全腦CT灌注在腦血管疾病中的臨床應用和進展

陳 婷 綜述,郭大靜,趙建農 審校

(重慶醫科大學附屬第二醫院放射科 400010)

全腦CT灌注在腦血管疾病中的臨床應用和進展

陳 婷 綜述,郭大靜,趙建農 審校

(重慶醫科大學附屬第二醫院放射科 400010)

腦血管障礙;體層攝影術,X線計算機;腦血流

隨著16排和64排螺旋CT的應用,CT灌注(CT perfusion,CTP)檢查技術與CT血管造影技術(CT angiography,CTA)聯合應用已在腦血管疾病的臨床診斷和研究中廣泛開展,并日趨成熟?兩種CT技術的聯合應用不僅可以評價腦組織的血流動力學改變,還可以同時直觀顯示腦動脈的狀況?但由于受到CT機探測器寬度的限制,不能一次性獲得全腦灌注參數和全腦血管圖像?隨著128?256?320排容積CT的應用,掃描范圍由最初的1cm擴展到16cm,可以覆蓋整個大腦進行全腦灌注掃描,利用全腦灌注的容積數據重建出全腦血管圖像,從而實現了真正的“一站式”檢查,即一次掃描同時獲得CT平掃?CT增強?CTA?CTP圖像[1]?現就全腦CT灌注檢查技術在腦血管疾病中的臨床應用和進展綜述如下?

1 全腦CTP的基本原理

全腦CT灌注成像的基本原理與傳統的CT灌注原理相同,是經過團注對比劑后行動態掃描的功能成像方法,并通過一系列的參數圖像來反映活體組織的血流動力學狀態及病理生理的改變?CTP的原理來源于核醫學使用的可彌散放射性示蹤劑反映器官灌注的原理和中心容積理論,將含碘對比劑經靜脈團注后,人體各個器官組織密度升高然后逐漸降低,經動態CT掃描得到一系列圖像反映對比劑首次通過組織的情況及供血動脈與引流靜脈的增強狀態,從而計算出感興趣區(region of interest,ROI)的時間-密度曲線(time density curve,TDC),根據該曲線利用最大斜率法和去容積算法兩個數學模式[2]計算出各灌注參數,包括腦血流量(cerebral blood flow,CBF)?腦血容量(cerebral blood volume,CBV)?平均通過時間(mean transit time,MTT)?到達峰值時間(time to peak,TTP)等,通過這些參數來評價器官組織的灌注狀態?

2 全腦CTP的掃描方案

臨床進行腦CTP檢查選用非離子型對比劑,濃度為350mgI/mL或370mgI/mL,常用劑量為40～60mL,使用高壓注射器,經肘靜脈團注,注射流速為4～6mL/s?傳統CTP掃描范圍一般以基底節層面為中心掃描,因為該層面包含大腦前?中?后動脈及大腦深部組織,是腦血管疾病的高發區?最早CTP覆蓋范圍僅僅只有1cm,16排CT覆蓋范圍擴大到2～2.4cm?近年來多層螺旋CT的飛速發展,CTP覆蓋范圍明顯擴大,64排CT覆蓋范圍為4.0～4.8cm?256排CT采用256×0.5mm寬探測器,掃描覆蓋范圍為12.8cm[3]?目前320排容積CT(Toshiba Aquilion one)采用的是320×0.5mm寬的探測器,16cm的覆蓋范圍,使用容積掃描方式,掃描管電壓為80kV,管電流為150～310mA?掃描時間間隔:動脈期為2s,靜脈期為4～6s,掃描總時間為50～60s?一次掃描共產生19個容積數據,每個容積數據包括320幅圖像,每次檢查共獲得6 080幅圖像?然后將19個容積數據傳輸至Vitrea工作站進行處理分析[4]?320排容積CT采用16cm覆蓋范圍可以將全腦各向容積數據一次獲得,從而進行全腦灌注的評價,運用全腦各個動態容積數據可重建出各期的血管圖像?故一次全腦灌注成像,即可得到常規CT圖像?全腦CTP圖像和4D-CTA圖像,從而對腦血管疾病的研究更加全面[4]?

CTP的輻射劑量一直是國內外學者廣泛關注的問題?國內文獻報道64層螺旋CT行頭顱CT平掃?腦灌注掃描(假設覆蓋范圍為1 6c m)?三維C TA的總輻射劑量為5.6m S v,而3 2 0層容積C T全腦灌注成像總輻射劑量為4.6m S v[5]?國外文獻報道6 4排C T行腦C T P檢查輻射劑量為7.5～1 1.4m S v[6],6 4排 C T行頭顱 C T平掃及 C T P-C TA 聯合掃描的總輻射劑量為9.4m S v[7],而 3 2 0排4 D-C T P-C TA 檢查總輻射劑量為:5.0 8～5.8 7m S v[8]?與既往文獻對比,全腦 C T P得到的信息量增加,而輻射劑量卻有所減少?

3 全腦C T P在腦血管疾病中的臨床應用

3.1 短暫性腦缺血發作 短暫性腦缺血發作(t r a n s i e n t i s c h em i c a t t a c k,T I A)是一種由于局灶性缺血所導致的?沒有發生缺血性梗死的?短暫性的腦?脊髓或視網膜的神經功能失常?臨床多表現為眩暈?惡心?嘔吐?平衡障礙及共濟失調等,癥狀持續數分鐘至數小時,一般不超過2 4h,不會有永久性器質損害?T I A是短暫性?一過性神經功能障礙,進行常規C T或磁共振成像(m a g n e t i c r e s o n a n c e i m a g i n,MR I)檢查往往表現為陰性,T I A雖然沒有引起腦組織形態學的改變,但在腦血流動力學方面有了明顯的改變,應用C T P檢查對T I A作出臨床診斷和評價是非常有價值的?周勇等[9]研究3 1例T I A患者,其中有2 4例發現與臨床癥狀相對應的灌注異常區,表現為MT T延長,C B F和(或)C B V降低?大量研究發現T I A的發生與頸內動脈?大腦中動脈?大腦后動脈等顱內血管慢性狹窄密切相關,故眾多學者采用C T P和C TA聯合掃描方案,不僅可以評價腦組織灌注情況,還可以顯示缺血腦組織供血動脈的狹窄和梗死情況,鐘井松等[10]研究2 0例T I A患者,有1 3例C T P發現異常灌注區,T T P?MT T?C B F值與健側對照區有顯著差異,C B V與健側對照區差異無統計學意義;聯合C TA發現1 0例前循環血管狹窄,6例后循環血管狹窄?隋昕等[11]對2 0例大腦中動脈狹窄或閉塞的患者進行全腦灌注評價時不僅通過T T P和MT T發現與臨床癥狀相對應的灌注異常區,還通過3 D W i l l i s環C TA直觀顯示狹窄或閉塞的血管,其檢查結果與數字減影血管造影檢查結果一致?隨著3 2 0排容積C T的使用,S i e b e r t等[8]對1 0例T I A患者進行全腦灌注成像發現其所獲得的全腦灌注圖像可同時觀察大腦前循環和后循環的灌注情況,結合冠狀位和矢狀位圖像,更容易發現小面積灌注異常區并定位,比單純軸位圖像更加精確;除此之外還可以通過4 D-C TA觀察顱內血管有無狹窄或閉塞?有無側支循環形成,進一步明確T I A的病因診斷和病情嚴重情況?

3.2 腦梗死 C T P在臨床上應用最廣泛的領域就是在腦缺血方面,其中最有價值的是C T P在超急性期腦梗死和缺血半暗帶的應用?發生在6h內的超急性期腦梗死由于組織灌注壓降低出現腦細胞代謝障礙及電生理活動或離子活動停止而出現臨床癥狀?能在最短時間內明確臨床診斷和制定治療方案是挽救腦細胞的關鍵?C T P對輕微腦缺血極為敏感,M u rp h y等[12]研究發現,腦梗死患者有癥狀側與健側大腦半球C B F?C B V和MT T有很大差異,其中MT T最為敏感,C B F和C B V對確定梗死的特異性更高?孫鋼等[5]對8例缺血性腦血管疾病患者進行全腦灌注分析發現C T P所顯示的缺血部位和數量與2～3d后復查MR I所顯示的缺血部位和數量基本相同;將4層灌注圖像和全腦灌注圖像對比后發現,全腦灌注圖像對于缺血灶的定位優勢明顯,更容易發現小腦和腦干的病灶,觀察血流量減低區域邊緣及范圍均優于4層灌注圖像,三維灌注圖像顯示腦表面的異常灌注更加直觀?S i e b e r t等[8]對1 9例急性腦梗死患者進行全腦灌注分析發現,多方位觀察各灌注參數偽彩圖使灌注降低區顯示更加精準?全面,尤其是對于觀察小面積灌注降低區更有幫助?4 D-C TA可以直觀顯示相應的責任血管,并可以排除動脈瘤?動靜脈畸形及動靜脈瘺等其他腦血管疾病?

腦缺血半暗帶(i s c h e m i c p e n u m b r a,I P)是指缺血后局部血流灌注低于正常但仍存活的腦組織,由于血流灌注不足,其細胞代謝狀態異常,如不及時求治,上述區域將從代謝異常進一步發展為梗死?I P范圍的確定是近年來C T P研究的熱點,C T P通常用C B F圖與C B V圖的不匹配區來確定I P的范圍?眾多學者做了大量研究試圖找到一個確定I P的閾值,但得出的結論差異較大,半暗帶C B F閾值為1 4.1～3 5.0 m L/(1 0 0g?m i n),梗死區為4.8～8.4m L/(1 0 0g?m i n)?有學者認為MT T為5.1s為缺血半暗帶的閾值,MT T為6.0 5s為梗死的閾值[13]?M u r p h y等[12]研究在梗死血管是否再通的前提下采用不同的C B F和C B V閾值來判定半暗帶與梗死核心區的范圍,并提出使用C B F×C B V交互作用標準更有價值,研究中認為C B F×C B V=8.1 4為區分半暗帶和梗死核心區的閾值,其敏感性為9 0%,特異性為9 4%?P a g e等[6]將2 7例患者進行4c m和1 6c m覆蓋范圍的C T P灌注圖像對比,發現1 6c m寬的全腦灌注圖像明顯增加了判定梗死核心區的準確性,并能1 0 0%對缺血半暗帶進行定量評價?

目前對超急性腦梗死最有效的治療方法是溶栓治療[2],其目的在于使閉塞血管再通?及時恢復血流以挽救功能尚可以恢復的缺血半暗帶?因此,腦缺血半暗帶的存在是溶栓治療的理論基礎?臨床上需要在患者發病后6h以內了解缺血腦組織的灌注情況,明確是否有缺血半暗帶的存在,以制定有效的治療方案?腦C T P可以在常規C T平掃排除腦出血?腦腫瘤等與腦梗死有相似癥狀的疾病后,多花幾分鐘時間就能完成對腦組織的灌注評價,不需要搬動患者,對急診患者極為有利?隨著1 6c m寬探測器的出現,全腦灌注成像可以在全腦范圍內多方位全面地判定梗死核心區與缺血半暗帶區,并且同時得到全腦血管的圖像以確定相應的責任血管,縮短檢查時間,在治療時間窗內積極進行動脈溶栓治療[4]?由于個體的差異,每個患者的半暗帶存在和維持的時間不同,對于發病超過6h或發病時間不明的患者,可根據半暗帶的存在和范圍來酌情進行溶栓治療[14],目前未見全腦C T P應用于溶栓治療的研究報道?

3.3 腦出血 腦出血是具有較高病死率和致殘率的腦血管疾病?與缺血性卒中相比,即使是損傷的神經組織范圍相同,其病死率也較缺血性卒中高,并且遠期神經功能障礙也較為嚴重?臨床研究表明除了血腫占位效應引起的機械性損傷外,血腫周圍組織的繼發性損傷——腦缺血?腦水腫,也是血腫引起組織損傷的重要因素?C T P為了解血腫周圍腦組織的血流動力學的改變提供了直觀?準確的依據?周劍等[15]對1 2例基底節區腦出血患者研究認為,亞急性及慢性期血腫周圍腦組織存在低灌注梯度,低灌注區血流變化與血腫體積密切相關?S i e b e r t等[8]對7例腦出血的患者進行全腦灌注掃描發現其中2例患者并不僅僅單純表現為腦出血,通過4 D-C TA觀察整個腦循環過程發現有增粗的引流靜脈?供血動脈和異常的毛細血管網,最終診斷為腦動靜脈系畸形?因此,全腦灌注不僅可以了解血腫周圍腦組織灌注情況,還利于鑒別多種表現為腦出血的腦血管疾病,從而及早明確診斷,制定個性化的治療方案,改善腦出血患者的預后?

在顱內動脈瘤破裂所導致的自發性蛛網膜下腔出血的患者中,有大部分患者可在血管造影中發現腦血管痙攣(c e r e b r a l v a s o s p a s m,C V S),約1/3患者出現腦缺血的癥狀,進一步可發展為腦梗死?可見,C V S是蛛網膜下腔出血常見的并發癥?在蛛網膜下腔出血時,血液中會釋放出作用于腦血管的縮血管物質,引起全腦或局部腦血管痙攣,微循環阻力增加,血流從動脈流入到從靜脈流出的時間延長,在CTP灌注參數中,可表現為MTT值增加?國內外文獻報道證實了這點?Kanazawa等[16]研究發現MTT時間延長是預測蛛網膜下腔出血后血管痙攣致腦梗死的一個重要參數?柴偉娜等[17]也得出相同結論,并認為MTT比CBV與CBF更加敏感?Wintermark等[18]通過對比CTP檢查與數字減影血管造影術檢查診斷腦血管痙攣,發現MTT的敏感性和特異性分別為92%和86%,CBF的敏感性和特異性分別為75%和95%?因此,CTP能夠反映蛛網膜下腔出血后的腦血流動力變化,篩查腦血管痙攣,預防遲發性腦梗死的發生,目前未見全腦CTP的相關報道?

4 展 望

全腦CTP是近年來發展起來的一種腦血流功能成像技術,也是一種腦血管造影成像技術,可以在一次注射對比劑后得到常規CT平掃和增強?3D-CTP和4D-CTA圖像,在較短時間內完成對全腦灌注和全腦血管的評價,實現了真正的“一站式”檢查?目前全腦CTP不僅應用于急?慢性腦血管狹窄疾病,還應用于腦動?靜脈畸形[19],靜脈異常[20],大血管炎[21]等疾病的臨床診斷和研究,但對IP閾值的研究?溶栓治療前后的CTP和CTA變化?蛛網膜下腔出血后全腦CTP變化等尚缺乏研究報道?CTP的各種計算模型還存在一定的缺陷,影響到研究結果的準確性?重復性及橫向比較,尚需要繼續完善?全腦灌注檢查使覆蓋范圍進一步擴大,需要建立個性化的掃描方案來進一步減少射線和對比劑劑量?隨著256?320排容積CT設備的進一步完善?臨床經驗的積累及科學研究的進一步深入,相信全腦CTP技術將在腦血管疾病的診斷和預防方面發揮更大的作用?

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1671-8348(2012)16-1644-03

2011-09-17

2011-11-22)

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