CT灌注成像

静脉快速团注对比剂时、对感兴趣区层面进行连续CT扫描

CT灌注成像不同于动态扫描,是在静脉快速团注对比剂时,对感兴趣区层面进行连续CT扫描,从而获得感兴趣区时间--密度曲线,并利用不同的数学模型,计算出各种灌注参数值,因此能更有效、并量化反映局部组织血流灌注量的改变，这是一种CT应用领域的前沿科技，对明确病灶的血液供应具有重要意义，在脑梗塞的早期发现上有广泛运用。

背景

1979年，正值亨氏（Hounsfield）研制出世界上第一台 CT 机 8 年之际，Axel率先倡导从动态增强CT 资料中了解组织的血流灌注情况，开创了功能性 CT 成像的先河。但是，由于该技术需要快速采集、处理图像，CT 灌注检查自 2 0世纪 8 0 年代起一直限于电子枪 CT对肾脏和心肌血流的研究。1990年单层面螺旋 CT（SSCT）问世后，人们可以用 SSCT 进行灌注检查。多层面 CT （MSCT ）则使 T 灌注从单层动态发展为多层动态，进一步拓宽了 C T 的应用范围。目前 CT 灌注已成为 CT 常规检查中的一部分，为评价急慢性脑缺血，肝、胰和骨骼的良恶性肿瘤的诊断和鉴别诊断，提供了更有价值的影像学方法。

成像原理

CT 灌注成像有非去卷积法和去卷积法，其原理是基于对比剂具有放射性同位素的弥散特点，通过从静脉团注对比剂，在同一区域行重复快速 CT 扫描，建立动脉、组织、静脉的时间密度曲线（TDC ），并通过不同的数学模型计算出灌注参数及彩色函数图，从而对组织的灌注量及通透性作出评价。

非去卷积法

非去卷积法应用 Fick 原理，即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，它又分为瞬间法和斜率法。

(1)瞬间法（moments method）该法由 Axel 于 1980 年首先提出，其理论基础是示踪剂稀释理论。他认为在没有对比剂外渗和消除对比剂再循环的情况下，可根据时间密度曲线计算出脑血容量（CBV ）。

(2)斜率法（slope method）这种方法由 Peters 于 1987 年提出，他认为当时间小于最短通过时间时，所有注入的对比剂均留在脑血管内，其前提是假设对比剂从流入动脉开始到最短通过时间这期间没有静脉流出，即 CV（t）= 0，那么脑血流量 CBF=Q（t）最大初始斜率 /Ca（t）的峰值高度。

去卷积法

该法是在上述两种非去卷积法概念的基础上，由 Cenic 等于 1999 年提出。由于非去卷积法假定对比剂的注射速率是瞬间的，与实际情况不相符合，要想获得血流量和平均通过时间的定量结果，运算法必须要考虑到对比剂的实际注射速率，把每个像素位置的时程数据转化为相应的推动剩余函数（impulseresidue function，IRF），或称为脉冲式特征曲线函数（impulse responsefunction，IRF），以此来反映静脉团注对比剂后随时间的推移对比剂在组织内的数量。去卷积法利用推动剩余函数计算对比剂静脉流出，对灌注的流入动脉和流出静脉综合考虑，计算 BF 、BV 和 MTT时不需要对潜在的脉管系统进行假设，与实际的血流动力学相近，计算出的灌注参数和函数图更能反映病变内部的实际情况。

成像技术

目前世界上 CT 灌注成像技术方法众多，其参数各异，但是，数学模型却不外乎非去卷积算法和去卷积算法。

西门子公司使用斜率法计算得出血容量（BV ）至峰值时间（TTP ）以及瞬间最大密度投影（tMIP ）函数图。BV 从组织增强峰值与动脉增强峰值的比率中计算出来。飞利浦公司 C T 灌注软件也使用斜率法计算函数，但使用Mullani～Gould 公式计算瞬间最大密度投影（tMIP）图像、峰值增强图像、TTP 、MTT 的函数图。先在动脉内放置一个感兴趣区，得到一条光滑的动脉增强曲线，以此来确定至峰值时间。G E 公司使用去卷积算法，对动态图像数据进行分析，获得 BF 、BV 、MTT 、PS 等灌注参数及函数图。2001 年，该公司把多层技术与CT 灌注成像相结合研制开发了新的软件包，实现了多层同层动态CT 灌注扫描，即“Toggling-Table”技术，克服了单层螺旋 CT 的 Z轴扫描范围小的缺点，可实现多层同时扫描，增大了检查的纵向解剖范围，能够挑选病变截面较大、静脉清楚、图像质量好的一组进行分析，使得到的灌注参数更加准确。

临床应用

目前，CT 灌注的临床应用主要在急性脑缺血和肿瘤学的研究方面。脑缺血时局部血流减少，灌注的目的在于了解缺血的程度，量化分析单位组织内的血液动力学变化，从而对缺血组织进行评价，及时恢复正常血供。对肿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细血管通透性的改变，通过抗血管生成抑制肿瘤生长。

急性脑缺血

临床上 CT 广泛应用于脑卒中检查以除外脑出血抑或脑缺血，其中，后者占85%，大部分患者在发病 6 小时之内 CT往往表现正常或不典型而误诊或漏诊。

肿瘤

肿瘤是血管生成依赖性疾病。肿瘤血管生成是新生血管在肿瘤血管上形成的过程。在血管生成之前，由于缺乏营养、氧气和生长因子等，肿瘤生长慢、体积小，常常在 2 ～3mm ；血管生成之后，不但肿瘤生长速度明显加快，而且使其产生了转移能力，血管生成量化的标准是微血管密度（MVD ）计数，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。不同性质的肿瘤或分化程度不同的恶性肿瘤，其血液动力学改变也不相同。肿瘤恶性程度越高，其分化程度越低，肿瘤新生血管的内皮细胞越不完整，相邻的细胞间隙越大，肿瘤细胞越容易进出血管造成远处转移。C T 灌注成像可反映出活体内肿瘤血管生成的微血管变化，评价肿瘤的良、恶性程度。虽然常规 C T 检查可提供肿瘤的解剖学影像，若将其与 CT 灌注成像技联用，不仅可发现有利于诊断的额外信息和线索，而且对肿瘤的分期、分级、预后以及对肿瘤的疗效观察也非常有用。

其他

CT 灌注成像在评价慢性脑缺血、肝硬化、肝移植、肾小球滤过和肾动脉狭窄等方面也有应用。

影响因素及技术限度

CT 灌注成像反映的是单位时间内每像素或体素内对比剂浓度的变化，灌注参数和图像质量受扫描条件、对比剂量、注射速度、原始图像重建条件、计算法则、运动伪影、部分容积效应、病人心输出量等多种因素影响。

CT 灌注成像技术的限度之一就是检查范围较小。既往传统 CT或 SSCT 均为单层动态扫描，即使目前的 MSCT 虽可实现多层同层动态扫描，在一定程度上增加了Z轴扫描范围，但是其时间分辨率明显下降。由于 MTT 和 PS 的质量与精确度在很大程度上取决于数据集时间分辨率。一般情况下，1 秒的时间分辨率就够了，时间分辨率降低，其精确度就会降低，另外，病人的任何运动都可导致灌注值出现误差，完全局限于图像平面内的各种运动无论是平移还是旋转，都可用图像配位的方法来解决，但是图像以外的运动将引起数据丢失。尽管，在多层面研究中，可逐一层面追踪运动组织，但其能力有限，由呼吸引起的层面不连贯仍然是一个棘手问题，呼吸门控有可能使这一问题得到部分解决，但会导致时间分辨率下降。由于 X 线束硬化伪影对 CT灌注结果有明显影响，当显示野内存在假牙、假体或心腔的高密度对比剂周围有密度伪影时，应慎用 CT 灌注检查。

展望

随着肝脏 CT 灌注软件特别是有关毛细血管通透性软件的开发、上市，CT 灌注成像技术已越来越成熟，与 PET 标准化摄取值类似的计算标准化灌注值的 CT 灌注软件包的应用，对肿瘤的研究也有了进一步提高。新的图像采集方法使一次获得多个生理参数成为可能，新上市的对比剂可在血管内存留较长时间，部分地克服了普通对比剂的不足。MSCT 与灌注成像技术结合，实现了多层同层动态 CT 灌注扫描。自动毫安秒技术降低了与重复扫描有关的射线量，呼吸门控的应用减少了胸部功能检查时的运动伪影，心电门控使心脏 CT 灌注检查更加精确。PET/CT 装置的发明为 CT 灌注与 PET 有关葡萄糖代谢或其它生理资料的融合提供了机遇，对研究活体内组织缺血、肿瘤血管生成与葡萄糖代谢的关系可提供更有价值的信息。

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