CTMR特殊影像检查技术及其应用
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第三节 CT灌注成像

一、CT灌注成像的概念
灌注(perfusion)是血流通过毛细血管网,将携带的氧和营养物质输送给组织细胞的重要功能。CT灌注成像(CT perfusion,CTP)是指用CT同层动态增强扫描来分析局部器官或病变的动态血流变化,并以图形和图像的形式将其显示出来的一种功能性成像技术。CTP原理是经静脉高速率团注对比剂后,在对比剂首次通过受检组织的过程中对选定层面进行快速、连续扫描,而后利用灌注软件测量所获得图像像素值的密度变化,并采用灰度或色彩在图像上表示,最终得到人体器官的灌注图像。CTP可以获得扫描层面内每一像素的时间-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 volume,BV)、相对组织血容量(relative blood volume,rBV)、对比剂峰值时间(time to peak,TTP)和平均通过时间(mean transit time,MTT)等。
BF是指单位体积组织在单位时间内的血液供应量,与组织器官或病变的血容量、组织耗氧量、静脉引流和淋巴回流状况等因素有关;BV指某一体积组织内血液的含量;rBV是指单位体积的相对血液含量;MTT是指对比剂由供血动脉进入组织并到达引流镜面所需时间的平均值。
CTP是一种定量的检查方法,能反映组织的血管化程度和血流灌注情况,提供常规CT增强扫描不能获得的血流动力学信息,反映的是生理功能的变化,属于功能成像范畴。目前应用较多的是脑血流灌注,对缺血性脑梗死的早期诊断具有明显优越性;在肿瘤病变的鉴别诊断和分级诊断以及其他方面的应用也具有较好的应用前景。
二、CT灌注成像的适应证及注意事项
灌注成像早期主要用于颅脑,早期诊断脑卒中以及帮助脑肿瘤的鉴别诊断。近年来开始应用于心、肝、肾和胰腺等器官和占位性病变的功能成像研究,取得了较好的效果。碘剂过敏病人和心、肝、肾功能不全病人不适合此项检查。
三、CT灌注的方法
灌注成像的基本方法是:以较快的速率,从外周静脉注射一定量对比剂,同时对某器官以一定的时间间隔连续扫描1min以上,然后测量兴趣区组织血流量、组织血容量和平均通过时间,最终确定该解剖部位的灌注情况。
灌注成像灌注量的计算方法是一种数学积分推导过程,有最大斜率法、卷积法和去卷积法等。器官供血又有单血供和双血供之分,脾、胰、肾等为单血供器官,肝脏和肺为双血供器官。采用斜率法计算灌注值是以感兴趣区TDC最大斜率除以供血动脉峰值,由于这种计算方法忽略了卷积因素,所以要求高的注射速率来保证灌注器官最大斜率获得前不存在静脉流出(即卷积值)。去卷积法(non evolution)计算灌注值的方法较斜率法准确,对对比剂注射速率要求也低,一般可控制在5ml/s以内。目前的多排螺旋CT多备有去卷积计算的多种灌注成像软件,计算快捷、方便、准确,但各厂家所提供软件不同,自动计算所得结果也可能不完全一致。
四、CT灌注成像的应用
(一)脑
正常脑白质的血管化程度和血流灌注率均小于脑灰质,在脑血流图和脑容量图上表现为白质区的亮度低于灰质区,而在平均通过时间图像上白质区的亮度则高于灰质区。CT灌注成像最先应用于脑梗死的诊断,能早期发现脑梗死,敏感性度高,特异性好,它能在血管闭塞1~2h内发现缺血区域,为实施溶栓治疗赢得了宝贵时间。利用CT灌注对缺血的严重程度进行量化评分,可用于评价梗死区和可复性的缺血半暗带,给临床治疗和判断预后提供指导。CT灌注还可用于评价颅内血管狭窄后脑血流储备和脑肿瘤的血供情况,为定性诊断提供依据。也可用于脑肿瘤放化疗疗效观察及探查存活的肿瘤成分。
(二)心肌(静息态和负荷)
采用心脏横轴位,扫描时不屏气,腹部绑束缚带,尽量平静小幅度呼吸,于心电门控收缩末期采集,用于评价心肌梗死时的血流灌注情况。受成像方位的限制,螺旋CT无法采用短轴位灌注成像。
心肌CT灌注有两种状态,一种状态是在病人自然心率下进行的,也就是所谓的静息态。第二种是通过服用提高心率的药物(ATP二钠注射液),持续3min后或者受检者心率上升>20次/min后进行灌注扫描,也就是所谓的药物负荷心肌CT灌注。需要注意的是,在负荷心肌灌注检查中出现以下任一项不良反应时即终止检查:严重心绞痛、心律失常、低血压。检查结束后,观察30min,确保无不良反应发生。研究表明,负荷动态CT心肌灌注对冠心病心肌缺血有较好的诊断效能,心肌负荷CT灌注联合冠脉CTA一站式评价冠状动脉狭窄和心肌血流灌注能更好地识别导致缺血的狭窄病变。
(三)肝脏
最小扫描层面应同时包含主动脉、门静脉、肝和脾或取病灶最大层面。扫描时嘱被检者尽量屏气。随着MDCT技术的发展,目前高端CT扫描仪探测器的容积扫描覆盖范围可达16cm,基本上可做整个器官的灌注扫描。MDCT容积扫描扩大了同层动态扫描层面,提高了 z轴方向的空间分辨率,扫描速度的提高减少了呼吸运动伪影,使灌注参数计算的精确性得到提高。正常肝灌注图像表现为均匀灰度,肝CT灌注能反映肝硬化时肝实质的血流动力学变化,评价血管活性药物及介入方法治疗门静脉高压时门静脉血流动力学的变化、肝肿瘤的血流灌注、肝移植术后血流量变化及移植器官的存活情况。
(四)胰腺
胰腺是一个血供较丰富的器官,其功能学的改变早于形态学改变,多种胰腺疾病都会影响胰腺实质的血流灌注,胰腺主要由胰十二指肠动脉和脾动脉供血,时间密度曲线(TDC)与腹主动脉一致,所以在胰腺CT灌注检查时,腹主动脉为输入动脉,以腔静脉、门静脉或肠系膜上静脉为输出静脉。胰腺CT灌注成像首先进行胰腺常规扫描,确定灌注层面后,对选定层面或范围行动态增强扫描,获得该层面内每一个像素的TDC,并根据不同的数学模型得到胰腺的各参数值。CT灌注成像能够比MR灌注成像更加准确地定量表达组织微血管的情况。在国内外学者有限的研究报道中,CT灌注成像结果共同揭示了胰腺癌是低血供肿瘤、恶性程度高这一血流供应特点。在胰腺疾病的应用方面,CT灌注将会更科学地建立有关胰腺癌、胰腺炎、胰腺细胞瘤等疾病诊断的数据标准,推进其在该领域的实际应用。
(五)肾脏
CT灌注在肾肿瘤、移植肾、肾脏血管疾病,如肾性高血压、肾动脉狭窄等的研究中价值较大。在图像中强化最明显处选取ROI,分析血流量、血容量、峰高值、达峰时间及平均通过时间。最后,可根据色阶分别形成血流量图、血容量图、达峰时间图、平均通过时间图等。
(六)前列腺
前列腺灌注图能直观地反映前列腺组织中血流灌注的相对多少。血容量图上可清楚地分辨正常前列腺和前列腺增生以及中央带和周围带的血供情况,有利于判断病变的起源,对鉴别前列腺增生和前列腺癌具有很大帮助。高血容量表现为红色或黑白图像上的白色,而低血容量表现为蓝色或黑色。前列腺增生时,增生结节的血容量和峰值也存在差异,这与增生结节的组织成分有关;当以腺体增生为主时,血供相对丰富,而当以纤维基质增生为主时,则血供相对较少,导致血容量图、血流图和峰值图上存在差异。
前列腺CT灌注成像反映生理和病理情况下前列腺组织的血流动力学变化的情况,将前列腺组织形态学和血流灌注状态很好地结合起来,对于判断前列腺增生和鉴别癌变具有很大的价值,同时该方法创伤小、操作简单、成像时间短、图像分辨率高,为临床对前列腺疾病的诊断和鉴别诊断提供了新的手段,同时也适合广大基层医院应用,具有良好的应用前景。