正常成人全腦CT灌注特征的分析＊

劉新立 呂新勝 伊力亞斯 汪文濤 趙 芳 周宏偉

新疆克拉瑪依市中心醫院醫學影像科 (新疆 克拉瑪依 834000)

腦CT灌注成像(CT perfusion，CTP)是一種反映腦組織血流灌注變化的影像技術。寬探測器的CTP檢查可以覆蓋全腦，在顯示全腦組織血流灌注狀態的同時獲得4D CTA圖像[1]。目前，不同的設備或算法得到的參數值不盡相同，尚無公認的標準參數。據此，本研究納入58例正常成年人的全腦CTP檢查數據，分析腦灌注成像的特征，并對灌注參數進行定量分析。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集我院2017年6月至2018年9月間的179例全腦CTP資料，所有病例于CTP檢查當天進行MR的T2WI(Flair)及DWI兩個序列的檢查(均被告知并同意)。篩選出正常成年者資料58例，其中男32例，女26例。年齡37～79歲，平均年齡57.7歲。

1.2 檢查方法 全腦CTP：使用東芝Toshiba Aqulilion One 320排CT，掃描參數(80kV、150～300mA，動脈期管電流300mA)，矩陣512×512，層厚0.5mm，Z軸覆蓋16cm。以雙筒高壓注射器經右上肢靜脈順序團注非離子型對比劑[碘美普爾400(I)mg/mL，速率6.0mL/s]50mL及生理鹽水40mL(速率5.5mL/s)。延遲7s開始多期動態掃描，動脈期間隔2s，靜脈期間隔5s，獲得19個時相的容積數據，總掃描時間約60s。

M R 檢查：使用美國通用(G E)1.5 T M R 掃描儀，行T2WI(Flair)序列及DWI(b=0、1000)序列掃描。

頸部CTA：于MR掃描結束5分鐘后掃描自主動脈弓至顱底。對比劑：碘美普爾[400mg(I)/mL]0.6mL/kg，注射速率4.0mL/s，觸發閾值150HU。

1.3 圖像處理 CTP：全腦CTP容積數據導入灌注后處理軟件(4D Perfusion Vitrea fx)，標記大腦中動脈為輸入動脈，靜脈竇為輸入靜脈，獲得時間密度曲線(time-density curve，TDC)；以奇異值分解法(singular value decomposition，SVD)自動生成腦血流量(cerebral blood flow，CBF)、腦血容量(cerebral blood volume，CBV)、毛細血管平均通過時間(mean transit time，MTT)以及達峰時間(time to peak，TTP)4個灌注參數的偽彩圖。設定感興趣區(ROI)：以大腦縱裂為中線，鏡像設置條形(寬度為15mm)腦灰質的ROI；選擇四層目標層面：小腦最大層面、枕葉最大層面、基底節層面及半卵圓中心層面(見圖1)；手動勾畫出腦白質、基底節灰質核團及背側丘腦的ROI，盡量避開血管、腦溝及腦室(見圖2)。記錄各ROI內的4個灌注參數值。

圖1 為CTP所選層面：圖1A為小腦最大層面；圖1B為枕葉最大層面；圖1C為基底節層面；圖1D為半卵圓中心層面。每個層面均測量CBV、TTP、CBF及MTT4個灌注參數。圖2 為同層面的ROI設定示意圖：圖2A為小腦灰白質的CBV；圖2B為枕葉最大層面中大腦半球灰質及枕葉白質的TTP；圖2C為基底節層面的大腦及基底核團及背側丘腦的灰質的CBF；圖2D為半卵圓中心層面中大腦半球灰質及半卵圓中心白質的MTT。

CTA：分別導入腦CTP及頸部CTA的0.5mm薄層圖像進行血管減影及三維重組，獲得頭頸部最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)、多平面重組(multiple planar reconstruction，MPR)、全腦4D CTA圖像。

所有圖像質量均滿足評價的需要，分別由兩位高年資影像專業的主治醫師獨立完成資料的評價，如有分歧協商解決。

正常成人資料的篩選標準：(1)以2000年日本卒中會議的慢性腦缺血的臨床診斷標準[2]排除慢性缺血性疾病。(2)以頭頸部CTA圖來排除頭頸部血管疾病；血管評價參照北美癥狀性頸動脈內膜切除試驗法(north american symptomatic carotid endarterectorny trail，NASCET)，狹窄率0%～29%為正常人的標準。狹窄率(%)=(D1-D2)/D1×100% ；D2為最窄處血管直徑，D1為遠側正常血管直徑。(3)以腦MR圖像排除缺血及梗塞病變；標準為：DWI圖像上沒有高信號；T2WI(Flair)圖像上沒有異常信號，或有少許散在的，并且單個病灶小于3mm的局限性高信號。

1.4 數據處理 應用SPSS 20.0軟件，先行數據的正態分布及方差齊性檢驗，數據表示為(±s)。分析內容：(1)兩側對稱腦區灰質與灰質、白質與白質的各灌注參數值的配對樣本t檢驗。(2)所有腦區對應的灰質及白質之間各灌注參數值的隨機區組設計資料的方差分析，隨后進一步對同一腦區灰質與白質之間進行兩組間配對樣本t檢驗。(3)不同腦區灰質之間、白質之間的各灌注參數值的單因素方差分析(方差齊時LSD法，方差不齊時Tamhane法)。檢驗水準為P=0.05。

2 結 果

納入的58例資料中兩側大腦、小腦的灰質、白質，左右對應腦區(額葉、顳葉、枕葉、頂葉)的灰質、白質以及深部灰質核團、背側丘腦的各參數均值見表1。

表1 不同腦區灰質及白質灌注參數均值

左右對應腦區間灰質與灰質，白質與白質的配對t檢驗的參數比較結果見表2，在雙側a=0.05的檢驗水準下，對應腦區的4種參數的差異均無統計學意義。

不同腦區的灰質與白質之間評價：先行隨機區組設計資料的方差分析，各參數結果見表3，可以認為不同腦區的灰、白質之間的參數值不完全相同，其中“不同腦區”因素對于TTP沒有影響，“不同腦區”與“灰質/白質”兩因素對于TTP也沒有交互作用。

進一步分析每個相同腦區內的灰質與白質之間的差異，分別對相同腦區內的灰質與白質的各參數進行配對t檢驗，結果見表4，除了小腦灰白質間的TTP值，枕葉灰白質間的CBF值及顳葉灰白質間的MTT值以外，其他各腦區的灰白質間的各參數值的差異均有統計學意義。

對不同腦區內的灰質與灰質之間、白質與白質之間的差異，采用單因素方差分析并多重兩兩比較，結果見表5，小腦與大腦半球的各個腦葉之間的CBV值的差異均有統計學意義，小腦灰質與大腦半球內除了額葉之外的各個腦葉灰質之間的CBF值的差異有統計學意義，不同腦區內的灰質與灰質之間，白質與白質之間的TTP值的差異均無統計學意義。

表2 左右對應腦區灰質與灰質、白質與白質間配對t檢驗結果

表3 小腦、額、顳、枕、頂葉各腦區灰白質隨機區組檢驗結果

表4 小腦、額、顳、枕、頂葉對應灰質與白質配對t檢驗結果

3 討 論

CTP于1991年由Miles[3]首先提出，以對比劑為示蹤劑來獲得組織的灌注信息，評價靶器官局部血流灌注的變化及其血流動力學的信息[4]。主要的灌注參數有CBV、CBF、MTT及TTP，綜合反映腦血流動力學的狀態，幫助發現早期腦梗死病灶，了解其程度、范圍，提高疾病診斷的準確性[5]。

以往公認單光子發射計算機體層成像[6](SPECT)的腦組織血流灌注值為正常值；相對于SPECT，CT設備更加普及，全腦CTP的Z軸覆蓋更寬，檢查速度更快，成像質量更高，但正常人群的CT灌注腦血流動力學研究的報道[7]并不多見。由于CTP的X線輻射損害較大[8]，用于正常人群違反醫學倫理，因此，正常人群CTP資料的收集較為困難。本研究利用我院豐富的4D CTA病例數據，篩選出正常者而獲得；過程中使用本項目經費支持了當天的MR檢查，并嚴格執行了患者知情同意的規定，通過了我院倫理委員會的審查。

研究正常人群CT灌注的特征不僅為了區分正常與異常，更重要的是確定恰當的異常灌注的閾值；由于個體、年齡等生理差異，以及不同的成像方法、計算模型等技術差異，灌注參數的絕對值的范圍變化較大，實際應用時多采用患側/對側灌注參數的相對值[9]。本研究結果顯示，在左右側對應腦區之間，各參數的差異均無統計學意義，這也是應用相對值所依據的理論基礎。然而，本研究數據的某些值存在較大的標準差，比如兩側枕葉白質對應部位的CBV均數分別為2.600和2.605，但是其標準差為0.7565、0.7045；某些個例的對應數值差別也較明顯，分析原因可能是血管結構變異而導致個體的側支循環差異所致，TTP及MTT值更容易受影響[10]，此時測量的相對值就存在偏倚。在臨床工作中，還會遇到對應的兩側腦區都有病灶的情況，還有報道認為頸動脈內膜剝脫術后者不適合應用相對值測量[11]。所以，正常人群腦灌注的特征仍然能為臨床評價腦灌注異常提供參考。

表5 不同腦區灰質間及白質間單因素方差分析及多重比較結果

腦灌注成像技術為明確不同腦區的灌注參數的特點及差異提供了證據。雖然各灌注參數還沒有達成統一的閾值與標準[12]，但是同一種灌注成像方法的結果仍然可以反映出不同腦區的灌注參數的特點及血流動力學的分布趨勢。本研究資料顯示，正常成人小腦灰質的區域平均腦血流量(rCBV)的均值最高，左右側均值分別為(2.728±0.5893)、(2.740±0.5374)mL/100g，灰質的CBV及CBF均值大于白質，而灰質的TTP均值小于白質。在以雙側α=0.05的檢驗水準下，左右對應腦區的灌注參數的差異沒有統計學意義。對于同一腦區的灰質與白質之間，小腦灰/白質的TTP、枕葉灰/白質的CBF及額葉灰/白質的MTT值的差異無統計學意義(P=0.789、0.385、0.205)，其余對應灰白質間的差異均有統計學意義。

不同腦區灰質的特點為：小腦灰質與大腦半球各葉灰質間的CBV值的差異有統計學意義(P＜0.05)；小腦灰質與除了額葉以外的大腦半球灰質的CBF值的差異有統計學意義(P＜0.05)；枕葉灰質與小腦、顳葉灰質的MTT值的差異有統計學意義(P＜0.05)，不同腦區灰質與灰質之間的TTP值的差異均無統計學意義。

不同腦區白質的特點為：不同腦區白質與白質之間的TTP值的差異均無統計學意義，而CBV、CBF及MTT值在大多數腦區的白質之間的差異都有統計學意義。可以認為，正常成人的大腦半球與小腦灰質或白質之間灌注狀態不同。而TTP值無論在不同的腦區之間，還是在不同灰白質之間都有較好的一致性；CBV及CBF值在大腦半球的不同區域之間一致性較好，但是在小腦與大腦半球的腦區間存在差異。

全腦CTP可快速、無創地評價腦血流動力學變化，研究正常人腦血流灌注的特征有助于CTP技術的臨床應用。然而本研究有一定的局限性：首先，樣本的年齡段主要為中老年，尚不確定能否代表青年人群中的腦灌注分布特征；其次，雖然有報道認為大齡人群的腦皮層CBF值會減小[13]，但本研究樣本量有限，沒有進行年齡段分組及性別分組，這些因素對本研究結論是否有影響還有待于更大的樣本量進一步研究。