颈动脉粥样硬化易损斑块能谱CT定量成像的关键技术与应用研究

Ischemic stroke is the leading cause of death in the Chinese population. Disruption of vulnerable carotid atherosclerosis plaque is one of the major causes of ischemic stroke, so the early identification of carotid plaque vulnerability for ischemic stroke Prevention is crucial. Ultrasound, CT and MRI are used to identify the carotid artery plaques. However, the evaluation of carotid plaque vulnerability is difficult for traditional CT and ultrasound. The MR multi-contrast image, which is more expensive, for carotid plaque is not commonly used. Spectral CT may be an additional approach to detect the characterization of carotid plaque vulnerability with the quantitative analysis, such as characteristic energy spectrum curve and effective atomic number. This study aim to evaluate the spectral CT quantitatively analysis method of the vulnerable components in carotid plaque by using comparison of spectral CT imaging and plaque histology, and to further verify the predictive value in the risk of recurrent stroke.

缺血性卒中是中国人群的首位死因，颈动脉粥样硬化易损斑块破裂是缺血性卒中的主要致病原因之一，因此早期识别颈动脉斑块的易损性对于缺血性卒中的预防至关重要。目前检测颈动脉斑块的影像学检查方法有超声、CT和磁共振（MR），但超声和常规CT识别斑块易损性效能较差，MR多序列对比检查可以识别斑块的易损成分，但对软、硬件要求较高，且需要患者较长时间配合检查，因此普及率不高。能谱CT不同于传统CT，可以从混合能量图像中提取单能级图像、进行物质分离，并根据物质成分不同绘制特征性能谱曲线，为颈动脉粥样硬化斑块易损特征的识别提供新的手段。本研究对拟接受颈动脉内膜剥脱手术的患者进行能谱CT成像，以术后斑块病理学标本为金标准，探索能谱CT定量识别斑块内易损成分的方法，研究设计识别易损成分的算法及可视化方法，并进一步验证其在卒中复发风险中的预测价值。

颈动脉粥样硬化易损斑块破裂是缺血性卒中的主要致病原因之一，早期识别颈动脉斑块的易损性对于缺血性卒中的预防至关重要。能谱CT不仅具有传统CT的优点，还可以从混合能量图像中提取单能级图像并根据物质成分不同绘制特征性能谱曲线。本研究以颈动脉内膜剥脱手术后的斑块病理标本为金标准，将病理切片中的斑块内各成分映射至对应的CT图像中，并提取各成分在CT图像每个像素点的CT值，分析斑块内主要成分，包括脂质坏死核心(LRNC)、斑块内出血(IPH)、疏松基质(LM)和钙化(CA)的CT值差异，其中重点关注与斑块易损性相关的IPH。研究结果发现，同样是软组织成分，IPH与LRNC的CT比值差异在40-140Kev能量级均存在统计学意义，IPH与LM的CT比值差异在40-70kev低能量级存在统计学差异，IPH的能谱曲线与LRNC、LM在低能级的斜率存在不同，为能谱CT识别IPH提供依据。临床工作中需要实用、便捷的识别方法，本研究根据上述结果，尝试在GE AW4.6工作站GSI分析软件中识别IPH，在斑块最大层面圈出密度略高部分的斑块成分（钙化部分除外）作为ROI，软件会自动识别该ROI区域的能谱曲线及CT值范围，将各能级CT均值与同侧胸锁乳突肌在各能级上的CT值进行比值，比较ROI区域CT比值曲线与斑块内各成分CT比值的变化曲线进行对比，判读是否存在IPH。既往研究已发现高分辨磁共振（MR）管壁成像可以较好识别IPH，因此我们以MR图像中检测出IPH作为标准，选择同时有MR图像和能谱CT图像的患者，验证能谱CT识别斑块内出血的能力，发现两者之间的Kappa值为0.660，一致性为中等。对于近期出现缺血性卒中症状且颈动脉轻中度狭窄的患者，研究能谱CT识别斑块内是否存在出血与患者颅脑磁共振检查DWI序列存在高信号之间的关系，结果显示能谱CT识别出血的病例相对于未出血的病例发生DWI高信号的风险增加，OR值为26.400(95%CI:5.857-118.989)，p<0.001。