颅脑CT灌注研究进展
王 斌 综述 姚振威 审校
【摘 要】【摘要】颅脑CT灌注成像原理为经静脉团注对比剂,对比剂首次通过受检组织的过程中对选定层面进行快速扫描,得到反映脑组织血流灌注情况的参数及图像。通过对参数及图像的分析,找出不同疾病的脑组织血流灌注特点,为颅脑疾病的诊断、鉴别诊断、预后预测及疗效评价提供帮助。 【期刊名称】中国医学计算机成像杂志 【年(卷),期】2011(017)003 【总页数】5
【关键词】【关键词】 脑;X线计算机,体层摄影术;灌注
随着多排螺旋CT(MDCT)机器的不断更新以及相关软件的相继开发,颅脑CT灌注成像(CT perfusion,CTP)技术日趋成熟,已得到广泛关注和应用,成为一种研究颅脑疾病动态影像及功能影像的极具临床价值的方法。本文对其基本原理、技术方法、适用范围、临床应用及与其他相关成像方法比较等方面综述如下。
CTP基本原理
1.脑灌注成像理论的形成
CT灌注成像的理论基础来源于核医学的放射性示踪剂稀释原理和中央容积定律。示踪剂稀释方法要求取样期间示踪剂始终保持在血管内 (血管外丢失必须被校正),完全与血液混合,并随血流分布,示踪剂不影响观察过程中的机体的生理过程,静脉内注射含碘对比剂能满足以上要求。中心容积法假设对比剂和血液的血流动力学性质相同,而且动脉内或脑组织内对比剂浓度和CT增强值的变化呈线性关系 [1-2],即可进行脑灌注测量。Ham berg等[1]认为,使用等渗性对比剂的动
态CT增强扫描基本能满足使用示踪剂观察组织灌注的前提条件。Miles等[3-4]也认为由于放射学对比剂与放射性核素的药代动力学非常相似,因此,上述原理也可适用于对比剂,可以进行动态增强CT灌注成像研究。脑CTP的成像原理是将对比剂经静脉团注后,对选定的层面(一般选择病变最大的层面)行连续多次扫描,以获得该层面内对比剂首次通过脑组织每一像素的时间-密度曲线(TDC),根据曲线利用不同的数学模型计算出反映脑组织血液循环动力学的指标,比较各感兴趣区(region of interest,ROI)的TDC,以此来评价组织器官的灌注状态。 2.数学模型的建立
CT灌注成像有非去卷积和去卷积两种数学模型。非去卷积数学模型主要根据Fick原理,假设组织器官中的对比剂蓄积的速度等于动脉流入速度减去静脉流出速度,在某一时间段内组织器官中对比剂的含量等于在该段时间内动脉流入量减去静脉流出量。非去卷积数学模型相对简单,缺点是要求对比剂注射速率大(一般为10m l/s),增加了操作难度和危险性,因为容易造成造影剂外漏,没有考虑到静脉流出,易低估血流量。去卷积数学模型主要反映注射对比剂后组织器官中存留的对比剂随时间的变化量,并不用对组织器官的血流动力学状况预先做人为假设,而是根据实际情况综合考虑了流入动脉和流出静脉进行数学计算处理,因此理论上更能反映组织器官的内部血流情况。去卷积数学模型计算偏差小,注射速率要求不高(一般4～5m l/s),容易被推广使用,这种计算方法适用于血脑屏障完整的脑组织。然而,多数组织的毛细血管具有一定通透性,对比剂在流经组织时必然有一部分会渗入血管外间隙,因此单纯的去卷积模型有其不足之处。1998年Lawrence等在去卷积模型中引入分布参数模型概念,提出一种改良去卷积模型,其优点在于一次CT检查可同时确定多个灌注参数值,能比较全面地反映组织的
灌注状况,从而大大拓展了CTP成像的应用范围。反映脑组织血液循环动力学的指标有:脑血容量(cerebral blood volume,CBV)、脑血流量(cerebral blood flow,CBF)、平均通过时间(mean transit time,MTT)、达峰时间(time to peak,TTP)以及表面渗透性(permeability surface,PS)等;其关系是:CBV=CBF×MTT。CBV反映的是ROI内包括大血管和毛细血管在内的血管床容积;CBF反映的是单位时间单位组织内血流量;MTT指的是对比剂通过感兴趣区的平均时间,主要是对比剂通过毛细血管的时间;TTP是对比剂达到峰值所需的时间;PS指的是对比剂经毛细血管内皮进入组织间隙的传递率。
CTP成像技术
1.机器的要求及参数设置
各机器参数不尽相同,一般为80～120kV,150～300mAs,矩阵512×512,层厚5～10mm,扫描速度为1层/s。先进行常规CT平扫,以确定灌注扫描层面,灌注扫描模式为同层连续动态扫描,MSCT为多层同层动态扫描,连续扫描40～50s,即层面不变,而随时间进行多次扫描。可根据不同器官的血流动力学不同采用不同的间隔时间,不同的数学模型时间间隔要求也不同。 2.对比剂的量
文献报道[5-6]国人成人的对比剂注射总量不超过50m l,一般为40m l,儿童1m l/kg体重。
3.对比剂的注射速度
非去卷积法计算忽略静脉流出,是否发生静脉流出取决于最大初始斜率时间和最短通过时间的长短,一般要求最大初始斜率时间小于最短通过时间。最大初始斜率时间与注射对比剂量、注射速率与患者心排出量有密切关系[7],所以提高对比
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