正常成人多层螺旋CT灌注成像的脑血流动力学研究Word文档格式.docx

1、脑白质的平均血流量、平均血容量、平均通过时间分别为（）s。结论：多排螺旋CT灌注成像结合去卷积算法较其他模式更具有重要的实用价值及优势，同时多层螺旋CT灌注成像结合去卷积技术为测量正常人脑血流动力学指标提供了一种新的影像学方法。关键词 血液动力学;The Cerebral Hemodynamics Study by Using Multislice CT Perfusion Imagingin Normal AdultAbstract:Objective To explore the application of multislice CT perfusion imaging in norma

2、l adult cerebralRoutine CT was performed in 13 normal adults，then multislice CT perfusion imaging study was made by selecting the basal ganglia slice and its adjacentcontrast material was bolus injected through antecubital vein ，while four layers of dynamic scans were performed for 50slice dynamic i

3、mages were processed with the CT perfusion softwareblood flow （CBF）,cerebral blood volume （CBV）,and mean transit time （MTT） were measured within the specific regions of interest （ROI） of the brain,and quantitative analysis wasA gradient of perfusion between gray matter and white matter was showed on

4、 multislice CT perfusion imaging in normal ,CBV,and MTT were （）s,respectively in the gray matter and （）s respectively in the whiteMultislice CT perfusion scanning with deconvolution analysis is a method that has important practical advantages over previously available methods and provided a new imag

5、ing method for measuring the cerebral hemodynamics.Key words：Hemodynamics;Telencephalon;Adult;Tomography;Xray computed脑组织血液动力学参数在不同解剖区存在差异。对正常人静息状态脑血流动力学测量是进一步研究颅脑疾病的深入研究的基础。目前，临床上用于脑组织血流灌注的血液动力学检查方法较多，如正电子发射体层成像（PET）、单光子发射体层成像（SPECT）,氙CT（XeCT）,灌注MR像等。由于这些检查设备比较昂贵，有的还需特殊装备，成像时间较长，在一定程度上限制了其推广与普及。最近多

6、层螺旋CT技术在临床上的运用,多层螺旋CT具有独特的探测器排列方式，实现了多层同层动态CT灌注扫描，克服了单层螺旋CT的Z轴扫描范围小的缺点，增大了检查的纵向解剖范围，能够挑选动、静脉清楚、图像质量好的一组进行分析，因此减少了定性、定量分析系统误差，使得到的灌注参数更加准确。多层螺旋CT脑灌注成像的定量研究,国内报道不多。本研究采用多层螺旋CT灌注扫描结合去卷积算法探索多层螺旋CT灌注成像结合去卷积算法在成人脑血流动力学中的应用。1材料和方法一般资料13例均为正常成年志愿者,既往无脑血管疾病病史,身体健康,年龄39岁65岁,平均（）岁。其中男9例,女4例;全部志愿者均行头颅CT平扫,均未见异常

7、改变。检查方法所有病例均运用GE公司生产的16排螺旋CT（Lightspeed ultra）进行检查。常规CT平扫从颅底到颅顶进行横断面扫描，层厚10 mm，层间距10 mm，管电压120 kV，管电流120 mA。然后选取基底节及其相邻层面,进行CT脑灌注扫描。CT脑灌注方法：定位后，使用12G穿刺针，从肘静脉由高压注射器注入欧乃派克（300 mg/ml）50 ml，注射流率为3 ml/s，注射后5 s开始扫描。扫描方式cine，层厚5 mm，间隔0 mm，管电压120 kV，管电流200 mA,1转/s,持续50 s,共396层，由计算机自动将幅图像融合成 10 mm层厚2幅,然后送到GE

8、 Sun 工作站中进行灌注成像分析。CT灌注成像分析从GE Sun 工作站软件选项中选择CT Perfusion 2，首先使用电影循环功能快速连续显示图像来检测患者有无移动，使用图像配位功能自动消除层面上患者移动的影响。然后使用CT阈值滑块来定义协议所处理的CT值范围（0 Hu120 Hu），以减少空气和骨计算所占用的时间。在系列视图上分别以大脑前动脉和上矢状窦为动脉输入和静脉输出兴趣区（region of interest ROI），兴趣区的尺寸按2个6个像素放置以避免部分容积效应，在图形视图上检查相应的时间密度曲线，经计算分别得出脑血流量（cerebral blood flow CBF）图

9、、脑血容量（cerebral blood volume CBV）图、对比剂平均通过时间（mean transit time MTT）图。在CBF图、CBV图及MTT 图上,分别测量脑内感兴趣区的血流量、血容量和平均通过时间,并对这些参数进行定量分析（见图1，图2）。统计分析采用软件，灌注参数用双侧t检验（采用均数标准差的形式）进行统计学分析，P有意义。2结果分别选取左右两侧相对应部位的额叶、颞叶、枕叶灰质及白质定义感兴趣区,测量其各自的血流量（CBF）、血容量（CBV）和平均通过时间（MTT）,取额叶、颞叶、枕叶的平均值填入表内,最后计算出13例总的平均值及标准差,结果见表1。表113名正常人

10、额、颞、枕叶脑血动力学指标分析注：CBF的单位：ml/（100 gmin）；CBV的单位：ml/100 g；MTT的单位：s。13例正常人额叶、颞叶、枕叶灰质灌注均高于白质,其中颞叶最高,其灰质的CBF、CBV分别为（）ml/100 g，白质分别为（）ml/100 g。3个脑叶平均灰质的CBF、CBV、MTT分别为（）s;白质分别为（CBV、MTT经配对t检验：t值分别为和，P，灰质的CBV、MTT与白质的CBV、MTT平均值两者之间差异均有显着性意义。选取左右两侧相对应部位的基底节定义ROI（见图3）,测量其各自的CBF量、CBV量和MTT,并计算出13名的平均值,结果见表2。表213名正常

11、人基底节脑血流动力学指标分析注：3讨论脑CT灌注成像原理及技术脑CT灌注成像（CT perfusion imaging）是指在静脉注射对比剂的同时对脑部选定的层面进行连续多次同层扫描,以获得该层面内每一像素的时间密度曲线（timedensity curve,TDC）,该曲线横坐标为时间，纵坐标为注射对比剂后增加的CT值（一般认为1 mg碘可使1 ml脑组织的CT值增加25 Hu）1，其曲线反映的是对比剂在脑实质中浓度的变化，间接反映了脑组织灌注量的变化。根据该曲线利用不同的数学模型计算出CBF、CBV、对比剂的MTT等参数,以上参数进行图像重建和伪彩染色处理得到相应参数图像，以此来评价脑组织的

12、灌注状态。脑CT灌注成像的理论基础为核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律（central volume principle）:CBF=CBV/MTT2。1980年Axel等对CT测量脑血流的基本原理进行了阐述并应用于观察局灶性脑缺血。1991年Miles等结合快速CT扫描及计算机图像处理系统，获得评价血流灌注情况的彩色图像，首次提出CT灌注成像的概念，并进行了肝、胰、肾等实质脏器的CT灌注成像的动物试验和临床应用的初步探讨2。随着设备的不断进步，以观察脑组织血流灌注状况为目的的脑CT灌注成像研究日益增多，最先应用于急性脑缺血性疾病的诊断，以后逐渐应用于脑肿瘤及其他疾病的诊断。CT灌注成像

13、使用的数学模型主要有两种：非去卷积法（nondeconvolution）和去卷积法（deconvolution）3。非去卷积法应用Fick 原理，即组织器官中对比剂蓄积的速度等于动脉流入速度减去静脉流出速度，在此基础上各学者做了不同的假设,创建了一些具体的计算方法，分为忽略静脉流出的方法及利用引流静脉的方法，其中以忽略静脉流出的方法（最大斜率法）最为常用，需假定组织的TDC达到最大斜率前无明显对比剂从静脉流出，该法计算较简单,便于理解，同时造影剂注射速度要达到10 ml/s20 ml/s，因此必须使用静脉插管，这样增加了操作难度和危险性，应用不方便4，不适合心功能不良及静脉壁脆弱的患者。去卷积

14、法是在上述非去卷积法概念的基础上由Cenic5提出，主要反映的是注射对比剂后脑组织器官中存留的对比剂随时间的变化量,该数学模型计算时不需要对脑组织的血流动力学状况预先进行人为的假设，而是根据实际情况综合考虑了流入动脉和流出静脉进行数学计算处理，计算出的灌注参数和函数图更能反映组织器官内部的实际情况。另外，该法要求对比剂的注射速度不必很高，一般 ml/s ml/s 即可，甚至达到 ml/s6。目前国内学者造影剂注射速度则采用5 ml/s8 ml/s7。目前，脑CT灌注成像只能在螺旋CT机上进行，单层螺旋CT每次只能进行单一层面的灌注扫描，覆盖范围最多为10 mm。最近多层螺旋CT技术在临床上的应

15、用,多层螺旋CT具有独特的探测器排列方式，具有很高的时间分辨率和空间分辨率，可同时进行多层面的灌注扫描，每次灌注扫描所覆盖的范围增大。由于其扫描速度更快，更利于追踪对比剂首过脑循环的情况。如16层螺旋CT每次可完成4个层面5 mm层厚或2个层面10 mm层厚的灌注扫描，覆盖范围为20 mm，是单层螺旋CT的两倍。在不减小覆盖范围的情况下，层厚减薄可以提高纵轴上的空间分辨率，减少部分容积效应的发生，更有利于小病灶的检出。GE公司把多层技术与CT 灌注成像相结合研制开发了新的软件包，实现了多层同层动态CT灌注扫描，即“TogglingTable”技术8，克服了单层螺旋CT的Z轴扫描范围小的缺点，可

16、实现多层同时扫描，增大了检查的纵向解剖范围，能够挑选病变截面较大、静脉清楚、图像质量好的一组进行分析，使得到的灌注参数更加准确。因此减少了定性、定量分析系统误差。多层螺旋CT脑灌注成像的应用价值脑组织血液动力学参数在不同解剖区存在差异。对正常人静息状态脑血流状态的测量是进一步研究颅脑疾病的深入研究的基础。目前多层螺旋CT脑灌注成像的定量研究,国内报道不多8。本组中平均灰质的CBF、CBV、MTT分别为（白质分别为 ml/（min100 g）、（其中随着年龄的增长,CBF、CBV呈现递减的趋势,而MTT则呈现逐渐延长的趋势。灰、白质的CBF值均大于赵春霞等8测量的正常人的灰、白质的CBF值（）m

17、l/（min100 g），则可能与不同的CT机型和不同的计算模型而得到的计算值不同。已往文献中普遍采用的正常脑组织血流灌注量多为单光子发射计算机体层成像（SPECT） 的检测结果。潘中允9用99mTc六甲基丙二胺肟（99mTc2HMPAO） 定量测定血流量,脑灰质约为 ml/（min100 g） ml/（min100 g）;脑白质为（） ml/（min100 g）;谭添秩10报道脑灰质为 ml/（min100 g） ml/（min100 g）;脑白质为 ml/（min100 g） ml/（min100 g）。与本研究结果无明显差异。基底节的平均脑血流量值为（）ml/min100 g），与Lee

18、nders11用PET测的值 ml/（min100 g）相似。同时本组研究发现健康成人灰质区脑血容量大于白质区、对比剂平均通过时间较白质区为短，两者之间差异均有显着性意义。与韩鸿宾等12采用MR平面回波技术的MR灌注的研究结果相同。但由于其只能在具有平面回波技术的MR机上应用,因此尚不能广泛应用于临床。影像学比较目前，临床上用于脑组织血流灌注的功能性成像检查方法较多，如PET、SPECT,XeCT,灌注MR像等。由于这些检查设备比较昂贵，有的还需特殊装备，成像时间较长，在一定程度上限制了其推广与普及13。XeCT检查使用惰性气体弥散示踪剂,测量较准确，被认为是最好的一种检测手段，但此方法操作比

19、较繁琐，检查结果受呼吸节律等因素的影响，存在骨伪影和运动伪影，氮气有潜在的麻醉等副作用；SPECT和PET灌注成像基础研究扎实、深入,临床运用较早,其最大优势是与分子生物学的进展相结合,分子核医学为其主要发展方向。不仅可进行灌注成像,还可进行其他功能成像,均使用放射性同位素，需特殊检查设备，SPECT的主要缺点是空间分辨率低，不能计算绝对血流量。PET是测量CBF、CBV和脑代谢的“金标准”，但其检查费用昂贵，难以临床常规使用。MR灌注成像在评价脑血流灌注中其有较强的优势，这需要昂贵的软、硬件支持，检查时间亦较长，因此，其应用也受到限制。同时MR灌注成像不足是组织增强与组织血流不为线形关系,影

20、响定量测量。多层螺旋CT克服了螺旋CT单层灌注成像的局限性,提高了长轴方向的空间分辨率。能进行 s以下的快速扫描,其高时间、高空间分辨率,可快速、准确、无创、三维地评价脑血流动力学变化。由于对正常人脑血流状态的测量是进一步研究颅脑疾病、进行脑功能深入研究的基础,因此多层螺旋CT灌注成像的脑血流动力学研究具有广阔的临床应用前景。1Miles KA,Hayball MP,Dixonperfusion imaging:a new application of computed tomographyJ.Lancet,1991,337:643645.2Milesof tissue perfusion b

21、y dynamic computed tomographyJ.BR J Radiol 1991,64:409412.3Lee,TY,Nabavi DG,Craen RA，etreview of method for the calculation of cerebral blood flow,cerebral blood volume and mean transit time in contrast enhanced dynamic CT scanningJ.Radiology,1999,213:1305.4Mayer TE,Hamann GF,Baranczyk J,etCT perfus

22、ion imaging of acute strokeJ.AJNR Am J Neuroradiol，2000，21:14411449.5Cenic A,Nabavi DG,Craen RA,etCT measurement of cerebral blood flow:a validation studyJ.AJNR Am J Neuroradiol，1999，20:6373.6Eastwood JD,Provenzale JM,Hurwitz LM,Leeinjection rate CT perfusion imaging:deconvolution derived hemodynami

23、cs in a case of strokeJ.Neuroradiology，2001，43:223226.7赵春霞，李春岩，时高峰，等.正常成人多层螺旋CT灌注成像的脑血流动力学研究J.中华放射学杂志，2004，38：254258.8Roberts HC,Roberts TP,Smith WS,etdynamic CT perfusion for acute cerebral ischemia:the “toggling table” techniqueJ.AJNR，2001，22:10771080.9潘中允.临床核医学M.北京:原子能出版社,1994：134135.10谭添秩.临床核医学M

24、.北京:人民卫生出版社,1990：327.11Leenders KL,Perani D,Lammertsma AA,etblood flow,blood volume,and oxygen utilization:normal values and effect of ageJ.Brain，1990，113:2747.12韩鸿宾,谢敬霞.磁共振顺磁性对比剂脑灌注成像的研究J.中华放射学杂志,1999,33:457462.13Latchaw RE,Yonas H,Hunter GJ，etand recommendations for perfusion imaging in cerebral ischemiaJ.，34:10841104.