魏雯

摘要：CT灌注成像是基于核醫(yī)學(xué)計(jì)算器官血流量的原理而發(fā)展起來的新技術(shù)，它能反映組織、器官的血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，屬于功能成像范疇。通過學(xué)習(xí)CT灌注成像方面的文獻(xiàn)，就CT灌注成像的原理及臨床應(yīng)用予以綜述。

關(guān)鍵詞： 功能成像； 體層攝影術(shù)； ×線計(jì)算機(jī)； 血流灌注

CT灌注是最早應(yīng)用的影像學(xué)功能成像方法之一，1983年Axel首次利用動(dòng)態(tài)CT掃描技術(shù)和對(duì)比劑團(tuán)注射法獲得了腦的CBF和CBV定量數(shù)值。由于受當(dāng)時(shí)CT掃描速度條件的限制，此項(xiàng)技術(shù)沒有在臨床應(yīng)用。經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，目前此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)較為成熟。隨著多排CT的推廣應(yīng)用，CT灌注已經(jīng)從單層面的灌注發(fā)展到多層面灌注，大大提高了時(shí)間及空間分辨率。CT灌注成像最早于1991年由Miles等提出[1]，并先后對(duì)肝、胰、脾、腎等腹部實(shí)質(zhì)性臟器進(jìn)行了CT灌注成像的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用的初步探討。

1.CT灌注成像的原理及技術(shù)

1.1 原理

灌注（perfusion）是血流通過毛細(xì)血管網(wǎng)，將攜帶的氧和營養(yǎng)物質(zhì)，輸送給組織細(xì)胞的重要功能。利用影像學(xué)技術(shù)進(jìn)行灌注成像可測(cè)量局部組織血液灌注，了解其血流動(dòng)力學(xué)及功能變化。

CT灌注成像技術(shù)的理論基礎(chǔ)為核醫(yī)學(xué)的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律（central volume principle）。CT灌注成像是指在靜脈注射對(duì)比劑的同時(shí)對(duì)選定的層面進(jìn)行連續(xù)多次同層掃描，以獲得該層面每一像素的時(shí)間-密度（time-density curve，TDC）曲線[2]，灌注組織的時(shí)間-密度曲線反映增強(qiáng)劑在該組織中對(duì)比劑濃度的變化，即碘聚集量的變化，從而反映了組織灌注量的變化。在CT圖像中，1mg/ml的碘濃度相當(dāng)于25HU[3]，即1mg碘可使1ml組織的CT值增加25HU，也即1ml碘相當(dāng)于25HU/ml。這樣通過測(cè)定局部組織的碘聚集量，即算出局部組織的灌注血流量。利用不同的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出組織的血流量（blood flow，BF）、血容量（blood volume。BV）、對(duì)比劑的平均通過時(shí)間（mean transit time，MTT）、對(duì)比劑峰值時(shí)間（Time to peak，TTP）、毛細(xì)血管表面通透性（pemeability surface，PS）等參數(shù)來評(píng)價(jià)組織器官的灌注狀態(tài)。

1.2 評(píng)估組織灌注狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型

CT灌注成像的數(shù)學(xué)模型主要有兩種：①非去卷積模型（non—deconvolution mode1）。該模型主要根據(jù)Fick原理，認(rèn)為組織器官中對(duì)比劑蓄積的速度等于動(dòng)脈流入速度減去靜脈流出速度。其概念相對(duì)簡單，便于理解，但由于利用此模型的進(jìn)一步計(jì)算需要各種與實(shí)際情況不完全相符的假設(shè)，而造成BF值的偏低或偏高；②去卷積模型（deconvolution mode1） 。此模型是Cenic等1999年提出的新的數(shù)學(xué)模型。概念復(fù)雜，根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮了流入動(dòng)脈和流出靜脈的血液進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算處理，主要反映的是注射對(duì)比劑后組織器官中存留的對(duì)比劑隨時(shí)間的變化量，因此較真實(shí)地反映組織器官的內(nèi)部血液動(dòng)力學(xué)情況。此種模型的主要優(yōu)點(diǎn)是不用對(duì)組織器官的血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行人為的假設(shè)，計(jì)算偏差小，但對(duì)噪聲很敏感，目前已被廣泛應(yīng)用。

1.3 CT灌注成像的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

灌注成像作為一種非介入性評(píng)價(jià)器官、組織血流灌注狀態(tài)的功能成像，在臨床應(yīng)用中較其它影像學(xué)檢查方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)。其優(yōu)勢(shì)：（1）操作簡單，計(jì)算方便，無創(chuàng)無害，患者及放射科醫(yī)生均易接受；（2）可繪制器官血流灌注的動(dòng)態(tài)曲線，并測(cè)定多種灌注指標(biāo)，較其它檢查方法準(zhǔn)確、可靠；（3）在一次掃描過程中可同時(shí)顯示良好的解剖細(xì)節(jié)及有關(guān)的灌注定量信息，有利于定性診斷；（4）對(duì)彌漫性病變可判斷病變程度；（5）在腫瘤性病變的早期發(fā)現(xiàn)（如微小轉(zhuǎn)移瘤），腫瘤生物學(xué)特征（如，腫瘤血管生成）的評(píng)價(jià)，治療（放、化療及介入治療等）效果的判斷和提示預(yù)后信息等方面有重要價(jià)值；（6）經(jīng)改進(jìn)后的圖像重建可得到近似灌注參數(shù)圖像，給人以直觀的印象。因此，CT灌注成像技術(shù)在研究活體組織的血液動(dòng)力學(xué)上優(yōu)于其他技術(shù)而被廣泛采用。

CT具有掃描時(shí)間短，有相應(yīng)灌注成像軟件即可實(shí)施而無需添加設(shè)備，時(shí)間和空間分辨率高，技術(shù)簡單易行等優(yōu)點(diǎn)，尤其最近多層螺旋CT技術(shù)（MSCT）在臨床上的運(yùn)用，更促進(jìn)了CT灌注成像的研究。MSCT克服了普通螺旋CT單層灌注成像局限性，提高了長軸（z軸）方向的空間分辨率，能進(jìn)行0.5S以下的快速掃描。多層CT灌注成像可快速、準(zhǔn)確 、無創(chuàng)，三維地評(píng)價(jià)組織器官微循環(huán)內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)變化。CT灌注成像與MR灌注成像比較，主要臨床優(yōu)勢(shì)在于相對(duì)簡單易行，成像迅速；與SPECT、PET等灌注成像比較，CT灌注成像圖像空間一時(shí)間分辨高，無需使用放射性核素，費(fèi)用低，適于急診檢查。其臨床運(yùn)用的限制主要是射線輻射和造影劑副作用問題。

2.CT灌注成像的臨床應(yīng)用

目前，CT灌注的臨床應(yīng)用主要在顱腦病變、腹部變病變和腫瘤學(xué)的研究方面。腹部腫瘤的灌注研究尚主要集中在肝臟、胰腺、腎臟疾病上。腫瘤灌注的目的是探索由新生血管形成所引起的灌注值及毛細(xì)血管通透性的改變，通過抗血管生成抑制腫瘤生長。

2.1 顱腦病變

2.11 急性腦缺血性病變

通過對(duì)局部腦灌注的測(cè)量可了解有關(guān)生理功能及能量代謝的情況，灌注測(cè)定對(duì)于腦缺血的診斷及治療均有重要意義。灌注成像分析腦血液動(dòng)力學(xué)改變，通過評(píng)價(jià)腦血流（cerebral blood flow，CBF）、腦血容量（cerebral blood volume，CBV）及平均通過時(shí)間（mean transit time，MTT）來描述早期缺血性腦卒中患者腦血流低灌注區(qū)、梗塞區(qū)及缺血半暗帶區(qū)，由此獲得較完整的早期卒中的診斷信息。

2.12 顱內(nèi)占位性病變

評(píng)價(jià)顱內(nèi)腫塊性病變時(shí)CBV是最有用的參數(shù)。測(cè)量CBV作為輔助指標(biāo)有助于評(píng)判腦腫瘤的新生血管程度、分級(jí)和惡性度，鑒別腫瘤樣病變，監(jiān)測(cè)治療效果等。血管形態(tài)和新生程度是區(qū)分顱內(nèi)腫瘤類型、確定其生物學(xué)侵襲程度的重要依據(jù)。反映腫瘤血管化程度的活體CBV圖，可用以間接評(píng)判腫瘤新生血管。研究表明，灌注成像測(cè)量的rCBV與常規(guī)血管造影的腫瘤血管染色及組織病理新生血管的測(cè)量相關(guān)性好。

2.2 腹部病變

2.21 肝臟病變

眾所周知，正常的肝臟有兩套供血系統(tǒng)，門靜脈供血占了7O%-80%，肝動(dòng)脈供血只占20%～30%。在注入對(duì)比劑后，肝臟CT增強(qiáng)值首先來自肝動(dòng)脈的對(duì)比劑，然后是門靜脈，此時(shí)還有肝動(dòng)脈循環(huán)后的再注入及進(jìn)入血管外間隙的對(duì)比劑。多層螺旋CT能清楚顯示肝臟的增強(qiáng)模式，區(qū)分其動(dòng)脈和靜脈成分，并將其分為三期，即動(dòng)脈期、門靜脈期及平衡期。因此肝臟的灌注情況較為復(fù)雜，必須分別評(píng)價(jià)其灌注狀況：肝動(dòng)脈灌注量（hepatic arterial perfusion，HAP和門靜脈灌注量（hepatic portal perfusion，HPP），肝動(dòng)脈灌注指數(shù)（hepaic perfusion index，HPI） = HAP/（HAP+PVP） ， 門靜脈灌注指數(shù)PPI=PVP/（HAP+PVP）。Miles等在肝灌注研究中用脾的TDC峰值來區(qū)分肝動(dòng)脈期和門靜脈期。目前肝灌注成像主要集中在肝硬變和肝腫瘤的鑒別診斷、隱匿性或微小肝轉(zhuǎn)移灶的檢測(cè)、肝移植和肝癌經(jīng)導(dǎo)管栓塞治療后肝臟灌注情況的改變等方面。CT灌注成像可以顯示肝癌在血管生成方面微血管的變化，表現(xiàn)為灌注增加， 可以用于肝癌的早期診斷[3]。CT灌注成像可以反應(yīng)肝臟血液動(dòng)力學(xué)變化。原發(fā)性肝癌主要由肝動(dòng)脈供血，HAP 顯著升高，HPP 顯著下降， 這對(duì)肝臟疾病的定性診斷和鑒別診斷具有重要價(jià)值。

2.22 胰腺病變

胰腺主要由胰十二指腸動(dòng)脈和脾動(dòng)脈供血，血供比較豐富，各種病變均可影響胰腺實(shí)質(zhì)的血流灌注。目前CT已成為胰腺首選檢查方法。CT灌注成像可以反映胰腺內(nèi)、外分泌功能及病理變化，從而達(dá)到形態(tài)診斷與功能診斷的有機(jī)結(jié)合，有助于胰腺疾病早期診斷及鑒別診斷。

2.23 腎臟病變

腎臟體積較大，血管豐富，血流量大，血供不像肝臟那樣復(fù)雜，而且為實(shí)質(zhì)性對(duì)稱性臟器，受呼吸影響較小，很適合CT灌注成像。將CT腎臟灌注成像應(yīng)用于腎臟血流減少性腎病的腎皮質(zhì)血流測(cè)定，并與正常腎臟血流測(cè)定相比較，有利于對(duì)普通CT腎臟增強(qiáng)掃描的指導(dǎo)。灌注參數(shù)本質(zhì)上反映腫瘤的血流特點(diǎn)與腫瘤內(nèi)部的微血管密度情況，有利于腎腫瘤的定性。

2.3 腫瘤病變

腫瘤是血管生成依賴性疾病， 腫瘤新生血管情況是評(píng)價(jià)腫瘤生長、轉(zhuǎn)移、良、惡性及惡性程度的重要指標(biāo)。不同性質(zhì)的腫瘤或分化程度不同的惡性腫瘤， 其血液動(dòng)力學(xué)改變也不相同， 腫瘤的惡性程度越高， 其分化程度越低， 腫瘤新生血管的內(nèi)皮細(xì)胞越不完整， 相鄰的細(xì)胞問隙越大， 腫瘤細(xì)胞越容易進(jìn)出血管造成遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。CT灌注成像可反映出活體內(nèi)腫瘤血管生成的微血管變化， 能對(duì)腫瘤的微血管生理情況和組織的代謝功能做出量化評(píng)價(jià)， 對(duì)腫瘤的分期、分級(jí)以及對(duì)腫瘤的療效監(jiān)測(cè)具有重要價(jià)值。

總之，CT灌注成像的臨床應(yīng)用才剛開始，隨著多層螺旋CT技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，灌注軟件的進(jìn)一步開發(fā)，臨床資料和經(jīng)驗(yàn)的積累，CT灌注測(cè)量將更加準(zhǔn)確，并有可能成為一種可同時(shí)反映形態(tài)和功能的理想檢查方法。

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