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CT灌注成像

时间:2015-07-07 11:44来源:chinastroke.com 作者:editor 点击:

 

CT灌注成像(CT perfusion, CTP)是一种功能成像,能在显示形态学变化的同时反映血流动力学变化,并可进行定量或半定量分析。与MRI灌注成像相比,CTP相对简单易行,检查时间短,更适于脑缺血的急诊检查。近年来CT技术和后处理软件的不断提高和改进,使得此项技术越来越实用。

(一)原理简介及主要技术参数

1.原理  CTP测量脑组织血流灌注量的理论基础来源于核医学数据处理技术。将放射性示踪剂静脉团注,经左室到达某器官后,通过动态扫描,可获得示踪剂首次通过该器官的时间-放射性曲线。脑CTP主要通过团注碘对比剂显示毛细血管内对比剂通过时引起的脑组织密度变化状态。团注碘对比剂到达脑组织后使脑组织密度逐渐升高,在一定时间内达到密度峰值后逐渐下降,最后恢复到使用对比剂之前的密度水平。将不同时间脑组织的密度值连成曲线,既可以得到对比剂通过脑组织的时间-密度曲线(time density curveTDC)。TDC横坐标为时间,纵坐标为注药后增加的CT值,其变化反映的是对比剂在该器官中浓度的变化,即碘聚集量的变化,从而反映组织灌注量的变化。Lmg/ml的碘浓度相当于25Hulmg碘相当于25Hu·ml,即lmg碘可使lml组织的CT 值增加25Hu。因此,注入对比剂的量可用Hu·ml 来表现。通过测定局部脑组织的碘聚集量,获得局部脑组织的血流灌注量。

2.图像参数  通过TDC可获得最大峰值时间(time to peakTTP)、脑血流量(cerebral blood flowCBF)、脑血容量(cerebral blood volumeCBV)和平均通过时间(mean transit timeMTT)等血流动力学参数(图1)。中心容积定理反映了 CBFCBVMTT三者之间的关系:CBF=CBV/MTT。采用彩色编码技术就可以得到脑组织的TTPCBFCBVMTT灌注图像,通过点击感性区可以得到该区域的TTPCBFCBVMTT定量数值。

图1 脑CT灌注

 

1TTP:开始注射对比剂至浓度达到峰值的时间。

2CBF:单位时间内每100g脑组织所通过的血液流量,以ml/(100g·min)表示。

3CBV:100g脑组织内包括毛细血管和大血管在内的血液容积总量,单位为ml/100g

4MTT:开始注射对比剂到时间密度曲线下降至最高强化值一半的时间。

5CBF=CBV/MTT

3.技术与方法

1)检查方法和程序:CTP成像技术的关键是对比剂团注和高时间分辨力。通常使用非离子型碘对比剂,高压注射器速度应超过5ml/s,可使用8ml/sCT灌注成像首先进行常规平扫CT,然后结合平扫CT和病史在可疑病变区域选取两个层面、经肘前静脉注射剂的同时进行动态增强扫描。因基底节和侧脑室体部层面能显示大脑前、中、后动脉分布区,易于分辨灰、白质,因此怀疑幕上病变时,通常选择基底节和侧脑室体部层面。

2)禁忌证

1)有肾功能衰竭病史或近期肌苷水平超过2.0

2)有肾脏手术史,如肾肿瘤或肾移植手术史。

3)有肾功能衰竭家族史。

4)胰岛素依赖糖尿病史超过2年,副球蛋白血症,或多发性骨髓瘤。

5)胶原性血管疾病。

6)近期使用过二甲双胍,氨基糖甙类药物或非甾体类抗炎药。

(二)主要应用领域

1.脑梗死前期的概念

1Bayliss效应:当脑血流灌注压在一定的范围内波动时,机体可以通过小动脉和毛细血管平滑肌的代偿性扩张或收缩来维持脑血流相对动态稳定。这种小动脉和毛细血管平滑肌的代偿性扩张或收缩又称为Bayliss效应。

2)脑循环储备力:脑血管通过Bayliss效应维持脑血流正常稳定的能力称为脑循环储备力(cerebral circulation reserveCCR)

3)代谢储备力:当CBF下降到一定程度时,神经元对氧和葡萄糖的摄取率增加,以便维持细胞代谢的正常和稳定,这种能力称为脑代谢储备力。

4)电衰竭、膜衰竭、脑梗死:研究证实,CBF的减少首先出现脑电功能障碍(电衰竭);随着CBF进一步减少并持续一段时间,则出现代谢改变甚至膜结构改变(膜衰竭)。此时,在分子水平出现1个时间依赖性缺血瀑布(瀑布效应),特点为脑组织由于缺血缺氧造成自由基的产生、兴奋性氨基酸的释放,以及血小板活性因子、乳酸中毒、脑水肿等作用下,使神经元代谢紊乱,大量离子流入细胞内,特别是钙离子的内流使细胞超载、线粒体钙离子沉着,发生不可逆神经元死亡,即脑梗死。

5)脑梗死前期:从CBF变化过程看,脑血流量的下降到急性脑梗死的发生经历了3个变化时期:首先是由于脑灌注压下降引起的脑局部血流动力学异常改变;其次是脑局部CCR失代偿性低灌注所造成的神经元功能改变;最后,由于CBF下降超过脑代谢储备力才发生不可逆转的神经元形态学改变,即脑梗死。将前2个时期称为脑梗死前期(图2)。在脑梗死前期的I期,由于CCR发挥作用,患者几乎没有明显的临床症状;在II期,rCBF下降到电衰竭阈值以下,CCR失代偿,细胞膜的电活动消失,突触传递障碍,进入贫困灌注(misery perfusion状态(表1-6)。这一状态甚至可以持续数年,临床上可以出现头痛、肢体力弱、肢体的轻微抖动和言语欠流畅等症状,严重时可出现TIA

脑梗死前期脑局部微循环障碍的影像学分期示意图

2.脑梗死前期的诊断标准(表1-7

1I期:脑血流动力学发生异常变化,机体通过小动脉和毛细血管平滑肌的代偿性扩张或收缩来维持脑血流相对动态稳定。

1)在脑梗死前期的I1期:局部脑血流动力学异常表现为脑血流时间延长。此时,脑局部微血管尚无代偿性扩张,CT灌注成像,见TTP延长,MTTrCBF rCBV正常(图1-85)。

2)在脑梗死前期的I2期:由于机体的CCR发挥作用,致使rCBV增加从而维持了rCBF的稳定。CT灌注成像除了TTP延长以外,根据中心容积定理(CBF=CBV/MTT),此期出现MTT延长。

2II期:脑局部微血管无代偿性扩张。当脑灌注压进一步下降造成CCR失代偿时则进入脑梗死前期的II期。此时,rCBF逐渐下降,rCBV正常或轻度下降。

1)在脑梗死前期进入II1期:CBF中等程度的下降,脑组织由于缺血出现局部星形细胞足板肿胀,并开始压迫局部微血管。灌注成像,见TTPMTT延长以及rCBF下降,rCBV基本正常。

2)当脑梗死前期进入II2期:星形细胞足板明显肿胀并造成脑局部微血管受压变窄或闭塞,形成局部微循环障碍。CT灌注成像,见TTPMTT延长,rCBFrCBV下降。根据rCBFrCBV的关系可判断脑组织局部低灌注所引起微循环障碍的程度,即rCBF下降伴rCBV正常或轻度下降表明缺血区微血管管腔受压变形、闭塞的程度较轻;当rCBF比值进一步下降,同时伴有rCBV比值中度下降时,常常提示微血管管腔闭塞程度更为明显和微循环障碍的加重。如果rCBFrCBV明显下降时,则提示进入了脑梗死阶段。

3)综合应用CTP参数

CT灌注成像的4个参数(rCBFrCBV MTTTTP)中,TTP最为敏感。Koenig等认为TTP的延长是侧支循环或慢血流的结果。即期时TTP比值多<1.40,而II期的TTP比值则  >1.40

MTT是脑血流动力学的重要参数之一,其 作用见仁见智。Grandin等认为MTT对区分正常 脑组织和缺血脑组织非常敏感,但对缺血损害的程度以及发生脑梗死危险性的评价上不如rCBF rCBVMTT可以看作为脑灌注压的测量指标,当MTT比值>1.63时应给予治疗。

脑梗死前期I2II1II2期时,MTT比值均有升高,但在升高的程度上差别不明显。MTT比值均有升高,提示脑灌注压的下降。但是,由于每个人的循环储备力和代谢储备力的差异,仅凭MTT值的高低很难对由于灌注压下降所造成的脑组织功能改变作出准确的判断。根据rCBFrCBVTTP MTT的关系可以判断出CCR是否发挥作用。本研究将TTPMTT延长伴CBF正常以及CBV正常或升高定为脑梗死前期的2期,此期由于Bayliss效应致使CCR发挥作用。

4) rCBFrCBV是非常重要的血流动力学参数,根据rCBFrCBV比值下降的程度可以区分出可逆的缺血脑组织和不可逆的脑梗死。在脑梗死前期状态下,rCBF比值的下降提示CCR失代偿,脑的代谢储备力开始发挥作用。当rCBV比值下降时则提示脑局部微循环发生障碍3)

脑储备力的分期

3脑血流储备的分期(表1-8

三)诊断价值的评价

目前可用于脑血流动力学评价的影像学方法还包括氙-CT扫描SPECT/PETMRI灌注。相比之下,CT灌注成像检查具有费用低、检查时间短、对重症易于观察、较高的空间分辨力和能定量评价脑血流信息等特点,使其能够在临床上广泛开展。

1.氙-CT是一种简单、快捷、无损伤的评价脑血流量的重要手段。虽然早已用于临床,但是它要求患者具有较好的依从性(至少静卧6分钟),并且可能会引起患者呼吸频率的改变。

2SPECT具有空间分辨率低、无法获取绝对血流值的缺点。PET是评价脑血流动力学的金标准,可获取局部脑血流量、脑血容量和脑代谢相关指标的绝对值,但由于其检查费用十分昂贵,目前仅用于研究,很难在临床实际工作中开展。

3MRI灌注成像目前已广泛应用于超急性脑梗死的诊断,它存在着检查时间较长、费用相对较高等缺点。

(四)进展

由于CT灌注成像技术判断半暗带仍然存在一些局限性,对半暗带的判断的新影像学技术可能是分子影像技术。

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