双源CT 4D-CTA联合灌注成像在急性脑缺血性疾病中的应用价值

2013-04-18程有根杨光钊茅国群楼明芳魏福全

浙江医学 2013年20期

程有根杨光钊茅国群楼明芳魏福全

程有根杨光钊茅国群楼明芳魏福全

目的探讨双源CT 4维血管造影（4D-CTA）及灌注成像（CTPI）在急性脑缺血性疾病中的应用价值。方法对30例临床拟诊为急性脑缺血性疾病的患者于发病2～24h内行头颅CT平扫和全脑CTPI检查，获得脑血流量、脑血容量、平均通过时间、达峰时间等参数图，同时获得4D-CTA图像；于发病的1～3d后行MRI检查，分析CT平扫、CTPI、4D-CTA、MRI表现。结果 CT平扫发现12例有16个缺血病灶，CTPI发现26例32个缺血病灶，MRI发现25例28个缺血病灶，4D-CTA显示有20例责任血管有不同程度的狭窄或闭塞。结论双源CT 4D-CTA联合灌注成像能为急性脑缺血患者提供全面、详细的影像学信息，对急性缺血性脑梗死的早期诊断和治疗有重要价值。

脑缺血体层摄影术 X线计算机灌注成像血管成像

急性脑缺血是临床上最常见的脑血管疾病，其高发病率、高致残率、高致死率的特点，使得早诊断、早治疗显得十分迫切。CT灌注成像（CT perfusion imaging，CTPI）作为一种新的功能影像学检查手段，在判定缺血半暗带、指导急性缺血性脑卒中溶栓治疗方面具有重要的临床价值。在完成全脑灌注的同时，还可以得到全脑动态CT血管造影（CT angiography，CTA）图像，无需额外的对比剂和辐射剂[1-3]。文献报道CTPI技术可在脑缺血出现症状30min后即可发现异常，为缺血性脑血管病的早期诊断提供可能[4]。但是长期以来，CTPI检查受到扫描范围及辐射剂量的限制，其应用未能推广。64排螺旋CT，特别是双源CT的出现以及低kV、低mA、低时间分辨率扫描方式的推广，很好地解决了这一问题。本研究通过对30例急性脑缺血患者行全脑CTPI检查及4维血管造影（4D-CTA）重建，探讨其临床应用价值。

1 对象和方法

1.1 对象收集浙江省立同德医院2011-12—2013-04临床拟诊为急性脑缺血性疾病的30例患者，其中男17例，女13例，年龄35～86（65.8±10.3）岁。临床表现包括头晕、恶心、呕吐、口角歪斜、口齿不清、视物旋转、肢体乏力、偏身感觉麻木等。对所有患者均于发病2～24h行头颅CT平扫及头颅CTPI检查，并于发病1～3d内行MRI检查。本研究经医院伦理委员会讨论同意，患者及家属知情同意。

1.2 扫描方法所有病例均采用德国西门子第二代双源CT（Somatom Definition Flash）扫描，对所有入选患者行常规平扫及CTPI检查。

1.2.1 平扫以眦耳线为基线，扫描范围从眦耳线至颅顶部，管电压120kV，管电流 200mA，球管转速1.0s/r，准直层厚0.625mm，重建层厚为5mm。

1.2.2 CTPI 30例患者均在发病2～24h内行CTPI检查。检查时静卧不动，头部加外固定，采用128层轴扫模式，扫描范围同平扫。经预留肘静脉留置针连接双头高压注射器，经肘静脉团注碘必乐（370mgI/ml）50ml，20ml 0.9%氯化钠溶液冲洗，注射速率7.0ml/s，扫描延迟时间4.0s，间隔1.5s扫描一次，共22次，总扫描时间38.67s。管电压80kV，管电流150mA，球管转速0.28s/r，准直层厚0.625mm，重建层厚1.5mm。

1.2.3 MRI检查采用西门子 3.0T MRI系统进行检查：以眦耳线为基线，扫描范围从眦耳线至颅顶部，扫描层厚为5mm。扫描序列主要包括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 图像后处理将扫描原始图像传送至独立工作站（mmwp 9900）进行后处理。

1.3.1 CTPI 采用VPCT Neuro软件，将大脑前动脉设为输入动脉，上矢状窦设为输出静脉，采用最大斜率法，由VPCT Neuro分析软件自动生成脑血流量、脑血容量、平均通过时间和达峰时间4种灌注参数图。

1.3.2 4D-CTA 将所有数据导入西门子公司的Inspace专用软件包进行动态CTA成像。

1.4 统计学处理采用SPSS 13.0统计软件，计量资料以表示，病灶中心区与周边区的比较采用t检验。CT平扫与CTPI两种检查方法检出率比较采用χ2检验。

2 结果

2.1 常规CT平扫 30例患者中，18例未见明显异常，12例患者中发现16个梗死灶，其中12个病灶为非责任病灶，主要位于基底核区及侧脑室旁，4个责任病灶表现为脑沟变浅，实质密度略低。

2.2 CTPI检查结果发现26例患者有灌注异常，共检出32个缺血及梗死灶，病灶中心区及周边区脑血流量、脑血容量、平均通过时间、达峰时间值与健侧镜像区比较差异有统计学意义（均P＜0.05，表1）。常规CT平扫发现的16个病灶在CTPI图像上均表现为脑血流量与脑血容量均较健侧明显下降，平均通过时间及达峰时间较健侧明显延长。CTPI较常规CT平扫多检出16个病灶，其中12个病灶表现为脑血流量与脑血容量较健侧下降；平均通过时间及达峰时间较健侧明显延长；2个病灶表现为整个大脑半球平均通过时间及达峰时间较健侧明显延长；脑血流量与脑血容量较健侧未见明显减低；2个病灶表现为脑血流量较健侧下降，脑血容量较健侧稍升高或正常；平均通过时间及达峰时间明显延长。1例典型病例的CTPI表现见图1A～E。

表1 26例脑缺血患者CTPI结果

2.3 4D-CTA结果每个期相的CT血管图像依次产生，并生成动态CTA，使得脑血管以电影方式动态显示，观察动脉流出、静脉流入情况。30例患者中20例发现CTA显示血管异常，与CTPI灌注异常区相符，提示为责任血管，其中右侧大脑中动脉不同程度狭窄6例，闭塞2例（图1F）；左侧大脑中动脉狭窄7例，右侧大脑前动脉狭窄5例。6例灌注异常患者4D-CTA未见异常。

2.4 MR DWI结果发病1～3d后行MRI检查。检出25例患者28个梗死灶，28个病灶在CTPI上均表现为脑血流量、脑血容量较健侧下降，平均通过时间及达峰时间明显延长（图1G）。较CTPI少发现的4个病灶，2个病灶表现为脑血流量较健侧下降，脑血容量较健侧稍升高或正常；平均通过时间及达峰时间明显延长；另外2个病灶平均通过时间及达峰时间较健侧明显延长，脑血流量与脑血容量未见明显异常。本研究以MR DWI或CT平扫复查上发现梗死灶为诊断标准，常规CT平扫检出阳性12例（40.0%），CTPI检出阳性26例（86.7%）。两组比较差异有统计学意义（χ2=14.09，P＜0.01）。

2.5 辐射剂量辐射剂量计算方法为：有效辐射剂量=平均剂量-长度积值（dose length product，DLP）×头部归一化有效剂量转换系数（0.0021mSv/mGy·cm）[5]。该组患者头颅平扫的平均DLP为635mGy·cm，辐射剂量为1.33mSv，CTPI的平均DLP为1 660mGy·cm，辐射剂量为3.49mSv，总辐射剂量平均4.82mSv。

图1 1例发病2h63岁女性患者的影像学检查所见（A～E为CTPI，A：平扫脑实质未见明显异常，B～E：脑血流量、脑血容量、达峰时间和平均通过时间图，显示右侧额叶和颞叶达峰时间、平均通过时间均延长，右侧额叶脑血流量及脑血容量下降，而右侧颞叶脑血流量、脑血容量正常；F：CTA示右侧大脑中动脉狭窄闭塞；G：治疗3d后MRI示右侧额叶脑梗死，颞叶未见梗死灶）

3 讨论

Miles[6]等最早提出CTPI的概念，即在静脉团注对比剂同时行同层面快速动态扫描，观察对比剂在脑内血管的动态变化过程，并获取某一像素的时间-密度曲线（time-density curves，TDC），利用TDC采取不同的数学模型，可计算出该像素的局部脑血流量、局部脑血容量、平均通过时间、达峰时间。通过伪彩色处理得到该组织的各项灌注功能图，并应用此图像来评价组织器官的血流灌注状态和功能变化。急性脑梗死灶由缺血中心的坏死灶和周边的缺血性半暗带组成。治疗的关键在于挽救具有可逆性的缺血半暗带，使其恢复功能。高培毅等[7]提出了脑梗死前期的理论，影像学检查重点便提前到了梗死前期，特别是在脑梗死前期的第Ⅱ期。脑血流量下降、脑血容量正常或轻度升高、平均通过时间异常、达峰时间正常或延迟可视为异常灌注区[4]；脑缺血区平均通过时间延长、脑血流量明显降低，为不可逆损伤；而平均通过时间延长、脑血容量保持或增加，则提示为可逆性损伤[8]。

急性脑缺血性疾病从脑血流量变化过程看，脑血流的下降到急性脑梗死的发生经历了3个时期，Ⅰ期：由于脑灌注压下降引起的脑局部血流动力学异常改变期；Ⅱ期：脑循环储备力失代偿性所造成的神经元功能改变期；Ⅲ期：由于脑血流量下降导致神经元形态学改变即脑梗死期。以上各期发展是一个渐进性的过程，组织学上及临床上没有截然明确界限。前2个时期称为脑梗死前期。脑梗死前期CT平扫无明显异常，当缺血超过一定限度后就发展成脑梗死。CTPI能够早期发现脑缺血灶的部位、范围和程度，在缺血Ⅰ期，病灶达峰时间、平均通过时间延长；缺血Ⅱ1期，病灶局部脑血流量下降，局部脑血容量正常，缺血Ⅱ2期，病灶局部脑血流量、局部脑血容量下降。本组研究CTPI 26例灌注异常病灶32个，脑缺血Ⅲ期病灶16个，脑缺血Ⅱ2期病灶12个，Ⅱ1期病灶2个，Ⅰ期病灶2个。4例CTPI检查阴性患者笔者考虑为一过性脑缺血发作。本组病例CT平扫只发现脑缺血Ⅲ期的病灶，MR DWI只发现脑缺血Ⅲ期及Ⅱ2期的病灶，较CTPI少发现的4个病灶为Ⅱ1期2个及Ⅰ期2个，对于Ⅱ1期及Ⅰ期的病灶没有很好的显示，可能与病灶尚未梗死处于可恢复阶段和CTPI不是同时期扫描，且是在治疗干预后1～3d检查有关。研究发现，联合脑血流量与脑血容量两个灌注参数是诊断梗死灶最敏感、最可靠的指标[9-10]。梗死灶在CTPI图像上表现为脑血流量与脑血容量均明显下降。以MR DWI序列上病灶弥散受限作为诊断脑梗死的标准，本组病例最终发展为梗死灶的组织在CTPI上表现为脑血流量与脑血容量均较对侧明显下降，符合上述研究结果。Wintermark等[8]应用CTPI对130例急性脑梗死进行分析，结果表明联合应用平均通过时间和脑血容量指标判断缺血性半暗带更为准确。总之，脑组织缺血性改变是一个动态变化的过程，不同时间检查结果会不断变化，如果不及时进行治疗，随着病情的进展脑梗死前期病灶可能发展为脑梗死。

双源CTPI扫描图像可以直接重建全脑动态CTA图像，无需额外增加对比剂及辐射剂量，并能动态显示血流情况,可以避免动、静脉同时显影，从而判断颅内大血管阻断或狭窄及分支缺损情况。常规头颅CTA相对于DSA最大的缺点是不能动态的显示血管，4D-CTA能动态地三维显示血流情况，过去，这只能在有创的DSA上实现[11]。4D-CTA联合CTPI应用可以在了解患者脑缺血灶存在、范围及程度的同时，观察有无责任血管、血流情况和狭窄程度，以及排除其他血管性疾病，为临床治疗提供强有力的佐证。本组26例脑灌注异常的急性脑梗死患者中，20例CTA显示血管异常，均为责任血管，6例CTA未见异常，可能为一过性脑缺血发作或者血管痉挛已缓解。

传统CTPI增加了扫描时间及曝光量，从而增加了扫描剂量，同时还增加了对比剂注射量。双源CT通过一次对比剂注射完成全脑CT灌注及动态CTA成像，辐射剂量约4～6mSv[12-13]，明显低于以往常规CT灌注检查剂量[11]。本组扫描采用了低kV、低mA、低时间分辨率扫描方式，扫描总时间仅40s，患者平均辐射剂量为4.82 mSv，可以很好地耐受检查。

总之，双源CTPI一次检查能完成多重任务（CT平扫+动态脑血管成像+脑功能灌注成像）。联合4D-CTA和CTPI能够在缺血性脑病发病的早期发现病变，明确缺血灶存在及其范围、程度，了解相应病灶的责任血管情况。为急性脑缺血患者提供全面、详细的影像学信息，对脑梗死的早期诊断和治疗有重要价值，具有广泛临床应用前景。

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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