(本文作者:安徽省淮北市矿工总医院神经内科 董少军等)
CT灌注成像是近年来发展应用于临床的新技术,对急性脑缺血的诊断和治疗有重要的意义。
1 CT灌注成像的基本原理、方法和相关参数
1.1 CT灌注成像的基本原理 CT灌注成像基于CT的快速成像和核医学计算组织器官流量的数据处理技术。自静脉团注示踪剂后,示踪剂自左心室射出,随血流到达所观察组织,其浓度不断升高,最终达到峰值。在这一过程中,通过CT快速扫描获得示踪剂首次通过该器官的时间———密度曲线(time-densitycurves,TDC)。由于放射对比剂与放射性核素的药代动力学非常相似,因此可以使用对比剂及动态CT进行组织的灌注研究。灌流量=组织增强最大比值(Hu/min)/动脉增强的峰值(Hu) 。
1.2 CT 灌注成像的方法 首先进行普通CT扫描,选定某一层面(通常在大脑前、中、后动脉血管供应的基底节层面),然后经肘静脉快速(团注法7~8ml/s)注入50ml碘造影剂,对选定层面进行单层连续扫描,1层/s,约30~40s,获得脑观测区动态时间———密度曲线后,使用灌注CT计算机软件,得到CT灌注图像,再计算出各相关参数指标。
1.3 CT灌注成像相关参数 反映急性脑缺血组织血流灌注的常用参数有局部脑血流速度(rCBF)、局部脑血容积(rCBV)、平均通过时间(MTT) 、最大峰值时间(PT)。rCBF反映的是组织内血流量;rCBV计算的是观测区内毛细血管和大血管在内的血管床容积;MTT指的是对比剂通过观测区平均时间,主要是对比剂通过毛细血管的时间;PT指对比剂首次通过脑组织观测区至峰值的时间。各灌注相关参数可以独立用于急性脑缺血的判断,也可以联合应用。
2 CT灌注成像在急性脑缺血中的应用
2.1 超早期诊断脑梗死 脑梗死早期CT扫描的异常表现依赖细胞外液的聚集。由于细胞外水含量的增加使脑组织比重下降。脑含水量每变化1% ,CT值将改变2.5~2.6Hu。而局灶性脑缺血的超早期,主要的病理改变为水和电解质的变化,表现为脑细胞水肿,此时脑细胞外液比重的改变尚不足以显示低密度区。因此,CT对超早期脑缺血的判断主要依据豆状核显示不清、脑沟消失、脑室受压、中线结构移位以及大脑中动脉血管内高密度征和侧裂高密度“点”征等间接征象,难以对缺血灶的部位、大小及范围做出正确判断。
Pantano等分析欧洲急性卒中研究协作组450例发病6h内急性脑缺血患者的普通CT影像,255例未见低密度区,190例发现早期的低密度区,5例显示不清,普通CT发现超早期缺血灶的敏感性为42%。随后24~36h对照CT扫描仍有87例未见损害,363例显示了低密度区,其中106例病灶在皮层下,123例在皮层,134例为混合性损害,其敏感性为81%。Koenig等对32例发病6h内的脑缺血患者进行CT灌注检查,发现25例患者观测区rCBF下降,且缺血中心区下降最显著,依次向外周逐渐增高。根据普通CT复查结果,明确28例为脑梗死,其中CT灌注成像显示的缺血灶较复查CT的病灶面积增大者9例,面积相同者16例,3例因病灶位于扫描平面以外未发现缺血灶,4例短暂性脑缺血发作CT灌注成像未见异常,CT灌注成像发现缺血灶的敏感性为89%。随后,国内学者管小亭等使用CT灌注成像研究24例急性脑缺血患者的结果显示,6例发病3~6h首次CT平扫未见异常的患者,由CT灌注成像检出病灶,1例CT灌注成像阴性者最后证实为短暂性脑缺血发作。
冷振璞等研究了46例发病6h内的缺血性脑血管病患者,普通CT平扫显示低密度者5例,诊断为脑梗死。CT灌注正常者16例,其中12例临床诊断为短暂性脑缺血发作,4例小体积脑梗死。CT灌注异常者30例,其中25例普通CT未显示病灶,5例在CT灌注成像显示的病灶范围较普通CT显示的病灶范围增大。因此,国内外学者一致认为CT灌注成像可以对超早期脑梗死做出正确诊断,并可明确缺血病灶的部位、范围和程度。
对CT灌注成像的各项参数的敏感性目前仍有不同的看法。Koenig等研究表明, 梗死区和周边区组织的rCBF和rCBV明显不同,而rTP无显著区别。rCBF和rCBV二者均可单独用于辨别梗死和非梗死区,rCBV稍优于rCBF,即使联合使用上述参数也不能提高对脑缺血的预测。而Nabavi等的动物实验研究认为CBF是明确梗死大小和部位的最好指标,其次为MTT,CBV对梗死的预测不敏感,特别是小灶性梗死。
2.2 明确半暗带,指导个体化溶栓治疗 1981年Astrup等首先提出了局灶性脑梗死周围存在可逆性的缺血半暗带的理论,认为半暗带组织内残存的脑血流值高于电衰竭的阈值,低于能量和离子泵衰竭的阈值,此时的神经元处于一种细胞外钾浓度正常或轻度增高的电静止状态,这种状态可稳定达几个小时。为脑梗死的治疗带来了新的希望。溶栓治疗能在短的治疗时间窗内使闭塞的动脉再通,然而血流恢复不一定表明在临床上对患者有益,因为如果缺血的脑血流水平低于不同的缺血阈值,溶栓治疗将不能挽救梗死区周边血供受限的脑组织,甚至会增加脑实质内出血的危险 。血流灌注不足是明确缺血损害归转的关键因素。CT灌注成像可以提供一套相关灌注参数判定缺血组织的血流动力状态,区分梗死区和半暗带区,指导溶栓治疗。
Koenig等对34例发病6h内的大脑半球缺血CT灌注成像研究显示,缺血梗死区的相对脑血流量和相对脑血容量明显低于非梗死区,分别为0.34 ±0.20、0.62±0.17和0.43±0.22、0.78±0.18,相对最大峰值时间分别为(4.8±3.0)s、(4.3±1.9)s,二者差异显著。研究还显示二种缺血组织间的相对脑血流量和相对脑血容量临界阈值为0.48和0.60,其对缺血愈后预测的有效率分74.7%和83.1%。管小亭等对24例发病24h间内脑缺血CT灌注成像研究结果,缺血中心区和周边区相对血流量为0.134±0.021、1.612±0.134,最大峰值时间为(0.057±0.002)s、(28.742±7.641)s,经统计学比较有显著差异。冷振璞的研究也发现CT灌注成像异常的30例患者rCBF、TP、MTT改变明显,病灶中心和周边区及健侧对照分别为11. 02±3.39、20.05±1.79、29.20±3.21,42.85±4.86、14. 70±3.14、18.38±2.76和55.03±5.46、9.78±2.78 、14.53±2.38,病灶侧与健侧、病灶中心区与周边区比较,差异显著(P<0.05) 。同时Nabavi等利用兔脑CT 灌注成像计算绝对脑血流量、脑血容量和平均通过时间与尸检病理组织切片比较提出绝对脑血流量值<10ml/(100g·min),绝对平均通过时间>6s预示缺血组织将演变成为梗死。与此同时,有关MR灌注成像明确半暗带组织的研究也在积极开展。Grandin等使用MR灌注成像研究66例发病6h内的脑缺血结果显示,脑缺血梗死区,梗死增大区,低动力障碍区的CBF 和CBV分别为(28±16)ml/min per100g,(36±20)ml/min per 100g,(50±17)ml/min per 100g和(6.9±2.7)%,(8.9±3.1)%,(11.2±3.0)%,相对应的镜像区为(64±23)ml/min per 100g和(8.7±2.5)%。在DW/PW的不匹配区,联合CBF或CBV的阈值35,8.2预示缺血组织将演变成为梗死的敏感性为81%,特异性为76%。Robl等的研究也显示rCBF<0.59和MTT<1.63对半暗带组织愈后的预测有较高的敏感性和正确性。CT灌注成像和MR灌注成像的研究有着相似的结果。通过对CT灌注成像各相关参数的定量分析,可以预测缺血组织转归,为选择溶栓治疗提供理论依据。
缺血半暗带的病理生理变化复杂,同时又受不同个体缺血时间、程度、侧支循环、血压、年龄、卒中类型,以及其并发症如高血糖、发热等因素影响,实际上缺血半暗带并非一成不变,而是个体化的、动态的、多因素的过程。缺血时间仅是影响半暗带的因素之一。因此,不能简单的依据缺血时间来判定缺血组织的愈后。目前国内多采用急性脑缺血6h内做为溶栓治疗的选择条件之一,但即使在这样的条件下仍有部分患者CT灌注成像结果表明脑缺血组织已演变为梗死,其周围并无缺血半暗带,已不宜溶栓治疗。另一方面,有些发病在6h以后的急性脑缺血患者,只要CT灌注成像证实存在缺血半暗带,溶栓治疗仍可使患者临床获益。在这方面,CT灌注成像能帮助明确缺血半暗带,指导急性脑缺血的个体化溶栓治疗。
综上所述,CT灌注成像具有成像速度快,时间、空间分辨率高的特点,能明确急性脑缺血病灶的部位、范围、程度,指导超早期个体化溶栓治疗。但目前只能做单层螺旋CT扫描,单层螺旋CT分辨率相对较低,难以克服部分容积效应和阶梯状伪影,而且扫描速度相对较慢,图像伴有运动伪影,球管热容量低,限制了扫描范围,使提供的灌注信息有限。相信随着CT技术的不断发展和完善,CT灌注成像同氙CT、PET、SPECT、MR灌注成像相比会有更广阔的应用前景。 |