CT灌注最新版本

.,CT灌注的临床应用,中心医院CT科蒋元文,.,CT灌注成像（CTPerfusionImaging),CT灌注成像定义:是指在静脉注射对比剂的同时对选定层面进行连续同层动态扫描，以获得该层面内每一像素的时间密度曲线（timedensitycurve,TDC)。根据该曲线利用不同的数学模型计算出不同的灌注参数，以评价组织器官的灌注状态。,.,CT灌注的意义,人体组织器官的正常生理功能和病理活动都与组织器官的血液动力学变化密切相关传统CT能够提供清晰的形态学的变化，无法提供功能上的改变某些占位性病变仅凭形态学改变很难鉴别占位性质,.,CT灌注优势,CT设备简单，普及率高。CT灌注操作方便，成像速度快，影响因素少CT图像的空间、时间分辨率高。CT灌注不需要使用放射性同位素,.,CT灌注理论基础,放射性核素示踪原理中心容积定理（centralvolumepriciple)BF=BV/MTT,.,静脉内注射造影剂,CT灌注功能,第一种方法：去卷积算法，同时监测动静脉；造影剂速度2-4cc/s肿瘤PS图肝动脉指数,第二种方法：最大斜率算法，只能监测动脉；造影剂速度8-10cc/s只能分析脑中风,.,CT灌注原理,ThemethodofCTperfusionconsistsofanintravenousinjectionofcontrastandusingthescannertomeasurethearterialinput,Ca(t),toatissueaswellasthetissueconcentrationcurve,Q(t).Mathematically,thetissuecurveQ(t)canalsobecalculatedbyconvolvingthearterialinputcurveandtheimpulseresiduecurveR(t).,.,非去卷积模型（non-deconvolution),应用Fick原理：组织器官中对比剂蓄积的速度等于动脉流入速度减去静脉流出速度。dQ(t)/dt=FCa(t)-FCv(t)Q(t)为组织TDC，Ca(t)为动脉TDC，Cv(t)为静脉TDC,.,非去卷积模型（non-deconvolution),应用Fick原理在某一时间段t内组织器官中对比剂的含量等于在该时间段内动脉流入量减去静脉流出量。Q(t)=FCa(t)dtFCv(t)dt,t,0,0,t,.,非去卷积模型（non-deconvolution),几种计算方法忽略静脉流出的方法利用引流静脉的方法间接法,.,非去卷积模型（non-deconvolution),忽略静脉流出法将对比剂由动脉流入开始到其达到引流静脉之前的时间称为对比剂的最短通过时间，认为在此时间内对比剂都存留在组织器官内。FCa(t)=dQ(t)/d(t),F=dQ(t)/d(t)/Ca(t)F=Q(t)最大初始斜率/Ca(t)峰值,.,非去卷积模型（non-deconvolution),忽略静脉流出法优点：概念简单，便于理解计算中只使用TDC最初上升段，不用对TDC行转换以克服对比剂再循环的影响。缺点：它假设在组织器官TDC的初始最大斜率这段时间内没有静脉流出，与实际不符，使计算出的BF值偏低。,.,非去卷积模型（non-deconvolution),忽略静脉流出法校正方法（缩短最大初始斜率时间）减少注射量注射50ml时BF低估50%，注射20ml时BF低估20%为保证良好信噪比，注射量不应少于50ml。提高注射速度速度越快，计算越准有对比剂渗漏的危险,.,非去卷积模型（non-deconvolution),利用引流静脉的方法F=t时刻组织器官TDC高度/（动脉TDC下面积静脉TDC下面积）优点：概念简单，便于理解缺点：必需找到引流静脉，易受部分容积效应影响，BF值偏高。,.,非去卷积模型（non-deconvolution),间接法CBV=组织器官TDC下面积/动脉TDC下面积MTT=2（组织器官TDC重心动脉TDC重心）/1+K2优点：BV计算校准。缺点：无法确切计算K值。,.,去卷积模型（deconvolution),公式Q(t)=FCa(t)R(t)=Ca(t)FR(t)Q(t)为组织器官的TDC，F为血流量，Ca为动脉TDC，为卷积算子（convolutionoperator0，R(t)为搏动剩余函数(inpluseresiduefunction,IRF)优点：不用对组织器官的血流动力学的特点进行不符和实际的假设。缺点：对噪声特别敏感。,.,CT灌注理论基础,常用参数时间密度曲线：timedensitycurve,TDC血流量：bloodflow,BF(ml/100ml/min)指血流在脉管系统内流动的速度血容量：bloodvolume,BV(ml/100ml)是指血管床在单位组织中所占的比例。对比剂峰值时间：timetopeak,TTP,.,CT灌注理论基础,常用参数平均通过时间：meantransittime,MTT(sec)指血流从动脉流入到静脉流出的平均时间表面通透性（permeabilitysurface,PS）指造影剂经由毛细血管内皮进入细胞间隙的单向传输速率。单位：ml/100ml/min,.,Diffusion+PerfusionConfusion,.,CT灌注技术的临床应用,评价脑组织的灌注情况评价肿瘤血管生成情况评价脏器血液动力学情况,.,评价脑组织的灌注情况,早期显示脑缺血病灶评价脑缺血程度显示脑缺血半暗带,.,早期显示脑缺血病灶,最早可在症状出现30分钟后显示病灶。异常灌注区表现CBF下降CBV正常或轻度升高、严重时下降MTT基本正常或延长TTP延长或消失,.,早期显示脑缺血病灶,各种技术比较CT灌注可在症状出现30分钟后显示病灶。普通CT：缺血24小时后才能显示病灶常规MR：FSET2WI缺血8小时后显示弥散加权（difusionweightedimaging,DWI）最早105分钟显示,.,早期显示脑缺血病灶,优势CT灌注是功能成像：早于形态学改变早发现、早诊断、早治疗可明显改善病人的预后,.,评价脑缺血程度,发生梗死的因素脑组织对缺氧的耐受性CBF下降程度缺血持续时间,.,评价脑缺血程度,脑组织对缺氧的耐受性神经元比神经胶质敏感神经元敏感性依次为海马、小脑浦肯耶细胞、和层皮质、苍白球。神经胶质敏感性依次为星形细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞、内皮细胞,.,评价脑缺血程度,CBF的影响（以猴为例）CBF23ml/100g/min时无自觉症状CBF23ml/100g/min时一侧肢体偏瘫CBF18ml/100g/min时单个神经元自发性活动停止CBF20ml/100g/min时脑电图（EEG）下降、唤醒电位（evokeprotein,EP)幅度下降，肢体症状加重。,.,评价脑缺血程度,CBF的影响（以猴为例）CBF1516ml/100g/min时EEG呈直线状，EP消失，即突触性传递衰竭阈值CBF12ml/100g/min时突触前EP仍可出现，说明神经纤维比神经元更耐受缺血CBF89ml/100g/min时出现完全性偏瘫CBF68ml/100g/min为细胞膜衰竭的阈值，为不可逆损伤,.,评价脑缺血程度,缺血持续时间的影响（猫皮质梗死为例）CBF5ml/100g/min，仅20分钟CBF8ml/100g/min，需30分钟CBF12ml/100g/min，需50分钟CBF15ml/100g/min，需80分钟CBF18ml/100g/min，需更长时间,.,评价缺血程度,脑缺血表现CBF下降CBV正常或略升高脑梗死表现CBF下降CBV下降,.,显示脑缺血半暗带,半暗带定义是那些虽然缺血，但功能尚能够恢复的脑组织显示半暗带的意义溶栓治疗的副作用主要是易引起脑出血溶栓前一定要判断是否存在半暗带,.,显示脑缺血半暗带,CT灌注显示半暗带的方法利用CBF的相对值（ralativecerebralbloodflow,Rcbf)：缺血侧CBF与健侧CBF的比。利用CBV：半暗带：CBF下降，CBV正常或轻度增加梗死组织：CBF和CBV同时下降,.,显示脑缺血半暗带,Klotz等对38例超早期脑缺血病人进行CT灌注研究19例肝素治疗：梗死组织和半暗带组织rCBF分别是0.19和0.6219例动脉内纤溶治疗：梗死组织和半暗带组织rCBF分别为0.18和0.57。差异有统计学意义rCBF0.20区域均无半暗带。,.,CerebralBloodFlow,MeanTransitTime,CerebralBloodVolume,Patient5-dayspost-TIACTperfusionshowsrightsidetissueatriskbutstilllikelyviableCBFandMTTshowlow/slowperfusiontorightsideindicatingtissueatriskCBVshowstotalvolumesimilaronright/leftindicatingtissuelikelystillviableCourtesyDavidBrazier,M.D.,RoyalNorthShoreHospital,Sydney,PerfusionCT-CaseStudy#1,.,MTT,CBF,CBV,Patient4hourspost-strokeCBFandMTTshowsrightsideabnormalitytissueatriskNon-contrastCTandCBVshowlittleabnormalitytissuelikelycanbesavedCourtesyDavidBrazier,M.D.,RoyalNorthShoreHospital,Sydney,PerfusionCT-Case#2,.,ClinicalExperiencesCase4,CBF,CBV,MTT,Olderfemalepresentingwithparese.Lacuneinfarctisdemonstrated.Thiscaseshowstotheclinicians:sameaccuracyaswithMRDiffusionResolutionis1cmwhereasbeforethiswasthoughttobeamaximumof5cm,ahugeimprovementCasecourtesyofDrsHerzauandAzhari-HospitalofFriedrich-Schiller-University-IDIR-Jena,Germany,.,CBVml.100g-1,CBFml.100g-1.min-1,MTTsec,男，45岁，90分钟前突发一侧肢体障碍和失语，CT平扫和增强扫描未见异常,CT灌注成像的临床应用,.,CBV,CBF,MTT,及时行介入治疗后，症状消失，血液动力学分析显示正常,CT灌注成像的临床应用,.,存在的问题,灌注层面的选择神经体征定位：神经内科基础MSCT：扩大Z轴扫描范围无法定位时，选基底节层面临床意义与动脉溶栓配合与TIA鉴别,.,CT灌注在肿瘤诊断中的应用,理论基础：肿瘤灌注实质上是研究肿瘤内部的血流特点肿瘤新生血管情况是评价肿瘤生长、转移、良恶性及恶性程度的重要指标不同性质的肿瘤，性质相同而恶性程度不同的肿瘤，其血液动力学改变也就不尽相同肿瘤内微血管的血管壁内皮细胞是不完整的,.,CT灌注在肿瘤诊断中的应用,肿瘤血管形态学特点血管杂乱不规则，内径粗细不均，可见广泛吻合的血管池血管网血管基底膜不完整,.,CT灌注在肿瘤诊断中的应用,肿瘤血管功能特点前毛细血管不能正常调节毛细血管直径和血流量毛细血管通透性增加，可达正常血管的8倍。血流量较大，而流阻较低。间质为正常组织间质的35倍，缺乏淋巴引流，而血管通透性增加，导致瘤内血管受压。,.,CT灌注在肿瘤诊断中的应用,肿瘤灌注成像的价值观察组织水平的血流量变化，发现病变和鉴别病变性质。早期发现形态上无改变而仅有血液动力学改变的病灶监测肿瘤新生血管，进行肿瘤放化疗后的评价和随访。研究肿瘤微血管，找出肿瘤灌注参数与免疫组化指标间的相关性，科学评价肿瘤，判断预后。,.,CT灌注在肿瘤诊断中的应用,CT灌注分析步骤选取灌注图像图像校准处理，调准图像横向波动偏差兴趣区选择，包括流入动脉、流出静脉、肿瘤。计算并分析灌注图像和灌注参数。主要包括BF、BV、MTT、PS,.,CT灌注在肿瘤诊断中的应用,影响灌注参数测定的因素流入和流出血管的选择部分容积效应：使兴趣区内动、静脉强化的真实值低估，导致参数误差。灌注参数受体重和心输出量的影响。,.,CT灌注在脑肿瘤诊断中的应用,星形细胞榴CBF升高CBV升高PS升高,.,CT灌注在脑肿瘤分级中的应用,高级星形细胞瘤CBF、CBV、PS值均高于低级星形细胞瘤和正常脑白质（P0.01）低级星形细胞瘤CBF、CBV略高于脑白质，但差异无显著性，（P0.05)PS值高于脑白质（P0.01）,.,CT灌注在脑肿瘤分级中的应用,肿瘤CT灌注与MVD的相关性肿瘤的CBF、CBV、PS值与MVD均呈线性相关MVD越高，CBV、CBF、PS越高,.,CT灌注在脑肿瘤分级中的应用,区分低、高级的参考阈值CBF：42.01ml/min/100g(敏感性：86%，特异性：81%）CBV：3.95ml/100g(敏感性71%，特异性72%）PS：10.50ml/min/100g(敏感性86%，特异性82%）,.,血流通透性图肿瘤的良恶性鉴别,CT灌注成像的临床应用,.,肿瘤复发的确诊,BF,BV,MTT,PS,灌注成像后：BF、BV、MTT及PS图均提示肿瘤的复发，但PS图明确显示肿瘤复发的侵犯范围。（脑胶质瘤）,CT灌注成像的临床应用,.,肺部CT灌注的临床应用,增强CT对孤立性肺结节（solitarypulmonarynodules,SPN)诊断价值Swensen等以强化幅度超过20HU作为肺癌标准，敏感性100%，特异性76.9%，小于20HU多提示为良性结节，205HU内可疑。超过60HU则提示炎性结节可能性明显增加。,.,肺部CT灌注的临床应用,增强CT对SPN的诊断价值在一个多中心研究中，Swensen等对356个结节（171个恶性结节）的研究结果恶性强化平均值38.1HU，良性强化10.0HU以15Hu为阈值，敏感性98%，特异性58%，准确性77%，15Hu诊断良性可靠性高。,.,肺部CT灌注的临床应用,动态增强CT对SPN的诊断价值（Zhang等对80例灌注研究）方法选定层面后，以4ml/s的速度通过静脉注入100ml造影剂分别与注射后15s和75s行两个系列的增强扫描序列，每个时相采集29副图像，每幅图像间隔2s。,.,肺部CT灌注的临床应用,动态增强CT对SPN的诊断价值（Zhang等对80例灌注研究）恶性和活动性炎症SPN增强峰值（peakheight)、增强峰值与主动脉增强峰值比(S/A比值）、灌注量均高于良性SPN。恶性与活动性炎症灌注无差异。,.,肺部CT灌注的临床应用,动态增强CT对SPN的诊断价值（Zhang等对80例灌注研究）恶性SPN与活动性炎症SPN的TDC不同恶性TDC到达峰值后并不立刻下降，而是持续一段时间后缓慢下降活动性炎症TDC表现为速升速降型。,.,肺部CT灌注的临床应用,动态增强CT对SPN的诊断价值（Zhang等对80例灌注研究）免疫组化病理学研究恶性结节内可见丰富的不成熟肿瘤微血管炎性结节则呈现大量扩张的成熟毛细血管结核球内仅见少量的染色血管,.,肺部CT灌注的临床应用,Perfusion灌注软件包的临床应用方法（数据采集）Toggling-table(多层同层动态扫描）技术，增大了Z轴扫描范围，最大限度反映肿瘤的灌注情况造影剂注射速度为34ml/s。延迟5s扫描。病人采用平静浅呼吸或屏气后扫描。,.,肺部CT灌注的临床应用,Perfusion灌注软件包的临床应用方法（数据处理）确定图像的CT域值范围，一般选定在-150200HU左右，流入动脉分别选取主动脉、肺动脉或右心室，流出静脉相应选取胸壁软组织和降主动脉,.,肺部CT灌注的临床应用,Perfusion灌注软件包的临床应用方法最后，计算并分析灌注图象和灌注参数，其中包括血流速（BF）图、血流量（BV）图、平均通过时间（MTT）图，表面通透性（PS）图，以及肺癌结节各灌注参数值：BV、BF、MTT、PS。,.,肺部CT灌注的临床应用,诊断价值(46例SPN分析）良恶性比较以BV和PS最有统计学意义（P0.01)以BV值6作为恶性病变阈值敏感度100%，特异度64.7%，阳性预测值82.9%，阴性预测值100%以PS值30作为恶性病变阈值敏感度86.2%，特异度88.2%，阳性预测值92.6%，阴性预测值79%,.,肺部CT灌注的临床应用,诊断价值(86例SPN分析）以主动脉为灌注动脉恶性肿瘤（70例）BF：945.25138.33ml/100g/minBV:226.95114.76ml/100gMTT:4.063.01sPS:94.1211.26ml/100g/min,.,肺部CT灌注的临床应用,诊断价值(86例SPN分析）以主动脉为灌注动脉良性（16例）BF：863.25223.36ml/100g/minBV:193.72125.58ml/100gMTT:4.333.56sPS:76.2830.80ml/100g/min,.,肺部CT灌注的临床应用,主动脉为灌注动脉良性（16例）BF：863.25223.36ml/100g/minBV:193.72125.58ml/100gMTT:4.333.56sPS:76.2830.80ml/100g/min,以主动脉为灌注动脉恶性肿瘤（70例）BF：945.25138.33ml/100g/minBV:226.95114.76ml/100gMTT:4.063.01sPS:94.1211.26ml/100g/min,.,肺癌的CT灌注case1,MTT:3.43S,BF:106.40ml/min/100g,.,肺癌的CT灌注case1,BV:10.00ml/min/100g,PS:67.00ml/min/100g,.,肺癌的CT灌注case1,.,肺癌的CT灌注CASE2,.,PS:22.07,MTT:27.42S,肺癌的CT灌注case2,.,BV:22.23ml/100g,肺癌的CT灌注case2,BF:43.3ml/min/100g,.,灌注参数的影响因素,部分容积效应：使强化真实值降低要选择中心层面较小病灶用5mm灌注序列计算灌注动脉选择有争议，目前还是选大血管代替直接供血动脉呼吸、运动伪影无法完全克服，关键在于训练病人,.,灌注参数的影响因素,SPN生长部位的影响肺尖和肺底的病灶如何选择灌注动脉和引流静脉SPN病灶周围情况或病灶同侧肺内并发症对灌注的影响有待研究,.,肝脏CT灌注的临床应用,评价肝脏灌注状况的指标（非去卷积）肝动脉灌注量（hepaticarteryperfusion,HAP)门静脉灌注量（portalveinperfusion,PVP)肝灌注指数（hepaticperfusionindex,HPI)HPI=HAP/(HAP+PVP)正常参考值HAP：0.17ml/min/mlPVP：0.34ml/min/mlHPI：0.32,.,肝脏CT灌注的临床应用,新指标（去卷积算法）HBF：肝血流量HBV：肝血容量MTT：平均通过时间PS：毛细血管表面通透性HAI：肝动脉灌注指数指动脉血流占肝总灌注量的比例HPI：门静脉灌注指数指门静脉血流占肝总灌注量的比例,.,肝脏CT灌注的临床应用,参考值（去卷积算法）HBF：179ml/100ml/minHBV：14ml/100mlMTT：15secPS：45ml/100ml/minHAI：1比34HPI：1比1.11.5,.,肝脏CT灌注的临床应用,肝硬化指标变化(最大斜率算法）HAP升高PVP下降HPI升高,.,肝脏CT灌注的临床应用,肝硬化指标变化(去卷积算法）北京宣武医院40例肝脏CT灌注，分为正常对照（10），有明显分流组（21），无明显分流组有明显分流：门静脉主干或主要属支与腔静脉间有分流，包括门腔分流、脾肾分流和肝静脉门静脉分流。,.,肝脏CT灌注的临床应用,肝硬化指标变化(去卷积算法）HBV、HBF、MTT等在各组间无显著性差异。PS：对照组高于其它两组（P0.05）、其它两组间无显著性差异（P0.05）HAI：有明显分流组明显高于其它两组，其它两组间HAI均数差异无显著性。,.,肝脏CT灌注的临床应用,肝脏肿瘤鉴别恶性肿瘤：无论原发或转移均以肝动脉供血为主HAP增加，一般0.25ml/min/ml良性肿瘤多不由肝动脉供血，HAP正常,.,肝脏CT灌注的临床应用,HAP增加对肝脏肿瘤鉴别诊断价值敏感性：82%，特异性：62%恶性肿瘤与肝硬化鉴别肝硬化HAP增加常伴有脾脏灌注增加恶性肿瘤HAP增加常不伴有脾脏灌注增加恶性肿瘤PVP多数正常或轻度升高，少数可下降，无定性价值。PVP下降代表病变进展。,.,肝脏CT灌注的临床应用,发现隐匿性或微小肝转移灶定义：常规CT、MR、超声无法发现Leggett发现即便灌注层面内不包括肿瘤本身，其HAP也可升高，认为为隐匿灶所致。1030%结肠癌手术时已有肝隐匿转移，DUKE认为HPI的高低与结肠癌预后的相关性甚至高于结肠癌分期。Leggett主张对结肠癌的病人应常规行CT灌注检查，一旦HAP升高，即密切随访。,.,肝脏CT灌注的临床应用,肝移植移植后肝脏灌注表现HAP升高、HPI升高、PVP无明显变化CT灌注可以较敏感发现肝移植后血管性并发症，主要是肝动脉和门静脉的狭窄和闭塞。可以随访发现肝移植后慢性并发症。,.,HepaticArtery,Venousoutlet,IntravenousInjectionofContrastAgent,Q(t),t,BF,BV,MTT,PS,HAF,Breathhold,PortalVein,CT肝脏灌注成像的临床应用,.,肝细胞癌,BFBV430.763.98281.428.38,CT肝脏灌注成像的临床应用,.,MTTPS肝肿瘤灶10.4092.3正常肝组织6.7877.96,HAF0.500.25,肝细胞癌,CT肝脏灌注成像的临床应用,.,男性，83岁，因右上腹胀痛和纳差数月就诊，既往有慢性乙型肝炎及肝硬化病史数十年。,病例1,-C,+C,肝细胞癌的灌注研究,.,BFBVMTTPS病灶300.4838.2610.9530.16正常肝脏131.6114.7310.9841.51,BF,BV,MTT,PS,肝细胞癌灌注的研究,.,HAFIRFT0病灶0.4460.823正常肝脏0.0620.040,HAF,IRFT0,肝细胞癌的灌注研究,.,男性，76岁，肝细胞癌拴塞治疗后复查。CT平扫及增强见肝左叶病灶内局部有碘油沉积。,肝细胞癌的灌注研究,病例2,.,病灶,病灶内碘油处,正常肝脏,肿瘤病灶,正常肝脏,肝细胞癌的灌注研究,肝细胞癌,.,BFBV病灶内无碘油沉积处849134病灶内有碘油沉积处958255正常肝组织25317,肝细胞癌的灌