CT灌注成像對急性腦梗死診斷的研究進展

龐富梅

CT灌注成像對急性腦梗死診斷的研究進展

龐富梅

CT灌注成像是對比劑經靜脈團注入后,連續快速掃描選定層面的檢驗手段，作為一種功能成像，CT灌注成像可以早期發現急性腦梗死，通過分析時間-密度曲線，反映腦局部的血流動力學改變，判定半暗帶，進而判斷腦梗死演變，為腦梗死的診治以及預后提供很好的影像學依據。本文主要介紹了CT灌注成像原理及檢測方法,因為急性缺血性腦血管病的主要病因病機為腦血流量的低灌注導致的，CT灌注成像可精確反映腦血流灌注的基本狀況，探討CT灌注成像對于急性腦梗死的早診斷，對于早期治療和疾病的預后均是至關重要的,具有廣闊的臨床應用前景。

急性腦梗死；CT灌注成像；進展

急性腦梗死（acute cerebral infarction，ACI）是由于腦部血管出現血栓或者其他原因造成腦部供血不足引起的缺血性腦血管疾病，是我國老年人致死以及致殘的主要原因之一[1-2]。CT灌注成像（computed tomography perfusion imaging，CTPI）可以精確地評價局部腦組織的血流循環狀況，通過CT灌注成像描繪的時間-密度曲線能提示與血流直接相關的指標，在急性腦梗死的早期明確腦部有無缺血半暗帶的存在，是溶栓治療的前提，CT腦灌注成像可以清晰地了解腦血流灌注，區分缺血半暗帶以及不可逆的缺血腦組織，對于ACI的診斷有重要的診斷作用。近年來，ACI的CT灌注成像研究取得了很好的進展，參考國內、外近年來相關文獻資料，現綜述如下。

1 CTPI的原理和檢測方法

1.1 CTPI的原理 CTPI的理論基礎主要源于中心容積定律及放射性核醫學示蹤劑稀釋原理：BF=BV/MTT[3]。示蹤劑稀釋方法要求取樣期間示蹤劑未遺漏于血管外(丟失血管外須需校正),與血液完全混合,并按血流分布,示蹤劑對機體的生理觀察過程無影響,含碘對比劑靜脈注射可滿足上述要求。CTPI采用碘作為對比劑，經靜脈團注碘劑后，多次連續快速同層掃描選定的層面，獲得該層面內對比劑通過腦組織的每一像素的時間-密度曲線，該曲線以注藥后CT增加值為縱軸，以時間為橫軸（一般認為碘濃度增加1mg可增加CT值25HU[4]），該曲線主要反映組織器官中對比劑的濃度改變，間接反映組織器官灌注量的改變。應用數學計算模式按照該曲線計算出腦血流量(CBF)、腦血容量(CBV)、平均通過時間(MTT)、達峰時間(TTP)等組織灌注參數值。CBF指單位時間內每100g腦組織中所通過的血液流量[單位為mL/(min×100g)]，CBV代表每100g腦組織中血容量(單位為mL/100g)，MTT代表的是經不同路徑對比劑到達腦組織特定區域的平均時間,主要是對比劑經過毛細血管的時間,TTP代表開始注射對比劑到濃度達到峰值的時間。利用這些參數組成的數字矩陣，經偽彩處理后得到各參數的偽彩圖，進而反映腦組織生理以及病理狀態下的血流動力學變化信息，以發現ACI病灶的位置以及缺血范圍。

1.2 CTPI檢測方法 CT不同型號機器參數也各異，配有不同功能的functional CT軟件包或perfusion CT處理圖像，檢查方法也不盡相同?？敌⒗韀5]報道CT灌注掃描前先進行常規CT掃描，排除患者的腦出血情況，掃描層為感興趣層，多數為基底節層面，包括大腦前中后動脈、內囊、基底節、丘腦。應用高壓注射器，由右肘靜脈經迅速注入Ultravist300對比劑，4mL/s注入速度，總劑量50mL。掃描條件：管電壓80kV，管電流200mA，每秒1層，掃描40s，層厚5mm。將掃描圖像發送至ADW4.2工作站，應用GE公司Perfusion3軟件包進行處理。輸入動脈為大腦前動脈，流出動脈為上矢狀竇，獲取清晰直觀的達峰時間（TTP）、平均通過時間（MTT）、腦血容量圖（GBV）、腦血流量圖（CBF）各灌注參數彩色圖像，分析較大范圍異常灌注層面，取2～5個區，避開腦回及血管，將其灌注異常區域手動勾畫出。

2 CTPI診斷ACI生理病理基礎及缺血性腦血管疾病的CTPI表現

2.1 CTPI診斷ACI生理病理基礎 腦組織正常的生理活動依賴于一定水平的血氧供應，當腦血流灌注壓在一定范圍內產生波動時，機體可以通過毛細血管平滑肌及小動脈的代償性收縮，維持穩定腦血流量。灌注壓下降不超過腦的循環儲備能力時，CBF多正常或輕度下降，此時由于小動脈和毛細血管擴張，CBV常升高。當CBF下降到一定程度，超過腦循環儲備力時，神經元攝取葡萄糖及氧含量增高，以便維持穩定細胞正常代謝，此時CBF多已經下降到電衰竭閾值以下，這一階段CBF明顯下降，CBV正?；蛳陆怠ｋS著CBF持續減少時,則出現膜衰竭及代謝改變，此時分子水平產生瀑布效應，特點為腦組織由于缺血缺氧導致產生自由基過多、釋放興奮性氨基酸，以及在腦水腫、乳酸中毒、血小板活性因子等作用下，神經元代謝異常，胞內流入大量離子，特別是內流鈣離子使細胞超載線粒體沉著鈣離子，導致神經元不可逆性凋亡，即腦梗死。此階段CBF、CBV均明顯下降[6]。

2.2 缺血性腦血管疾病的CTPI表現 腦組織在缺血后是否會演變成為腦梗死與CBF之間密切相關。當CBF急劇降低時，神經元攝取葡萄糖及氧含量增加，以便維持穩定細胞正常代謝，無法進行腦代謝儲備時，便會引發缺血性腦疾病。高培毅等[7]報道，CBF下降至ACI需經歷3個反應步驟：首先是因腦灌注壓降低導致的大腦局部血流動力學變化；其次是局部大腦循環的儲備力產生低灌注失代償性引發的神經元變化；最后因CBF降低水平超過腦代謝儲備能力才導致神經元形態無法出現逆轉性變化，產生ACI。大腦缺血最早期，腦血流速度減低，局部腦微血管未出現代償性擴張,灌注圖像可見CBV及CBF、MTT正常，TTP延長。腦灌注壓逐漸下降，局部腦微血管代償性擴張,引發CBV升高，以達到穩定CBF。CT灌注成像除TTP延長外,按照中心容積定律CBF=CBV/MTT,MTT延長,灌注成像見TPF和MTT延長，CBF和CBV可維持正常水平，或者CBF降低、CBV保持正常或者稍有上升，而該階段CT平掃和磁共振檢測顯示不出異常，提示雖然發生缺血但為可存活的腦組織；之后局部腦動脈的灌注壓會繼續降低，導致缺血加重，而此時血管擴張已經達到上限，大腦的自動調節失代償，又因側支循環的建立不佳，導致CBF和CBV均降低，MTT以及TTP延長，最終造成缺血處腦組織產生無法逆轉的損傷。隋昕等[8]認為TTP的延長是血流速度減慢或側支循環代償造成，TTP對缺血灶的敏感度較高,為顯示腦灌注損傷的最敏感指標,能早期發現腦缺血性病變。MTT為局部腦微循環血流時間的客觀標準,反映腦灌注壓情況。因此，MTT延長對腦微循環灌注的敏感性較高。高培毅等[9]認為MTT是用于辨別腦組織缺血及正常情況的敏感指標,然而對于出現缺血后大腦損傷程度及出現ACI可能性的評價不如CBF與CBV，CBF和CBV是判斷ACI最可靠的判斷指標，其中CBV是判斷梗死灶特異性最好的指標，CBV升高表示腦循環有良好的代償能力，而CBV值下降得越明顯，表示ACI發生的可能性越大。劉海峰等[10]研究認為因血管狹窄或閉塞導致供應區CBF≤20mL/(min×100g)（占正常30%～40%），大腦血容量顯著降低，即發生腦梗死。

3 急性腦梗死CT灌注成像研究進展及其局限性

3.1 CTPI對ACI的早期診斷以及意義

3.1.1 ACI早期的CT診斷 ACI的患者在疾病早期（特別是超急性期6h內），因僅為病灶含水量以及組織電解質含量發生變化，引起的CT值變化不大，平掃CT只能觀察到大腦側裂變窄、腦溝模糊變淺、腦回腫脹、大腦中動脈密度增高，腦基底節和島葉結構模糊不清以及灰白質不清等間接征象[11]，部分病患無明顯陽性表現。孫延春等[12]對50例腦梗死發病6h內的病患進行首次CT平掃，24h進行CT或MRI復查明確為缺血性腦梗，其中30例發現有腦梗死征象，20例未發現異常。李彬等[13]對60例超急性期腦梗死患者行多層螺旋CT平掃和灌注成像，60例患者中僅15例患者經普通CT掃描發現疑似腦缺血病變，其余45例患者腦CT掃描未發現明顯的病變。60例患者大腦CT灌注圖上均發現與患者臨床癥狀對應的腦缺血區域，并伴不同程度梗死灶，腦血管灌注成像在急性腦缺血患者發病6h內，診斷敏感性為95%以上，特異性為100%。因此，采用CT灌注成像進行ACI早期診斷的敏感率顯著高于普通CT。

3.1.2 ACI早期MRI與CTPI診斷比較 MRI也是診斷ACI的有效方法之一，比CT平掃顯示病灶早，常規MRI在缺血5～6h可開始出現異常改變[14]，但通常是12h才發現腦梗死病灶[15]，磁共振擴散加權像（DWI）對超急性期梗死的診斷具有明顯優勢。夏征云[16]和李軍等[17]認為高場強DWI最早可在腦梗死發病后30min確診。夏征云[16]報道低場強磁DWI腦梗死后3h內陽性率38%，6h內陽性率60%。梁東輝等[15]報道高場強DWI對6h內腦梗死陽性率100%。但由于高場強磁共振機價格昂貴，普及率低，檢查時間長，而且做磁共振之前必須行CT平掃排除腦出血。而CT平掃排除腦出血后直接行CTPI，不用搬動病患，CTPI也能在出現癥狀30min后即顯示異常病灶，并從影像學角度證實缺血半暗帶的存在，能真正地反映腦缺血的范圍[18]。因此，CTPI比MRI也有優勢。

3.1.3 CTPI對ACI早期診斷的意義 早期ACI診斷是為了挽救病患腦組織缺血的半暗帶存活組織，及時制定對應的治療方案。缺血半暗帶是周圍梗死組織低灌注區，具有可生存能力,結局一是自發凋亡或進展為梗死，二是恢復正常,所以治療重點為挽救半暗帶[19]。由于缺血半暗帶存在個體差異,它不僅存在于發病后6h的超急性期。最新文獻表明,缺血半暗帶進展至最終梗死窗時間更長,可達24h[19-20]。以往溶栓療法只按照患者的CT影像情況、臨床特征、發病時間等決定，忽略了腦血管組織存在個體差異、缺血耐受程度差異以及側支循環建立等方面因素，以至于判斷不夠客觀和準確。根據CT灌注成像判斷腦梗死有無缺血的半暗帶存活組織進行溶栓更客觀準確。耿建紅等[21]研究發現ACI中心區CBF、CBV明顯降低，MTT延遲；缺血邊緣區CBF降低，CBV正?；蜉p度降低，MTT明顯延遲；腦組織的CBF、CBV由缺血中心區向外逐漸增高，MTT逐漸縮短，呈階梯樣改變，表明存在缺血半暗帶，且缺血半暗帶的rCBF＞0.25，rCBV正?；蜉p度升高或輕度降低（rCBF和rCBV分別為患側CBF和CBV除以正常對側的相應值），并以此為依據進行溶栓治療，效果明顯。楊春燕等[20]和向永華等[22]研究與耿建紅等[21]研究結果基本相同，不同的是在梗死中心區MTT縮短，與后者MTT延遲相反，可能與掃描范圍和數學計算模式不同有關。

3.2 CTPI對ACI檢測的局限性 通常而言，任何一種診斷方式在臨床均無法達到100%的適用范圍。CTPI亦如此，由于CTPI需要用到對比劑，所以碘過敏病患不能使用。CTPI需快速注射對比劑，不是所有病患都能耐受，另外CTPI檢查受到掃描范圍的限制,不能全面地反映腦組織血流動力學狀況,掃描層面之外的病灶易漏診?；颊叩倪\動性可產生灌注值誤差。因X線束偽影硬化可顯著影響灌注CT結果，當觀察視野出現高密度金屬影，周圍對比劑出現高密度偽影時慎用灌注CT檢查。

4 小結

顱腦CT掃描是診斷腦梗死最有效的手段之一,但CT平掃在缺血發生24h后才能顯示腦實質密度變化,MRI特別是高場強DWI能發現超急性期腦梗死，但CT的特異性較MRI好。急性腦血管意外患者急診常規CT檢查排除腦出血，CTPI快速簡便、圖像空間分辨率高，有利于早期診斷，早治療。CTPI與腦部、頸部CTA聯合應用于臨床,作用顯著。雖然CTPI還有一些局限性，但隨多層螺旋CT和后處理軟件不斷升級,進而一次性全腦成像，CT灌注成像將有更大的臨床價值和應用前景。

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CT perfusion imaging is after intravenous bolus injection of contrast agent,conducted an inspection of selected aspects of fast continuous scanning method,as a functional imaging,CT perfusion imaging for early detection of acute cerebral infarction,by analyzing the time-Density curve,reflecting changes in local cerebral hemodynamics determine penumbra,and then determine infarct evolution,providing a good basis for the radiological diagnosis of cerebral infarction and prognosis. This paper describes the principles of CT perfusion imaging and detection methods,because of acute ischemic cerebrovascular disease pathogenesis mainly low cerebral blood flow perfusion caused,CT perfusion imaging can accurately reflect the underlying condition of cerebral perfusion explore CT perfusion imaging of acute cerebral infarction for early diagnosis,treatment and prognosis for early stage disease are critical,have broad clinical application.

Acutecerebral infarction; CT perfusion imaging; Progress

10.3969/j.issn.1009-4393.2015.24.004

廣西 545007 廣西省柳州市柳鐵中心醫院西環分院放射科 （龐富梅）