CT灌注成像基本原理及臨床應(yīng)用現(xiàn)狀

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1、?96??綜述與講座?遼寧醫(yī)學(xué)雜志2003年第17卷第2期CT灌注成像基木原理及臨床應(yīng)用現(xiàn)狀大連醫(yī)科大學(xué)第一臨床學(xué)院放射科(116011)伍建林遼寧省盤錦市第二人民醫(yī)院放射科張德輝CT灌注成像(CTpeHusionimaging)是CT功能成像屮重要的技術(shù)方法Z—，它可從組織細(xì)胞水平和微循環(huán)水平來揭示人體組織器官的正常牛理及病理解剖和病理生理的改變，因此在人體臟器功能的評價(jià)、腦梗死的早期診斷和腦腫瘤的診斷與鑒別診斷以及療效評價(jià)等方面均口J提供更冇價(jià)值的信息。90年代以來CT灌注成像技術(shù)發(fā)展十分迅速，預(yù)示著CT成

2、像技術(shù)不但可以清晰直觀地顯示組織器官和病變組織的解剖與病理解剖形態(tài)學(xué)的信息，而且在未來疾病的功能成像診斷中將發(fā)揮重要的作用。1腦CT灌注成像的基木原理以下以腦的CT灌注成像為例簡要介紹其基本原理。所謂腦CT灌注成像是指在靜脈注射碘對比劑的同時(shí)，對選定的層面進(jìn)行連續(xù)多次的CT掃描，以獲得該層而內(nèi)每一像素的時(shí)間密度曲線(TDC),利用該曲線通過不同的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出以下參數(shù)：腦血流量(CBF).腦血容量(CBV).平均通過時(shí)間(Mlvr)和對比劑峰值時(shí)間(lvrP)。腦CT灌注技術(shù)是一種定量研究的方法，其圖像的空間、

3、時(shí)間分辨率均很高,影響因素少、成像時(shí)間短，還可以采用多層同層技術(shù)，因此在腦部疾病和其他臟器疾病的診斷及鑒別診斷屮冇其獨(dú)特的價(jià)值。根據(jù)研究，img/ml的碘濃度相當(dāng)于25個(gè)CT值單位(Hu),BIJimg碘可使lml腦組織的CT值增加25個(gè)Hu【】］,貝I」注入腦造影劑的量可表示為“Hu?ml”。因此，如果測得局部腦組織或其他實(shí)質(zhì)臟器碘的聚集量，即可獲得其局部血流灌注量。CT灌注成像的數(shù)學(xué)計(jì)算模型包括非去卷積模型(Nondcconvolution)和去卷積模型(Deconvolution)兩大類］。前者應(yīng)用Fic

4、k原理，即組織器官中造影劑蓄積的速度等于動(dòng)脈流入速度減去靜脈流出速度的原理。它乂包描兩種計(jì)算方法，一種是忽略靜脈流出法，其基本理論認(rèn)為，在對比劑由動(dòng)脈流入開始到其到達(dá)引流靜脈之前這段吋間內(nèi)，所有的對比劑均存留在組織器官內(nèi)而沒冇對比劑的流出，其優(yōu)點(diǎn)是概念簡單，便于理解，但缺點(diǎn)是假設(shè)在組織器官TDC的初始最大斜率這一段時(shí)間內(nèi)沒有靜脈流出，與實(shí)際情況不符，因此將低估BF值；另外一種方法是引流靜脈法，它的優(yōu)點(diǎn)也是概念簡單，便于理解，但缺點(diǎn)是掃描層面常不包括感興趣區(qū)的引流靜脈，或者有部分容積效應(yīng)影響，因此BF的計(jì)算值將偏

5、高。一去卷積模型：卷積的概念十分復(fù)雜.可利用以下公式表示：Q(t)一FCa(t)oR(t)=Ca(t)oFR(t)其屮，o代表卷積算子(convolutionaloperator),Q(t)代表組織器官的TDC,Ca(t)代表動(dòng)脈的TDC,F代表血流量，R(t)代表推動(dòng)剩余函數(shù)(IRF),它反應(yīng)的是注射對比劑后組織器官屮存留的對比劑隨吋間的變化量。在CT灌注研究屮利用已知的Q(t)>Ca(t)i

6、-算FR(t)的過程稱之為去卷積。其優(yōu)點(diǎn)是不必對組織器官的血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)做一些與實(shí)際不相符的假設(shè)，即更加真實(shí)。但也有

7、很多因素影響去卷積模型的計(jì)算值，如需要有效控制噪聲，對頭部移動(dòng)進(jìn)行矯正，要計(jì)算相對小的腦內(nèi)流入動(dòng)脈及部分容積效應(yīng)的影響等。2CT灌注成像的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀2.1急性腦缺血性疾患的檢出和診斷目前，腦CT灌注成像的主要臨床作用就是評價(jià)腦缺血的情況。冇文獻(xiàn)報(bào)道］,CT灌注技術(shù)可以早在腦缺血出現(xiàn)癥狀30分鐘后發(fā)現(xiàn)異常，表現(xiàn)為杲常腦灌注區(qū)的CBF值減低，CBV正常或輕度生高，MTT基木正常，TTP延長或消失。而普通CT圖像一般要在腦缺血24小吋后才能顯示病灶，即使是磁共振彌散加權(quán)成像(DwT)最早也要到3小時(shí)左右才能顯示病灶

8、。所以，CT灌注成像是早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷腦缺血病變的最理想影像學(xué)方法，可及時(shí)指導(dǎo)臨床的溶栓治療，其目的在于及早和最大限度恢復(fù)血流以挽救那些功能尚可能恢復(fù)的腦組織，即半暗帶組織。CT灌注技術(shù)在鑒別腦梗死區(qū)和半暗帶組織方面也很有價(jià)值?？谇拌b別的方法有兩種：一是利用CBF的相對值(缺血側(cè)的CBF與健側(cè)的CBF值的比值，UPrCBF)來鑒別，研究認(rèn)為，一般rCBFffi高于0.20的腦組織區(qū)域?yàn)榘豚硯ЫM織【4］；二是根據(jù)CBV值來區(qū)分梗死區(qū)和半喑帶組織，理論上半暗帶組織的CBV正?；蜉p度增高，而腦梗死組織的CBF和CB

9、V同時(shí)減低。一般一個(gè)完整的CT檢查程序包括平掃、CT血管造影和CT灌注，即可提供溶栓治療的全部信息，而不必進(jìn)一步做MR檢查］。2.2人體實(shí)質(zhì)臟器的應(yīng)用研究CT灌注技術(shù)不但可應(yīng)用于腦部疾病的診斷，而11還可應(yīng)用于體部一些實(shí)質(zhì)臟器功能和疾病的評價(jià)和診斷。如利用CT灌注技術(shù)可以測得正常肝臟的肝動(dòng)脈灌注量(HAP)、門靜脈灌注量(PVP)和肝灌注指數(shù)(HPI二HAP/HAP+PVP)等。研究發(fā)