CT灌注成像在脑梗塞中的应用.doc

CT灌注成像在脑梗塞中的应用缺血性脑梗塞是严重危害人类健康的常见病，具有较高的发病率、致残率和死亡率。常规CT和MR在诊断脑梗塞中发挥了重要作用，但对超急性期（发病6h以内）的诊断敏感性低，近年来，随着设备和技术的不断发展，CT灌注成像为脑梗塞的早期诊断提供一种新的方法。CT灌注成像的理论基础来源于核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容积理论。1980年Axel首先对这一技术进行了理论分析，他认为增强CT所用的碘对比剂基本满足弥散型示踪剂的要求，且脑组织内的对比剂浓度变化与CT增强值的改变呈线性关系。因此，在血脑屏障完整，无对比剂外渗的情况下，可以通过CT增强扫描的不同时相和CT图像密度的变化情况来观察脑组织的血流动力学状态，进行脑灌注测量。所谓CT灌注成像是指在静脉注射对比剂的同时对选定层面进行连续多次扫描，以获得该层面内每一象素的时间-密度曲线（time-density curve，TDC），根据该曲线利用不同的数学模型计算出血流量（blood flow，BF）、血容量（blood volum，BV）、对比剂的平均通过时间（mean transit time，MTT）、对比剂峰值时间（time to peak，TTP）等参数，以此来评价组织器官的灌注状态。CT灌注图像受对比剂注射总量、速度、患者的心功能状态以及部分容积效应等多种因素的影响。由于脑循环的通过时间短（约35s），相对脑血容量少，因此要获得最佳质量的图像，就必须在尽可能短的时间内注射完适量的对比剂。文献报道成人的对比剂注射总量一般为4060ml，儿童约为1ml/kg体重。使用高压注射器经肘前静脉注射，根据所使用CT机不同选用扫描参数，一般为120kV、150300mAs，层厚10mm，扫描速度为1层/秒，连续动态扫描3040秒，获得3040幅图像。通过工作站灌注软件处理，获得感兴趣区动态时间-密度曲线，从而得到CBF图、CBV图及MTT图等多个参数的伪彩图像。反应脑组织血循环动力学的参数较多，常用的参数有脑血流量（CBF）：CBF=CBV/MTT，指在单位时间内流经一定量脑组织血管结构的血流量，表示方法为每100g脑组织每分钟内的脑血流量（ml/100g.min）。它反映脑组织内的血流量，CBF值越小，意味着脑组织的血流量越低。脑血容积（CBV）：指存在于一定量脑组织血管结构中的血容量，根据时间-密度曲线下方封闭的面积计算得出，表示方法为每100g脑组织的血容量（m/100g）。平均通过时间（MTT）：开始注射对比剂到时间-密度曲线下降到最高强化值一半时的时间，主要反映的是对比剂通过毛细血管的时间，单位为秒（s）。峰值时间（TTP）：指TDC上从对比剂开始出现到对比剂浓度达到峰值的时间，单位为秒（s）。TIP时间越大，反映最大对比剂团峰值到达脑组织的时间越晚。峰值增强（PE）：为时间-密度曲线的最高值，PE值越大，意味着脑组织的强化程度越高。血液动力学方面，在正常生理状态下，局部相对脑血流量（rCBF）是由局部脑动脉灌注压（rCPP）和局部脑血管循环压力（rCVR）决定的。根据Powers报道，缺血区的脑血动力学改变可以分为三个阶段：rCPP正常时，rCBV和MTT也维持正常的关系，当rCPP下降时，脑血管将代偿性扩张，血管循环阻力降低以利于维持正常的rCBF。此时，rCBV和MTT将增高，但脑组织的血液供应仍维持在正常水平，在此阶段脑动脉血供系统对其他原因造成的脑缺血代偿能力下降。rCPP继续下降，此时血管扩张已达最大程度，代偿性血管扩张将可能失代偿，但脑血流量达到最大后开始下降，此时rCBV仍然高于正常水平，MTT明显升高，大脑的氧吸收系数增加以维持正常的能量代谢。在此阶段，脑区血区尚未产生不可逆性损伤，如果脑组织的血供进一步下降，脑血管扩张失代偿，脑血管塌陷，rCBF和rCBV下降，不足以维持正常的细胞代谢与功能，缺血区可能会产生不可以损伤。CT灌注成像在临床的应用包括以下几个方面：首先，可以早期显示脑缺血病灶。急性脑梗塞在普通CT最早在22h才能显示病灶，常规MR T2加权序列8h可显示高信号，弥散加权也要到105分钟才能显示病灶，文献报道灌注CT最早可在出现症状30分钟后显示病灶，异常灌注区表现为CBF下降，CBV正常或轻度增高，严重时下降，MTT基本正常或延长，TTP延长或消失。但这种诊断局限于较大面积的梗塞灶，由于CT灌注范围有限，如果病灶距离所选择的感兴趣区较远，则可能出现假阴性结果，另外由于CT本身的局限，小脑及脑干区的小梗塞灶也不易显示。其次，可以评价脑缺血的程度。缺血的脑组织是否会发展成为梗塞，取决于脑组织对缺血的耐受性、CBF下降程度、缺血持续时间3各方面因素。不同的脑组织对缺血的耐受性不同，神经元比神经胶质对缺血更敏感，神经元中以海马最敏感，其次为小脑浦肯野细胞、或层皮质、苍白球。神经胶质中以星形细胞最敏感，其次为少突胶质细胞、小胶质细胞、内皮细胞。很早就有研究证实不同的CBF对应不同的神经功能损伤。研究发现当猴的CBF23ml/100g/min时无症状；23ml/100g/min时出现一侧肢体无力，18ml/100g/min时单个神经元自发性活动停止；20ml/100g/min时脑电图（EEG）、唤醒电位幅度下降，肢体症状加重；1516ml/100g/min时EEG呈直线状，EP消失，将此阈值称为突触传递衰竭阈值；12ml/100g/min是突触前EP仍可引出，说明神经纤维比神经元更耐受缺血；89ml/100g/min时出现完全性偏瘫；68ml/100g/min，只要缺血时间足够长，也会造成脑梗塞。Heiss等的研究表明，当猫的CBF5ml/100g/min时，持续20分钟就可发生皮质梗塞；8ml/100g/min时需30分钟；12ml/100g/min时需50分钟；15ml/100g/min时需80分钟；18ml/100g/min时则需更长时间。CT灌注技术可以测定CBF，结合发病时间，可以更加全面地评价脑缺血的严重程度，估计预后。第三，显示脑缺血半暗带。缺血性半暗带是指正常脑组织与梗塞区之间存在一个功能性电活动可恢复区。它是一个动态过程，随时间的推移，梗塞区逐渐向外扩大，半暗带的范围逐渐缩小，最后消失。研究证明，在脑梗塞发病34h后，缺血半暗带将发展成为不可逆的梗死区，尽可能的保存、挽救缺血半暗带内活的脑组织是近年来的研究重点。目前对脑缺血最有效的治疗方法就是溶栓治疗，其目的在于及时恢复血流以挽救那些功能尚可恢复的脑组织，即半暗带组织。溶栓治疗最大的副作用就是容易引起脑出血，因此在溶栓之前一定要判断是否存在半暗带，选择合适的患者以提高疗效。文献报道有2种方法可以显示缺血半暗带，利用CBF的相对值，即缺血区CBF与健侧CBF数值之比不小于20%，根据CBV来区分梗死组织和半暗带，CBF下降而CBV正常或轻度上升的脑组织为半暗带，而CBF下降伴CBV下降的组织为梗死区。第四，脑梗塞前期的CT灌注表现。从CBF变化过程看，脑血流量的下降到急性脑梗塞的发生经历了3个变化时期：首先是由于脑灌注压下降引起脑局部血流动力学异常改变，其次是脑局部脑循环储备力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的神经元形态学改变，即脑梗塞。前两个时期即称为脑梗塞前期。在脑梗塞前期的期，由于脑代谢储备力发挥作用，病人几乎没有明显的临床症状；在期，CBF下降，脑代谢储备力失代偿，细胞膜的电活动消失，突触传递障碍，进入“贫困灌注”状态，这一状态甚至可以持续数年，临床出现头痛、肢体力弱、肢体的轻微抖动和言语欠流畅等状态，严重时可出现TIA。脑梗塞前期期CT灌注成像表现TTP延长，MTT正常或延长，CBF正常或轻度下降，CBV正常或升高；期表现为TTP、MTT延长，CBF、CBV下降。目前，临床上用于组织血流灌注的功能性成像检查方法较多，如正电子发射体层成像（PET），单光子发射体层成像（SPECT），氙CT、MR波谱、弥散和MR灌注成像等，但这些检查设备昂贵，有的还需特殊装备，检查时间长，在一定程度上限制了其普及和应用。而灌注CT扫描设备简单，成像时间短，图像空间分辨率高，经济实用，并可获得CBF、CBV、TTP、MTT等多个脑血流动力学参数。因此，CT灌注成像应用必将更加广泛。综上所述，CT灌注成像作为一种功能性成像手段，必将成为评价超急性期缺血性脑血管病的首选检查方式，并为指导临床治疗特别是溶栓治疗提供有效依据。随着CT技术特别是多层螺旋CT的发展，CT灌注成像也将进一步发展，提供更广泛的临床应用。参考文献吕京光，武乐斌，柳澄.脑CT灌注成像在超急性期脑梗塞诊断中的应用.医学影像学杂志，2002，12：471-473.常恒，陶晓峰，肖湘生.灌注成像在脑梗死中的应用.放射学实践，2002，17：361-363.汤晓明，李澄，王礼同，周丹，罗志刚，杜先懋.多层CT脑灌注成像在早期脑梗死诊断中的初步应用.放射学实践，2003，18：255-257.高培毅，林燕.脑梗死前期脑局部低灌注的CT灌注成像表现及分期.中华放射学杂志，2003，37：882-886.张敬，张云亭.CT灌注成像技术的临床应用.临床放射学杂志，2001，20：803-807.陈星荣，沈天真.脑梗死的影像学.中国医学计算机成像杂志，2000，6：2-36.李永忠，李仲成.CT在超急性期脑梗塞诊断及评价中的应用.国外医学临床放射学分册，1999，22：277-279.林顺发，彭仁罗.急性脑梗塞早期CT MRI诊断研究进展.中国医学影像技术，2000，16：911-912.赵光明，韩丹，宋光义.CT灌注成像的临床应用及前景. 国外医学临床放射学分册，2004，27：1