灌注成像医学幻灯片

CT脑灌注成像 灌注成像概念 灌注成像 是指通过影像学设备直观显示活 体组织的灌注过程和作定量或半定量分析 的方法 单光子发射断层成像（） 正电子发射断层成像（） 和灌注成像等。 灌注成像的临床意义 现代影像学从主要反映解剖形态学改变向 着既能反映宏观形态、又能揭示微观代谢 及功能状态演变的方向发展 定量及半定量分析组织器官的血流灌注情 况，就可以量化组织器官的血流动力学变 化，并同时揭示疾病的病理过程 CT灌注成像 CT灌注成像（ CT perfusion）通过动态 CT值 的曲线变化和图像处理技术，反映生理和 病理状态下脑组织的血流动力学变化信息 ，为脑疾病的诊断和治疗提供有意义的信 息。 CT灌注成像技术最早应用于脑缺血评价研 究。 脑灌注成像发展 1980年， Axel N首次研究 CT灌注成像测量 脑血流量。其原理主要是放射性示踪剂稀 释远离和中央容积定律（ central volume principle） :VF=BV/MT 碘对比剂基本符合非弥散型示踪剂的要求 ，所以可以借用核医学灌注成像的原理 1991年， Miles等首先提出了 CT灌注成像的 概念。放射性示踪剂稀释方法要求示踪剂 完全与血液混合，并随血流分布且始终保 持在血管内（血管外丢失必须被校正）。 因此，选择静脉内注射碘对比剂可以满足 要求。 中心容积法 最早由 Zieler和 Mejo提出，由 Roberts和 Larson进行拓展。该理论认为脑颅腔内有一 个血管网，并假设血液和对比剂的血流动 力学特性相同，且对比剂浓度和 CT增强值 的关系是线性关系，根据这种假设就可以 进行脑灌注测量。 中心容积法 Hamberg等认为，使用等渗性对比剂的动 态 CT增强扫描基本满足示踪剂观察组织灌 注的前提条件。 Miles等也认为，由于对比剂与核素的药代 动力学极为相似，因此，可以进行动态增 强 CT灌注成像。 CT灌注成像的数学模型 CT灌注成像所使用的模型 非去卷积法 Convolution 去卷积法 Deconvolution 非去卷积法模型 包括瞬间法和斜率法 假设了所测某器官内 对比剂蓄积的速度等于动脉流入速度减去 静脉流出速度，而在一定时间内器官内对 比剂含量等于动脉流入量减去静脉流出量 。 非去卷积法模型 忽略对比剂的静脉流出，假定对比剂没有 外渗，没有对比剂再循环，即对比剂首过 现象 -对比剂由动脉进入毛细血管流入静脉 之前的一段时间，没有对比剂进入静脉再 次循环，计算 BF、 BV、 MTT等参数。 非去卷积模型利弊 利：主要根据 FICK原理进行数学计算，模 型简单 弊：因未考虑静脉的流出情况易低估 BF， 并且要求较高的注射速率甚至 10ml/s， 20ml/s（斜率法），提高操作的危险度和 风险性 去卷积模型 去卷积模型主要反映存留的对比剂随时间 变化的关系，不做与实际不相符合的假设 ，而是综合考虑动脉流入量和静脉流出量 ，避免了计算误差。真实地反映了器官组 织的内部微血管动力学改变情况。 去卷积模型利弊 利：利用此模型计算偏差小，注射速率要 求不高， 5ml/s左右 弊：灌注扫描时需要采集数据的时间 较长，对于易受呼吸运动影响的部位，获 得成功的技术难度较大。 脑组织血液循环动力学的参数 局部脑血流速度（ region cerbral bloodflow ， rCBF )、局部脑血容积（ region cerebral bllod volume， rCBV）、平均通过时间（ mean transit time， MTT）、表面通透性 （ permeability surface， ）等。 rCBV = rCBF X MTT。 脑组织血液循环动力学的参数 BF：在单位时间内流经一定量组织血管结构 BF，单位为 ml/100 gmin BV：存在于一定量组织血管结构内的 BV，单 位为 ml 100g 脑组织血液循环动力学的参数 MTT：血液流经血管结构 (动脉、毛细血管 、静脉窦、静脉 )时，所经过的不同路径的 平均时间。主要反应的是通过毛细血管的 时间，单位为 s 脑组织血液循环动力学的参数 PS：对比剂由毛细血管内皮进入细胞间隙 的单向传送速率，单位为 ml/100 gmin。综 合了血脑屏障破坏这一因素 东芝 Aquilion ONE 脑灌注介绍 脑灌注序列 脑灌注图像后处理参数 对比剂注射方案 对比剂 5.0ml/s 50-60ml 注射速率 5.0ml/s 30ml 脑灌注参数的数学算法 脑灌注参数的数学算法 How to calculate brain tissue perfusion How to calculate quantification of the amount of blood volume How to calculate CBF SVD + deconvolution algorithm SVD + deconvolution algorithm Cerebral Blood Volume Mean Transit Time Time To Peak CT脑灌注临床应用 急性脑缺血的灌注应用 （脑梗死诊断） 急性脑缺血是常见的脑血管疾病，在早期特 别是在发病 2 4 h的超急性时间内，病灶内 主要发生含水量以及电解质含量的变化。 常 常导致致残甚至死亡 有研究表明， 93左右的患者其灌注的改变 要早于其形态学的变化 急性脑缺血的灌注应用 （脑梗死诊断） CBV、 CBF、 MTT、 TTP0，局部血管 灌注明显减少 肯定诊断 CBV正常、 CBF、 MTT 、 TTP 或 0， 局部血流灌注减少，较轻 能诊断 急性脑缺血的灌注应用 （溶栓评价） Klot z E等发现，缺血组织存活的最低限度 是 脑缺血两侧 rCBF比值不低于 0.20 ，一旦 低 于 0.2O则脑组织无法存活。 CBF比值 0.20 0.35之间，则表明溶栓治疗有较好 的效果 急性脑缺血的灌注应用 （预后） 在缺血脑组织 MTT通过时间延长的情况下， 如果脑血容量降低明显，则为不可逆损伤 ；如果血容量轻度下降，则为可逆损伤。 Shih等认为，病灶峰值强化越高，强化达峰 时间延迟，那么临床预后就越差。因此， 病灶早期灌注情况与临床预后有关。 脑肿瘤的灌注应用 （肿瘤诊断） CT灌注成像能够反映肿瘤的血液动力学信 息，评价其血供情况。因而，通过该技术 可以有助于脑肿瘤的鉴别诊断。即脑膜瘤 的 CBF值显著高于垂体瘤，脑外肿瘤的 PS值 明显高于脑内肿瘤，胶质瘤的 CBF值明显高 于转移瘤。 脑肿瘤的灌注应用 （放疗应用） Hennans等认为 CT灌注可以反映肿瘤中耗 氧量低的细胞的多少，从而，为放疗的剂 量多少提供依据，判断其疗效。而 PS图像 则放