探討不同輸入動(dòng)脈對(duì)煙霧病CT灌注參數(shù)的影響

劉興利，薛靜，高培毅，王昊，張亞男

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探討不同輸入動(dòng)脈對(duì)煙霧病CT灌注參數(shù)的影響

劉興利，薛靜，高培毅，王昊，張亞男

【摘要】目的：探討煙霧病CT灌注后處理過(guò)程中不同輸入動(dòng)脈對(duì)灌注參數(shù)的影響。方法：選取19例煙霧病患者術(shù)前行能譜CT容積穿梭掃描，在灌注圖像后處理過(guò)程中，每例分別選擇大腦前動(dòng)脈A2段（ACA組）和基底動(dòng)脈（BA組）作為輸入動(dòng)脈，上矢狀竇為輸出靜脈，比較兩組灌注參數(shù)間的差異；將ACA組、BA組的相對(duì)腦血流量（rCBF）分別與單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像（SPECT）結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。所有資料均符合正態(tài)分布，采用配對(duì)t檢驗(yàn)，P＜0 .05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果：ACA組和BA組擬手術(shù)側(cè)灌注參數(shù)對(duì)比：腦血流量（CBF）、達(dá)峰時(shí)間（TTP）差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0 .05），而腦血容量（CBV）、平均通過(guò)時(shí)間（MTT）差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0 .05）。ACA組、BA組擬手術(shù)側(cè)rCBF分別與對(duì)應(yīng)SPECT結(jié)果比較：大腦前動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈分布區(qū)BA組與SPECT結(jié)果差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0 .05），而相應(yīng)區(qū)域ACA組與SPECT結(jié)果差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0 .05）；大腦后動(dòng)脈分布區(qū)BA組、ACA組與SPECT結(jié)果差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0 .05），但BA組更接近SPECT結(jié)果。結(jié)論：煙霧病CT灌注后處理過(guò)程中，輸入動(dòng)脈選擇非受累動(dòng)脈（BA）得到的灌注參數(shù)較選擇受累動(dòng)脈（ACA）更加準(zhǔn)確，故在煙霧病患者行傳統(tǒng)CT灌注掃描時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整掃描基線(xiàn)以使BA包括在掃描范圍內(nèi)。

【關(guān)鍵字】 腦血管，煙霧病；灌注成像；體層攝影術(shù)，X線(xiàn)計(jì)算機(jī)；大腦前動(dòng)脈；基底動(dòng)脈

作者單位：100050 北京，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院放射科（劉興利、薛靜、高培毅、王昊）；100050 北京，北京市神經(jīng)外科研究所（薛靜、高培毅）；100050 北京，磁共振成像腦信息學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（薛靜、高培毅）；100010 北京，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京中醫(yī)醫(yī)院放射科（張亞男）

CT灌注（CTperfusion，CTP）是指靜脈團(tuán)注對(duì)比劑同時(shí)進(jìn)行快速動(dòng)態(tài)CT掃描，再通過(guò)特定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出血流灌注參數(shù)。在CTP圖像后處理過(guò)程中，需要選擇一個(gè)輸入動(dòng)脈和輸出靜脈以獲取每一像素的時(shí)間-密度曲線(xiàn)（time-density curve，TDC）［1］。王欣等［2］研究發(fā)現(xiàn)不同的輸入動(dòng)脈會(huì)對(duì)肺灌注結(jié)果產(chǎn)生影響。在常規(guī)的頭顱CTP掃描中，輸入動(dòng)脈通常選擇大腦前動(dòng)脈（anterior cerebral artery，ACA），輸出靜脈選擇上矢狀竇。然而，煙霧病患者的ACA、大腦中動(dòng)脈（middle cerebral artery，MCA）往往呈慢性進(jìn)行性狹窄或閉塞，此時(shí)若輸入動(dòng)脈仍選擇ACA，其獲得的輸入動(dòng)脈TDC圖可能與正常時(shí)有所差別［3］。本文旨在探討在輸出靜脈相同的前提下，不同輸入動(dòng)脈對(duì)煙霧病患者CTP參數(shù)的影響。由于傳統(tǒng)掃描模式中掃描范圍的限制，前、后循環(huán)血管常不能同時(shí)包含在掃描范圍內(nèi)，故本研究統(tǒng)一采用能譜CT容積穿梭掃描技術(shù)，覆蓋全腦的掃描范圍［4］以便于實(shí)現(xiàn)不同輸入動(dòng)脈的選擇。

材料與方法

1 .病例資料

搜集2013年11月- 2014年9月經(jīng)我院DSA確診且接受單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像（single photon emission co m puterized to m ography，SPECT）檢查的19例煙霧病患者。19例患者中，男6例，女13例，年齡16～52歲，平均33 .6歲。19例患者的臨床分型：8例為短暫性腦缺血發(fā)作（transient ischemic attack，TIA）型，CT檢查未見(jiàn)明顯異常；9例為缺血型；2例為出血型。本組19例患者均為雙側(cè)煙霧病且未接受過(guò)血運(yùn)重建術(shù)。

2 .SPECT檢查

所有患者均行SPECT檢查（GE公司Infinia Haw keye型雙探頭SPECT儀），與CTP檢查間隔時(shí)間為0～14 d，平均3 .26 d。感興趣區(qū)（ROI）默認(rèn)選擇基底節(jié)或側(cè)腦室層面的大腦前動(dòng)脈（ACA）、大腦中動(dòng)脈（MCA）及大腦后動(dòng)脈（posterior cerebral artery，PCA）的皮層分布區(qū)。每一血管分布區(qū)的相對(duì)腦血流量（the relative cerebral blood flow，rCBF）值等于該區(qū)域的CBF值與雙側(cè)小腦半球CBF之和的比值。有研究表明［5］，這種小腦半球比值法在煙霧病的血流灌注半定量評(píng)估中更加準(zhǔn)確、客觀(guān)。掃描過(guò)程中為提高其準(zhǔn)確性，ROI層面一般連續(xù)掃4層（層厚2 .95 m m），其中每層MCA分布區(qū)又被劃分為4個(gè)區(qū)域，故計(jì)算時(shí)每個(gè)血管分布區(qū)的rCBF值等于各層面之和的均值。

3 .CTP檢查

所有患者均接受GEDiscovery CT750 HD（寶石能譜CT）容積穿梭掃描。掃描參數(shù)如下：管電壓100 k V，管電流400 m A，轉(zhuǎn)速0 .4 s，視野25 cm×25 cm，矩陣512×512，層厚5 m m。使用雙筒高壓注射器（Ulrich Missouvi XD2501-C）向肘正中靜脈以團(tuán)注的方式注射60 m L對(duì)比劑（碘普羅胺，370 m g I／m L），團(tuán)注流率為5 m L／s，延遲5～10 s開(kāi)始進(jìn)行容積穿梭掃描，掃描范圍約110 m m。

4 .CTP圖像后處理

掃描結(jié)束后，獲得450幅層厚為5 m m的shuttle序列圖像并傳送到GEAW4 .4工作站進(jìn)行灌注圖像的后處理。手動(dòng)選擇輸入動(dòng)脈及輸出靜脈，并在去除腦脊液及顱骨的影響后通過(guò)去卷積法獲取每一像素的TDC圖，從而重建出CTP參數(shù)圖。輸入動(dòng)脈先后選擇ACA、基底動(dòng)脈（basilar artery，BA），輸出靜脈選擇上矢狀竇得到ACA組和BA組的灌注參數(shù)：腦血流量（cerebral blood flow，CBF）、腦血容量（cerebral blood volu me，CBV）、達(dá)峰時(shí)間（time to peak，TTP）和平均通過(guò)時(shí)間（mean transit time，MTT）。CTP參數(shù)圖的ROI統(tǒng)一選擇與該患者SPECT檢查ROI相同或相近的層面，擬手術(shù)側(cè)ACA、MCA及PCA的皮層分布區(qū)被勾畫(huà)出來(lái)作為ROI，并通過(guò)自動(dòng)鏡像法勾畫(huà)對(duì)側(cè)的區(qū)域。雙側(cè)小腦半球最大層面也同時(shí)被勾畫(huà)出來(lái)以便計(jì)算rCBF（rCBF等于該區(qū)域的CBF與雙側(cè)小腦半球CBF之和的比值）。

5 .統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS16 .0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，計(jì)量資料以（x±s）表示，所有資料均符合正態(tài)分布，選擇配對(duì)t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，P＜0 .05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

當(dāng)ACA作為輸入動(dòng)脈時(shí)，其動(dòng)脈的TDC圖較BA作為輸入動(dòng)脈時(shí)峰值低，TTP延后（圖1）。不同輸入動(dòng)脈所得到的灌注參數(shù)圖不完全相同，但兩組灌注參數(shù)圖灌注異常區(qū)均與SPECT能較好地吻合（圖2）。

ACA、MCA分布區(qū)BA組與ACA組擬手術(shù)側(cè)灌注參數(shù)對(duì)比：CBF、TTP間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0 .05），CBV、MTT間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0 .05，表1、2）。ACA、MCA分布區(qū)BA組擬手術(shù)側(cè)rCBF與SPECT結(jié)果間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0 .05）；而ACA組擬手術(shù)側(cè)rCBF與SPECT結(jié)果間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0 .05，表3、4）。

PCA分布區(qū)BA組與ACA組擬手術(shù)側(cè)灌注參數(shù)對(duì)比：CBF、TTP間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0 .05），CBV、MTT間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0 .05，表5）。PCA分布區(qū)BA組、ACA組擬手術(shù)側(cè)rCBF與SPECT結(jié)果間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0 .05），但BA組均值較ACA組更接近SPECT結(jié)果（表6）。

表1　ACA分布區(qū)BA組與ACA組擬手術(shù)側(cè)灌注參數(shù)對(duì)比

表2　MCA分布區(qū)BA組與ACA組擬手術(shù)側(cè)灌注參數(shù)對(duì)比

表3　ACA分布區(qū)ACA組、BA組擬手術(shù)側(cè)rCBF與SPECT結(jié)果對(duì)比

表4　MCA分布區(qū)ACA組、BA組擬手術(shù)側(cè)rCBF與SPECT結(jié)果對(duì)比

表5　PCA分布區(qū)BA組與ACA組擬手術(shù)側(cè)灌注參數(shù)對(duì)比

表6　PCA分布區(qū)ACA組、BA組擬手術(shù)側(cè)rCBF與SPECT結(jié)果對(duì)比

討 論

本研究灌注圖像后處理過(guò)程中的數(shù)學(xué)模型使用去卷積法，該數(shù)學(xué)模型綜合考慮灌注的輸入動(dòng)脈和輸出靜脈，得到的CBF與實(shí)際生理過(guò)程更接近［6，7］。該模型原理為將每個(gè)像素的位置時(shí)程轉(zhuǎn)化為能夠代表對(duì)比劑隨時(shí)間的推移在組織內(nèi)殘留情況的推動(dòng)剩余函數(shù)（im pulse residue function，IRF），即隨時(shí)間變量改變的IRF的總和等于與總的動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑濃度相關(guān)的組織時(shí)間密度曲線(xiàn)，計(jì)算公式為C（t）= CBF· ［Ca（t）?R（t）］，其中C（t）為某一像素組織的對(duì)比濃度，Ca（t）為相應(yīng)動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑的濃度，R（t）為推動(dòng)剩余函數(shù)，?代表卷積運(yùn)算［8，9］，即CBF= C（t）／［Ca（t）?R（t）］，由公式可知，CBF值受輸入動(dòng)脈的影響。同時(shí)，根據(jù)中心容積定理［10-12］，CBF= CBV／MTT。

本文研究結(jié)果顯示在CTP圖像后處理過(guò)程中，不同的輸入動(dòng)脈對(duì)CBV、MTT影響顯著而對(duì)CBF、TTP影響不明顯，其原因可能為受累動(dòng)脈不同程度的狹窄或閉塞導(dǎo)致其血流速度及血管通透性與非受累動(dòng)脈不同，從而造成CBV、MTT具有差異性［13］。

本研究還得出：不同輸入動(dòng)脈得到的rCBF與SPECT結(jié)果間具有差異性，而這種差異在A(yíng)CA、MCA分布區(qū)最為明顯；表3、4、6還表明，與SPECT結(jié)果相比，各血管分布區(qū)受累動(dòng)脈組（ACA組）均較非受累動(dòng)脈組（BA組）明顯高估rCBF值，其原因可能與公式中CBF值與相應(yīng)動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑濃度呈反比有關(guān)，而在BA組與ACA組的TDC圖對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，BA組的輸入動(dòng)脈對(duì)比劑濃度均較ACA組高。

本研究的局限性：首先樣本數(shù)量較少；其次手動(dòng)勾畫(huà)的CTP的ROI與SPECT自動(dòng)勾畫(huà)的ROI存在一定的誤差，有待增加樣本量進(jìn)一步研究。

在煙霧病的CTP圖像后處理過(guò)程中，不同輸入動(dòng)脈會(huì)對(duì)灌注參數(shù)產(chǎn)生影響，應(yīng)盡量選擇非受累動(dòng)脈如BA作為輸入動(dòng)脈。傳統(tǒng)CTP掃描模式下，因掃描范圍的限制，可能無(wú)法同時(shí)將后循環(huán)非受累動(dòng)脈包含在掃描范圍內(nèi)，此時(shí)可適當(dāng)改變掃描定位線(xiàn)或使用全腦灌注，以便在圖像后處理過(guò)程中選擇非受累動(dòng)脈作為輸入動(dòng)脈從而進(jìn)行更為準(zhǔn)確的灌注圖像后處理。

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·頭頸部影像學(xué)·

The influence of different arterialinput function for postprocessing of cerebral CTperfusion on the perfusion parameters in moyamoya disease

LIUXing-li，XUEJing，GAOPei-yi，et al.Department of Radiology，Beijing Tiantan Hospital，Capital Medical University，Beijing 100050，P.R.China

【Abstract】Objective：To discuss the influence of different artery input on cerebral blood perfusion parameters of the m oyam oya disease .Methods：CTperfusion（CTP）datasets w hich were obtained fro m 19 preoperative m oyam oya patients were retrospectively postprocessed using the same venous output function and different artery input function（AIF）selections .The basilar artery（BAgroup）and the second seg ment of the anterior cerebral artery（ACAgroup）were used as the input arteries .CTPvalues obtained fro m different AIFwere measured and co m pared .At last，the relative cerebral blood flow（rCBF）of the ACAgroup and BAgroup were co m pared with SPECTrespectively，and paired ttest was used .Results：Co m paring the perfusion values of BAgroup with ACAgroup on the potential surgical side，the difference of CBVand MTTwas statistically significant（P＜0 .05），w hile the difference of CBFand TTPwas not .Co m paring the rCBFof ACAand MCAdistribution in the potential surgical side with SPECT，the difference with ACAgroup was statistically significant （P＜0 .05）and the BAgroup was not（P＞0 .05），w hile on the PCAdistribution，either ACAgroup or BAgroup had no statistical significance（P＞0 .05），but the mean value of BAgroup was closer to the SPECT.Conclusion：The use of'non-affected AIF'can make the perfusion parameters m ore accurate .So the baseline of the conventional CTperfusion scanning can be adjusted so as to make the basilar artery included in the scan range .

【Key words】Cerebrovascular m oyam oya disease；Perfusion imaging；To m ography，X-ray co m puted；Anterior cerebral artery；Basilar artery

收稿日期：（2015-08-31 修回日期：2015-11-10）

基金項(xiàng)目：“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011 BA108 B09）；北京市衛(wèi)生系統(tǒng)高層次衛(wèi)生技術(shù)人才培養(yǎng)計(jì)劃（2013 - 3 - 049）

通訊作者：薛靜，E-mail：xuejing2006＠126 .co m

作者簡(jiǎn)介：劉興利（1988 -），女，四川瀘州人，碩士研究生，住院醫(yī)師，主要從事神經(jīng)系統(tǒng)影像診斷和研究。

DOI：10 .13609／j.cnki.1000-0313 .2016 .02 .013

【中圖分類(lèi)號(hào)】R743 .4；R814 .42

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1000-0313（2016）02-0151-04