雙源CT 4D-CTA聯合灌注成像在急性腦缺血性疾病中的應用價值

程有根 楊光釗 茅國群 樓明芳 魏福全

雙源CT 4D-CTA聯合灌注成像在急性腦缺血性疾病中的應用價值

程有根 楊光釗 茅國群 樓明芳 魏福全

目的 探討雙源CT 4維血管造影（4D-CTA）及灌注成像（CTPI）在急性腦缺血性疾病中的應用價值。方法 對30例臨床擬診為急性腦缺血性疾病的患者于發病2～24h內行頭顱CT平掃和全腦CTPI檢查，獲得腦血流量、腦血容量、平均通過時間、達峰時間等參數圖，同時獲得4D-CTA圖像；于發病的1～3d后行MRI檢查，分析CT平掃、CTPI、4D-CTA、MRI表現。 結果 CT平掃發現12例有16個缺血病灶，CTPI發現26例32個缺血病灶，MRI發現25例28個缺血病灶，4D-CTA顯示有20例責任血管有不同程度的狹窄或閉塞。結論 雙源CT 4D-CTA聯合灌注成像能為急性腦缺血患者提供全面、詳細的影像學信息，對急性缺血性腦梗死的早期診斷和治療有重要價值。

腦缺血 體層攝影術 X線計算機 灌注成像 血管成像

急性腦缺血是臨床上最常見的腦血管疾病，其高發病率、高致殘率、高致死率的特點，使得早診斷、早治療顯得十分迫切。CT灌注成像（CT perfusion imaging，CTPI）作為一種新的功能影像學檢查手段，在判定缺血半暗帶、指導急性缺血性腦卒中溶栓治療方面具有重要的臨床價值。在完成全腦灌注的同時，還可以得到全腦動態CT血管造影（CT angiography，CTA）圖像，無需額外的對比劑和輻射劑[1-3]。文獻報道CTPI技術可在腦缺血出現癥狀30min后即可發現異常，為缺血性腦血管病的早期診斷提供可能[4]。但是長期以來，CTPI檢查受到掃描范圍及輻射劑量的限制，其應用未能推廣。64排螺旋CT，特別是雙源CT的出現以及低kV、低mA、低時間分辨率掃描方式的推廣，很好地解決了這一問題。本研究通過對30例急性腦缺血患者行全腦CTPI檢查及4維血管造影（4D-CTA）重建，探討其臨床應用價值。

1 對象和方法

1.1 對象 收集浙江省立同德醫院2011-12—2013-04臨床擬診為急性腦缺血性疾病的30例患者，其中男17例，女13例，年齡35～86（65.8±10.3）歲。臨床表現包括頭暈、惡心、嘔吐、口角歪斜、口齒不清、視物旋轉、肢體乏力、偏身感覺麻木等。對所有患者均于發病2～24h行頭顱CT平掃及頭顱CTPI檢查，并于發病1～3d內行MRI檢查。本研究經醫院倫理委員會討論同意，患者及家屬知情同意。

1.2 掃描方法 所有病例均采用德國西門子第二代雙源CT（Somatom Definition Flash）掃描，對所有入選患者行常規平掃及CTPI檢查。

1.2.1 平掃 以眥耳線為基線，掃描范圍從眥耳線至顱頂部，管電壓120kV，管電流 200mA，球管轉速1.0s/r，準直層厚0.625mm，重建層厚為5mm。

1.2.2 CTPI 30例患者均在發病2～24h內行CTPI檢查。檢查時靜臥不動，頭部加外固定，采用128層軸掃模式，掃描范圍同平掃。經預留肘靜脈留置針連接雙頭高壓注射器，經肘靜脈團注碘必樂（370mgI/ml）50ml，20ml 0.9%氯化鈉溶液沖洗，注射速率7.0ml/s，掃描延遲時間4.0s，間隔1.5s掃描一次，共22次，總掃描時間38.67s。管電壓80kV，管電流150mA，球管轉速0.28s/r，準直層厚0.625mm，重建層厚1.5mm。

1.2.3 MRI檢查 采用西門子 3.0T MRI系統進行檢查：以眥耳線為基線，掃描范圍從眥耳線至顱頂部，掃描層厚為5mm。掃描序列主要包括T1WI（TR/TE 2 000/ 9ms，FA 150）、T2WI（TR/TE 5 000/110ms，FA 90）、DWI（TR/TE 5400/94ms，FA 90）及 FLAIR（TR/TE 8 500/ 94ms，FA 150）序列。

1.3 圖像后處理 將掃描原始圖像傳送至獨立工作站（mmwp 9900）進行后處理。

1.3.1 CTPI 采用VPCT Neuro軟件，將大腦前動脈設為輸入動脈，上矢狀竇設為輸出靜脈，采用最大斜率法，由VPCT Neuro分析軟件自動生成腦血流量、腦血容量、平均通過時間和達峰時間4種灌注參數圖。

1.3.2 4D-CTA 將所有數據導入西門子公司的Inspace專用軟件包進行動態CTA成像。

1.4 統計學處理 采用SPSS 13.0統計軟件，計量資料以表示，病灶中心區與周邊區的比較采用t檢驗。CT平掃與CTPI兩種檢查方法檢出率比較采用χ2檢驗。

2 結果

2.1 常規CT平掃 30例患者中，18例未見明顯異常，12例患者中發現16個梗死灶，其中12個病灶為非責任病灶，主要位于基底核區及側腦室旁，4個責任病灶表現為腦溝變淺，實質密度略低。

2.2 CTPI檢查結果 發現26例患者有灌注異常，共檢出32個缺血及梗死灶，病灶中心區及周邊區腦血流量、腦血容量、平均通過時間、達峰時間值與健側鏡像區比較差異有統計學意義（均P＜0.05，表1）。常規CT平掃發現的16個病灶在CTPI圖像上均表現為腦血流量與腦血容量均較健側明顯下降，平均通過時間及達峰時間較健側明顯延長。CTPI較常規CT平掃多檢出16個病灶，其中12個病灶表現為腦血流量與腦血容量較健側下降；平均通過時間及達峰時間較健側明顯延長；2個病灶表現為整個大腦半球平均通過時間及達峰時間較健側明顯延長；腦血流量與腦血容量較健側未見明顯減低；2個病灶表現為腦血流量較健側下降，腦血容量較健側稍升高或正常；平均通過時間及達峰時間明顯延長。1例典型病例的CTPI表現見圖1A～E。

表1 26例腦缺血患者CTPI結果

2.3 4D-CTA結果 每個期相的CT血管圖像依次產生，并生成動態CTA，使得腦血管以電影方式動態顯示，觀察動脈流出、靜脈流入情況。30例患者中20例發現CTA顯示血管異常，與CTPI灌注異常區相符，提示為責任血管，其中右側大腦中動脈不同程度狹窄6例，閉塞2例（圖1F）；左側大腦中動脈狹窄7例，右側大腦前動脈狹窄5例。6例灌注異常患者4D-CTA未見異常。

2.4 MR DWI結果 發病1～3d后行MRI檢查。檢出25例患者28個梗死灶，28個病灶在CTPI上均表現為腦血流量、腦血容量較健側下降，平均通過時間及達峰時間明顯延長（圖1G）。較CTPI少發現的4個病灶，2個病灶表現為腦血流量較健側下降，腦血容量較健側稍升高或正常；平均通過時間及達峰時間明顯延長；另外2個病灶平均通過時間及達峰時間較健側明顯延長，腦血流量與腦血容量未見明顯異常。本研究以MR DWI或CT平掃復查上發現梗死灶為診斷標準，常規CT平掃檢出陽性12例（40.0%），CTPI檢出陽性26例（86.7%）。兩組比較差異有統計學意義（χ2=14.09，P＜0.01）。

2.5 輻射劑量 輻射劑量計算方法為：有效輻射劑量=平均劑量-長度積值（dose length product，DLP）×頭部歸一化有效劑量轉換系數（0.0021mSv/mGy·cm）[5]。該組患者頭顱平掃的平均DLP為635mGy·cm，輻射劑量為1.33mSv，CTPI的平均DLP為1 660mGy·cm，輻射劑量為3.49mSv，總輻射劑量平均4.82mSv。

圖1 1例發病2h63歲女性患者的影像學檢查所見（A～E為CTPI，A：平掃腦實質未見明顯異常，B～E：腦血流量、腦血容量、達峰時間和平均通過時間圖，顯示右側額葉和顳葉達峰時間、平均通過時間均延長，右側額葉腦血流量及腦血容量下降，而右側顳葉腦血流量、腦血容量正常；F：CTA示右側大腦中動脈狹窄閉塞；G：治療3d后MRI示右側額葉腦梗死，顳葉未見梗死灶）

3 討論

Miles[6]等最早提出CTPI的概念，即在靜脈團注對比劑同時行同層面快速動態掃描，觀察對比劑在腦內血管的動態變化過程，并獲取某一像素的時間-密度曲線（time-density curves，TDC），利用TDC采取不同的數學模型，可計算出該像素的局部腦血流量、局部腦血容量、平均通過時間、達峰時間。通過偽彩色處理得到該組織的各項灌注功能圖，并應用此圖像來評價組織器官的血流灌注狀態和功能變化。急性腦梗死灶由缺血中心的壞死灶和周邊的缺血性半暗帶組成。治療的關鍵在于挽救具有可逆性的缺血半暗帶，使其恢復功能。高培毅等[7]提出了腦梗死前期的理論，影像學檢查重點便提前到了梗死前期，特別是在腦梗死前期的第Ⅱ期。腦血流量下降、腦血容量正常或輕度升高、平均通過時間異常、達峰時間正常或延遲可視為異常灌注區[4]；腦缺血區平均通過時間延長、腦血流量明顯降低，為不可逆損傷；而平均通過時間延長、腦血容量保持或增加，則提示為可逆性損傷[8]。

急性腦缺血性疾病從腦血流量變化過程看，腦血流的下降到急性腦梗死的發生經歷了3個時期，Ⅰ期：由于腦灌注壓下降引起的腦局部血流動力學異常改變期；Ⅱ期：腦循環儲備力失代償性所造成的神經元功能改變期；Ⅲ期：由于腦血流量下降導致神經元形態學改變即腦梗死期。以上各期發展是一個漸進性的過程，組織學上及臨床上沒有截然明確界限。前2個時期稱為腦梗死前期。腦梗死前期CT平掃無明顯異常，當缺血超過一定限度后就發展成腦梗死。CTPI能夠早期發現腦缺血灶的部位、范圍和程度，在缺血Ⅰ期，病灶達峰時間、平均通過時間延長；缺血Ⅱ1期，病灶局部腦血流量下降，局部腦血容量正常，缺血Ⅱ2期，病灶局部腦血流量、局部腦血容量下降。本組研究CTPI 26例灌注異常病灶32個，腦缺血Ⅲ期病灶16個，腦缺血Ⅱ2期病灶12個，Ⅱ1期病灶2個，Ⅰ期病灶2個。4例CTPI檢查陰性患者筆者考慮為一過性腦缺血發作。本組病例CT平掃只發現腦缺血Ⅲ期的病灶，MR DWI只發現腦缺血Ⅲ期及Ⅱ2期的病灶，較CTPI少發現的4個病灶為Ⅱ1期2個及Ⅰ期2個，對于Ⅱ1期及Ⅰ期的病灶沒有很好的顯示，可能與病灶尚未梗死處于可恢復階段和CTPI不是同時期掃描，且是在治療干預后1～3d檢查有關。研究發現，聯合腦血流量與腦血容量兩個灌注參數是診斷梗死灶最敏感、最可靠的指標[9-10]。梗死灶在CTPI圖像上表現為腦血流量與腦血容量均明顯下降。以MR DWI序列上病灶彌散受限作為診斷腦梗死的標準，本組病例最終發展為梗死灶的組織在CTPI上表現為腦血流量與腦血容量均較對側明顯下降，符合上述研究結果。Wintermark等[8]應用CTPI對130例急性腦梗死進行分析，結果表明聯合應用平均通過時間和腦血容量指標判斷缺血性半暗帶更為準確。總之，腦組織缺血性改變是一個動態變化的過程，不同時間檢查結果會不斷變化，如果不及時進行治療，隨著病情的進展腦梗死前期病灶可能發展為腦梗死。

雙源CTPI掃描圖像可以直接重建全腦動態CTA圖像，無需額外增加對比劑及輻射劑量，并能動態顯示血流情況,可以避免動、靜脈同時顯影，從而判斷顱內大血管阻斷或狹窄及分支缺損情況。常規頭顱CTA相對于DSA最大的缺點是不能動態的顯示血管，4D-CTA能動態地三維顯示血流情況，過去，這只能在有創的DSA上實現[11]。4D-CTA聯合CTPI應用可以在了解患者腦缺血灶存在、范圍及程度的同時，觀察有無責任血管、血流情況和狹窄程度，以及排除其他血管性疾病，為臨床治療提供強有力的佐證。本組26例腦灌注異常的急性腦梗死患者中，20例CTA顯示血管異常，均為責任血管，6例CTA未見異常，可能為一過性腦缺血發作或者血管痙攣已緩解。

傳統CTPI增加了掃描時間及曝光量，從而增加了掃描劑量，同時還增加了對比劑注射量。雙源CT通過一次對比劑注射完成全腦CT灌注及動態CTA成像，輻射劑量約4～6mSv[12-13]，明顯低于以往常規CT灌注檢查劑量[11]。本組掃描采用了低kV、低mA、低時間分辨率掃描方式，掃描總時間僅40s，患者平均輻射劑量為4.82 mSv，可以很好地耐受檢查。

總之，雙源CTPI一次檢查能完成多重任務（CT平掃+動態腦血管成像+腦功能灌注成像）。聯合4D-CTA和CTPI能夠在缺血性腦病發病的早期發現病變，明確缺血灶存在及其范圍、程度，了解相應病灶的責任血管情況。為急性腦缺血患者提供全面、詳細的影像學信息，對腦梗死的早期診斷和治療有重要價值，具有廣泛臨床應用前景。

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Application of dual-source 4D-CTA combined with CT perfusion imaging in diagnosis of acute cerebral ischemic diseases

Objective To investigate the application of dual-source four-dimensional CT angiography(4D-CTA)combined with CT perfusion imaging(CTPI)in diagnosis of acute cerebral ischemic diseases．Methods Thirty patients with clinically suspected acute cerebral ischemic disease underwent head plain CT scan and whole brain CTPI examination 2～16h after onset, the images of CBF,CBV,MTT,TTP and 4D-CTA were obtained．Patients also underwent MRI examination in 1～3 d．The findings of plain CT scan,CTPI,4D-CTA and MRI were analyzed．Results Plain CT scan found 16 ischemic lesions in 12 cases,CTPI found 32 ischemic lesions in 26 cases,MRI found 28 ischemic lesions in 25 cases,and 4D-CTA demonstrated various degree of stenosis or occlusion in supplying vessels in 20 cases．Conclusion Dual-source 4D-CTA combined with CT perfusion imaging provides comprehensive and detailed imaging information,so that has important value for early diagnosis and treatment in patients with acute cerebral ischemia．

Brain ischemia Tomography X-ray computed Perfusion Angiography

2013-05-02）

（本文編輯：楊麗）

310009 杭州，浙江大學醫學院附屬第二醫院放射科（程有根、楊光釗，程有根系浙江大學醫學院在職研究生，現在浙江省立同德醫院放射科工作）；浙江省立同德醫院放射科（茅國群、樓明芳、魏福全）

楊光釗，E-mail：cjr.ygzh@vip.163.com