谢定祥，赖志满，赵静，吴嘉乐，蔡华崧，胡曼诗
（中山大学 附属第一医院 放射诊断科，广东 广州 510080）
动静脉畸形（arterio venous malformation，AVM）是指脑血管在胚胎时期发育异常，缺乏连通动、静脉之间的毛细血管网络，血流直接从动脉流入到静脉［1］。AVM也是年轻人颅内出血的主要原因，如未能及时发现和治疗可能会导致功能障碍甚至死亡。目前常用的检查方法有CT血管造影（CT angiography，CTA）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、数字减 影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）。DSA是临床公认诊断颅内AVM的“金标准”，但DSA为有创检查，且对医师的操作技能要求高，检查还可能会出现血管栓塞、损伤等并发症。MRI检查时间较长，而且对于急诊、儿科等易躁动患者的检查难度较大，因此未能作为筛查AVM的常用方法［2］。CTA是无创性的血管成像技术，且费用较低、检查手段便捷、并发症较少，通过后处理手段能够快速获得病变血管的影像［3］。但常规CTA时间分辨率低，无法区分AVM血流的动态变化，在诊断AVM的供血动脉、引流静脉等细节方面不如金标准DSA［4］。目前，在三维CTA的基础上，增加了时间维度的四维CT血管造影（four-dimensional CT angiography，4D-CTA）已经开始应用于各类脑血管疾病诊断当中，本研究探讨4D-CTA在AVM诊断中的临床应用价值。
1.1 一般资料
回顾性收集中山大学附属第一医院在2017年1月至2022年5月诊断为颅内AVM患者60例，临床症状包括突发头晕头痛、呕吐、意识障碍、抽搐、视力模糊、肌体无力等，纳入标准：（1）所有患者均签署CT增强知情同意书并已行CTA检查，研究经过中山大学附属第一医院伦理委员会的伦理审批，审批号为［2020］332号；
（2）均经DSA确诊为AVM。排除标准为：（1）碘过敏病史的患者及严重心肾功能不全的患者；
（2）之前已行AVM治疗患者；
（3）CT图像或DSA图像显示不清；
（4）AVM不在颅内。
将使用4D-CTA扫描方案的30例患者设为4D-CTA组，而使用3D-CTA扫描方案的30例患者设为3D-CTA组。4D-CTA组患者男15例，女15例，年龄11～56岁，平均年龄（31.03±15.05）岁，颅内出血有11例；
3D-CTA组患者男16例，女14例，年龄7～60岁，平均年龄（35.4±19.16）岁，颅内出血有8例。4D-CTA与3D-CTA年龄与性别比较差异无统计学意义（P＞0.05）。
1.2 检查方法
1.2.1 CT检查
4D-CTA组与3D-CTA组均采用320排640层CT扫描设备（Aquilion ONE，Canon，日本）进行检查，患者扫描采取仰卧位、头先进、出床扫描，头部置于扫描头架中，运用头部固定带分别固定额头与下颌，嘱咐患者头部保持不动，并在右肘静脉埋置18G静脉留置针。
4D-CTA 检查：利用双筒高压注射器（MEDRAD STELLANT，BAYER）经肘静脉留置针注射非离子对比剂优维显370（370mg／mL），总剂量40mL，流速为5mL／s，再用相同流速注入30 mL氯化钠生理盐水同时行动态容积扫描，管电压为80 kV，管电流为100 mAs，扫描范围为颅底至颅顶（范围固定为16 cm），延迟7 s扫描；
11～34 s动脉期间隔扫描，间隔时间为1 s；
35～60 s静脉期间隔扫描，间隔时间为5 s，扫描总时间60 s，共19组容积图像。将取得的19个容积数据包传至VITAL工作站进行血管后处理并得到4D-CTA动态图像。
3D-CTA检查：先行头颅平扫容积扫描，扫描范围为颅底至颅顶（范围固定为16 cm），管电压120 kV，管电流300 mA，转速0.75 s／r；
再行动脉期容积扫描：扫描范围及扫描参数同平扫一致，利用双筒高压注射器经肘静脉留置针注射非离子对比剂优维显370（370 mg／mL），总剂量60 mL，流速为4 mL／s，再用相同流速注入30 mL氯化钠生理盐水，追踪椎动脉或颈内动脉对比剂浓度并人工监测CT值到达80 Hu时迅速手动触发动脉期扫描；
延时期（实质期）增强扫描：扫描范围及扫描模式同平扫一致，预设80 s自动触发扫描。将取得的所有期相数据包传至VITAL工作站进行图像减影及血管后处理得到所需图像。
1.2.2 DSA检查
DSA检查采用SIEMENSArtiszeego血管造影机。选择改良式Seldinger技术将6F动脉鞘置入一侧股动脉，采取5F椎动脉造影管分别超选到双侧颈外、颈内动脉及左、右侧椎动脉，以4帧／秒注射非离子对比剂优维显370（370mg／mL），流速为2～4 mL／s，总量3～6 mL，1 s的注射延迟做常规的2D-DSA造影；
根据2D造影图，做必要血管的3D-DSA造影，流速为2～3 mL／s，造影剂总量14～18 mL，1～2 s的曝光延迟，使用5 s DSA，C臂旋转200°，1.5度／帧，采集133帧影像，数据传至西门子工作站Syngo X WP进行容积再现技术（VR）、厚层及薄层最大密度投影（MIP）和多平面重组（MRP）技术对数据进行处理。
1.3 图像评价及辐射剂量
2名脑血管领域高年资放射专业医生对4DCTA组及3D-DSA组原始图像及后处理图像进行回顾性分析，2名高年资神经外科介入医生对DSA图像进行回顾性分析，意见不统一时经协商得出结论，记录内容包括：颅内AVM的位置，最大直径，供血动脉及引流静脉的数目，SM分级评分［5］，合并动脉瘤患者的例数。4D-CTA与3DDSA辐射有效剂量计算为：辐射有效剂量＝剂量长度乘积×转化因子（取值0.0021）。
分别对每例患者的基底动脉、同层双侧颈内动脉、双侧颈外动脉、双侧大脑中动脉、大脑前动脉起始段及大脑后动脉起始段的血管设置感兴趣区（region of interest，ROI），最后选取附近无血管影响层面的颞肌肌肉组织作为参考，面积取50 mm2。分别测量3D-CTA组及4D-CTA组的动脉峰值期中以上各个ROI的CT值和SD 值（standard deviations）；
通过测出的CT值和SD值，用来计算伪影指数（artifacts index，AI）和对比噪声比（contrast-to-niose ratio，CNR），公式分别为
1.4 统计学分析
使用SPSS 20.0软件对所收集的数据进行统计学分析，两组的年龄、AVM最大直径及辐射有效剂量等计量资料用均数±标准差（¯x±s）表示，采用配对样本t检验进行对比分析，P＜0.05表示差异具有统计学意义。两组的AI、CNR、伪影的最大直径等计量资料用均数±标准差（¯x±s）表示，采用配对样本t检验进行对比分析。P＜0.05表示差异具有统计学意义。
2.1 AVM 病变情况与SM 评分
30例AVM患者4D-CTA组与对应DSA诊断的发病部位一致，且均为单发病灶，分别为额叶7例，颞叶7例，枕叶2例，顶叶3例，侧脑室1例，小脑2例，基底节区1例，顶枕叶2例，颞顶叶2例，颞枕叶3例。判断患者SM分级评分有1例患者不一致，4D-CTA组为1级6例，2级11例，3级8例，4级5例，5级1例，6级0例，DSA为1级6例，2级11例，3级8例，4级4例，5级1例，6级0例；
4D-CTA组发现7例患者合并动脉瘤，共15个，DSA发现7例患者合并动脉瘤，共16个。
30例AVM患者3D-CTA组与对应DSA诊断的发病部位一致，且均为单发病灶，分别为额叶9例，颞叶2例，枕叶9例，顶叶4例，侧脑室2例；
小脑2例，中央前回1例，颞顶叶1例；
判断患者SM分级评分有3例患者不一致，3D-CTA组为1级5例，2级11例，3级12例，4级2例，5级0例，6级0例，DSA为1级5例，2级14例，3级9例，4级2例，5级0例，6级0例；
3D-CTA组发现5例患者合并动脉瘤，共12个，DSA发现5例患者合并动脉瘤，共13个（见表1）。
表1 4D-CTA组及3D-CTA组AVM 相关诊断与DSA诊断对比的结果Table 1 Com parison of the scoring item s of AVM w ith DSA results in the 4D-CTA group and the 3DCTA group n
2.2 AVM 供血动脉、引流静脉数量及最大直径对比
4D-CTA组与对应DSA诊断AVM供血动脉分别为48条、52条，灵敏度为92.3%，特异度为100%；
诊断引流静脉一致，均为40条，灵敏度与特异度均为100%；
测量最大直径均值分别为（3.03±1.45）cm、（3.13±1.55）cm，差异无统计学意义（t＝1.32，P＞0.05）。
3D-CTA组与对应DSA诊断AVM供血动脉分别为46条、53条，灵敏度为84.9%，特异度为99.2%；
诊断引流静脉分别为32条、33条，灵敏度93.9%，特异度为96.3%；
测量最大直径均值分别为（2.95±1.42）cm、（2.90±1.17）cm，差异无统计学意义（t＝0.42，P＞0.05）。
2.3 图像客观评价
3D-CTA组及4D-CTA组的动脉峰值期中以上各个ROI的AI及CNR如表2所示；
两组数据的AI及CNR之间比较在基底动脉、左侧颈内动脉、左侧颈外动脉、大脑后动脉、右侧大脑中动脉的差异有统计学意义（P＜0.05），其他ROI的差异无统计学意义，3D-CTA组基底动脉、左侧颈内动脉、大脑后动脉、右侧大脑中动脉的AI值均比4D-CTA组低且CNR值均比4D-CTA组高，表明3D-CTA组的上述血管图像质量较4D-CTA组的血管图像质量高。
表2 两组60例患者图像评价结果Table 2 Evaluation of images of 60 patients in two groups
2.4 辐射有效剂量对比
通过公式计算，4D-CTA组及3D-CTA组的有效辐射剂量分别为（6.11±1.13）mSv、（4.54±0.21）mSv，4D-CTA组辐射有效剂量比3D-CTA组稍高，差异有统计学意义（t＝7.73，P＜0.05）。
颅内AVM通常被认为是动脉和静脉之间低阻力通道的缠结，导致脑血流动力学的改变［6］。传统的MRA和3D-CTA都能诊断AVM，但只能反映某一时间点的血管结构，通常AVM包含多个动脉支、细小动脉支和复杂引流血管的异常病灶，这两种技术都无法同时显示各种结构中的每条异常血管，不足以指导术前治疗策略［7］，而DSA不仅能清晰显示AVM的供血动脉、引流静脉及病灶各主要部位，其还能同步反映血流等病理生理情况，是诊断AVM的金标准。而本文研究发现，4D-CTA与DSA同样能清晰显示供血动脉、引流静脉等血流情况，具有3D血管成像和高时间分辨技术的优势，成为AVM的诊断和术前指导的新方向［8］。
本研究显示，与DSA诊断对比，4D-CTA组与3D-CTA组均能发现AVM，且判断所在位置及是否在功能区中两者完全一致，虽然两组测量AVM最大直径接近，且差异无统计学意义（P＞0.05），但3D-CTA组有1例患者测量最大直径在3～6 cm范围内，术前SM分级评分为4级，而在DSA检查中测量畸形团是6.2 cm，DSA中实际评分为5级，导致术前评估和准备不充分。另有2例患者3D-CTA组测量最大直径在3～6 cm范围内，在DSA中实际测量为小于3 cm，术前SM分级误评分为3级，DSA实际评分为2级。SM分级目前是评估AVM 手术最可靠及应用最广泛的方式［9］，3D-CTA组除上述最大直径误判的2例患者外，还有1例患者是因为浅静脉引流误诊为深静脉引流，术前SM评分误为3级，DSA诊断实际为2级（图1），所以在术前SM分级评分及畸形团的最大直径测量中，3D-CTA诊断可能会和实际有误差，可能出现术前评估有误而导致手术风险。
图1 AVM的3D-CTA与DSA图像比较Figure 1 Image comparison between 3D-CTA and DSA in AVM
4D-CTA与DSA判断AVM供血动脉的能力相同，即使在多个供血动脉的复杂情况下也可清晰诊断，在本研究中4D-CTA组判断供血动脉灵敏度及特异度，分别为92.3%、100%，3D-CTA组灵敏度及特异度分别为84.9%、99.2%，其中有6例DSA诊断有脑膜中动脉供血的微小动脉，3DCTA组均未能诊断，而4D-CTA则能够清晰显示脑膜中动脉供血的情况，与DSA术中检查一致（图2），这对神经外科医生在做出手术治疗操作策略有较大影响，本研究认为4D-CTA组在供血动脉较小分支判断中比3D-CTA组判断更准确。此外，4D-CTA还适合识别引流静脉，能多时相、多角度观察异常血流流入横窦、矢状窦和海绵窦等［10］，3D-CTA组中1例患者DSA显示有深静脉及浅静脉引流，3D-CTA误诊为仅有深静脉引流，其灵敏度及特异度分别为93.9%，96.3%，而4DCTA组则能清晰准确地显示了畸形团所有引流静脉，灵敏度及特异度均为100%。4D-CTA组发现合并动脉瘤情况与DSA一致，而3D-CTA组发现5例患者合并动脉瘤，共12个动脉瘤，对应的DSA对比显示有5例患者合并动脉瘤，共13个动脉瘤，3D-CTA未能发现的是颈内动脉眼动脉段直径为2 cm的微小动脉瘤，而对此微小动脉瘤的判断并不影响手术方案的决策。在对3D-CTA和4D-CTA的图像质量进行评价后发现，3D-CTA的AI较4D-CTA低，同时CNR较4D-CTA高，但是这并不影响4D-CTA对AVM的诊断。
图2 AVM的4D-CTA与DSA图像比较Figure 2 Image comparison between 4D-CTA and DSA in AVM
在CT检查过程中，注射对比剂总量与辐射有效剂量一直是受人们关注的重点［11］，4D-CTA组对比剂用量为40mL，比3D-CTA组注射对比剂用量60mL要少20mL，原因是3D-CTA动脉期是单期扫描，不同于4D-CTA多期动态扫描［12］。为了保证高质量的动脉血管图像以及病变显示会应用较高浓度的对比剂，对于已经合并有心力衰竭、肾功能损害、糖尿病肾病及怀疑颅内出血等疾病的患者来说，4D-CTA检查对比剂用量少会更适合术前检查和急诊筛查［13］。但4D-CTA是多期动态扫描，因此4D-CTA组有效辐射剂量比3DCTA组稍高，4D-CTA组为（6.11±1.13）mSv，3DCTA组为（4.54±0.21）mSv，差异有统计学意义（P＜0.05）。临床工作中比较CTA和DSA之间的辐射剂量及对比剂用量很难，因为患者在DSA手术期间受到的有效辐射剂量及对比剂总量是可变的，取决于术者的经验手法以及所要观察的血管数量、透视时间、透视参数、透视设备的类型等［14］。
虽然4D-CTA因较高的空间和时间分辨率满足AVM血流动态反应的需求［15］，但仍存在一些不足和局限性。首先，4D-CTA只能对AVM的整体结构视图进行评估，特别在接近病灶位置时血管易重叠及受干扰，不能做到如DSA一样，可超选择性到单独血管上注射对比剂，来确定主要动脉供血的起源［16］。其次，作为回顾性研究，故对患者的体质量及体质量指数（BMI）的差异未能进行统计分析，结果可能会产生偏倚。本研究的总样本有限，缺乏不同类型的病例对比，进一步需增加前瞻性对照组研究。第三，4D-CTA只是一种诊断成像技术，即使它可以精确定位病灶，并能诊断供血动脉及引流静脉等重要手术指针的情况，但仍需DSA进行验证及进行栓塞治疗。第四，在回顾性分析过程中，发现3D-CTA检查阈值触发扫描方案欠规范，故在以后研究中应保证图像质量的客观一致性。
综上所述，4D-CTA图像能很好地结合血管的静态图像和处于动态的血管组织，可以在任一时间节点，任一角度观察测量畸形血管团相对位置，消除某些角度产生的假阳性与假阴性，减少误诊与漏诊［17］，4D-CTA 能够检测到几乎所有AVM，尽管与DSA相比，病灶大小测量有少许偏差及微小供血血管可能会被遗漏，但整体都比3D-CTA检查更精确，所以4D-CTA是对AVM患者有价值的新型辅助无创诊断检查手段。
作者贡献声明
谢定祥、胡曼诗：撰写及修订论文；
赖志满：数据采集及资料汇总；
吴嘉乐：协助数据采集、统计分析；
蔡华崧：审阅研究框架及内容；
赵静：主持课题，提出思路及修改论文。
利益冲突声明
本研究未受到企业、公司等第三方资助，不存在潜在利益冲突。
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