劉新立 呂新勝 伊力亞斯 汪文濤 趙 芳 周宏偉

新疆克拉瑪依市中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 (新疆 克拉瑪依 834000)

腦CT灌注成像(CT perfusion，CTP)是一種反映腦組織血流灌注變化的影像技術(shù)。寬探測器的CTP檢查可以覆蓋全腦，在顯示全腦組織血流灌注狀態(tài)的同時(shí)獲得4D CTA圖像[1]。目前，不同的設(shè)備或算法得到的參數(shù)值不盡相同，尚無公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。據(jù)此，本研究納入58例正常成年人的全腦CTP檢查數(shù)據(jù)，分析腦灌注成像的特征，并對(duì)灌注參數(shù)進(jìn)行定量分析。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集我院2017年6月至2018年9月間的179例全腦CTP資料，所有病例于CTP檢查當(dāng)天進(jìn)行MR的T2WI(Flair)及DWI兩個(gè)序列的檢查(均被告知并同意)。篩選出正常成年者資料58例，其中男32例，女26例。年齡37～79歲，平均年齡57.7歲。

1.2 檢查方法 全腦CTP：使用東芝Toshiba Aqulilion One 320排CT，掃描參數(shù)(80kV、150～300mA，動(dòng)脈期管電流300mA)，矩陣512×512，層厚0.5mm，Z軸覆蓋16cm。以雙筒高壓注射器經(jīng)右上肢靜脈順序團(tuán)注非離子型對(duì)比劑[碘美普爾400(I)mg/mL，速率6.0mL/s]50mL及生理鹽水40mL(速率5.5mL/s)。延遲7s開始多期動(dòng)態(tài)掃描，動(dòng)脈期間隔2s，靜脈期間隔5s，獲得19個(gè)時(shí)相的容積數(shù)據(jù)，總掃描時(shí)間約60s。

M R 檢查：使用美國通用(G E)1.5 T M R 掃描儀，行T2WI(Flair)序列及DWI(b=0、1000)序列掃描。

頸部CTA：于MR掃描結(jié)束5分鐘后掃描自主動(dòng)脈弓至顱底。對(duì)比劑：碘美普爾[400mg(I)/mL]0.6mL/kg，注射速率4.0mL/s，觸發(fā)閾值150HU。

1.3 圖像處理 CTP：全腦CTP容積數(shù)據(jù)導(dǎo)入灌注后處理軟件(4D Perfusion Vitrea fx)，標(biāo)記大腦中動(dòng)脈為輸入動(dòng)脈，靜脈竇為輸入靜脈，獲得時(shí)間密度曲線(time-density curve，TDC)；以奇異值分解法(singular value decomposition，SVD)自動(dòng)生成腦血流量(cerebral blood flow，CBF)、腦血容量(cerebral blood volume，CBV)、毛細(xì)血管平均通過時(shí)間(mean transit time，MTT)以及達(dá)峰時(shí)間(time to peak，TTP)4個(gè)灌注參數(shù)的偽彩圖。設(shè)定感興趣區(qū)(ROI)：以大腦縱裂為中線，鏡像設(shè)置條形(寬度為15mm)腦灰質(zhì)的ROI；選擇四層目標(biāo)層面：小腦最大層面、枕葉最大層面、基底節(jié)層面及半卵圓中心層面(見圖1)；手動(dòng)勾畫出腦白質(zhì)、基底節(jié)灰質(zhì)核團(tuán)及背側(cè)丘腦的ROI，盡量避開血管、腦溝及腦室(見圖2)。記錄各ROI內(nèi)的4個(gè)灌注參數(shù)值。

圖1 為CTP所選層面：圖1A為小腦最大層面；圖1B為枕葉最大層面；圖1C為基底節(jié)層面；圖1D為半卵圓中心層面。每個(gè)層面均測量CBV、TTP、CBF及MTT4個(gè)灌注參數(shù)。圖2 為同層面的ROI設(shè)定示意圖：圖2A為小腦灰白質(zhì)的CBV；圖2B為枕葉最大層面中大腦半球灰質(zhì)及枕葉白質(zhì)的TTP；圖2C為基底節(jié)層面的大腦及基底核團(tuán)及背側(cè)丘腦的灰質(zhì)的CBF；圖2D為半卵圓中心層面中大腦半球灰質(zhì)及半卵圓中心白質(zhì)的MTT。

CTA：分別導(dǎo)入腦CTP及頸部CTA的0.5mm薄層圖像進(jìn)行血管減影及三維重組，獲得頭頸部最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)、多平面重組(multiple planar reconstruction，MPR)、全腦4D CTA圖像。

所有圖像質(zhì)量均滿足評(píng)價(jià)的需要，分別由兩位高年資影像專業(yè)的主治醫(yī)師獨(dú)立完成資料的評(píng)價(jià)，如有分歧協(xié)商解決。

正常成人資料的篩選標(biāo)準(zhǔn)：(1)以2000年日本卒中會(huì)議的慢性腦缺血的臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)[2]排除慢性缺血性疾病。(2)以頭頸部CTA圖來排除頭頸部血管疾?。谎茉u(píng)價(jià)參照北美癥狀性頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除試驗(yàn)法(north american symptomatic carotid endarterectorny trail，NASCET)，狹窄率0%～29%為正常人的標(biāo)準(zhǔn)。狹窄率(%)=(D1-D2)/D1×100% ；D2為最窄處血管直徑，D1為遠(yuǎn)側(cè)正常血管直徑。(3)以腦MR圖像排除缺血及梗塞病變；標(biāo)準(zhǔn)為：DWI圖像上沒有高信號(hào)；T2WI(Flair)圖像上沒有異常信號(hào)，或有少許散在的，并且單個(gè)病灶小于3mm的局限性高信號(hào)。

1.4 數(shù)據(jù)處理 應(yīng)用SPSS 20.0軟件，先行數(shù)據(jù)的正態(tài)分布及方差齊性檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)表示為(±s)。分析內(nèi)容：(1)兩側(cè)對(duì)稱腦區(qū)灰質(zhì)與灰質(zhì)、白質(zhì)與白質(zhì)的各灌注參數(shù)值的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。(2)所有腦區(qū)對(duì)應(yīng)的灰質(zhì)及白質(zhì)之間各灌注參數(shù)值的隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)資料的方差分析，隨后進(jìn)一步對(duì)同一腦區(qū)灰質(zhì)與白質(zhì)之間進(jìn)行兩組間配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。(3)不同腦區(qū)灰質(zhì)之間、白質(zhì)之間的各灌注參數(shù)值的單因素方差分析(方差齊時(shí)LSD法，方差不齊時(shí)Tamhane法)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)為P=0.05。

2 結(jié) 果

納入的58例資料中兩側(cè)大腦、小腦的灰質(zhì)、白質(zhì)，左右對(duì)應(yīng)腦區(qū)(額葉、顳葉、枕葉、頂葉)的灰質(zhì)、白質(zhì)以及深部灰質(zhì)核團(tuán)、背側(cè)丘腦的各參數(shù)均值見表1。

表1 不同腦區(qū)灰質(zhì)及白質(zhì)灌注參數(shù)均值

左右對(duì)應(yīng)腦區(qū)間灰質(zhì)與灰質(zhì)，白質(zhì)與白質(zhì)的配對(duì)t檢驗(yàn)的參數(shù)比較結(jié)果見表2，在雙側(cè)a=0.05的檢驗(yàn)水準(zhǔn)下，對(duì)應(yīng)腦區(qū)的4種參數(shù)的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

不同腦區(qū)的灰質(zhì)與白質(zhì)之間評(píng)價(jià)：先行隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)資料的方差分析，各參數(shù)結(jié)果見表3，可以認(rèn)為不同腦區(qū)的灰、白質(zhì)之間的參數(shù)值不完全相同，其中“不同腦區(qū)”因素對(duì)于TTP沒有影響，“不同腦區(qū)”與“灰質(zhì)/白質(zhì)”兩因素對(duì)于TTP也沒有交互作用。

進(jìn)一步分析每個(gè)相同腦區(qū)內(nèi)的灰質(zhì)與白質(zhì)之間的差異，分別對(duì)相同腦區(qū)內(nèi)的灰質(zhì)與白質(zhì)的各參數(shù)進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，結(jié)果見表4，除了小腦灰白質(zhì)間的TTP值，枕葉灰白質(zhì)間的CBF值及顳葉灰白質(zhì)間的MTT值以外，其他各腦區(qū)的灰白質(zhì)間的各參數(shù)值的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

對(duì)不同腦區(qū)內(nèi)的灰質(zhì)與灰質(zhì)之間、白質(zhì)與白質(zhì)之間的差異，采用單因素方差分析并多重兩兩比較，結(jié)果見表5，小腦與大腦半球的各個(gè)腦葉之間的CBV值的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，小腦灰質(zhì)與大腦半球內(nèi)除了額葉之外的各個(gè)腦葉灰質(zhì)之間的CBF值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，不同腦區(qū)內(nèi)的灰質(zhì)與灰質(zhì)之間，白質(zhì)與白質(zhì)之間的TTP值的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 左右對(duì)應(yīng)腦區(qū)灰質(zhì)與灰質(zhì)、白質(zhì)與白質(zhì)間配對(duì)t檢驗(yàn)結(jié)果

表3 小腦、額、顳、枕、頂葉各腦區(qū)灰白質(zhì)隨機(jī)區(qū)組檢驗(yàn)結(jié)果

表4 小腦、額、顳、枕、頂葉對(duì)應(yīng)灰質(zhì)與白質(zhì)配對(duì)t檢驗(yàn)結(jié)果

3 討 論

CTP于1991年由Miles[3]首先提出，以對(duì)比劑為示蹤劑來獲得組織的灌注信息，評(píng)價(jià)靶器官局部血流灌注的變化及其血流動(dòng)力學(xué)的信息[4]。主要的灌注參數(shù)有CBV、CBF、MTT及TTP，綜合反映腦血流動(dòng)力學(xué)的狀態(tài)，幫助發(fā)現(xiàn)早期腦梗死病灶，了解其程度、范圍，提高疾病診斷的準(zhǔn)確性[5]。

以往公認(rèn)單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)體層成像[6](SPECT)的腦組織血流灌注值為正常值；相對(duì)于SPECT，CT設(shè)備更加普及，全腦CTP的Z軸覆蓋更寬，檢查速度更快，成像質(zhì)量更高，但正常人群的CT灌注腦血流動(dòng)力學(xué)研究的報(bào)道[7]并不多見。由于CTP的X線輻射損害較大[8]，用于正常人群違反醫(yī)學(xué)倫理，因此，正常人群CTP資料的收集較為困難。本研究利用我院豐富的4D CTA病例數(shù)據(jù)，篩選出正常者而獲得；過程中使用本項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持了當(dāng)天的MR檢查，并嚴(yán)格執(zhí)行了患者知情同意的規(guī)定，通過了我院倫理委員會(huì)的審查。

研究正常人群CT灌注的特征不僅為了區(qū)分正常與異常，更重要的是確定恰當(dāng)?shù)漠惓９嘧⒌拈撝?；由于個(gè)體、年齡等生理差異，以及不同的成像方法、計(jì)算模型等技術(shù)差異，灌注參數(shù)的絕對(duì)值的范圍變化較大，實(shí)際應(yīng)用時(shí)多采用患側(cè)/對(duì)側(cè)灌注參數(shù)的相對(duì)值[9]。本研究結(jié)果顯示，在左右側(cè)對(duì)應(yīng)腦區(qū)之間，各參數(shù)的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這也是應(yīng)用相對(duì)值所依據(jù)的理論基礎(chǔ)。然而，本研究數(shù)據(jù)的某些值存在較大的標(biāo)準(zhǔn)差，比如兩側(cè)枕葉白質(zhì)對(duì)應(yīng)部位的CBV均數(shù)分別為2.600和2.605，但是其標(biāo)準(zhǔn)差為0.7565、0.7045；某些個(gè)例的對(duì)應(yīng)數(shù)值差別也較明顯，分析原因可能是血管結(jié)構(gòu)變異而導(dǎo)致個(gè)體的側(cè)支循環(huán)差異所致，TTP及MTT值更容易受影響[10]，此時(shí)測量的相對(duì)值就存在偏倚。在臨床工作中，還會(huì)遇到對(duì)應(yīng)的兩側(cè)腦區(qū)都有病灶的情況，還有報(bào)道認(rèn)為頸動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)后者不適合應(yīng)用相對(duì)值測量[11]。所以，正常人群腦灌注的特征仍然能為臨床評(píng)價(jià)腦灌注異常提供參考。

表5 不同腦區(qū)灰質(zhì)間及白質(zhì)間單因素方差分析及多重比較結(jié)果

腦灌注成像技術(shù)為明確不同腦區(qū)的灌注參數(shù)的特點(diǎn)及差異提供了證據(jù)。雖然各灌注參數(shù)還沒有達(dá)成統(tǒng)一的閾值與標(biāo)準(zhǔn)[12]，但是同一種灌注成像方法的結(jié)果仍然可以反映出不同腦區(qū)的灌注參數(shù)的特點(diǎn)及血流動(dòng)力學(xué)的分布趨勢。本研究資料顯示，正常成人小腦灰質(zhì)的區(qū)域平均腦血流量(rCBV)的均值最高，左右側(cè)均值分別為(2.728±0.5893)、(2.740±0.5374)mL/100g，灰質(zhì)的CBV及CBF均值大于白質(zhì)，而灰質(zhì)的TTP均值小于白質(zhì)。在以雙側(cè)α=0.05的檢驗(yàn)水準(zhǔn)下，左右對(duì)應(yīng)腦區(qū)的灌注參數(shù)的差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)于同一腦區(qū)的灰質(zhì)與白質(zhì)之間，小腦灰/白質(zhì)的TTP、枕葉灰/白質(zhì)的CBF及額葉灰/白質(zhì)的MTT值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.789、0.385、0.205)，其余對(duì)應(yīng)灰白質(zhì)間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

不同腦區(qū)灰質(zhì)的特點(diǎn)為：小腦灰質(zhì)與大腦半球各葉灰質(zhì)間的CBV值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；小腦灰質(zhì)與除了額葉以外的大腦半球灰質(zhì)的CBF值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；枕葉灰質(zhì)與小腦、顳葉灰質(zhì)的MTT值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，不同腦區(qū)灰質(zhì)與灰質(zhì)之間的TTP值的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

不同腦區(qū)白質(zhì)的特點(diǎn)為：不同腦區(qū)白質(zhì)與白質(zhì)之間的TTP值的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而CBV、CBF及MTT值在大多數(shù)腦區(qū)的白質(zhì)之間的差異都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?？梢哉J(rèn)為，正常成人的大腦半球與小腦灰質(zhì)或白質(zhì)之間灌注狀態(tài)不同。而TTP值無論在不同的腦區(qū)之間，還是在不同灰白質(zhì)之間都有較好的一致性；CBV及CBF值在大腦半球的不同區(qū)域之間一致性較好，但是在小腦與大腦半球的腦區(qū)間存在差異。

全腦CTP可快速、無創(chuàng)地評(píng)價(jià)腦血流動(dòng)力學(xué)變化，研究正常人腦血流灌注的特征有助于CTP技術(shù)的臨床應(yīng)用。然而本研究有一定的局限性：首先，樣本的年齡段主要為中老年，尚不確定能否代表青年人群中的腦灌注分布特征；其次，雖然有報(bào)道認(rèn)為大齡人群的腦皮層CBF值會(huì)減小[13]，但本研究樣本量有限，沒有進(jìn)行年齡段分組及性別分組，這些因素對(duì)本研究結(jié)論是否有影響還有待于更大的樣本量進(jìn)一步研究。