CTP技術定量評估糖尿病足軟組織微循環(huán)灌注的可行性分析

馮馨樂，胡莎莉

中南大學湘雅醫(yī)院 放射科，湖南 長沙 410000

引言

糖尿病及其并發(fā)癥（包括足潰瘍）的高發(fā)病率和死亡率是其構成全球公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)的一個重要原因。糖尿病足是糖尿病的長期并發(fā)癥之一，其發(fā)生發(fā)展一般由最先的感覺障礙、肢端發(fā)涼、疼痛等到后期的皮膚潰瘍、潰爛，可導致感染和下肢截肢。而要減少和避免糖尿病足終點事件截肢的發(fā)生，關鍵在于足部微血管條件的改善[1-2]。

CT灌注成像（Computed Tomography Perfusion，CTP）是一種功能成像，具有動態(tài)反映組織血供特性的優(yōu)勢，早已廣泛用于腦梗的診斷，對組織缺血程度具有定性、定量的判斷能力，可以反映微血管情況。Hur等[3]對新西蘭白兔運用熒光微球測定足部局部血流量，以熒光微球數(shù)為參照標準，驗證CTP測定的血流量值，其結果表明兩者之間具有良好的一致性。在臨床試驗中，對于下肢動脈粥樣硬化性外周動脈閉塞癥，行球囊血管成形術和支架置入術干預后，CTP可以發(fā)現(xiàn)整個前腳的血流量值和真皮帶厚度顯著增加，雙足微血管情況得到改善。除此之外，在研究中一名患者經(jīng)神經(jīng)傳導試驗診斷為右腳糖尿病性神經(jīng)病，灌注圖顯示右腳灌注狀態(tài)較健康對照組差，因此，CTP可用于評價足部血流情況。目前，將CTP應用于糖尿病足的研究較少，常規(guī)經(jīng)肘靜脈行雙下肢CT血管造影（Computed Tomography Angiography，CTA）檢查又難以評估足部微血管情況。因此，本研究通過對比分析糖尿病足患足與對照足CT灌注值，探討CTP技術是否能應用于糖尿病足微循環(huán)的改變，發(fā)現(xiàn)其特征，應用于臨床早期診斷。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集2019年期間前往我院CT室就診的患有糖尿病且有足部癥狀的患者，其中17例患者入組，男性11例，女性6例，年齡55～72歲，平均（61.47±6.15）歲。納入標準：① 患者僅有一側足出現(xiàn)明顯糖尿病足癥狀；② 均通過CTA、CT靜脈造影（Computed Tomography Venography，CTV）或雙下肢彩超檢查排除有明顯下肢血管狹窄、閉塞或畸形者；③ 所有入組患者無嚴重腎功能損傷、無明顯CT檢查禁忌癥；④ 檢查前均簽署知情同意書。入組患者中有8例潰瘍或截肢術后，其余有不同程度神經(jīng)病變癥狀。

1.2 檢查方法

采用GE REVOLUTION 256排螺旋CT行雙足CTP檢查，所有患者行檢查前停用二甲雙胍48 h，檢查完后復查腎功能后恢復用藥。均采用20 G套管針穿刺肘前靜脈建立靜脈通道，患者體重>60 kg，注射50 mL對比劑（370 mg/mL）；體重<60 kg，40 mL對比劑，隨后跟注30 mL生理鹽水，注射速度5.0 mL/s。體位擺好，雙足平行制動，必要時膠帶固定，16 cm寬探測器軸掃，80 kV、200 mA，掃描范圍踝關節(jié)至足底，掃描層間距0.625 mm，層厚0.625 mm，F(xiàn)OV 45.6 cm。檢查室室溫保持在20℃，開始灌注掃描，注藥后從第10 s開始掃描，第一部分每隔4 s一組，掃3組；第二部分每隔3 s一組，掃12組；第三部分每隔4 s一組，掃8組，總灌注掃描時間87 s。

1.3 圖像分析

圖像后處理采用GE AW 4.7，重建一組2.5 mm層厚的數(shù)據(jù)導入perfusion 4D協(xié)議中，選擇tumor perfusion協(xié)議。調(diào)整圖像對稱基線并鎖定，23組圖像選擇動脈強化明顯組且沒有鈣化、斑塊等動脈層面標記輸入動脈，計算得出時間-密度曲線及偽彩圖，由兩位放射科醫(yī)生評估灌注圖像及數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)異常灌注區(qū)時，取患側及正常對側標準感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）1 cm3，每個部位測量3次并取平均值，記錄血流量（Blood Flow，BF）、血容量（Blood Volume，BV）、平均通過時間（Mean Transit Time，MTT）、達峰時間（Time to Peak，TTP）、表面滲透性（Permeability Surface，PS）和到達脈沖剩余函數(shù)峰值的通過時間（Time to Max，Tmax）的數(shù)值。

1.4 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 26.0軟件進行統(tǒng)計學分析，計量資料采用均數(shù)±標準差表示，對照足與患足各項灌注值經(jīng)過配對t檢驗后，BF、MTT兩組間P<0.05，差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 患足組灌注減低

糖尿病足患足組與對側對照足兩組灌注偽彩圖中，17例患足整體灌注較對側足明顯減低，BF、BV值下降，MTT、TTP、PS、Tmax值增高，詳見圖1。對照足與患足各項灌注值如表1所示。經(jīng)t檢驗，兩組間BF、MTT 差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。

表1 患足與對照組感興趣區(qū)灌注值比較（±s）

表1 患足與對照組感興趣區(qū)灌注值比較（±s）

組別 BF/(mL/min) BV/mL Tmax/s MTT/s PS/(mL/100mL/min) TTP/s患足組 14.48±2.44 2.84±0.75 12.99±1.63 20.20±2.86 86.50±25.67 33.29±1.87對照組 40.71±8.68 6.41±1.59 9.58±1.58 12.46±1.17 36.78±18.97 19.87±1.60 t值 2.909 2.010 1.503 2.504 1.558 5.569 P值 0.002 0.105 0.805 0.035 0.177 0.678

圖1 某例糖尿病足患足組與對側對照足兩組灌注偽彩圖

2.2 部分患足局部灌注增高

在8例潰瘍或截肢術后糖尿病足患足灌注偽彩圖中，有3例潰瘍中心灌注減低，潰瘍或截肢應激區(qū)域周圍可見局部灌注增高，BF、BV、PS值增高，MTT、TTP、Tmax值降低，詳見圖2。

圖2 某例潰瘍糖尿病足患足灌注偽彩圖

3 討論

糖尿病足是糖尿病的一種特殊的、慢性的血管并發(fā)癥，是由于周圍神經(jīng)營養(yǎng)障礙性病變、動脈閉塞性病變以及容易合并骨和軟組織感染的一系列病變引起的，具有高發(fā)病率與高致殘率。糖尿病常伴有兩大病理改變：① 神經(jīng)病變可以累及運動、感覺和植物神經(jīng)纖維；② 周圍血管病變分為大血管阻塞性病變和微血管病變，微血管病變是以毛細血管基底膜增厚和周圍循環(huán)障礙為主，可波及全身，若累及遠端肢體，則導致微血管性壞疽[4]；神經(jīng)病變和周圍血管病變都是糖尿病足晚期截肢的獨立預測因素[5-6]。

目前，臨床可采用很多方法評價足部微血管條件、測量其血供血氧，如經(jīng)皮氧張力測定、踝肱壓力指數(shù)、腳趾壓力和腳趾肱部壓力指數(shù)、激光多普勒血流測定技術、傳統(tǒng)的數(shù)字減影血管造影、多模態(tài)MRI、PET和SPECT檢查等，但所有常用的技術都有局限性，均不能獨立提供定位、定量分析[7-11]。即便是雙下肢動脈CTA，該檢查提供精確的可視化大血管病變，但幾乎不能證明微血管異常，但往往治療糖尿病足的關鍵在于微血管的改變。灌注是指單位時間內(nèi)流經(jīng)100 g組織的血容量，CTP是一種功能成像，具有動態(tài)反映組織血供特性的優(yōu)勢，多個灌注參數(shù)值BF、BV、MTT、Tmax、PS、TTP可以對組織缺血程度進行定性、定量的判斷能力，從而反映微血管情況[12-13]。近年來，國內(nèi)外有多篇關于足部CTP的文獻報道，包括基礎研究、動物實驗和臨床研究，還有CTP對足部血流定量、可行性的分析，并分析指出之前學者研究足部CTP結果不理想的可能原因[14-18]。

在本研究中，納入的17例患者均有不同程度糖尿病足表現(xiàn)，結合CTP檢查結果顯示對應區(qū)域不同程度的灌注減低，兩組灌注參數(shù)值中BF、MTT差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。MTT指血液流過毛細血管床所需的時間，其是目前普遍認為在CTP技術中反映組織缺血最敏感的參數(shù)，本研究的結果與Hur等[3]的動物實驗結果和臨床普遍認證具有良好的一致性。糖尿病足是肢體缺血的一種慢性病變，它的發(fā)生、發(fā)展是一個動態(tài)變化的過程，早期血管環(huán)境未明顯改變時，CTP各參數(shù)正常；或者在未出現(xiàn)任何臨床癥狀時，周圍血管病變早已發(fā)生，部分血管閉塞，但通過側支循環(huán)代償維持穩(wěn)定，此時MTT可出現(xiàn)增高，因為對比劑通過側支循環(huán)到達靶組織，從而導致MTT延長，但BV、BF等參數(shù)可無異常。由于代償機制，組織BV、BF基本維持正常，對比劑TTP同前，血管表皮細胞尚未破壞，PS未發(fā)生明顯改變，在其他灌注參數(shù)未改變，僅MTT增高時，提示此時糖尿病足軟組織損傷為可逆性，臨床干預給予擴張血管、降低血液黏稠度、溶栓等改善微循環(huán)藥物治療[19]，可延緩其進展。

本研究中有2例潰瘍和1例截肢術后患足行CTP檢查，出現(xiàn)周圍組織呈高灌注狀態(tài)，這可能與足部新鮮創(chuàng)傷后周圍組織應激有關，反映出代償機制的灌注表現(xiàn)。隨著病程的進展，糖尿病足周圍神經(jīng)及血管病變導致患者出現(xiàn)麻木、疼痛、感覺喪失、間歇性跛行，再到靜息性疼痛、夜間痛甚至皮膚潰瘍，足部灌注量下降，在CTP上各參數(shù)值也會有相應的變化，當灌注值表現(xiàn)出明顯低灌注，此時臨床介入療效不佳，梗死區(qū)域不可逆。因此糖尿病足不同時期病理特征的變化、臨床癥狀的不同，在CTP上表現(xiàn)亦不同。本研究中均是有臨床癥狀的患者，CTP檢查均呈現(xiàn)陽性表現(xiàn)，因此，CTP針對高危人群糖尿病足的臨床癥狀出現(xiàn)之前的預防性篩選和早期治療具有一定價值。

本研究在掃描方案設計方面，不是單純采用對比劑注入10 s或20 s后，每隔3 s掃一組，掃20組，或是分動脈流入期和靜脈流出期兩組，前每隔2 s一組掃10組，后每隔3 s一組掃10組。灌注多采用經(jīng)驗值法延時數(shù)十秒后開始容積掃描，相對于在踝部放置監(jiān)測平面觸發(fā)掃描，輻射劑量更小、耗時更少，且更能把握住對比劑流入期。但在大量的臨床經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)，不同患者心功能不同、血管條件不同，因此，延遲掃描時間難把握。心功能好的患者，延遲15 s對比劑既可達到足部；心功能差的患者，30 s以后才到達，靜脈流出期難以采集到。因此，本研究考慮到更廣的個性化掃描方案及輻射劑量，延遲時間縮短，分3期并延長流出期掃描間隔時間；并且在圖像后處理中應用GE AW 4.7工作站，在患足側用球形ROI畫取方式，可自動配取對側相應區(qū)域，即便雙足有些許移位、擺放不對稱，仍能準確識別對側相應ROI。

綜上，動態(tài)容積CTP對于評價糖尿病足軟組織微循環(huán)情況具有可行性，并且能夠通過提供足部微循環(huán)的信息，對患者足部組織血流灌注狀態(tài)進行定量分析來幫助臨床早期發(fā)現(xiàn)、診斷糖尿病足。在出現(xiàn)周圍性神經(jīng)和血管病變前，早期宣教控糖減脂、早期通過營養(yǎng)神經(jīng)等治療改善微血管環(huán)境，延緩糖尿病足的進展，為糖尿病患者爭取更多高生活質(zhì)量的時間具有重要意義。