒突。王金月等[4]表明齒突尖韌帶在長度和厚度方面?zhèn)€體差異大。

1.4 覆膜 覆膜較薄，質(zhì)地堅(jiān)韌，起于枕骨斜坡，向下移行為后縱韌帶，呈縱向走形，覆蓋于寰椎十字韌帶后表面，限制寰樞關(guān)節(jié)過度前屈和后伸。

2 顱頸交界區(qū)韌帶損傷的原理及病理生理改變

CCJ韌帶的損傷，是指在墜落、交通及潛水事故等各種暴力的作用下，使頭頸處于過伸或被動(dòng)過屈位以致其軸向壓縮力增加，從而引起周邊韌帶的結(jié)構(gòu)和完整性破壞，進(jìn)一步引起枕寰樞關(guān)節(jié)脫位、骨折等[5-7]。

3 CT雙能量技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

3.1 CT雙能量技術(shù)的發(fā)展 CT雙能量技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，受當(dāng)時(shí)條件的限制，早期雙能量CT僅能完成兩次連續(xù)獨(dú)立掃描，卻無法實(shí)現(xiàn)組織無縫連接成像。受當(dāng)時(shí)CT分辨率和像素等因素的影響，低電壓球管輸出的能量無法與高電壓球館達(dá)到一致。因此CT雙能量技術(shù)未得到廣泛的應(yīng)用[8]。2005年11月，全球首臺(tái)無縫連接雙能量CT誕生，很大程度上解決了傳統(tǒng)CT掃描時(shí)間較長及圖像分辨率低的問題，在臨床中得到了廣泛的應(yīng)用，是CT發(fā)展史上的又一次飛躍。

3.2 雙能量CT的結(jié)構(gòu) 雙能量CT由互成90°角的兩個(gè)獨(dú)立球管及兩套獨(dú)立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。雙能量CT兩個(gè)球管的管電壓分別是140 kV和80 kV，低管電壓球管的管電流為高管電壓球管管電流的3倍，以保證輸出射線有足夠的能量。兩球管可對(duì)受檢部位進(jìn)行同時(shí)同層獨(dú)立掃描，獲得的兩組數(shù)據(jù)在時(shí)空上不存在差異，能確保兩組圖像有良好的對(duì)比性。兩球管電壓及電流可單獨(dú)調(diào)節(jié)，兩球管的電壓和電流大小可以完全不同。因此，利用CT雙能量技術(shù)可對(duì)機(jī)體組織病變進(jìn)行區(qū)分定性[9-10]。在Z軸方向上采用飛焦點(diǎn)技術(shù)，可獲得多薄層等中心影像圖像，按這種掃描方式，一組探測器旋轉(zhuǎn)一次，可獲得多層薄層影像，大大縮短了掃描時(shí)間。

3.3 雙能量CT的工作原理 DSCT有單能量和雙能量兩種工作模式，可通過操作臺(tái)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置。單能量模式是僅啟用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)A。運(yùn)行效率相當(dāng)于一臺(tái)普通64層螺旋CT機(jī)，即X射線由球管A發(fā)出，透過受檢者經(jīng)人體衰減后被探測器A接收，進(jìn)而通過數(shù)電轉(zhuǎn)化、重建后得到相應(yīng)的灰階圖像。單次掃描，要獲得足夠數(shù)量的高分辨的影像圖像，球管-探測器系統(tǒng)需旋轉(zhuǎn)180°。單能量模式主要用于頭、頸、胸、腹及四肢的定位、常規(guī)平掃及增強(qiáng)掃描。雙能量模式是兩套球管-探測器系統(tǒng)A和B同時(shí)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，獨(dú)立發(fā)射和接收射線。圖像重建時(shí)，兩套球管-探測器系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)既可各自獨(dú)立重建，也可融合重建。利用雙能量模式進(jìn)行信息采集，欲得到優(yōu)質(zhì)圖像，A球管-探測器系統(tǒng)的參數(shù)條件與單能源模式相同，而B球管-探測器系統(tǒng)只需旋轉(zhuǎn)90°。兩組數(shù)據(jù)經(jīng)相應(yīng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、組合，可大大提高成像時(shí)間分辨率和空間分辨率。

4 CT雙能量技術(shù)在CCJ韌帶損傷診斷中應(yīng)用可行性分析

臨床工作中，韌帶損傷通常采用臨床測試聯(lián)合影像學(xué)檢查對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確診斷。臨床測試包括對(duì)患者的主觀感受和關(guān)節(jié)穩(wěn)定性進(jìn)行測試。多采用Lysholm評(píng)分[11]對(duì)疑似韌帶損傷患者的主觀感受進(jìn)行測試。有研究表明Lysholm評(píng)分聯(lián)合影像學(xué)檢查能對(duì)膝關(guān)節(jié)韌帶損傷進(jìn)行準(zhǔn)確診斷[12]。在膝關(guān)節(jié)等活動(dòng)較好部位，臨床測試對(duì)韌帶損傷的診斷有著較高的靈敏度和特異度。但對(duì)于韌帶急性損傷、腫脹及周圍骨組織嚴(yán)重破壞的患者，臨床測試的敏感度及特異度明顯受限[11]。另外，臨床測試的準(zhǔn)確度很大程度上受醫(yī)師經(jīng)驗(yàn)及患者依從性的影響。CCJ韌帶數(shù)目眾多，相互重疊，且位置比較深，大大增加了臨床測試的難度。因此，影像學(xué)檢查成為CCJ韌帶損傷檢查的重要手段。國內(nèi)外大量研究表明，關(guān)節(jié)鏡檢查是診斷關(guān)節(jié)韌帶損傷的金標(biāo)準(zhǔn)。但該檢查價(jià)格昂貴、操作過程繁瑣且屬于有創(chuàng)性檢查，一般不易被患者所接受。傳統(tǒng)X線攝影能夠清晰顯示關(guān)節(jié)脫位及骨折情況，且簡便、經(jīng)濟(jì)[13]。X線影像重疊，且不能直接顯示韌帶的損傷情況。田紀(jì)偉等[14]研究表明患者取開口位行X線檢查對(duì)寰椎橫韌帶損傷診斷有一定的價(jià)值?；颊呷￠_口位可能造成頭頸部二次損傷，加重病情。CT為斷層成像，能對(duì)骨及軟組織損傷進(jìn)行可多角度薄層重建，能消除傳統(tǒng)X線影像重疊問題。MSCT能在短時(shí)間內(nèi)獲取大量高分辨率的影像圖像。但MSCT對(duì)軟組織的分辨率不如MRI，如行CT薄層掃描會(huì)使信噪比和掃描層數(shù)大大增加，同時(shí)增加了受檢者輻照劑量。張繼良等[15]研究表明MRI在韌帶檢查中有著較好的時(shí)間和空間分辨率。MRI可對(duì)損傷進(jìn)行多角度掃描和3D薄層重建，軟組織分辨率高，MRI檢查逐漸成為軟組織損傷診斷的重要手段。但陳建強(qiáng)等[16]研究認(rèn)為MRI信號(hào)強(qiáng)弱并不能反映韌帶的損傷情況。國外也有研究表明MRI韌帶檢查可遺漏部分重要病變[17]。另外有研究表明MRI對(duì)覆膜韌帶顯示效果欠佳[3]。同時(shí)，MRI顯檢查禁忌證較多，掃描時(shí)間長，價(jià)格相對(duì)昂貴。大量CT掃描基礎(chǔ)研究表明，CT對(duì)肌腱、韌帶等軟組織成像效果欠佳，空間分辨率受限。但有研究表明羥基賴氨酸和羥脯氨酸對(duì)X射線有明顯的衰減作用，在不同能量X線照射下成像差異明顯[18]。因此可利用肌腱、韌帶等軟組織富含羥基賴氨酸和羥脯氨酸這一特點(diǎn)進(jìn)行CT雙能量掃描成像，使CT雙能量技術(shù)在韌帶損傷診斷中應(yīng)用成為可能。隨著CT能譜技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，在不同的電壓水平下同時(shí)使用兩個(gè)射線源，一次掃描可獲得兩組數(shù)據(jù)集，能夠提供豐富的信息。利用這一衰減差異能夠區(qū)分和識(shí)別組織損傷情況，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的雙能量技術(shù)[19]。DSCT很大程度上彌補(bǔ)了X線、傳統(tǒng)CT及MRI的不足。翟長彬[20]研究表明CT雙能量容積成像在膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷診斷中具有一定的價(jià)值。柏瑞[21]研究表明“雙能染色減少征”是診斷前交叉韌帶損傷的典型征象。目前CT雙能量檢查技術(shù)在CCJ韌帶損傷診斷中的應(yīng)用價(jià)值得到證實(shí)并廣泛應(yīng)用，取得了喜人的成果，為雙能量CT在CCJ韌帶損傷診斷中的應(yīng)用可行性提供了有力證據(jù)。單純的CCJ韌帶損傷很少見，多伴有椎體及其附件的損傷。有研究表明雙能量CT重建后能清晰顯示骨性隧道及韌帶等軟組織的損傷情況[20，22]。孫叢等[23]報(bào)道：雙能量CT可對(duì)韌帶進(jìn)行多方位、多角度二維或三維立體薄層重建，大大提高了CT檢查的時(shí)間和空間分辨率。

5 展 望

國外有研究認(rèn)為是CCJ韌帶損傷是一件罕見的事[24]。但隨著社會(huì)發(fā)展，墜落、交通及潛水事故的增加，顱頸交界區(qū)韌帶損傷在臨床上也愈發(fā)多見，逐漸引起臨床醫(yī)師的重視。隨著解剖學(xué)研究不斷深入，影像技術(shù)的不斷發(fā)展，CCJ韌帶損傷診斷的研究進(jìn)入了新的階段。雙能量CT能對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行多角度、多平面三維容積成像，克服了傳統(tǒng)CT對(duì)軟組織成像時(shí)間和空間分辨率低的不足。DSCT兩套球館可同時(shí)同層進(jìn)行信息采集，大大縮短了其掃描時(shí)間，解決了傳統(tǒng)CT和MRI難以同時(shí)同層顯示的難題，大大提高了影像檢查的效率和圖像質(zhì)量。雙能量CT對(duì)顱頸交界區(qū)韌帶損傷的診斷有著重要的臨床價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

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Feasibility analysis of diagnosis of ligament injury in the craniocervical junction with dual source CT.

ZHANG Wu, CHEN Jing,CHEN Jian-qiang,ZHAN Yue-fu,WANG Xiong,YANG Guang,LIANG Qi-zhou.Department of Radiology, Haikou Hospital Affiliated to Xiangya School of Medicine,Central South University,Haikou 570208,Hainan,CHINA

Craniocervical junction is the key transitional part from head to neck,which has complex structure and special functions.Craniocervical ligament plays an important role in maintaining the stability,normal activities,and flexion and extension of the head and neck.The ligaments injuries have great harm to the health of the body,including atlantoaxial dislocation,injury of medulla oblongata resulting paralysis and even death.Craniocervical junction has lots of ligaments,which were distributed deeply and were overlapped with each other.The diagnosis of ligament injury in craniocervical junction is difficult,which attract great attention from clinical and imaging researchers.This review aims at providing a reference for clinical diagnosis,treatment and prognosis of ligament injury in craniocervical junction by analyzing the feasibility of diagnosis of ligament injury with dual source CT.

Dual source technology;Craniocervical junction;Ligament;Volume imaging;Computed tomography

R445

A

1003—6350（2016）18—3020—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.18.033

2016-07-06)

陳晶。E-mail：80797136@qq.com