脑CT灌注成像研究进展

林景兴综述，梁立华审校

(广东医学院附属深圳市第四人民医院放射科，广东深圳 518000)

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脑CT灌注成像研究进展

林景兴综述，梁立华审校

(广东医学院附属深圳市第四人民医院放射科，广东深圳 518000)

CT灌注成像(CTPI)是一种能显示器官功能的影像技术，作为一项新的检查技术，CT灌注成像前景广阔。随着多排螺旋CT技术不断进步，CTP检查的数学方法及操作流程变得相对简单，辐射剂量也较前明显减少，CTPI在脑缺血性疾病及脑肿瘤等方面研究及临床应用都取得重大成果。本文综述脑CTPI成像原理、辐射剂量、临床应用等方面的研究进展。

脑；CT灌注成像；研究进展

CT灌注成像(Computed tomography perfusion imaging，CTPI)作为一种显示器官功能的影像技术，由普通CT增强扫描发展而来，保留了CT检查微创、快速的优点，不但可以显示器官组织的形态图像，还能显示器官组织的功能图像，具有广阔的应用前景。据世界卫生组织统计，全世界每6个人中就有1人可能患卒中；每6 s就有1人死于卒中；每6 s就有1人因为卒中而永久致残。而CTP在脑卒中患者脑功能诊断方面很有优势，能够指导临床治疗并预测预后情况等。

1 成像原理

1983年Axel[1-2]首先获得了脑的CBV和CBF定量数值，直到1991，由Miles[3]最先提出CT灌注成像概念，进行动物实验，并初步探讨了其临床应用。CTP检查时，选择肘静脉注射对比剂，对感兴趣层面进行连续的同层扫描，得到该层面每一个像素的时间——密度(Time-density curve，TDC)曲线。TDC曲线的意义是反映了器官组织内对比剂的浓度变化情况，间接反映组织血流灌注的变化。电脑根据TDC曲线等可以计算出血流量(Blood flow，BF)、血容量(blood volume，BV)、对比剂峰值时间(Transit time to the peak，TTP)、对比剂平均通过时间(Mean transit time，MTT)、毛细血管通透性(Permeability Surface product area，PS)、微血管密度(Microvessel density，MVD)等参数，再经过软件处理即可得到以上参数图像。

CTP借用了核医学灌注成像的放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律(Central volume principle)：BF=BV/MTT。CTP所使用的数学方法主要有两种：非去卷积法和去卷积法。非卷积法概念简单，缺点是容易低估BF，要求对比剂注射流率较大，操作难度大并且危险性较高。而去卷积法误差小，对比剂注射速度要求不高(一般4～5 ml/s)[4]，该方法前景更好。

2 辐射剂量

CT检查有较高的辐射剂量，我们必须重视辐射剂量。320排CT是目前速度最快的CT之一，轴位方向的解剖覆盖范围可以达到160 mm，128排CT为100 mm，64排CT为40 mm，320排CT旋转一周就可以覆盖整个脑部，是目前最有利于脑CTP研究的扫描仪。向永华等[5]和潘宇宁等[6]采用东芝320排动态容积CT行脑灌注扫描，辐射剂量分别为4.4 mSv和4.7 mSv。孙钢等[7]采用东芝320层容积CT全脑灌注成像总剂量为4.6 mSv，单圈旋转时间为0.75 s，在管电压、管电流相同的前提下，以单圈旋转时间为1 s的速度扫描，假设覆盖范围为16 cm，东芝64层螺旋CT的总剂量为5.6 mSv，可见320排CT做灌注扫描辐射更低，更有利。

降低CT辐射剂量，主要依靠调整CT扫描技术参数：(1)降低管电压，扫描电压由120 kV变为100 kV，辐射量减少约47.1%[8]。(2)减少管电流，辐射剂量与mAs呈正相关，当其他参数固定时，有研究[9]证实，管电流由260 mAs降到50 mAs，辐射剂量降低约81%。(3)减少扫描时间，可以通过加大螺距来缩短扫描时间，从而降低辐射量。研究表明使用东芝320排CT扫描胸腹主动脉夹层，其他参数保持不变，螺距由53增大为95，辐射剂量减少约一半，而不影响图像质量[10]。还有研究[11]表明，颅脑CTP扫描时，时间分辨率可以减少到1帧/3 s，而不影响图像质量。即使为1帧/4 s，所有梗死区域依然可被发现。这样就大量减少了患者所受辐射剂量。马春等[12]采用西门子Sensation 64 CT，先行头颅CT平扫，接着进行CTP扫描，以半卵圆中心为中心层面，采样时间分辨力由1 s降低到2 s时，脑梗死前期仍然能准确诊断，推测剂量降到原来的一半，即1.44 mSv。

3 临床应用

3.1 脑缺血性病变脑CTP检查可了解大脑生理功能及能量代谢的情况，对于脑缺血的诊断及治疗均有重要意义。脑缺血灶通常由梗死区和半暗带区构成，梗死区位于中央，半暗带区位于周围，存在侧支循环供血。孙钢等[7]研究发现，患者行脑CTP检查，如果CBF与CBV都降低，同时MTT延长，即考虑没有半暗带存在，侧枝循环差，即使治疗也没有好效果；如果患者CBF降低，而CBV增高，MTT延长，则考虑有半暗带存在，应该积极治疗，保护侧支循环，预防半暗带演化为梗死。脑梗死的形成一共经历了3个时期：第一，脑灌注压降低，促使脑局部血液动力学出现异常；第二，脑灌注压进一步降低，局部脑组织循环储备力发生失代偿，神经元功能出现异常；第三，脑血流量降低超过脑代谢储备力，神经元发生不可逆的形态学改变，即形成脑梗死。高培毅等[13-15]把前两期定义为脑梗死前期，并进一步分为两期4个亚型，并以CT灌注表现作为分期依据；Ⅰ1期：MTT、CBF及CBV都是正常的，仅TTP延长；Ⅰ2期：CBF轻度下降，CBV升高，而TTP和MTT延长；Ⅱ1期：CBF下降，CBV基本正常或轻度下降，TTP及MTT延长；Ⅱ2期：CBF及CBV下降，TTP及MTT延长；如果CBF、CBV均明显下降则提示进入脑梗死阶段。按照上述脑梗死前期的分期标准，根据缺血半暗带区各灌注参数变化，向永华等[5]对缺血半暗带进行了分期。研究发现，在CTP图像上梗死灶表现为CBF与CBV均明显的降低，CBF联合CBV是诊断梗死灶最可靠、最敏感的指标[16-17]。128排CT能够三维重建灌注血容量(Perfusion blood volume，PBV)，PBV让脑表面的异常灌注区域更加直观，更有利于定位缺血灶，PBV对评价脑灌注有更高价值[18-19]。

3.2 肿瘤分级与鉴别新生毛细血管是肿瘤本来就具有的特性，而且这些新生血管通透性较高，这使得肿瘤血容量明显增高。毛细血管通透性PS的增高提示肿瘤侵袭性生物学特性增高[4]，并且肿瘤表面血管通透性与肿瘤有丝分裂活性之间具有相关性，根据CTP测量的肿瘤PS和CBV，能够对肿瘤进行病理分级[4,20]。在对22例脑转移瘤或胶质瘤患者的CTP检查中，Di Nallo等[21]发现，CBV、CBF、TTP和PS等均明显升高，但是鉴别正常组织和恶性组织差异具有统计学意义的参数则只有PS及TTP。而且PS增高只见于肿瘤表面，正常脑组织PS值不增高[20,22]。微血管密度(MVD)是临床与分子病理学评估脑肿瘤生物学行为及预后的重要指标，因为其不但可以客观反映肿瘤血管生成，而且还能反映癌细胞增殖能力和恶性程度等[23]。黄劲柏等[24]发现，低级别胶质瘤的MVD相对较低，平均为(40.12±8.52)，而高级别胶质瘤的MVD则较高，平均(68.87±10.35)，高、低级别胶质瘤间有显著性差异，意昧着MVD水平越高，胶质瘤级别越高。鉴别脑原发淋巴瘤与多形胶质母细胞瘤很有必要，因为原发淋巴瘤的治疗依靠联合大剂量化疗和放疗而非手术，不同多形胶质母细胞瘤。但是，对于常规影像方法来说，鉴别两种肿瘤有时很困难。有学者[25]认为应用CTP测定CBV和PS可以对高级别神经胶质瘤和原发性中枢神经系统淋巴瘤进行鉴别，与正常脑实质相比较，淋巴瘤的CBV、CBF差异并无统计学意义，而平均渗透率值明显增高(P=0.007 8 KTrans)，而且明显高于高级神经胶质瘤，而高级神经胶质瘤的CBV值明显高于淋巴瘤。

3.3 评价治疗效应肿瘤治疗前后的评价是影像科的重要工作。CTP能够显示肿瘤进程和肿瘤血管，鉴别肿瘤复发和治疗性坏死。Jain等[26]使用CTP成像rCBV和PS两种方法来鉴别肿瘤进展和放射性坏死，rCBV＞1.5联合PS＞2.5，总的敏感性和特异性分别为100%和89%。Debnam等[27]研究表明CT灌注成像PS图除了能够术前提示肿瘤的分级，还能够在肿瘤后续放疗评价及鉴别肿瘤复发。CTP还能够定量评价抗血管生成药物对肿瘤的疗效。钱鹰等[28]研究发现VX2兔肿瘤区的BF值与PS值比正常组织明显增高，经两周抗血管生成治疗后BF值、BV值、PS值均有较明显的降低，说明了肿瘤新生血管的形成受到了明显的抑制。

3.4 脑外肿瘤当脑内肿瘤侵犯硬脑膜或脑外肿瘤侵犯脑实质时，以常规影像定位诊断就相当困难。脑内肿瘤通常有一定的血-脑屏障，但血-脑屏障的破坏程度不同，而脑外肿瘤即完全缺乏这种血-脑屏障，利用灌注参数PS将有助于脑内、外肿瘤的鉴别诊断[29]。脑外肿瘤的PS平均值为22.30 ml/(min·100 g)，而脑内肿瘤的PS平均值为9.83 ml/(min·100 g)。脑外肿瘤PS均显著增加，按照PS值由高到低依次为：垂体瘤＞脑膜瘤＞＞胶质瘤≈转移瘤。所以，依据PS值参数上的差异能够进行鉴别诊断脑内外肿瘤。PS图能够评价肿瘤局部血脑屏障破坏程度，精确显示肿瘤的边界，成为目前研究的热点[30-31]。

4 总结

CTPI具有经济实用、扫描设备简单、成像时间短、时间分辨力高、图像空间丰富、无需使用放射性同位素、影响因素少等特点，因而成为目前组织器官血液动力学研究最实用、方便和有效的方法。磁共振成像以及核医学检查，如单光子发射计算机体层摄影(SPECT)及正电子发射断层显像(PET)均可应用于脑梗死及缺血半暗带的评价,但该两项技术操作复杂、检查时间长，而且，磁共振成像还要避免金属干扰等。PET虽然在功能成像方面很有优势，但其检查相当昂贵，不能作为常规检查。Xe-CT也是很好的灌注成像手段，但此方法操作繁琐，结果易受呼吸节律等因素影响，且氙气有潜在的麻醉等不良反应，不利于意识不清的急性中风患者。64层螺旋CT灌注成像的覆盖范围为4 cm，128排CT为100 mm，而320排CT覆盖范围达到16 cm，可覆盖全脑，且辐射量明显较低，随着CT技术的不断进步，相信CTPI技术会得到广泛应用。

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A

1003—6350（2014）03—0390—03

2013-06-10)

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.03.0148

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