《ct灌注应用》ppt课件

1、浅谈多排螺旋CT灌注灌注根本概念灌注根本概念灌注：血流经过毛细血管网，将携带的氧及其他物灌注：血流经过毛细血管网，将携带的氧及其他物质保送给周围组织质保送给周围组织脑灌注：血液保送氧气和营养物质至脑组织并加以脑灌注：血液保送氧气和营养物质至脑组织并加以利用的过程，普通将之等同于血流过程利用的过程，普通将之等同于血流过程脑血流量：部分脑血流量，随大脑半球的血管分布脑血流量：部分脑血流量，随大脑半球的血管分布和脑功能而异；脑功能正常时，可根据需求调理和脑功能而异；脑功能正常时，可根据需求调理CBF，这种自我调理由复杂的代谢和细胞机制控制。，这种自我调理由复杂的代谢和细胞机制控制。 灌注成像的根本问

2、题灌注成像的根本问题* 灌注成像是脑功能成像技术方灌注成像是脑功能成像技术方法的一种法的一种* 活体测定脑组织灌注的影像学活体测定脑组织灌注的影像学方法方法 PET、SPECT、Xe-CT、MRP、CTP等等* 经过组织器官的灌注形状从细经过组织器官的灌注形状从细胞程度提示脑部胞程度提示脑部 疾病如：脑堵塞、脑肿瘤等的疾病如：脑堵塞、脑肿瘤等的病理、生理改动病理、生理改动MR Perfusion的缺乏的缺乏 半定量研讨半定量研讨 * 采用的采用的EPI技术难以摆脱顺磁性伪影技术难以摆脱顺磁性伪影 * Gd-DTPA经血管渗漏影响经血管渗漏影响T1-低估低估rCBV* 受磁场不均一性的影响较大受

3、磁场不均一性的影响较大CT Perfusion的优势的优势 * 是一种定量研讨的方法是一种定量研讨的方法 * 图像的空间、时间分辨率高图像的空间、时间分辨率高 * 影响要素少，成像时间短影响要素少，成像时间短 * 多层同层技术多层同层技术CT Perfusion的根本原理的根本原理 * 定量定量 1mg/ml的碘浓度相当于的碘浓度相当于25个个CT值单位值单位Hu1mg碘可使碘可使1ml脑组脑组织的织的CT值添加值添加25个个Hu注入造影剂注入造影剂的量可表示为的量可表示为“Hu ml 故故: 测得部分脑组织碘的聚集量测得部分脑组织碘的聚集量, 即可获得部分脑组织的血流灌注量即可获得部分脑组织

4、的血流灌注量 * CT灌注的根本技术灌注的根本技术 对比剂的静脉对比剂的静脉团注团注BOLUS* 选定层面进展动态扫描选定层面进展动态扫描* 获得感兴趣区获得感兴趣区Time-density Curve(TDC)* 根据数学模型计算部分脑组织的血根据数学模型计算部分脑组织的血流灌注量流灌注量 数学模型分为两种数学模型分为两种非去卷积模型：非去卷积模型：SiemensSiemens non-deconvolution modelnon-deconvolution model 利用利用FickFick原理原理 ，假设没有，假设没有 静脉流出，即：静脉流出，即：Cv(t)=0 Cv(t)=0 去卷积

5、模型去卷积模型 : GE: GE deconvolution modeldeconvolution model 思索注射对比剂后随时间推思索注射对比剂后随时间推 移在组织内的残留移在组织内的残留CT灌注的数学模型灌注的数学模型BolusFlowInTissueVoxelOutCBV, MTTCBF输入动脉输入动脉输出静脉输出静脉MTTCBFCBVor MTTCBVCBF 放射性示踪剂稀释和中心放射性示踪剂稀释和中心容积原理容积原理1mg碘使碘使1ml组织的组织的CT值添加值添加25HU，经过测，经过测定部分组织的碘聚集量可获得组织血流灌注定部分组织的碘聚集量可获得组织血流灌注 TCa(t)tt

6、Q(T)T非去卷积算法根本原理非去卷积算法根本原理F Ca(t)Q(t)F Cv(t)非去卷积算法公式非去卷积算法公式)()/ )()()()/(ttVFCCdttdCVatissue)()()/(maxmaxmax)/(tCtCatdtdCslopeVslopeslopetissueVF)()(/（maxmax)/(tCtdtdCslopeaslopetissueVF)(max)(maxttCBVCCvtissue00)()(dttdttCBVCCatissue00)()(dttdttCBVCCvtissue非去卷积算法公式非去卷积算法公式l最大斜率法总结最大斜率法总结l 假设在自动脉加强达

7、峰时静脉内尚未有造影剂假设在自动脉加强达峰时静脉内尚未有造影剂流出流出Ca(t)=0)，组织剩余量近似等于组织强化，组织剩余量近似等于组织强化初始阶段的最大斜率除以自动脉强化峰值初始阶段的最大斜率除以自动脉强化峰值l l l 与实践情况不符，且临床常与实践情况不符，且临床常规注射速率规注射速率4ml/s，会，会l 呵斥血流量的低估。普通情呵斥血流量的低估。普通情况以为造影剂在脑组况以为造影剂在脑组 l 织的循环时间为织的循环时间为35秒，因秒，因此得出注射速率应在此得出注射速率应在 l 10ml/s以上以上非去卷积算法根本原理非去卷积算法根本原理F Ca(t)Q(t)去卷积模型去卷积模型 Q(

8、t)=F Ca(t) R(t)=Ca(t) FR(t) 代表卷积算子代表卷积算子 Q(t) 代表组织器官的代表组织器官的 TDC Ca(t) 代表动脉的代表动脉的TDC F 代表血流量代表血流量 R(t) 代表脉冲剩余函数代表脉冲剩余函数IRFFCa(t)F1) t (Ca R(t)t1.0VenousoutletArterialinlet去卷积算法根本原理去卷积算法根本原理F*Ca(t)输入组织造影输入组织造影剂量血流剂量血流t时辰动时辰动脉内造影剂浓度脉内造影剂浓度R(t) F*Ca(t)=F*1/F=1timetime1.0动脉输动脉输入入静脉输静脉输出出FCa(t)C1C2FC1FC2

9、timetimetimetimeQ(t)1/FCa(t)Q(t)IRF组织剩余组织剩余函数函数动脉输动脉输入曲线入曲线动脉注射造影剂 结果为动脉的时间密度曲线 ，显示为脉冲剩余函数)()()(tRtCBFtQa动脉时间密度曲线动脉时间密度曲线组织时间密度曲线组织时间密度曲线不同浓度结果为不同的组织时间密度曲线一切组织的时间密度曲线基于一切动脉输入曲线 ，这一过程称之为 积聚效应Q(t)tArterialinletVenousoutletR(t)tCa(t)t) t (R) t (CCBF) t (Qa 1.0) t (FR) t (C) t (R) t (FC) t (QaaCBF.R(t)t

10、imeCBFArea, CBV) t (R) t (CCBF) t (Qa 输入动脉和丈量组织的时间密度曲线是经过感兴趣输入动脉和丈量组织的时间密度曲线是经过感兴趣CT值得值得到的。到的。血流和脉冲剩余函数确实立是经过给定丈量血流和脉冲剩余函数确实立是经过给定丈量 ROIs 的过程称的过程称之为去卷积。之为去卷积。 原理总结：原理总结： 利用供血动脉感兴趣区的数据对原始数据进展去利用供血动脉感兴趣区的数据对原始数据进展去卷积计算，得出每个象素点的脉冲剩余函数卷积计算，得出每个象素点的脉冲剩余函数IRF。 IRF可以了解为在理想形状下单次脉冲可以了解为在理想形状下单次脉冲注射所得到的时间密度曲线

11、，该算法采用实践注注射所得到的时间密度曲线，该算法采用实践注射速率得到的动脉时间密度曲线把每个象素值转射速率得到的动脉时间密度曲线把每个象素值转化为相应的化为相应的IRF。 BF BV MTT PS都是根据都是根据IRF计算得来，计算结计算得来，计算结果要参照全血通常大静脉内果要参照全血通常大静脉内ROI)的密度值和平的密度值和平均组织密度值系统值均组织密度值系统值1.05)进展规范化，得出进展规范化，得出100g组织内参数值。组织内参数值。l对比剂分布在细胞外液对比剂分布在细胞外液, 动脉和组织内红细胞压积不同动脉和组织内红细胞压积不同, 灌注量存在差别灌注量存在差别,该差别可经过一系数来校

12、正。该差别可经过一系数来校正。)1)(1 (HH 代表组织与动脉内红细胞压积的比率，普通情况为代表组织与动脉内红细胞压积的比率，普通情况为7.0，婴儿为婴儿为0.85。去卷积模型去卷积模型优点：运用了整个曲线信息，优点：运用了整个曲线信息， 思索流入思索流入 动脉和流出静脉动脉和流出静脉 反映了对比剂随时间变化反映了对比剂随时间变化 计算值更准确计算值更准确 算法处理了再循环问题算法处理了再循环问题 注射速度不高注射速度不高4-5ml/s缺陷：图像对噪声特别敏感缺陷：图像对噪声特别敏感 图像后处置时间较长图像后处置时间较长两种灌注方法的比较两种灌注方法的比较 GE Siemens 算算 法法

13、非去卷积非去卷积 去卷积去卷积范范 围围对比剂对比剂参参 数数反复性反复性后处置后处置 40mm 20mm 4-5ml/s 8ml /s CBF CBV CBF CBV MTT TTP TTP PS 较好较好 较差较差 相对复杂相对复杂 简单快速简单快速MSCT Perfusion 3软件的优势软件的优势l多层同层电影扫描，增大了多层同层电影扫描，增大了Z周扫描范围，为灌注分周扫描范围，为灌注分析提供更多有用信息。析提供更多有用信息。l肿瘤组织复杂的血管特点，决议着肿瘤灌注的复杂性肿瘤组织复杂的血管特点，决议着肿瘤灌注的复杂性与多样性。与多样性。 Perfusion 2根据根据“一室、一进、一

14、出一室、一进、一出方式，采用中央血流定理，利用去卷积算法，对肿瘤方式，采用中央血流定理，利用去卷积算法，对肿瘤灌注的流入动脉、流出动脉综合思索，使灌注参数更灌注的流入动脉、流出动脉综合思索，使灌注参数更接近于组织的真实情况。接近于组织的真实情况。l对头部挪动矫正或对头部挪动矫正或Registration；应计算相对小的脑；应计算相对小的脑内流入动脉内流入动脉l图像校准处置，调整图像横向摆动偏向；图像校准处置，调整图像横向摆动偏向； 选择兴趣选择兴趣区：包括流入动脉、流出静脉多项选择上矢状窦区：包括流入动脉、流出静脉多项选择上矢状窦-25S、肿瘤组织、肿瘤组织46CBFCBVTTPCBFCBVT

15、TP脑灌注参数脑灌注参数CBF：单位时间内流经一定量脑组织血管：单位时间内流经一定量脑组织血管 构造的血流量构造的血流量(ml/min/100g)CBV：单位组织内血流量：单位组织内血流量(ml/100g)MTT：血液流经血管构造的时间：血液流经血管构造的时间(S)TTP： 开场注射对比剂至到达峰值时间开场注射对比剂至到达峰值时间(S)P S ： 血流由毛细血管内皮间隙进入血管血流由毛细血管内皮间隙进入血管 外速率外速率(ml/min/100g) 病症出现后病症出现后30分钟显示病灶分钟显示病灶 敏感度敏感度90%，特异度，特异度100% 显示缺血半暗带与评价预后不匹配法显示缺血半暗带与评价预

16、后不匹配法 CBF23ml/min/100g出现病症出现病症 CBF8ml/min/100g发生不可逆损伤发生不可逆损伤 两侧比值两侧比值0.20为组织存活最低限值为组织存活最低限值急性缺血性脑卒中急性缺血性脑卒中脑缺血半暗带脑缺血半暗带PenumbraCore选择溶栓治疗选择溶栓治疗 溶栓是急性脑梗死有效的治疗手段溶栓是急性脑梗死有效的治疗手段TIME=BRAIN6h: selection of patients not to treat (likely not to benefit)无半暗带无半暗带 6h: selection of patients to treat (possible

17、responders)有半暗带有半暗带 CT检查检查NECTCTPCTARESULT20分钟分钟CT平扫早期表现平扫早期表现 没有异常改动没有异常改动 大脑中动脉高密度征大脑中动脉高密度征 脑本质低密度征脑本质低密度征 岛带消逝征岛带消逝征 部分脑组织肿胀部分脑组织肿胀脑灌注参数分析脑灌注参数分析灌注缺乏：灌注缺乏：MTT 、TTP CBV 、CBF侧支循环：侧支循环：MTT 、TTP CBV，CBF 正常正常再灌注：再灌注： MTT 、TTP正常正常 CBV 、CBF或正常或正常过度灌注：过度灌注：MTT 、TTP CBV 、CBFInfarctPenumbraAdapted from AH

18、A: Stroke Information PamphletBlood ClotAdmission NECTAdmission CBFAdmission CBV5 Day Post NECTRecanalization再通再通Admission NECTAdmission CBFAdmission CBV5 Day Post NECTNo RecannalizationEnhanced CTCBFMTTFollow upCASE 2 右肢无力右肢无力6小时小时短暂性脑缺血发作短暂性脑缺血发作早期诊断和治疗可降低脑卒中发生率早期诊断和治疗可降低脑卒中发生率大脑中、颈内动脉狭窄闭塞主要缘由大脑中、

19、颈内动脉狭窄闭塞主要缘由CTPCTP提供常规提供常规CTCT无法显示的灌注情况无法显示的灌注情况为临床早期治疗提供影像学客观根据为临床早期治疗提供影像学客观根据PWI表现分期 1期：CBF、CBV正常 TTP、MTT延迟 脑血流速度、侧支 2期：CBF正常, CBV轻度增高 TTP、MTT延迟 血管代偿性扩张 3期：CBF、CBV轻度下降 TTP、MTT延迟 慢性灌注贫乏形状CTP 表表 现现 1期期CT平扫平扫TTPCBF反复发作性左侧肢体无力反复发作性左侧肢体无力4 4月月CBVCBFMTTCBVTTP2期期CBFMTTCBVTTP3期期MTT和和TTP表现表现 灌注延迟表现分三型灌注延迟表现分三型1 1型病变仅累及型病变仅累及MCAMCA区区2 2型病变仅累及分水岭区型病变仅累及分水岭区3 3型病变累及型病变累及MCAMCA和分水岭区和分水岭区 ICAICA病变多为病变多为3 3型，型， MCAMCA病变多为病变多为1 1型型分水岭区分水岭区MTTTTPMCA和分水岭区和分水岭区MTTT