庞富梅

CT灌注成像对急性脑梗死诊断的研究进展

庞富梅

CT灌注成像是对比剂经静脉团注入后,连续快速扫描选定层面的检验手段，作为一种功能成像，CT灌注成像可以早期发现急性脑梗死，通过分析时间-密度曲线，反映脑局部的血流动力学改变，判定半暗带，进而判断脑梗死演变，为脑梗死的诊治以及预后提供很好的影像学依据。本文主要介绍了CT灌注成像原理及检测方法,因为急性缺血性脑血管病的主要病因病机为脑血流量的低灌注导致的，CT灌注成像可精确反映脑血流灌注的基本状况，探讨CT灌注成像对于急性脑梗死的早诊断，对于早期治疗和疾病的预后均是至关重要的,具有广阔的临床应用前景。

急性脑梗死；CT灌注成像；进展

急性脑梗死（acute cerebral infarction，ACI）是由于脑部血管出现血栓或者其他原因造成脑部供血不足引起的缺血性脑血管疾病，是我国老年人致死以及致残的主要原因之一[1-2]。CT灌注成像（computed tomography perfusion imaging，CTPI）可以精确地评价局部脑组织的血流循环状况，通过CT灌注成像描绘的时间-密度曲线能提示与血流直接相关的指标，在急性脑梗死的早期明确脑部有无缺血半暗带的存在，是溶栓治疗的前提，CT脑灌注成像可以清晰地了解脑血流灌注，区分缺血半暗带以及不可逆的缺血脑组织，对于ACI的诊断有重要的诊断作用。近年来，ACI的CT灌注成像研究取得了很好的进展，参考国内、外近年来相关文献资料，现综述如下。

1 CTPI的原理和检测方法

1.1 CTPI的原理 CTPI的理论基础主要源于中心容积定律及放射性核医学示踪剂稀释原理：BF=BV/MTT[3]。示踪剂稀释方法要求取样期间示踪剂未遗漏于血管外(丢失血管外须需校正),与血液完全混合,并按血流分布,示踪剂对机体的生理观察过程无影响,含碘对比剂静脉注射可满足上述要求。CTPI采用碘作为对比剂，经静脉团注碘剂后，多次连续快速同层扫描选定的层面，获得该层面内对比剂通过脑组织的每一像素的时间-密度曲线，该曲线以注药后CT增加值为纵轴，以时间为横轴（一般认为碘浓度增加1mg可增加CT值25HU[4]），该曲线主要反映组织器官中对比剂的浓度改变，间接反映组织器官灌注量的改变。应用数学计算模式按照该曲线计算出脑血流量(CBF)、脑血容量(CBV)、平均通过时间(MTT)、达峰时间(TTP)等组织灌注参数值。CBF指单位时间内每100g脑组织中所通过的血液流量[单位为mL/(min×100g)]，CBV代表每100g脑组织中血容量(单位为mL/100g)，MTT代表的是经不同路径对比剂到达脑组织特定区域的平均时间,主要是对比剂经过毛细血管的时间,TTP代表开始注射对比剂到浓度达到峰值的时间。利用这些参数组成的数字矩阵，经伪彩处理后得到各参数的伪彩图，进而反映脑组织生理以及病理状态下的血流动力学变化信息，以发现ACI病灶的位置以及缺血范围。

1.2 CTPI检测方法 CT不同型号机器参数也各异，配有不同功能的functional CT软件包或perfusion CT处理图像，检查方法也不尽相同。康孝理[5]报道CT灌注扫描前先进行常规CT扫描，排除患者的脑出血情况，扫描层为感兴趣层，多数为基底节层面，包括大脑前中后动脉、内囊、基底节、丘脑。应用高压注射器，由右肘静脉经迅速注入Ultravist300对比剂，4mL/s注入速度，总剂量50mL。扫描条件：管电压80kV，管电流200mA，每秒1层，扫描40s，层厚5mm。将扫描图像发送至ADW4.2工作站，应用GE公司Perfusion3软件包进行处理。输入动脉为大脑前动脉，流出动脉为上矢状窦，获取清晰直观的达峰时间（TTP）、平均通过时间（MTT）、脑血容量图（GBV）、脑血流量图（CBF）各灌注参数彩色图像，分析较大范围异常灌注层面，取2～5个区，避开脑回及血管，将其灌注异常区域手动勾画出。

2 CTPI诊断ACI生理病理基础及缺血性脑血管疾病的CTPI表现

2.1 CTPI诊断ACI生理病理基础 脑组织正常的生理活动依赖于一定水平的血氧供应，当脑血流灌注压在一定范围内产生波动时，机体可以通过毛细血管平滑肌及小动脉的代偿性收缩，维持稳定脑血流量。灌注压下降不超过脑的循环储备能力时，CBF多正常或轻度下降，此时由于小动脉和毛细血管扩张，CBV常升高。当CBF下降到一定程度，超过脑循环储备力时，神经元摄取葡萄糖及氧含量增高，以便维持稳定细胞正常代谢，此时CBF多已经下降到电衰竭阈值以下，这一阶段CBF明显下降，CBV正常或下降。随着CBF持续减少时,则出现膜衰竭及代谢改变，此时分子水平产生瀑布效应，特点为脑组织由于缺血缺氧导致产生自由基过多、释放兴奋性氨基酸，以及在脑水肿、乳酸中毒、血小板活性因子等作用下，神经元代谢异常，胞内流入大量离子，特别是内流钙离子使细胞超载线粒体沉着钙离子，导致神经元不可逆性凋亡，即脑梗死。此阶段CBF、CBV均明显下降[6]。

2.2 缺血性脑血管疾病的CTPI表现 脑组织在缺血后是否会演变成为脑梗死与CBF之间密切相关。当CBF急剧降低时，神经元摄取葡萄糖及氧含量增加，以便维持稳定细胞正常代谢，无法进行脑代谢储备时，便会引发缺血性脑疾病。高培毅等[7]报道，CBF下降至ACI需经历3个反应步骤：首先是因脑灌注压降低导致的大脑局部血流动力学变化；其次是局部大脑循环的储备力产生低灌注失代偿性引发的神经元变化；最后因CBF降低水平超过脑代谢储备能力才导致神经元形态无法出现逆转性变化，产生ACI。大脑缺血最早期，脑血流速度减低，局部脑微血管未出现代偿性扩张,灌注图像可见CBV及CBF、MTT正常，TTP延长。脑灌注压逐渐下降，局部脑微血管代偿性扩张,引发CBV升高，以达到稳定CBF。CT灌注成像除TTP延长外,按照中心容积定律CBF=CBV/MTT,MTT延长,灌注成像见TPF和MTT延长，CBF和CBV可维持正常水平，或者CBF降低、CBV保持正常或者稍有上升，而该阶段CT平扫和磁共振检测显示不出异常，提示虽然发生缺血但为可存活的脑组织；之后局部脑动脉的灌注压会继续降低，导致缺血加重，而此时血管扩张已经达到上限，大脑的自动调节失代偿，又因侧支循环的建立不佳，导致CBF和CBV均降低，MTT以及TTP延长，最终造成缺血处脑组织产生无法逆转的损伤。隋昕等[8]认为TTP的延长是血流速度减慢或侧支循环代偿造成，TTP对缺血灶的敏感度较高,为显示脑灌注损伤的最敏感指标,能早期发现脑缺血性病变。MTT为局部脑微循环血流时间的客观标准,反映脑灌注压情况。因此，MTT延长对脑微循环灌注的敏感性较高。高培毅等[9]认为MTT是用于辨别脑组织缺血及正常情况的敏感指标,然而对于出现缺血后大脑损伤程度及出现ACI可能性的评价不如CBF与CBV，CBF和CBV是判断ACI最可靠的判断指标，其中CBV是判断梗死灶特异性最好的指标，CBV升高表示脑循环有良好的代偿能力，而CBV值下降得越明显，表示ACI发生的可能性越大。刘海峰等[10]研究认为因血管狭窄或闭塞导致供应区CBF≤20mL/(min×100g)（占正常30%～40%），大脑血容量显著降低，即发生脑梗死。

3 急性脑梗死CT灌注成像研究进展及其局限性

3.1 CTPI对ACI的早期诊断以及意义

3.1.1 ACI早期的CT诊断 ACI的患者在疾病早期（特别是超急性期6h内），因仅为病灶含水量以及组织电解质含量发生变化，引起的CT值变化不大，平扫CT只能观察到大脑侧裂变窄、脑沟模糊变浅、脑回肿胀、大脑中动脉密度增高，脑基底节和岛叶结构模糊不清以及灰白质不清等间接征象[11]，部分病患无明显阳性表现。孙延春等[12]对50例脑梗死发病6h内的病患进行首次CT平扫，24h进行CT或MRI复查明确为缺血性脑梗，其中30例发现有脑梗死征象，20例未发现异常。李彬等[13]对60例超急性期脑梗死患者行多层螺旋CT平扫和灌注成像，60例患者中仅15例患者经普通CT扫描发现疑似脑缺血病变，其余45例患者脑CT扫描未发现明显的病变。60例患者大脑CT灌注图上均发现与患者临床症状对应的脑缺血区域，并伴不同程度梗死灶，脑血管灌注成像在急性脑缺血患者发病6h内，诊断敏感性为95%以上，特异性为100%。因此，采用CT灌注成像进行ACI早期诊断的敏感率显著高于普通CT。

3.1.2 ACI早期MRI与CTPI诊断比较 MRI也是诊断ACI的有效方法之一，比CT平扫显示病灶早，常规MRI在缺血5～6h可开始出现异常改变[14]，但通常是12h才发现脑梗死病灶[15]，磁共振扩散加权像（DWI）对超急性期梗死的诊断具有明显优势。夏征云[16]和李军等[17]认为高场强DWI最早可在脑梗死发病后30min确诊。夏征云[16]报道低场强磁DWI脑梗死后3h内阳性率38%，6h内阳性率60%。梁东辉等[15]报道高场强DWI对6h内脑梗死阳性率100%。但由于高场强磁共振机价格昂贵，普及率低，检查时间长，而且做磁共振之前必须行CT平扫排除脑出血。而CT平扫排除脑出血后直接行CTPI，不用搬动病患，CTPI也能在出现症状30min后即显示异常病灶，并从影像学角度证实缺血半暗带的存在，能真正地反映脑缺血的范围[18]。因此，CTPI比MRI也有优势。

3.1.3 CTPI对ACI早期诊断的意义 早期ACI诊断是为了挽救病患脑组织缺血的半暗带存活组织，及时制定对应的治疗方案。缺血半暗带是周围梗死组织低灌注区，具有可生存能力,结局一是自发凋亡或进展为梗死，二是恢复正常,所以治疗重点为挽救半暗带[19]。由于缺血半暗带存在个体差异,它不仅存在于发病后6h的超急性期。最新文献表明,缺血半暗带进展至最终梗死窗时间更长,可达24h[19-20]。以往溶栓疗法只按照患者的CT影像情况、临床特征、发病时间等决定，忽略了脑血管组织存在个体差异、缺血耐受程度差异以及侧支循环建立等方面因素，以至于判断不够客观和准确。根据CT灌注成像判断脑梗死有无缺血的半暗带存活组织进行溶栓更客观准确。耿建红等[21]研究发现ACI中心区CBF、CBV明显降低，MTT延迟；缺血边缘区CBF降低，CBV正常或轻度降低，MTT明显延迟；脑组织的CBF、CBV由缺血中心区向外逐渐增高，MTT逐渐缩短，呈阶梯样改变，表明存在缺血半暗带，且缺血半暗带的rCBF＞0.25，rCBV正常或轻度升高或轻度降低（rCBF和rCBV分别为患侧CBF和CBV除以正常对侧的相应值），并以此为依据进行溶栓治疗，效果明显。杨春燕等[20]和向永华等[22]研究与耿建红等[21]研究结果基本相同，不同的是在梗死中心区MTT缩短，与后者MTT延迟相反，可能与扫描范围和数学计算模式不同有关。

3.2 CTPI对ACI检测的局限性 通常而言，任何一种诊断方式在临床均无法达到100%的适用范围。CTPI亦如此，由于CTPI需要用到对比剂，所以碘过敏病患不能使用。CTPI需快速注射对比剂，不是所有病患都能耐受，另外CTPI检查受到扫描范围的限制,不能全面地反映脑组织血流动力学状况,扫描层面之外的病灶易漏诊。患者的运动性可产生灌注值误差。因X线束伪影硬化可显著影响灌注CT结果，当观察视野出现高密度金属影，周围对比剂出现高密度伪影时慎用灌注CT检查。

4 小结

颅脑CT扫描是诊断脑梗死最有效的手段之一,但CT平扫在缺血发生24h后才能显示脑实质密度变化,MRI特别是高场强DWI能发现超急性期脑梗死，但CT的特异性较MRI好。急性脑血管意外患者急诊常规CT检查排除脑出血，CTPI快速简便、图像空间分辨率高，有利于早期诊断，早治疗。CTPI与脑部、颈部CTA联合应用于临床,作用显著。虽然CTPI还有一些局限性，但随多层螺旋CT和后处理软件不断升级,进而一次性全脑成像，CT灌注成像将有更大的临床价值和应用前景。

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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

广西 545007 广西省柳州市柳铁中心医院西环分院放射科 （庞富梅）