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首页医源资料库在线期刊中华现代影像学杂志2005年第2卷第7期

CT脑灌注成像在急性缺血性脑血管病中的研究进展

来源:中华现代影像学杂志
摘要:急性脑血管病是神经系统的常见疾病,其发病率和死亡率有逐年增高的趋势,其中约67%~80%为急性缺血性脑血管病(AICVD)。正电子发射型计算机体层扫描(PET)、单光子发射型计算机体层扫描(SPECT)、氙-CT(Xe-CT)等成像技术可为AICVD患者病发后脑组织的病理生理改变提供大量有用信息,然而这些检查方法存在某些不足,限......

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    急性脑血管病是神经系统的常见疾病,其发病率和死亡率有逐年增高的趋势,其中约67%~80%为急性缺血性脑血管病(AICVD)。为及时筛选处于治疗时间窗内的AICVD患者和制定恰当的治疗方案,临床医师需要获得患者的脑血流状况。正电子发射型计算机体层扫描(PET)、单光子发射型计算机体层扫描(SPECT)、氙-CT(Xe-CT)等成像技术可为AICVD患者病发后脑组织的病理生理改变提供大量有用信息,然而这些检查方法存在某些不足,限制了应用和推广。

  随着脑血管病研究的进展,对溶栓治疗的早期诊断和早期治疗成为迫切需要。CT脑灌注成像是近年来开展的一项新的功能成像技术,其方法简便易行,早期诊断急性缺血性脑血管病的敏感性和特异性高,还可观察病变的范围和严重程度,检查脑血流动力学。随着多层螺旋CT的广泛应用,灌注软件的不断完善,CT脑灌注成像对急性缺血性脑血管病的重要作用已经越来越引起人们的注意[1~5]。

  1  CT灌注成像的原理

  CT灌注成像是从静脉团注对比剂后,对选定层面(1层或多层)进行同层动态扫描,以获得该层面内每1像素的时间—密度曲线(TDC),根据该曲线利用数学模型计算脑血流量(CBF)、脑血容量(CBV)、对比剂平均通过时间(MTT)、峰值时间(TTP)和表面通透性图(PS)等参数,通过伪彩处理得到组织灌注功能图,用来表现并评价组织器官灌注状态的功能成像方法[6]。

  CBV指感兴趣区(ROI)内单位体积脑组织的血管床容积(包括毛细血管和大血管在内),单位为ml/100g。CBF指单位时间内流经一定脑组织血管结构(包括动脉、毛细血管、静脉和静脉窦)的血流量,单位为ml/(100g·min)。MTT指血液流经血管结构,如动脉、毛细血管和静脉窦时,通过的血管路径不同,时间也不同,所以用平均通过时间表示,反映对比剂通过感兴趣区毛细血管的平均时间,单位为s。TTP指对比剂首次到达扫描层面内的大动脉至对比剂在脑组织中达到团注峰值的时间间隔,正常值一般为几秒,单位为s。PS指由于血脑屏障开放或肿瘤原因导致对比剂单向从血管内渗透到组织间隙的速度,主要用于肿瘤评价,单位为ml/(100g·min)。

  学者们先后用不同数学模型进行CT灌注方面的研究,主要有非去卷积和去卷积模型,去卷积模型这种方法不需对组织的血流动力学做人为假设,可使用较低的注射速率,还可计算分布容积和平均通过时间,计算的偏差小,获得的值比较真实。但其引入的参数多,计算复杂,且对噪声相当敏感,限制了其临床应用。随着噪声抑制技术的提高及专用计算软件的开发,去卷积模型的应用将日趋广泛。

  2  灌注成像方法

  先行常规CT平扫,之后立即进行CT灌注扫描。取感兴趣层面(大多为单层)为扫描层面,一般为基底节层面,包括丘脑、基底节、内囊和大脑前、中、后动脉。患者平卧,左臂举起平行于头部,通过高压注射器经右肘静脉快速注入对比剂,剂量40~60ml,注射速度4~20ml/s。以肘动脉为参照,当注射对比剂后CT值上升到预置值时开始进行同层动态扫描,并获得40幅以上图像,将这些图像输入计算机,使用Perfusion CT软件做数据处理。通过动态分析模块获得感兴趣区的时间—密度曲线,并计算各灌注参数值。最后,根据色阶分别形成脑血流图、脑血容量图、平均通过时间图、峰值时间图,并对这些图进行定量或半定量分析。

  CBF和CBV的绝对值范围变化很大,取决于成像方法、计算模型和评价的技术等多种因素,CBF和CBV的测量结果也表明,健康个体间差异可高达20%以上,并随年龄增长而变化。因此,Koenig等[7]认为,精确计算绝对值不可行,用绝对阈值决定治疗方案不可取。实际计算中多采取对侧半球的镜像ROI作参考,计算患侧与对侧灌注参数的相对值(如rCBF,Rcbv),以满足临床及时获得缺血组织血流状况的需要。这种对灌注参数的相对值进行量化评估的方法已为研究人员所认可[8,9]。

  3  CT脑灌注成像在急性缺血性脑血管病中的应用

  3.1  脑梗死  由于急性脑梗死早期诊断和治疗可以改善其预后,而且溶栓治疗的发展、时间窗的限制使早期诊断成为迫切需要。脑缺血后,首先出现功能异常,随后才出现形态学改变。作为功能成像手段的一种,灌注CT可以早期显示脑缺血灶。有学者报道灌注CT最早可在症状出现30min后显示病变,异常灌注区表现为CBF下降;CBV正常或轻度增高,严重时下降;MTT基本正常或延长;TTP延长[10]。普通CT则要到24h后才显示病灶。脑缺血早期阶段,CT灌注发现梗死和脑血流动力异常的敏感度约90%,明显超过普通CT。目前有多项研究[7,10~14]表明,CT脑灌注成像可通过CBF、CBV、MTT、TTP等指标分析了解急性脑梗死超早期的组织灌流情况,从而发现急性血管闭塞和灌注缺乏,进一步指导治疗方案的确定。但每个参数在显示梗死范围和严重程度方面仍有差异,而且缺乏严格的诊断性试验来确定各参数的敏感性和特异性,因此每个参数的重要性仍有一定争议。

  3.2  缺血半暗带的研究  缺血半暗带(ischemic penumbra)是梗死周边的组织具有可生存能力的低灌注区,它位于正常区与严重缺血区之间及边缘带,是功能性电活动可恢复区,其结局一是恢复正常,一是发展成梗死或自发凋亡,但这种恢复具有一定的时间限制。实验及临床研究表明,脑卒中发病3~4h后,缺血半暗带将发展成为不可逆的梗死灶,尽可能地保存、挽救缺血半暗带内有活力的组织是近年来的治疗重点。所以急性缺血性脑血管病成像的关键在于寻找一种特征性判定可恢复性脑组织区域及梗死灶范围的成像方法,以利于确定适当的治疗方案(包括选择溶栓的时机),目前的多数研究证实了半暗带的存在[7,15,16],但对半暗带范围及大小的影像学判定缺乏简便、科学的方法,对区别梗死和半暗带的最佳指标亦无统一标准,难以明确指导临床治疗。有学者认为半暗带脑血液灌注正常或轻度减低而血流通过时间延迟[17],但并未获得其他研究者的认同。

  4  存在的问题及展望

  动态CT脑灌注成像快速方便,不需要昂贵的附加设备,值得推广。但到目前为止,尚有许多问题未得到彻底解决,这主要表现在以下几个方面。

  4.1  各灌注参数的诊断价值  哪个参数最利于确定组织或临床的结局?哪个参数对半暗带的显示更精确?联合应用是否更有效?一些问题还需进一步研究。

  4.2  测量的精确性  对于有潜在复杂病理改变的患者,加一侧颈动脉栓塞,同时伴有情况复杂的侧支循环,该如何进行CT灌注?血流图是否会受到作为输入函数的血管(如:大脑前、大脑中或大脑后动脉)的影响?如果会,哪条血管计算的结果更精确呢?这些问题尚需严格的临床试验,制定明确的标准。

  4.3  灌注成像的三维反映  目前多数研究都是以1层层厚为10mm的层面作为研究对象(包括使用多层螺旋CT),这样位于扫描层面以外的病灶极易漏诊,整个脑组织的三维灌注成像目前尚难以实现。

  这些局限性随着临床研究的深入和CT扫描技术的提高将逐步得以克服,有理由相信,CT脑灌注成像对急性缺血性脑血管病有广阔的临床应用前景。

  【参考文献】 

  1  Barmeir E,Zina AE,Mahajna A,et al.Cerebral CT perfusion in the diagnosis of acute infartion.Harefuah,2004,143(12):881-886.

  2  Wintermark M,Fischbein NJ,Smith WS,et al.Accuracy of dynamic perfusion CT with deconvolution in detecting acute hemispheric stroke.Am J Neuroradiol,2005,26(1):104-112.

  3  Katada K.Application of multislice CT for the diagnosis of cerebro-vascular disease.Rinsho Shinkeigaku,2004,44(11):887-890.

  4  Kataoka Y,Ida Y,Nakai T,et al.The improvement in the cerebral blood flow analysis software in case of CT-perfusion inspection and the examination of the scan protocol.Nippon Hoshasen Gi jutsu Gakkai Zasshi,2003,59(12):1568-1572.

  5  Smith WS,Roberts HC,Chuang NA,et al.Safety and feasibility of a CT protocol for acute stroke:combined CT,CT angiography and CT perfusion imaging in 53 consecutive patients.Am J Neuroradiol,2003,24(4):688-690.

  6  刘翔,戴建平.CT灌注成像在颅脑的临床应用研究.中华放射学杂志,1997,33:439-441.

  7  Koenig M,Kraus M,Theek C,et al.Quantitative assessment of the ischemia brain by meaning of perfusion-relation paramenters derived from perfusion CT.Stroke,2001,32(2):431-437.

  8  Konig M,Klotz,E,Heuser L.Cerebral perfusion CT:theoretical aspects,methodical implementation and clinical experience in the diagnosis of ischemic cerebral infarction.Rofo Fortschr Geb Rontgenstr Neuen Budgeb Verfahr,2000,172:210-218.

  9  Konig M.Brain perfusion CT in acute stroke:current status.Eur J Radiol,2003,45:11-22.

  10  Mayer TE,Hamann GF,Baranczyk J,et al.Dynamic CT perfusion imaging of acute stroke.Am J Neuroradiol,2000,21(8):1441-1449.

  11  Cenic A,Nabavi DG,Craen RA,et al.Dynamic CT measurement of cerebral blood flow:a validation study.Am J Neuroradiol,1999,20(1):63-67.

  12  Koenig M,Klotz E,Luka B,et al.Perfusion CT of brain:diagnostic approcach for early detection to ischemic stroke.Radiology,1998,209(1):85-93.

  13  Wintermark M,Thiran JP,Machder P,et al.Simultaneous measurement of regional cerebral blood flow by perfusion CT and stablexenon CT:a validation study.Am J Neuroradiol,2001,22(5):1018-1019.

  14  Eastwood JD,Lev MH,Azhari T,et al.CT perfusion scanning with deconvolution analysis:pilot study in patients with acute middle cerebral artery stroke.Radiology,2002,222(1):227-236.

  15  管小亭,刘翔,龙洁,等.CT灌注成像及CT减影血管成像诊断急性缺血性脑血管病.中华神经科杂志,2003,33:268-271.

  16  Reichenbach JR,Rother J,Jonetzel L,et al.Acute stroke evaluated by time-to peak mapping during initial and early following perfusion CT studying.Am J Neuroradiol,1999,20(10):1842-1850.

  17  Lo EH,Rogowska J,Bogorodzki P,et al.Temporal correlation analysis of penumbral dynamics in focal cerebral ischemia.J Cereb Blood Flow Metab,1996,16:60-68.

  作者单位:1 610051 四川成都,电子科技大学校医院

       2 610051 四川成都,成都市第六人民医院

  (编辑:子  涵)

作者: 赖光辉郑小华 2005-11-8
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