腦CT灌注成像研究進展

林景興綜述，梁立華審校

(廣東醫學院附屬深圳市第四人民醫院放射科，廣東深圳 518000)

·綜述·

腦CT灌注成像研究進展

林景興綜述，梁立華審校

(廣東醫學院附屬深圳市第四人民醫院放射科，廣東深圳 518000)

CT灌注成像(CTPI)是一種能顯示器官功能的影像技術，作為一項新的檢查技術，CT灌注成像前景廣闊。隨著多排螺旋CT技術不斷進步，CTP檢查的數學方法及操作流程變得相對簡單，輻射劑量也較前明顯減少，CTPI在腦缺血性疾病及腦腫瘤等方面研究及臨床應用都取得重大成果。本文綜述腦CTPI成像原理、輻射劑量、臨床應用等方面的研究進展。

腦；CT灌注成像；研究進展

CT灌注成像(Computed tomography perfusion imaging，CTPI)作為一種顯示器官功能的影像技術，由普通CT增強掃描發展而來，保留了CT檢查微創、快速的優點，不但可以顯示器官組織的形態圖像，還能顯示器官組織的功能圖像，具有廣闊的應用前景。據世界衛生組織統計，全世界每6個人中就有1人可能患卒中；每6 s就有1人死于卒中；每6 s就有1人因為卒中而永久致殘。而CTP在腦卒中患者腦功能診斷方面很有優勢，能夠指導臨床治療并預測預后情況等。

1 成像原理

1983年Axel[1-2]首先獲得了腦的CBV和CBF定量數值，直到1991，由Miles[3]最先提出CT灌注成像概念，進行動物實驗，并初步探討了其臨床應用。CTP檢查時，選擇肘靜脈注射對比劑，對感興趣層面進行連續的同層掃描，得到該層面每一個像素的時間——密度(Time-density curve，TDC)曲線。TDC曲線的意義是反映了器官組織內對比劑的濃度變化情況，間接反映組織血流灌注的變化。電腦根據TDC曲線等可以計算出血流量(Blood flow，BF)、血容量(blood volume，BV)、對比劑峰值時間(Transit time to the peak，TTP)、對比劑平均通過時間(Mean transit time，MTT)、毛細血管通透性(Permeability Surface product area，PS)、微血管密度(Microvessel density，MVD)等參數，再經過軟件處理即可得到以上參數圖像。

CTP借用了核醫學灌注成像的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律(Central volume principle)：BF=BV/MTT。CTP所使用的數學方法主要有兩種：非去卷積法和去卷積法。非卷積法概念簡單，缺點是容易低估BF，要求對比劑注射流率較大，操作難度大并且危險性較高。而去卷積法誤差小，對比劑注射速度要求不高(一般4～5 ml/s)[4]，該方法前景更好。

2 輻射劑量

CT檢查有較高的輻射劑量，我們必須重視輻射劑量。320排CT是目前速度最快的CT之一，軸位方向的解剖覆蓋范圍可以達到160 mm，128排CT為100 mm，64排CT為40 mm，320排CT旋轉一周就可以覆蓋整個腦部，是目前最有利于腦CTP研究的掃描儀。向永華等[5]和潘宇寧等[6]采用東芝320排動態容積CT行腦灌注掃描，輻射劑量分別為4.4 mSv和4.7 mSv。孫鋼等[7]采用東芝320層容積CT全腦灌注成像總劑量為4.6 mSv，單圈旋轉時間為0.75 s，在管電壓、管電流相同的前提下，以單圈旋轉時間為1 s的速度掃描，假設覆蓋范圍為16 cm，東芝64層螺旋CT的總劑量為5.6 mSv，可見320排CT做灌注掃描輻射更低，更有利。

降低CT輻射劑量，主要依靠調整CT掃描技術參數：(1)降低管電壓，掃描電壓由120 kV變為100 kV，輻射量減少約47.1%[8]。(2)減少管電流，輻射劑量與mAs呈正相關，當其他參數固定時，有研究[9]證實，管電流由260 mAs降到50 mAs，輻射劑量降低約81%。(3)減少掃描時間，可以通過加大螺距來縮短掃描時間，從而降低輻射量。研究表明使用東芝320排CT掃描胸腹主動脈夾層，其他參數保持不變，螺距由53增大為95，輻射劑量減少約一半，而不影響圖像質量[10]。還有研究[11]表明，顱腦CTP掃描時，時間分辨率可以減少到1幀/3 s，而不影響圖像質量。即使為1幀/4 s，所有梗死區域依然可被發現。這樣就大量減少了患者所受輻射劑量。馬春等[12]采用西門子Sensation 64 CT，先行頭顱CT平掃，接著進行CTP掃描，以半卵圓中心為中心層面，采樣時間分辨力由1 s降低到2 s時，腦梗死前期仍然能準確診斷，推測劑量降到原來的一半，即1.44 mSv。

3 臨床應用

3.1 腦缺血性病變腦CTP檢查可了解大腦生理功能及能量代謝的情況，對于腦缺血的診斷及治療均有重要意義。腦缺血灶通常由梗死區和半暗帶區構成，梗死區位于中央，半暗帶區位于周圍，存在側支循環供血。孫鋼等[7]研究發現，患者行腦CTP檢查，如果CBF與CBV都降低，同時MTT延長，即考慮沒有半暗帶存在，側枝循環差，即使治療也沒有好效果；如果患者CBF降低，而CBV增高，MTT延長，則考慮有半暗帶存在，應該積極治療，保護側支循環，預防半暗帶演化為梗死。腦梗死的形成一共經歷了3個時期：第一，腦灌注壓降低，促使腦局部血液動力學出現異常；第二，腦灌注壓進一步降低，局部腦組織循環儲備力發生失代償，神經元功能出現異常；第三，腦血流量降低超過腦代謝儲備力，神經元發生不可逆的形態學改變，即形成腦梗死。高培毅等[13-15]把前兩期定義為腦梗死前期，并進一步分為兩期4個亞型，并以CT灌注表現作為分期依據；Ⅰ1期：MTT、CBF及CBV都是正常的，僅TTP延長；Ⅰ2期：CBF輕度下降，CBV升高，而TTP和MTT延長；Ⅱ1期：CBF下降，CBV基本正常或輕度下降，TTP及MTT延長；Ⅱ2期：CBF及CBV下降，TTP及MTT延長；如果CBF、CBV均明顯下降則提示進入腦梗死階段。按照上述腦梗死前期的分期標準，根據缺血半暗帶區各灌注參數變化，向永華等[5]對缺血半暗帶進行了分期。研究發現，在CTP圖像上梗死灶表現為CBF與CBV均明顯的降低，CBF聯合CBV是診斷梗死灶最可靠、最敏感的指標[16-17]。128排CT能夠三維重建灌注血容量(Perfusion blood volume，PBV)，PBV讓腦表面的異常灌注區域更加直觀，更有利于定位缺血灶，PBV對評價腦灌注有更高價值[18-19]。

3.2 腫瘤分級與鑒別新生毛細血管是腫瘤本來就具有的特性，而且這些新生血管通透性較高，這使得腫瘤血容量明顯增高。毛細血管通透性PS的增高提示腫瘤侵襲性生物學特性增高[4]，并且腫瘤表面血管通透性與腫瘤有絲分裂活性之間具有相關性，根據CTP測量的腫瘤PS和CBV，能夠對腫瘤進行病理分級[4,20]。在對22例腦轉移瘤或膠質瘤患者的CTP檢查中，Di Nallo等[21]發現，CBV、CBF、TTP和PS等均明顯升高，但是鑒別正常組織和惡性組織差異具有統計學意義的參數則只有PS及TTP。而且PS增高只見于腫瘤表面，正常腦組織PS值不增高[20,22]。微血管密度(MVD)是臨床與分子病理學評估腦腫瘤生物學行為及預后的重要指標，因為其不但可以客觀反映腫瘤血管生成，而且還能反映癌細胞增殖能力和惡性程度等[23]。黃勁柏等[24]發現，低級別膠質瘤的MVD相對較低，平均為(40.12±8.52)，而高級別膠質瘤的MVD則較高，平均(68.87±10.35)，高、低級別膠質瘤間有顯著性差異，意昧著MVD水平越高，膠質瘤級別越高。鑒別腦原發淋巴瘤與多形膠質母細胞瘤很有必要，因為原發淋巴瘤的治療依靠聯合大劑量化療和放療而非手術，不同多形膠質母細胞瘤。但是，對于常規影像方法來說，鑒別兩種腫瘤有時很困難。有學者[25]認為應用CTP測定CBV和PS可以對高級別神經膠質瘤和原發性中樞神經系統淋巴瘤進行鑒別，與正常腦實質相比較，淋巴瘤的CBV、CBF差異并無統計學意義，而平均滲透率值明顯增高(P=0.007 8 KTrans)，而且明顯高于高級神經膠質瘤，而高級神經膠質瘤的CBV值明顯高于淋巴瘤。

3.3 評價治療效應腫瘤治療前后的評價是影像科的重要工作。CTP能夠顯示腫瘤進程和腫瘤血管，鑒別腫瘤復發和治療性壞死。Jain等[26]使用CTP成像rCBV和PS兩種方法來鑒別腫瘤進展和放射性壞死，rCBV＞1.5聯合PS＞2.5，總的敏感性和特異性分別為100%和89%。Debnam等[27]研究表明CT灌注成像PS圖除了能夠術前提示腫瘤的分級，還能夠在腫瘤后續放療評價及鑒別腫瘤復發。CTP還能夠定量評價抗血管生成藥物對腫瘤的療效。錢鷹等[28]研究發現VX2兔腫瘤區的BF值與PS值比正常組織明顯增高，經兩周抗血管生成治療后BF值、BV值、PS值均有較明顯的降低，說明了腫瘤新生血管的形成受到了明顯的抑制。

3.4 腦外腫瘤當腦內腫瘤侵犯硬腦膜或腦外腫瘤侵犯腦實質時，以常規影像定位診斷就相當困難。腦內腫瘤通常有一定的血-腦屏障，但血-腦屏障的破壞程度不同，而腦外腫瘤即完全缺乏這種血-腦屏障，利用灌注參數PS將有助于腦內、外腫瘤的鑒別診斷[29]。腦外腫瘤的PS平均值為22.30 ml/(min·100 g)，而腦內腫瘤的PS平均值為9.83 ml/(min·100 g)。腦外腫瘤PS均顯著增加，按照PS值由高到低依次為：垂體瘤＞腦膜瘤＞＞膠質瘤≈轉移瘤。所以，依據PS值參數上的差異能夠進行鑒別診斷腦內外腫瘤。PS圖能夠評價腫瘤局部血腦屏障破壞程度，精確顯示腫瘤的邊界，成為目前研究的熱點[30-31]。

4 總結

CTPI具有經濟實用、掃描設備簡單、成像時間短、時間分辨力高、圖像空間豐富、無需使用放射性同位素、影響因素少等特點，因而成為目前組織器官血液動力學研究最實用、方便和有效的方法。磁共振成像以及核醫學檢查，如單光子發射計算機體層攝影(SPECT)及正電子發射斷層顯像(PET)均可應用于腦梗死及缺血半暗帶的評價,但該兩項技術操作復雜、檢查時間長，而且，磁共振成像還要避免金屬干擾等。PET雖然在功能成像方面很有優勢，但其檢查相當昂貴，不能作為常規檢查。Xe-CT也是很好的灌注成像手段，但此方法操作繁瑣，結果易受呼吸節律等因素影響，且氙氣有潛在的麻醉等不良反應，不利于意識不清的急性中風患者。64層螺旋CT灌注成像的覆蓋范圍為4 cm，128排CT為100 mm，而320排CT覆蓋范圍達到16 cm，可覆蓋全腦，且輻射量明顯較低，隨著CT技術的不斷進步，相信CTPI技術會得到廣泛應用。

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R445

A

1003—6350（2014）03—0390—03

2013-06-10)

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.03.0148

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