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第二节 CT检查
骨肌系统CT检查较为复杂,多变,特别是检查前不阅读X线片,无目的进行常规轴位扫描,常常造成诊断困难或不理想,或需重复检查。一般来讲,四肢各关节采用轴位,层厚5mm、层距5mm连续扫描。观察软组织窗和骨窗。特殊情况可采用层厚10mm、层距10mm连续扫描或层厚2mm、层距2mm连续扫描。但是还需要根据各大关节的解剖特点和诊断要求进行扫描。观察关节间隙扫描平面应与关节间隙尽量成角,方能显示出关节间隙,同观察骨折一样。单纯骨内病变不需要增强扫描,无意义,软组织病变需增强扫描,尤其骨肿瘤早期向软组织浸润时,更需要增强扫描。CT动态增强扫描在肌肉骨骼系统良恶性肿物鉴别诊断方面的应用提供帮助,随着技术的发展,CT灌注及能量成像等新技术也逐渐被应用于临床。
一、CT平扫
(一)肩关节
患者仰卧位,患侧向中心移动,扫描范围由肩峰至肩盂下方。层厚5mm、层距5mm连续轴扫,靶扫应包括肩胛骨、肩峰、喙突、肩胛冈及肱骨。
(二)肘关节
扫描范围包括髁上至近端尺桡关节。根据需要可以轴扫和肘关节屈曲轴扫。患者俯卧位上肢举过头顶伸直轴位扫描,或肘曲90°前臂放在头顶做肘关节冠状位扫描。应注意肱骨与前臂要贴近床板,不要倾斜,以保证扫描为真正轴位或冠状位。扫描为层厚5mm、层距5mm连续扫描。由于肘关节结构复杂,必要时可采用层厚2mm和层距2mm连续扫描。
(三)腕关节
扫描更灵活,可以轴位,冠状位,矢状位和斜位。这些要根据病变需要确定。扫描范围应包括远端尺桡关节至掌骨基底。一般来讲,舟骨腰部骨折采用斜行扫描,舟骨、茎突骨折采用轴位扫描。月骨脱位和三角骨骨折采用矢状位扫描,腕关节肿胀、腕管狭窄和目的不明确者采用轴位扫描。冠状位扫描主要用于腕骨排列紊乱的患者。
(四)髋关节
患者仰卧位主要为轴位,双侧或单侧靶扫。必要时如股骨颈内固定术后,患者健侧侧卧位,加垫使患肢外展,扫描平面尽量与内固定物平行扫描,则可观察到无金属干扰的平面图像,以解决部分问题。髋关节扫描范围包括髋臼上缘至小粗隆和软组织及部分盆腔,全骨盆扫描范围包括髂嵴上缘至耻骨联合,扫描层厚5mm,层距5mm连续扫描(图3-2-1、图3-2-2)。
(五)膝关节
常规为轴扫或冠状扫描,必要时作双侧对比。扫描范围从胫骨平台至髌骨上缘,由于髌上囊可达股骨中下三分之一,故滑膜病变CT扫描时应根据需要确定扫描范围。扫描层厚5mm、层距5mm。此种扫描方法可满足胫骨平台骨折,股骨髁骨折及髌骨纵行骨折和膝关节骨性关节炎。然而髌骨横行骨折、关节内游离体和股骨髁剥脱性骨软骨炎则冠状扫描较好。此时患者仰卧或侧卧,膝关节屈曲使扫描线与胫骨平台平行。髌骨侧方脱位扫描采用轴扫,但要使膝关节轻度屈曲15°~30°轴扫(图3-2-3)。
图3-2-1 左髂骨骨折CT轴位
图3-2-2 左股骨颈骨折CT冠状位MPR
上述两例说明:骨盆、股骨颈骨折CT检查是X线诊断的重要补充,CT检查应列为常规检查
(六)踝关节
常规为轴扫,但膝关节轻度屈曲时可以冠扫,而且很常用。扫描范围应包括胫骨远端,距骨和距舟关节,距楔关节,跟距关节以及周围软组织。应根据不同需要进行不同扫描方向,主要注意点是扫描平面应与关节面尽量成角。内外踝撕脱骨折与距骨关节面病变冠扫为好,后踝骨折以轴扫为好。
(七)手足短管状骨轴位扫描
骨骼显示较小,放大后图像模糊,且解剖关系不清。病变显示欠佳,但软组织显示良好。冠状位和矢状位骨骼显示良好,解剖关系清楚。其缺点为软组织显示不佳。易漏诊。
图3-2-3 髌骨侧方脱位CT轴扫
(八)小儿CT扫描的方法
根据小儿年龄和身高大小可以做脊柱全长矢状位扫描,将小儿仰位横卧于扫描孔内,即可完成。对于四肢长骨同样可以做长轴扫描,应注意大的儿童只要使肱骨和股骨与扫描架在同一平面即可。如仰卧位肱骨、股骨垂直身体,或前臂和小腿采取肘、膝屈曲,使其平行扫描架做冠状位扫描。其扫描厚度不能太厚,否则骨骼很快即扫描完毕。一般为层厚5mm、层距5mm,甚至层厚2mm、层距2mm连续扫描。其缺点为软组织与骨骼的关系不清楚。其优点为髓内病变上下范围的显示对临床有帮助,增强扫描可显示病变范围较轴扫好。对于与骨骼有关系的病变以轴扫为好。横断骨折或小儿青枝骨折此法显示良好。骨软骨瘤决不能用此法,因不能显示肿瘤的蒂。其他骨肿瘤亦不使用此法。
(九)四肢骨干扫描
一般为轴扫。但要注意扫描线应与骨折线尽量成角,否则,骨折线显示不佳,易漏诊,但软组织显示清楚。短小骨骼,可冠状或矢状位扫描。此种扫描骨折线清楚。骨膜反应明显。缺点为常常忽略两侧软组织。尤其对于骨折不愈合的患者,除轴位扫描外其他方法都可有助诊断。甚至,可解决骨折不愈合的原因。
(十)脊柱CT扫描应用靶扫
要注意扫描范围。检查主要有两项内容,一为椎间盘病变,一为骨质病变(骨折,骨病)。若以观察椎体和椎旁组织为主,则扫描基线应平行椎体;若以观察椎间盘为主,则扫描基线应平行相应的椎间盘。间盘的病变主要是间盘脱出和间盘退变,还有间盘感染。间盘的 CT扫描一般应为层厚2mm、层距2mm,不能少于3层。甚至根据需要上下再加数层,以便观察脱出的间盘在椎管内的位置。还有在椎弓根部扫描以观察侧隐窝是否狭窄。
二、CT增强扫描
骨关节及软组织的增强扫描,主要是了解肿瘤病变的血供情况以及周围血管动脉瘤的位置和形态,还可以显示骨骼、肌肉内肿块与邻近动静脉血管的关系,脊柱常规不进行增强扫描,其他关节或四肢的增强扫描推荐动脉晚期扫描,必要时动脉晚期和静脉双期扫描。扫描时技术要点及注意事项均与平扫相同,增强扫描常规用静脉内团注法,碘造影剂总量为60~80ml,流率2.0~2.5ml/s,延迟扫描时间为25~30s。
三、CT血管成像
四肢CTA检查常用于显示肢体血管病变,以及血管与软组织肿块之间的关系等。扫描范围需要包全病变组织和一个相邻关节。
(一)上肢动脉CTA
患者仰卧位,上臂上举,无法上举双臂的受检者,需要将上臂自然放于身体两侧,双手手心向上,身体置于床正中。选择健侧的肘正中静脉注射造影剂,以避免造影剂产生的伪影和静脉血管对动脉血管的影响;需要检查双上臂,可选择足部静脉通道。采用CT螺旋扫描,标准算法重建,其中重建层厚1.0~1.5mm,层间距0.7~1.2mm。扫描范围需包全病变组织和一个相邻关节。碘造影剂浓度300~370mg/ml,总量 60.0~80.0ml,注射流率 3.0~4.0ml/s。双筒高压注射器先注射20.0ml生理盐水作为试注射,注射造影剂后再注射30.0ml生理盐水冲刷,使造影剂在目标血管内保持高浓度和较长时间,同时可避免静脉内高浓度碘造影剂的影响。扫描延迟时间的经验值为23~25s。采用造影剂智能跟踪技术(bolus-tracking),监测层面选择主动脉弓水平,ROI预置于主动脉弓,阈值设为100~150HU,扫描时需要注意扫描方向,即沿目标血管的血流方向进行扫描(图3-2-4)。
(二)上肢静脉CTV
用于上肢静脉血栓、上肢静脉狭窄、上肢静脉瘤、上肢动静脉畸形及中心静脉导管置入前评估。患者仰卧位,头先进,双上肢紧贴侧胸壁,可避免上肢动脉,特别是锁骨下动脉的扭曲。扫描采用直接法或间接法行平扫及增强扫描,直接法是经手背静脉注入造影剂后直接进行扫描,采用足头向;间接法是指经上肢静脉注入造影剂,待其进入体循环后进行成像,间接成像检查范围大,采用头足向。扫描范围为下颌至手指近段。扫描矩阵为512×512。软组织或标准算法重建,重建层厚1.250mm,层间距0.625mm,螺距0.984,管电压120kV,自动管电流。造影剂注射方案:①直接法,选取双上肢前臂静脉,以3.0ml/s流率注射200.0ml混合液(生理盐水与造影剂按体积比1∶4配制,混合均匀),碘造影剂浓度300mg/ml,注射造影剂后注射30.0ml生理盐水冲管,延迟时间为40s。②间接法,选取健侧前臂静脉,以3.5~4.0ml/s流率注射造影剂120.0~150.0ml,碘造影剂浓度350~370mg/ml,注射造影剂后注射30.0ml生理盐水冲管,延迟时间为60~90s。
图3-2-4 上肢动脉CTA
右上肢CTA VR像,右侧桡动脉近心段及吻合口部节段性中度狭窄
(三)下肢动脉CTA
患者仰卧位,足先进,上臂上举或自然放到腹侧,身体置于床面正中。采用螺旋扫描,标准算法重建,重建层厚 1.0~1.5mm,层间距 0.7~1.2mm。扫描范围需从髂嵴到足背,通过设置旋转时间和扫描螺距将曝光时间控制在20~25s。选择肘正中静脉团注造影剂,碘造影剂浓度300~370mg/ml,总量80.0~100.0ml。采用双筒高压注射器以双流率方案注射,先注射20.0ml生理盐水作为试注射,然后以3.0~4.0ml/s流率注射造影剂60.0ml,再以2.0~3.0ml/s流率注射造影剂30.0~40.0ml。扫描延迟时间为30~35s。造影剂智能跟踪技术(bolustracking),选择腹主动脉髂动脉分叉以上层面,ROI预置于腹主动脉,阈值为100~150HU,扫描延迟时间为7s。小剂量同层扫描时间曲线测定法,自肘静脉注射20ml造影剂,在腘动脉水平进行同层动态扫描,测量腘动脉的时间密度曲线(图3-2-5)。
图3-2-5 下肢动脉CTA
左侧腘动脉硬化闭塞
(四)下肢静脉CTV
用于下肢静脉血栓、下肢静脉曲张、髂静脉压迫综合征、下肢静脉瘤、下肢动静脉畸形。采用直接法或间接法行平扫及增强扫描。仰卧位,足先进,双腿稍内旋,膝部并拢绑带固定,双上肢上举。直接法采用足头向,间接法头足向。扫描范围为髂总静脉至足背静脉。扫描矩阵为512×512。软组织或标准算法重建,重建层厚1.250mm,层间距0.625mm,螺距0.984,管电压120kV,自动管电流。造影剂注射方案:①直接法,选取双侧足背静脉,以3.0ml/s流率注射200.0ml混合液(生理盐水与造影剂按体积比1∶4配制,混合均匀),造影剂含碘300mg/ml,注射造影剂后注射30.0ml生理盐水冲管,延迟时间为40s。用橡胶带绑扎双侧踝部阻断浅静脉直接回流,需在盆腔段行延迟增强扫描(图3-2-6)。②间接法,选取单侧上肢前臂静脉,以3.5~4.0ml/s流率注射造影剂 120.0~150.0ml,碘造影剂浓度 350~370mg/ml,注射造影剂后注射30.0ml生理盐水冲管,延迟时间为150~180s。
图3-2-6 下肢静脉CTA
左侧股静脉血栓,深浅静脉侧支循环
四、CT灌注成像
CT灌注成像是一种功能学成像方法,即在静脉注射造影剂后对所选定层面进行连续多次动态扫描,从而获得随时间变化该层面内每一像素的密度,即时间-密度曲线(time-density curve,TDC)。 通过各种灌注软件后处理肿瘤及脏器的TDC,可以得到相应的灌注伪彩图及灌注参数值,可在毛细血管水平无创、动态地观察肿瘤或靶组织脏器或器官的局部血流灌注状态以及病理生理学改变。目前,去卷积算法和非去卷积算法是CT灌注成像常用的两种数学模型。根据该曲线利用不同的数学模型计算出血流量(blood flow,BF)、血容量(blood volume,BV)、表面通透性(permeability of surface,PS)、达峰时间(time to peak,TTP)及造影剂平均通过时间(mean transit time,MTT)等灌注参数。目前,MRI仍然是灌注的首选检查方法,但当患者无法配合检查或具有MRI检查禁忌证时CT灌注可以作为补充。CT灌注能提供较传统CT检查更为全面的诊断信息来定量评价骨骼肌肉系统疾病血流动力学变化,能够用于骨骼肌肉系统良、恶性病变的鉴别诊断。有研究表明,CT灌注在骨骼肌肉系统研究中是可行的,其中BF、BV两个灌注参数及TDC在鉴别良恶性骨肿瘤中的价值,为骨肿瘤的深入研究做了有益的尝试。CT灌注与MRI灌注类似,可用于评价肿瘤的特征,对术后肿瘤残留以及复发的鉴别有重要意义。CT灌注可以用在CT引导的消融术中,检测消融区域病灶的强化成程度,对糖尿病患者伴有周围血管疾病的下肢缺血具有早期提示作用价值。但CT灌注由于辐射剂量等问题并未在临床被广泛应用。
五、CT双能量成像
CT双能量成像(dual-energy CT,DECT)的基本原理是获得物质在两种不同能量下的双能量数据,经过后处理算法,进行物质的解析(基物质对)和获得虚拟单能量图像(即不同keV水平图像)。得到不同能量水平(即keV)下的虚拟单能量图像,随keV的增加,在一定范围内提高组织的空间和密度分辨力,降低图像噪声,keV的降低会增加图像中碘物质的浓度,间接减少碘造影剂的应用。目前获取双能量成像的CT包括双源CT、快速管电压切换的单源CT、在不同能量状态下进行两次连续扫描的单源CT、配备有能量解析探测器的单源CT等,其中临床上应用的为前两种。双源CT具有两套球管-探测器系统,约成90°排列,能同时获得物质在高低能量X线下的数据;快速管电压切换的单源CT,是利用快速千伏电压短时间内在高、低kVp之间进行切换,以获得双能量数据。
(一)韧带及肌腱成像
肌腱、韧带、软骨等软组织由原子序数小的成分构成,其X线衰减系数差异不大,传统CT图像中无法分辨这些结构。研究表明这些软组织成分中胶原分子侧链中密实羟赖氨酸和羟脯氨酸对不同能量的X射线衰减差异较明显,双能量扫描可将其与周围组织区别并清晰显示。在清晰的显示肌腱/韧带的同时,能够通过任意角度旋转、容积再现或必要时结合曲面重建等方式观察肌腱/韧带走行及其与周围组织的解剖关系,重点观察肌腱的起点、走行和止点,对研究正常肌腱的解剖结构、评价外伤患者韧带和肌腱的连续性及完整性具有很大帮助(图3-2-7),尤其是挛缩畸形的患者。扫描参数:①双源CT采用双能量扫描序列,双球管管电压为140kVp/80kVp,参考管电流 40mAs/170mAs(手)、56mAs/234mAs(足),旋转时间1.0s/转,螺距0.7,准直器宽度64×0.6mm,扫描层厚2.0mm,重建层厚0.75mm;②单源快速管电压切换CT采用GSI能谱扫描序列,单球管140kVp/80kVp瞬时切换,管电流不超过640mAs,旋转时间0.6s/转,螺距0.531∶1,准直器宽度20mm,扫描层厚5.0mm,重建层厚0.625mm。
(二)金属伪影抑制
图3-2-7 正常手足肌腱能谱CT
在体内有金属固定植入物、急性外伤后体内金属异物等情况,常规CT检查时由于金属周围大量放射状硬化伪影的影响,导致金属区及周围结构显示不清,图像质量以及临床诊断、治疗受到严重影响。而双能量CT虚拟单能量图像结合金属伪影去除软件(metal artifact reduction software,MARs)技术能有效地减少CT图像中的金属伪影,显示被金属伪影模糊的解剖细节以及金属植入物本身(图3-2-8)。但值得注意的是,这种技术只能最大限度地减少线束硬化伪影,并不能完全消除该伪影。研究显示单能量CT在较高能量段对金属伪影的抑制效果更好,且不同部位、不同材质、不同体积的金属植入物其最佳单能量水平均有所不同,因此临床工作中需要根据不同情况灵活找到最佳单能量图像。扫描参数:①双源CT采用双能量扫描序列,双球管管电压为 140kVp/80kVp,参考管电流86mAs(140kVp)、468mAs(80kVp),旋转时间 1.0s/转,螺距 0.8,准直器宽度64×0.6mm,扫描层厚2.0mm,重建层厚0.75mm,融合系数0.5(140kVp、80kVp的数据各占一半),图像重建算法B30f;②单源快速管电压切换CT采用GSI能谱扫描序列,单球管140kVp/80kVp瞬时切换,切换时间0.5ms,参考管电流600mAs,旋转时间0.8s/转,螺距 0.984∶1,重建能谱图像和140kV图像。
图3-2-8 腰椎内固定术后
(三)痛风石成像
痛风是由于体内嘌呤代谢紊乱导致血尿酸增加,在关节处(主要是足踝部、第一跖趾关节)的软骨、韧带及邻近软组织聚集、沉淀终产物尿酸盐结晶,从而引发的一系列关节炎性反应,如果不及时治疗可导致关节炎的反复发作,严重者可出现关节破坏。因此痛风的早期诊断、治疗对患者预后非常重要。以往诊断痛风的“金标准”是从受累关节滑液中或痛风石中通过偏振光显微镜找到特征性的单钠尿酸盐结晶,由于无创性DECT检查对痛风石的高敏感、高特异性,2015年欧洲抗风湿病联盟/美国风湿病学会痛风分类新标准将双能量CT中尿酸盐的沉积纳入诊断标准之一。因为尿酸盐结晶在不同能级的X线中衰减系数不同,双能量技术可识别骨骼及软组织中的尿酸盐结晶,并赋予不同的伪彩色,使病变部位、数目、大小及与周围软组织的关系更加清晰,一些深部肌腱或韧带周围的尿酸盐结晶亦一览无余,与临床查体相比可发现更多的痛风病灶,有助于与其他类型的关节炎相鉴别,并能全面评估病情进展;对痛风石的发现、治疗中的监测提供影像依据。扫描参数:①双源CT采用双能量扫描序列,A球管电压为140kVp,有效管电流70mAs,B球管电压为80kVp/100kVp,有效管电流300mAs,开启动态曝光剂量调节(care dose 4D),旋转时间0.5s/转,螺距0.7,准直器宽度64×0.6mm,扫描层厚2.0mm,重建层厚0.75mm,图像重建算法B30f;采用Dual-Energy Gout软件技术,启动软件内的痛风结节分析软件,生成有尿酸盐结晶的彩色标记图。②单源快速管电压切换CT采用GSI能谱扫描序列,单球管140kVp/80kVp瞬时切换,切换时间0.5ms,旋转时间0.8s/转,螺距0.984∶1;采用 GSI Viewer软件物质分离技术,分别选择尿酸-钙这种基物质对,获得尿酸(钙)图和钙(尿酸)图,并赋予不同的伪彩色图(图3-2-9)。
(四)骨挫伤检查
骨挫伤是指由于外伤所致的骨髓水肿、出血和骨小梁的微骨折。临床症状主要表现为疼痛和活动受限,活动或负重时加重。研究表明,即使没有其他的软组织创伤,严重的骨挫伤也是早期退行性变的先兆。及时处理,可预防关节损伤的进一步发展。因此,早期诊断骨挫伤对临床康复、预防并发症有重要意义。
目前,MRI是诊断骨挫伤的首选检查方法,可用于骨挫伤的定性定量诊断和鉴别诊断,在骨髓病变检测中具有较高的敏感性。一些患者由于某种原因无法进行或配合MRI检查,需要进行其他检查,但常规能量CT虽可以显示骨折,甚至是细微骨折,但不能评估骨髓损伤。双能量CT可通过三种物质分离算法对碘、钙等原子序数较大的物质进行量化或去除,即获得虚拟去钙(virtual non calcium,VNCa)图像,用于评估骨髓病变,使双能量CT检测外伤后骨损伤成为可能。
图3-2-9 双能量CT伪彩图显示足部痛风结石
左侧胫距关节、距腓以及跟距关节间多发痛风石(绿色)
双能量CT平扫获得高、低以及融合能量(高、低两组能量图像按照一定比例,类似120kVp单能量CT成像)三组图像。双能量CT VNCa图像能够直观地显示正常骨髓与骨髓水肿区密度的不同,可重点观察骨髓水肿区的范围、程度以及骨折的情况;同时可以观察肌腱/韧带等软组织有无异常,从而全面准确地评价患者病情。另外双能量融合加权图用于替代常规CT对骨折的观察。
(五)血管双能量CT成像
目前,双能量技术在临床可常规用于四肢的CT血管成像,主要包括下肢动脉狭窄性病变及下肢静脉血栓的显示。与常规CT不同的是,双能量CT的血管成像具有去骨和去钙化斑块两种优势。双能量CT血管成像图像经过双能量后处理软件计算,可直接得到去骨和去钙化斑块的图像,图像可任意旋转,在最大密度投影及容积再现图像中评估血管,有助于观察全程血管病变,避免周围骨质和钙化斑块的影响,更直观地评估血管钙化段管腔的狭窄程度。双能量CT后处理软件存在去骨或去钙化斑块不全的现象,尤其是在膝关节和踝关节部位的骨质去除不完全,以及在腹主动脉和双侧髂动脉的斑块去除不完全,会影响下肢血管的评估和诊断。另外,双能量去骨软件也存在过度去骨的现象,表现为在去骨最大密度投影图像上血管局部截断,常常出现在胫前动脉、胫后动脉远端及足部血管。
双能量CT下肢血管图像经过单能谱处理后,可重建出多种不同能量下的虚拟单能量图像(即不同keV水平图像)。研究显示,单能量CT在较低能量段对血管的显示能力更强(图3-2-10);在获取相同图像质量条件下,双能量CT的70keV的单能量图像较常规CT的碘值高出25%,因此使用比常规CT少25%的碘造影剂可以获得相同的图像血管和组织对比度,间接减少造影剂的使用量。
图3-2-10 下肢静脉CT双能量成像
右侧下肢静脉显影浅淡,通过将单能量图像由70keV降低至40keV时下肢血管亮度明显提高
通常DECT采用低能量(40~70keV)水平的数据进行图像重建、或获得线性或非线性融合图像来增加血管的强化程度,在下肢动脉成像中可以减少造影剂用量,在双能量下肢静脉成像中可增加下肢静脉血栓的诊断信息。值得注意的是,低能量的血管重建会增加一定的图像噪声,因此选择最佳的虚拟单能量图像是核心。