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缺血性腦卒中多層螺旋CT灌注成像診斷

來源:中華醫學研究雜志 作者:楊秀勇,楊秀軍 2006-12-18

摘要: 缺血性腦卒中多層螺旋CT灌注成像診斷(pdf) 【摘要】 目的 探討缺血性腦卒中的多層螺旋CT灌注成像診斷與表現。方法 12例腦卒中患者行了腦4層螺旋CT灌注成像(CTP)檢查,在工作站生成腦血流量(BF)、血容量(BV)、平均通過時間(MTT)等局部腦組織血流動力學參數色階圖,并測量興趣區這些參數值,以t檢驗比較分析。11例......


  缺血性腦卒中多層螺旋CT灌注成像診斷(pdf)

    【摘要】  目的  探討缺血性腦卒中的多層螺旋CT灌注成像診斷與表現。方法  12例腦卒中患者行了腦4層螺旋CT灌注成像(CTP)檢查,在工作站生成腦血流量(BF)、血容量(BV)、平均通過時間(MTT)等局部腦組織血流動力學參數色階圖,并測量興趣區這些參數值,以t檢驗比較分析。11例于12h至5天內作了CT復診。結果  動態CTP顯示了11例局部腦組織低灌注區和1例可疑病灶,主要表現為相應區域腦組織BF、BV數值下降、MTT數值增加及其彩階圖異常,12例患者均出現了局部腦組織MTT延長,其中BF、BV、MTT均異常者6例,局部腦組織BF、BV、MTT彩階圖異常范圍大于實際缺血區。梗死或可疑梗死灶中心、周邊區及對側相應區域測量的BF、BV、MTT平均值差異有顯著性(P<0.05)。結論  多層螺旋CTP對急性缺血性腦卒中有早期診斷價值,其中MTT是缺血性腦卒中反應最為敏感的功能與形態學定量分析指標。

  【關鍵詞】  腦卒中; 灌注; 體層攝影術,X線計算機

  Multislice CT perfusion diagnosis of acute ischemic stroke

  YANG Xiu-yong,YANG Xiu-jun.Department of Medicine,Luxi People’s Hospital,Hunan 416100,China
  
  【Abstract】  Objective  To discuss the diagnostic value of MSCT perfusion imaging on acute ischemic stroke.Methods  Twelve patients with acute ischemic stroke were underwent brain 4-slice CT using routine and perfusion imaging techniques.CT perfusion mapping and quantitative measurement programs were then analyzed and computed at workstation related parameters of cerebral hemodynamics on dynamic CT images,including cerebral blood flow (BF),cerebral blood volume (BV) and mean transit time (MTT) of ROI.The CT follow-up in 11 cases after 12 hours to five days.Results  Regional cerebral hypoperfusion in 11 cases while just slightly delayed MTT maps in one case were detected on dynamic CT perfusion imaging.It mainly showed the value of regional cerebral BF and BV decreased,and MTT extended.All 12 cases were found the areas of delayed MTT,and 6 cases were found abnormal areas of BF,BV and MTT.The abnormal areas of BF,BV and MTT mapping were larger than that of actual ischemic region.The mean value of BF,BV and MTT in the center of ischemic region had a significant difference(P<0.05) in comparison with that of  peripheral and side-to-side.Conclusion  MSCT perfusion imaging may play an important role in early diagnosis of acute ischemic stroke,and MTT was the best one in all of various perfusion parameters.

  【Key words】  stroke; perfusion; tomography,X-ray computed

  腦卒中與腫瘤、心臟病一起,已排在多數國家人們死亡順因的前三位。腦卒中的過程破壞所有的組織成分,包括神經元、神經膠質細胞和血管,可產生高致死、致殘嚴重后果,其發病率男性為170/10萬、女性為130/10萬,死亡率男性為65/10萬、女性為61/10萬,幸存者大部分伴有功能障礙,嚴重危害人們健康與生存質量。而且,一旦缺血已經損害腦組織,迄今尚缺乏證明能減輕其損傷的有效治療方法與特別手段,盡管早期恢復腦血流灌注、主動搶救腦缺血半暗帶以減少神經細胞死亡更積極的處理措施越來越多地取代了傳統支持療法與防治并發癥。為此,腦卒中重在預防和包括高危因子、缺血發生不可逆腦神經功能損傷前的中風早期診斷與及時處理。影像學在腦卒中的防治中具有舉足輕重的作用,也做出了重大貢獻,近些年來腦CT灌注成像(CTP,CT perfusion)更是從形態學、功能代謝諸方面對缺血性腦卒中進行早期診斷與隨訪,尤其在腦梗死前期腦局部微循環障礙與缺血半暗帶的判定與評價方面顯示出了可喜的潛力[1,2]。我們在這方面也做了一些嘗試與有意義地探索,采用多排螺旋CT對缺血性腦卒中患者進行了CTP檢查與診斷,旨在提高缺血性腦卒中的診療水平和提高對CTP的認識。

  1  資料與方法

  1.1  一般資料 

  2004年7月~2006年5月間,12例腦卒中患者進行了腦CT灌注成像(CTP,CT perfusion)檢查,男8例,女4例,年齡54~83歲,平均68.7歲。均以突發口齒不清伴肢體乏力、麻木或摔倒而就診,一側肢體肌力不同程度下降10例,一側鼻唇溝變淺7例,伸舌偏斜8例,伴有高血壓者4例。起病至行CT灌注成像檢查間隔時間6h以內者5例,6~12h者4例,12~24h者1例,48h以上者2例。11例在12h~5天進行了CT復診隨訪。所有患者均排除了出血性腦卒中,并及時采用靜脈滴注組織型纖維蛋白溶解酶原激活劑(r-tPA)為主的方法進行了溶栓治療,癥狀完成消失者1例,不同程度改善好轉者9例,死亡2例。所有腦卒中患者的最后確認與診斷以臨床資料及CT隨訪為主。

  1.2  CT檢查方法 

  先行平掃初步確定病變部位和灌注掃描范圍,再選定靶層面(4個連續層面)進行CTP,之后常規增強掃描,其中2例隨即或隨后行了3次CT血管造影(CTA,CT angiography)檢查。采用GE LightSpeed多層螺旋CT儀,常規條件平掃,選擇病變、可疑病變或基底節層面(未發現缺血病灶者)進行 CTP:掃描使用電影模式,80kV,200mA,矩陣512×512,FOV 250cm,球管每轉一周同時掃描4層,掃描時間為1s,層厚5mm,掃描范圍20mm。對比劑采用300mgI/ml歐乃派克50ml,以3.5ml/s或4ml/s速率經肘正中靜脈高壓注射器自動推注,延遲5s或8s,數據采集40s或50s,產生158~200幅圖像。CTP掃描后再加注40ml做全腦增強掃描,掃描層面及條件與平掃一致。CTA對比劑總量90ml,延遲12~15s,電壓120kV,電流300mA,矩陣512×512,FOV 250cm,全螺旋掃描,球管每轉一周同時掃描4層,掃描時間為0.8s,層厚2.5mm,自下而上掃描。

  1.3  圖像數據后處理與統計學分析 

  掃描完成后,將CTA、CTP圖像數據傳輸至影像工作站(AW 4.2),前者采用容積再現(VR,volume rendering)、最大密度投影(MIP,maximum intensity projection)、多平面重組(MPR,multiple-planar reconstruction)等技術進行后處理重建成像,后者采用Perfusion 3軟件的常規腦卒中灌注成像分析系統,選擇4個掃描層面病變顯示最佳層面,分別對腦梗死中心區、邊緣移行區及對側相應區域(采用鏡面法或適當調整獲得)的局部腦組織血流量(BF,blood flow)、血容量(BV,blood volume)和對比劑平均通過時間(MTT,mean transit time)等腦血流灌注參數進行計算機自動測量,感興趣區(ROI)選擇10個Pixel左右,至少測量2次,取平均值做各參數分析的絕對值,并計算出各組均值,利用t檢驗進行統計學顯著性差異分析,P<0.05認為兩組均數間差異有統計學意義。腦血流灌注圖像分析以一人判斷為主,采用盲法判讀,診斷者不知具體病人與病史資料,第二人參與,有爭議者結合病史、兩人商討后求同存異。

  2  結果

  CTP全部一次成功,技術成功率100%。CT平掃發現新近缺血灶2例,可疑病灶4例,無異常6例;增強CT和CTP源影像證實了平掃發現的2例缺血灶和2例可疑病灶,新發現可疑病灶1例,無異常發現7例;動態CTP清楚顯示了所有11例缺血灶和1例可疑病灶,主要表現為BF、BV值下降和MTT值增加(延長),12例患者均出現了局部腦組織MTT數值增加與彩階圖異常,其中BF、BV、MTT均異常者6例,僅前后兩項異常者4例,僅后項異常者1例(可疑腦卒中者),無僅前兩項異常、僅后兩項異常、單前項異常或單中間項異常者病例,見圖1~4;局部腦組織BF、BV、MTT彩階圖異常范圍均大于實際缺血區。可見,在這些腦血流灌注參數,所有患者均有MTT數值尤其偽彩圖像的異常,對早期腦組織缺血反應最為敏感。
  
  梗死或可疑梗死灶中心、周邊區域及對側相應區域測量的BF、BV、MTT均值見表1,統計學分析顯示,各組差異均有顯著性(P<0.05)。另取正常額葉皮層、內囊后肢、豆狀核測量腦正常灰質、白質、基底節核團BF均值分別為56.83、32.22、47.34,BV均值分別為2.81、1.67、2.48,MTT均值分別為3.22、4.25、3.65,與梗死或可疑梗死灶組相應數值差異均有顯著性(P<0.05)。
   
  2例CTA均示不同程度腦動脈狹窄,其中1例再次CTA隨訪發現狹窄動脈遠段部分分支閉塞(圖5~6)。表1  梗死灶中心、周邊區域及對側相應(略)

  3  討論

  3.1  缺血性腦卒中的病理與臨床

  腦卒中(stroke,包括出血性與缺血性)是現代社會威脅人類健康與生命最常見的神經系統疾病,是我國成人死亡順因第二位的致死疾病。其以急驟出現局灶性、進行性神經功能障礙為特征,主要病因是急性腦血管病,其中缺血性腦血管病約占75%~90%。缺血性腦卒中的病因包括大血管如頸內動脈阻塞、小血管阻塞、心源性栓子、凝血功能紊亂、非動脈粥樣硬化性血管阻塞如血管炎等,主要危險因素包括高血壓、吸煙、房顫、心梗、高脂血癥、糖尿病、心衰、急性酒精中毒等。缺血性腦卒中發生后產生的病理生理改變頗為復雜,大致可分為供血障礙期、細胞功能障礙期和結構崩潰期3期。前者是動力現象,在卒中發生一開始就出現,表現為腦灌注壓下降引起的局部血流動力學異常,可能在宏觀器官水平上為血管成像尤其血管造影如DSA、CTA檢出尤其血管閉塞或狹窄,但由于此時機體可通過小動脈和毛細血管平滑肌代償性擴張或收縮來維持腦血流量相對穩定和保持腦灌注壓在一定范圍內波動,腦神經組織電活動仍保持正常,起病隱匿(此時多無癥狀)而未能及時就醫和行相關檢查;細胞功能障礙期由于腦血流量降低到20ml/100g·min(臨界值)以下,腦神經組織電活動停止,細胞穩態開始失衡、紊亂,鈉-鉀泵衰竭,細胞內鈉積聚,水從細胞外向細胞內滲透導致細胞毒性水腫,由于腦循環儲備力失代償產生了神經元功能改變;結構崩潰期是當血管內皮不能耐受缺氧,腦血流屏障破壞,造成血管內體液與蛋白質向血管外滲出,出現血管源性水腫,產生不可逆的神經元形態學改變。一般地,在缺血性腦卒中發生后前6h內,細胞毒性水腫是其最顯著的病理表現,此時常規CT可未能檢知,彌散MRI等對診斷多有幫助;血管源性水腫發生于缺血開始6h以后,24~48h達到高峰,影像學尤其液體衰減反轉回波序列(FLAIR)MRI多能檢知。由于急性期缺血后腦血流灌注下降先引起腦組織功能代謝的變化,然后才出現形態學改變,為此,12h內超急性期缺血性腦卒中約50%~60%常規CT無異常表現,在12~24h急性期內才可能檢出低密度病灶、腦溝裂變淺或消失等異常。故有研究者又將上述缺血性腦卒中前兩期稱為腦梗死前期[2],這也是人們尤其影像學對這類患者至今試圖作出明確診斷的重要時期,以便及時準確發現缺血半暗帶,抓住最佳溶栓治療時機,及時挽救、恢復缺血區腦組織正常代謝功能,使缺血區不再擴大。

  及時、準確查明腦卒中類型及其原因、部位并對癥治療,是降低腦卒中致死、致殘率的關鍵。目前,急性缺血性腦卒中的治療主要是溶栓治療,盡管有條件者可行介入性動脈內接觸性溶栓,靜脈溶栓仍不失為一種甚至首選的療效確切的簡便方法。本組12例患者靜脈溶栓治療后1例癥狀完成消失,9例癥狀得以不同程度的改善,死亡2例主要因為發病時間過長、腦梗死面積巨大。腦卒中起病急,多以肢體乏力、口齒不清等主訴來就診,癥狀多較為典型。為此,對這類病人的處理,我們的經驗是首先排除出血性腦血管病比診斷缺血性腦中風更為重要。影像學的進步尤其CT、MRI灌注成像技術的出現與完善,為檢知急性缺血性腦卒中的病理生理改變提供了可靠的依據,其不僅能夠提供形態學變化信息,而且能夠揭示局部腦血流灌注、代謝等功能狀態與變化,便于缺血性腦卒中早期診斷與早期治療,將有利于促進進一步提高腦卒中的診療水平。

  3.2  CT灌注成像技術與臨床價值 

  組織血流灌注是指血流首次通過組織時在組織內部毛細血管內的分布情況,反映了組織微循環血液動力學。既往主要采用使用放射性示蹤劑的核醫學(ECT)、單光子發射體層攝影(SPECT)、正電子發射體層攝影(PET)等分辨率較差的技術、方法來獲得和定量研究組織血流灌注與微循環血液動力學,近些年CT技術日新月異的發展與革新,使得可快速定量反映局部組織血流灌注狀態的高分辨率CTP實現。CTP是經外周靜脈團注對比劑對選定臟器特定層面(以亞毫米層厚、球管旋轉一周可覆蓋25~40mm的64層CT實現了對全臟器)進行連續多次掃描,獲得該層面內每一象素的時間-密度曲線(TDC,time-density curve),根據TDC利用不同數學模型計算出該層面局部組織BF、BV、MTT、達峰時間(TTP,time to peak)和毛細血管通透性(PS,permeability surface)等參數,來評估組織器官的血流灌注狀態與血管化程度。CTP技術理論基礎來源于核醫學的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律(BF=BV/MTT),非離子型碘對比劑與放射性核素的藥代動力學相同[3]。為此,CTP檢查獲得的BF、BV等參數是毛細血管水平上量化的組織功能指標。其中,BV(單位ml/100mg)反映組織的血液灌注量,代表有功能的毛細血管數量,并與血管大小和毛細血管開放的數量有關;BF(單位ml/100mg·min)表示血液在組織器官內流動的速率,即每100g腦組織每分鐘內的腦血流量,受血容量、引流靜脈、淋巴回流及組織耗氧量等因素的影響;MTT(單位s)是指血液通過脈管系統的時間,鑒于不同血管所走行的長度不同,故采用平均時間來表示;PS(單位ml/100mg·min)是指血液單向通過毛細血管內皮進入組織間隙的傳輸速率,反映了組織內部血管內皮細胞的完整性、細胞間隙及管壁通透性,主要用在腫瘤鑒別診斷上。
  
  CTP與以往傳統灌注成像方法比較,具有經濟實用、無需使用放射性同位素、圖像空間與時間分辨率高、掃描與成像時間短、影響因素少、腦血流測量無需圖像融合技術、可重復性佳、普及廣、檢查費用低等優點。以往單螺旋 CTP主要缺點是單層測量,對位于該掃描層面以外的小病灶容易漏診。多層螺旋CTP增加了掃描容積,在一次灌注成像掃描中得到了多層圖像,增加了信息量,減少了漏診、誤診。早期發現灌注異常區域尤其腦梗死前期的診斷,區分可逆與不可逆缺血腦組織,促使臨床及時溶栓治療,有效保護“半暗帶”可逆缺血腦組織。對6h內急性缺血性腦卒中患者,CTP診斷敏感性、特異性達90%和100%。腦缺血灶中心BF減低比邊緣部分明顯,對稱性測量對側BF并計算其比值可區分可逆與不可逆缺血腦組織,比值0.2是缺血性腦組織存活的最低限制,0.20~0.35之間溶栓治療效果明顯,<0.2則無論采用何種治療方法都無法挽救缺血性腦組織[4]。BV作為低灌注區血管代償性擴張的一種表現形式,其變化可反映缺血受損腦組織可恢復的程度,當組織發生中等程度的低灌注時其數值常有增加,是腦血流自身調節的結果。值得一提的是,BF、BV、MTT偽彩圖所示缺血區范圍遠要大于實際缺血組織面積,有夸大評價的傾向。另外,本研究還發現,CTP不僅使缺血性腦卒中早期病理生理改變得以準確揭示,尤其有利于以往常規CT滿足于的已經顯示的梗死灶而忽略的新缺血灶的發現,對壞死區周圍“半暗帶”可逆缺血腦組織的判定和預后評價幫助更大;同時結合CTA,還可明確閉塞的腦血管及栓子來源。(本文圖片見封三)

  【參考文獻】

  1  趙靜霞,劉青蕊,李來有,等.急性腦梗死治療前后腦血流動力學改變:CT灌注成像.中國醫學影像技術,2004,20(12):1839-1841.

  2  高培毅,梁晨陽,林燕,等.腦梗死前期腦局部微循環障礙CT灌注成像的實驗研究.中華放射學雜志,2003,37(8):701-706.

  3  Miles KA,Hayball M,Dixon AK.Colour perfusion imaging:a new application of computed tomography.Lancet,1991,337(8742):643-645.

  4  Klotz E,Konig M.Perfusion measurements of the brain:using dynamic CT for the quantitative assement of cerebral ischemia in acute stroke.Eur J Radiol,1999,30(3):170-184.

  作者單位: 1 416100 湖南瀘溪,瀘溪縣人民醫院 

        2 200235 上海,上海市第八人民醫院放射科 (通訊作者)


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