CT、MRI灌注成像的基本原理及其臨床應(yīng)用.doc

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1、CT、MRI灌注成像的基本原理及其臨床應(yīng)用復(fù)旦大學(xué)硏究生課程教學(xué)講義功能成像在腫瘤診斷中的應(yīng)用復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院影像屮心?0?目錄2.磁共振彌散成像的基本原理及臨床應(yīng)用■…顧雅佳(14)3.質(zhì)子磁共振波譜基本原理及其在顱內(nèi)腫瘤診斷中的應(yīng)用周正榮(25)4.BOLD-fMRI腦功能成像周良平(42)5.PETSPECT在腫瘤診斷中的應(yīng)用章英劍伍4)?1?復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院影像屮心彭衛(wèi)軍吳斌灌注(Perfusion)是血流通過毛細血管網(wǎng)，將攜帶的氧和營養(yǎng)物質(zhì)輸送給組織細胞的重耍功能。灌注成像(perfusionimaging)

2、是建立在流動效應(yīng)基礎(chǔ)上成像方法，與磁共振血管成像不同的是，它觀察的不是血液流動的宏觀流動，而是分子的微觀運動。利用影像學(xué)技術(shù)進行灌注成像可測量局部組織血液灌注，了解其血液動力學(xué)及功能變化，對臨床診斷及治療均冇重要參考價值。灌注成像主要冇兩個方面的內(nèi)容，一是采用對水分子微量運動敏感的序列來觀察人體微循環(huán)的灌注狀況，二是通過造影劑增強方法來動態(tài)的研究器官，組織或病灶區(qū)微血管灌注情況。腫瘤的灌注研究可以評價腫瘤的血管分布，了解腫瘤的性質(zhì)和觀察腫瘤對于放射治療和/或化療后的反應(yīng)。一、灌注成像的原理、技術(shù)及相關(guān)序列核醫(yī)學(xué)對局部組織血流灌

3、注成像的研究較早，CT、MRI灌注技術(shù)為近年來發(fā)展較為迅速的成像方法。CT灌注CT灌注(CTperfusion)技術(shù)最早由Miles于1991年提出，并先后對肝、脾、胰、腎等腹部實質(zhì)性臟器進行了CT灌注成像的動物實驗和臨床應(yīng)用的初步探討。所謂CT灌注成像是指在靜脈注射對比劑同時，對選定層面通過連續(xù)多次同層掃描，以獲得該層面每一像素的時間一密度(time-densitycurve,TDC)曲線，其曲線反映的是對比劑在該器官中映了組濃度的變化，間接反織器官灌注量的變化。根據(jù)該曲線利用不同的數(shù)學(xué)模型計算出血流量(bloodflow,

4、BF)＞血容量(bloodvolume,BV)＞對比劑平均通過時間(meantransittime,MTT)＞對比劑峰值時間(Transittimetothepeak,TTP、毛細血管通透性等參數(shù)，對以上參數(shù)進行圖像重建和偽彩染色處理得到上述各參數(shù)圖。CT灌注成像的理論基礎(chǔ)為核醫(yī)學(xué)的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律(centralvolumeprinciple)：BF=BV/MTToBF指在單位時間內(nèi)流經(jīng)一定量組織血管結(jié)構(gòu)的Hll.流量(ml/min/ml)；BV指存在于一定量組織血管結(jié)構(gòu)內(nèi)的血容量(ml/g)；MTT指血液

5、流經(jīng)血管結(jié)構(gòu)時，包括動脈、毛細血管、靜脈竇、靜脈，所經(jīng)過的路徑不同，其通過時間也不同，因此用平均通過吋間表示，主要反映的是對比劑通過毛細血管的時間⑸；TTP指TDC上從對比劑開始出現(xiàn)到對比劑達峰值的時間(S)。增強CT所用的碘對比劑基本符合非彌散型示蹤劑的要求，所以可以借用核陜學(xué)灌注成像的原理。CT灌注成像使用的數(shù)學(xué)方法主要有兩種：非去卷積法和去卷積法。前者忽略對比劑的靜脈流出，假定在沒有對比劑外滲和消除對比劑再循環(huán)的情況下，即對比劑首過現(xiàn)象(對比劑由動脈進入毛細血管到達靜脈之前一段時間內(nèi)，沒有對比劑進入靜脈再次循環(huán)的現(xiàn)象)去

6、計算BF、BV、MTT等參數(shù)。而去卷積數(shù)學(xué)模型概念復(fù)雜，主要反映的是注射對比劑后組織器官中存留的對比劑隨吋間的變化量，其并不用對組織器官的血流動力學(xué)狀況預(yù)先做一些人為的假設(shè)，而是根據(jù)實際情況綜合考慮了流入動脈和流出靜脈進行數(shù)學(xué)計算處理，因此更真實反映組織器官的內(nèi)部情況。總之，非卷積數(shù)學(xué)方法概念相對簡單，便于理解，但易低估BF,注射對比劑進要求注射流率大，增加了操作難度和危險性。而去卷積數(shù)學(xué)方法計算偏差小，注射速度要求不高(一般4~5ml/s),預(yù)計去卷積法將會被廣泛應(yīng)用。CT灌注是最早應(yīng)用的影像學(xué)功能成像方法Z_,1983年A

7、xel首次利用動態(tài)CT掃描技術(shù)和對比劑團注射法獲得了腦的CBF和CBV定量數(shù)值。由于受當(dāng)時CT掃描速度原因的限制，此項技術(shù)沒有在臨床應(yīng)用。經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，目前此項技術(shù)已經(jīng)較為成熟。隨著多排CT的推廣應(yīng)用，CT灌注已經(jīng)從單層面的灌注發(fā)展到多層面灌注，大大提高了時間及空間分辨率。2.磁共振灌注成像(Perfusion-weightedMRimaging,PWI)磁共振灌注成像是指用來反映組織的微血管灌注分布及血流灌注情況的磁共振檢查技術(shù)。目前依據(jù)其成像原理可大致分為二種類型，即對比劑首過灌注成像、動脈血質(zhì)子自旋標(biāo)記技術(shù)。對比劑首過

8、灌注成像屬于動態(tài)增強磁共振成像(dynamiccontrastenhancedMRI,DCEMRI)范疇。動態(tài)增強磁共振成像技術(shù)的方法與CT增強掃描方法大致相同，所不同的是注入順磁性造影劑如Gd-DTPA。順磁性的軋劑一進入毛細血管床便在毛細血管內(nèi)外建立起多個小的局部磁場，即