颅脑CT灌注参数定量分析的准确性

周瑞臣，李　伟，李　健，惠　颖，张文艳，郭庆乐*

（1.开滦总医院CT室，河北唐山　063000；2.中国人民解放军65367部队医院防疫所，吉林通化　134001）

颅脑CT灌注参数定量分析的准确性

周瑞臣1，李伟2，李健1，惠颖1，张文艳1，郭庆乐1*

（1.开滦总医院CT室，河北唐山063000；2.中国人民解放军65367部队医院防疫所，吉林通化134001）

目的探讨灌注图像减薄处理前后灌注参数的稳定性。方法连续选取28例接受颅脑CT灌注成像的患者，均采用Cine full 1.0 s扫描模式，在50 s内连续曝光扫描。按照所得图像是否经过剪薄处理分为两组，一组为未经剪薄处理的原始图像，为A组；另一组将原始图像进行1/2减薄处理，为B组。由2名影像诊断医师在基底节层面同时测量A、B两组灰质区、豆状核区及白质区的灌注参数脑血流量（CBF）、脑血容量（CBV）及平均通过时间（MTT）并进行比较。结果A组脑灰质区、豆状核区及脑白质区MTT均低于B组，CBF均高于B组，两组间差异有统计学意义（P均＜0.05）；A、B两组脑灰质区、豆状核区、白质区CBV差异无统计学意义（P均＞0.05）。结论不同的颅脑灌注扫描方式得到的灌注参数不同，以MTT及CBF更为显著。

体层摄影术，X线计算机；脑；灌注成像；辐射剂量

颅脑CT灌注成像具有简单、快速、创伤小、患者易于接受等优势，并且随着CT技术的发展及后处理功能的加强，CT灌注成像已越来越广泛地应用于临床。然而，随着社会对辐射危害的重视，低剂量CT检查已成为目前的研究热点之一。研究［1］表明，CT灌注成像的辐射剂量约为普通CT检查的6.7倍。已有多名学者研究了多种降低辐射剂量的颅脑CT灌注成像方法［2-5］，并认为受检者接受的有效辐射剂量与管电压、管电流及扫描时间相关。本研究拟通过对同一患者的灌注图像进行1/2减薄处理以达到扫描时间减半、辐射剂量减半的效果，并对减薄前后图像的灌注参数值进行定量分析来判定灌注参数的稳定性，进而判断灌注参数用于定量分析的准确性。

1　资料与方法

1.1一般资料收集2009年3月—2010年8月于我院接受颅脑CT灌注成像的患者28例，其中男22例，女6例，平均（56.3±6.3）岁。其中符合超急性脑梗死诊断的患者17例，脑CT灌注正常者11例。所有患者均签订知情同意书且碘过敏试验为阴性。本研究经我院伦理委员会批准实施。

1.2仪器与方法采用GE Lightspeed VCT进行常规平扫，排除肿瘤、出血等其他脑部疾病，并确定责任病灶区域。以责任病灶区域或基底节区（CT平扫未见明确责任病灶者）为中心行CT灌注成像，扫描范围尽量覆盖大脑后动脉、大脑中动脉及大脑前动脉供血区。采用高压注射器通过静脉留置针经肘静脉注入碘海醇（350 mgI/ml）50 ml，流率4.5 ml/s，随后再以同样流率注入生理盐水20 ml，延迟5 s后对选定层面进行Cine full 1.0 s扫描模式连续曝光50 s。管电压80 kV，电流200 mA，扫描层厚5 mm，球管转速1.0 s/rot，0.5 s重建1次，获得792幅图像。

1.3图像处理及灌注参数分析将图像分为2组，原始图像组为A组；将原始图像根据扫描位置每8层分为1小组，共99个小组编号为1～99，保持扫描峰值小组，然后进行隔一删一的1/2减薄，保留1、3、5……或2、4、6……，将该组图像命名为图像减薄组（B组）。将2组灌注图像分别传至2台相同的AW 4.4工作站，由2名经验丰富的神经影像诊断医师同时使用CT Perfusion 4软件进行处理，ROI位置的设定协商确定。首先选择恰当的阈值去除颅骨及脑脊液影响；其次输入动脉和输出静脉的选择使用半自动法，分别在合适并相同的大脑动脉及上矢状窦放置ROI，获取平均通过时间（mean transit time，MTT）图、脑血流量（cerebral blood flow，CBF）图、脑血容量（cerebral blood volume， CBV）图，参数图均以伪彩显示；然后2名医师在豆状核区，额叶、颞叶、枕叶灰质区及双侧侧脑室前后角附近白质区选择相同的位置设置ROI，脑梗死患者选择非梗死侧，正常者任选一侧，ROI的设置尽量避开脑沟和血管，大小为（100±6）像素，记录相应的MTT、CBV 及CBF值（图1、2）。

1.4统计学分析采用SPSS 13.0统计学分析软件。数据以±s表示，对两组图像相同部位的MTT、CBF 及CBV分别进配对样本t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

A组脑灰质区、豆状核区及白质区MTT均低于B组，CBF均高于B组，差异均有统计学意义（P均＜0.05）；A组脑灰质区、豆状核区、白质区CBV与B组比较差异均无统计学意义（P均＞0.05）。见表1。

表1　A、B组间不同部位MTT、CBF、CBV值比较（±s）

表1　A、B组间不同部位MTT、CBF、CBV值比较（±s）

MMT（s）CBV（ml/100 g）CBF［ml/（100 g·min）］组别灰质区　豆状核区　白质区A组　7.09±1.38　7.23±2.04　8.00±3.32　2.03±0.62　2.39±0.86　1.40±0.39　24.17±6.62 27.86±6.83　15.54±3.91 B灰质区　豆状核区　白质区　灰质区　豆状核区　白质区37±0.68　1.49±0.28　19.46±6.56 21.21±7.30　13.70±3.91 t值　-3.34　-3.57　-2.77　2.14　0.13　-1.09　5.05　4.8　3.74 P值　0.01　＜0.001　0.01　0.05　0.9　0.3　＜0.001　＜0.001　＜0.001 组8.33±1.84　11.05±4.24　8.82±1.91　1.86±0.44　2.

3　讨论

灌注为血液通过毛细血管网时将携带的能量和营养物质输送给组织细胞利用的生理过程。通过影像学技术进行灌注成像可以测量局部脑组织的血液灌注量，进而了解局部脑组织血流动力学的变化。而脑血流动力学变化与大脑的正常生理及各种病理活动关系密切。其中CT灌注成像是目前显示脑血流动力学最便捷、费用较低且普及率较高的技术。Miles［6］于1991年首先提出了CT灌注成像并探讨其临床应用。CT灌注成像是利用对比剂静脉团注时行同层快速动态扫描，得到某一像素的时间-密度曲线（time-density curves，TDC），一般根据去卷积法或者非去卷积法两种不同的数学方法利用TDC计算出像素的局部灌注参数，如CBF、CBV、MTT及达峰时间（time-to-peak，TTP）等，然后得到组织灌注功能图，并应用此图评价组织器官灌注状态。

图1　A组CBF（A）、CBV（B）、MTT（C）的伪彩图

图2　B组CBF（A）、CBV（B）、MTT（C）伪彩图

图3　时间-密度曲线图　A.A组；B.B组

本研究在做减薄处理时以8个层面为1小组进行删除，因为GE Lightspeed VCT每秒完成8个层面、5 mm层厚的灌注扫描，这样处理既保证了每层图像在做减薄处理时的完整性，也避免了逐层减薄导致的部分层面图像缺如而另一部分层面图象重叠的现象，可有效模拟实际工作中时间减半图像扫面层数减半的情况，从而保证数据的真实有效性及减薄处理前后灌注参数的可比性。扫描时间减半的低剂量颅脑灌注成像是临床工作中可以实现并已有应用的检查方法［3］，但实际工作较易出现如Wiesmann等［7］提出的因采样间隔时间延长可能导致TDC的峰值未被采集到而降低的情况。本研究首先通过减薄前的原始图像找到峰值出现的8层图像，保持该组，然后向两边进行隔一删一的1/2减薄，保证了TDC曲线峰值的一致性（图3），避免了TDC曲线峰值对灌注参数的影响［8］。2名经验丰富的神经影像诊断医师在两台相同工作站同时进行处理，并商讨ROI的位置，保证了减薄前后所测部位的一致性，有效避免于因选取部位不同而产生的误差。本研究通过对同一患者、相同部位、保证图像TDC峰值及图像完整性的实验设计，实现本研究样本的可比性及精确性。此外，前期研究［9］证明，超急性脑梗死患者非梗死侧与正常者的灌注参数值间差异无统计学意义，故超急性脑梗死患者非梗死侧的参数测定也纳入本次研究。

本研究显示，不同的颅脑灌注扫描方式得到的灌注参数不同，尤其以MTT及CBF更为显著，这与王菁等［10］的部分研究结果相似。近年，国内一些学者［11-12］相继研究了正常成人的CT灌注参数并发布了CBF、CBV、MTT的参考值。由于血流分布不同，脑灰质、脑白质及豆状核（基底节区灰质核团）的灌注参数值并不相同［9，11］，因此本研究对图像处理时也对血流分布不同区域的灌注参数值分别进行了处理。本研究提示当扫描参数，至少扫描层数（即扫描时间）发生改变时，脑灰质、脑白质及豆状核灌注参数值也会发生改变，尤其扫描时间减半对灌注参数MTT及CBF测量值产生了明显影响，因此对正常人CT灌注参数值测定应只限于一些固定的扫描参数下才有参考价值。对时间分辨率变化最敏感的灌注参数是MTT及CBF，而CBV不敏感；对脑缺血敏感的指标也是MTT及CBF，两者之间有无关联有待进一步研究。虽然灌注扫描方式不同得到的参数不同，但颅脑灌注检查仍是临床检查脑血流动力学的有效方法。关于常规剂量和低剂量灌注结果之间的差异关系有待于进一步研究。

本研究的局限性：①样本量较少，缺少大样本研究支持；②本研究的病例资料扫描条件已固定，无法模拟实现通过降低管电流及管电压实现低剂量灌注的扫描方式，只模拟了通过扫描时间减半实现的低剂量灌注扫描方式，条件比较单一。关于降低管电流与灌注参数之间关系的研究中，罗沛霖等［3］认为150 mA管电流并不影响灌注参数；闻芳等［13］采用70 kV管电压行兔脑CT灌注成像表明，在一定范围内改变管电压不会影响灌注参数。也许通过管电流、管电压及扫描时间的综合设定，找到三者之间的平衡点，可以实现低剂量扫描条件下颅脑CT灌注参数的定量分析，这也是我们今后研究的重点。

［1］ Cohnen M，Wittsack HJ，Assadi S，et al.Radiation exposure of patients in comprehensive computed tomography of the head in acute stroke.AJNR Am J Neuroradiol，2006，27（8）：1741-1745.

［2］ 郭濴，郭安齐，葛英辉，等.64层螺旋CT脑灌注间隔轴扫模式降低扫描剂量的可行性研究.中华放射学杂志，2009，43（12）：1243-1246.

［3］ 罗沛霖，李龙，周毅方，等.不同管电流对正常颅脑CT灌注参数和辐射剂量的影响.临床放射学杂志，2012，31（2）：277-282.

［4］ 章辉庆，邓克学，邱晓晖，等.128层螺旋CT低剂量全脑灌注成像的可行性研究.实用放射学杂志，2014，30（1）：17-21.

［5］ Youn SW，Kim JH，Weon YC，et al.Perfusion CT of the brain using 40-mm-wide detector and toggling table technique for initial imaging of acute stroke.AJR Am J Roentgenol，2008，191（3）：W120-W126.

［6］ Miles KA.Measurement of tissue perfusion by dynamic computed tomography.Br J Radiol，1991，64（761）：409-412.

［7］ Wiesmann M，Berg S，Bohner G，et al.Dose reduction in dynamic perfusion CT of the brain：Effects of the scan frequency on measurements of cerebral blood flow，cerebral blood volume，and mean Transit time.Eur Radiol，2008，18（12）：2967-2974.

［8］ 具海月，高思佳，徐克，等.脑动脉和静脉增强曲线最高值及增强峰值对CT灌注参数及其信噪比的影响.中华放射学杂志，2007，41（7）：687-691.

［9］ 周瑞臣，郭庆乐，元小冬，等.超急性脑梗死非梗死侧脑血流动力学的CT灌注初步研究.临床放射学杂志，2011，30（8）：1223-1226.

［10］ 王菁，刘斌，王万勤，等.降低时间分辨率对急性脑缺血疾病CT灌注参数值的影响.临床放射学杂志，2012，31（3）：339-343.

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［12］ 方明，郁万江，王钦习，等.正常成人低剂量多层螺旋CT灌注成像脑血流动力学定量研究.中国医刊，2014，1077（10）：85-87.

［13］ 闻芳，胡春洪，胡粟，等.70kV管电压低剂量扫描在兔脑CT灌注成像中的可行性研究.中华放射医学与防护杂志，2014，34（2）：91-94.

Accuracy of quantitative analysis of cerebral CT perfusion parameters

ZHOU Ruichen1，LI Wei2，LI Jian1，HUI Ying1，ZHANG Wenyan1，GUO Qingle1*
（1.CT Division，Kailuan General Hospital，Tangshan 063000，China；2.Protection Station，65367 Troops Hospital of PLA，Tonghua 134001，China）

ObjectiveTo explore the stability of perfusion parameters by comparing the perfusion parameters between original images and cutting the half of original images.MethodsTotally of 28 cases underwent brain perfusion scan.All patients were scanned with cine scan 1.0 s mode，and were continuous scanning for 50 s.The original images were defined as A group and the group which were cut the half of original images were as B group.The perfusion parameters such as mean transit time（MTT），cerebral blood flow（CBF），and cerebral blood volume（CBV）were measured and compared in the area of cerebral gray matter，lenticular nucleus and cerebral white matter.ResultsThe MTT were significant lower in A group than B group in the area of cerebral gray matter，lenticular nucleus and cerebral white matter（all P＜0.05）；the CBF were significant higher in A group than B group in the area of cerebral gray matter，lenticular nucleus and cerebral white matter（all P＜0.05）；CBV had no statistical significant between A group and B group.ConclusionThe different ways of brain perfusion scan would get to different perfusion parameters，especially the MTT and CBF.

Tomography，X-ray computed；Brain；Perfusion imaging；Radiation dosage

R743；R814.42

A

1672-8475（2016）08-0477-04

10.13929/j.1672-8475.2016.08.006

唐山市科技计划项目（14130227a）。

周瑞臣（1977—），男，河北滦县人，硕士，主治医师。研究方向：影像诊断与介入治疗。E-mail：zrc197707@126.com

郭庆乐，开滦总医院CT室，063000。

E-mail：guoqinglect@163.com

2016-05-08

2016-07-06