CTP_simap評價卒中易損患者CT灌注成像假陽性的臨床價值

孫如鏡，高培毅

計算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）灌注成像已成為缺血性腦血管病影像評估的主要方法，并在臨床實踐中得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。在臨床實踐中，研究者發(fā)現(xiàn)CT灌注成像存在過度評估腦局部缺血的現(xiàn)象，認(rèn)為這種假陽性低灌注區(qū)與患側(cè)側(cè)支循環(huán)的建立密切相關(guān)。為此本課題組搜集了2016年5月-2017年10月連續(xù)的165例病例，對其CT灌注成像資料進(jìn)行回顧性分析，針對由于側(cè)支循環(huán)所造成的CT灌注成像假陽性區(qū)的成因，在傳統(tǒng)CT灌注成像的方法上構(gòu)建一個全新的CT灌注最大密度重建圖（CT perfusion_source images maximum intensity map，CTP_simap），旨在彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法過度判讀低灌注區(qū)的缺陷，從而提高CT灌注成像的準(zhǔn)確性。

1 研究對象與方法

1.1 一般資料 收集2016年5月-2017年10月連續(xù)的首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院慢性缺血性腦血管病患者165例。入選標(biāo)準(zhǔn)：①CT腦局部低灌注的平診患者；②年齡不限，性別不限；③患者均行CT平掃、CT血管成像（CT angiography，CTA）及CTP一站式檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：①急性缺血性卒中患者；②因梗死灶或軟化灶而表現(xiàn)為灌注缺失的患者；③顱內(nèi)血管支架術(shù)后患者；④煙霧病患者；⑤既往有腦出血、腦腫瘤、腦外傷及其他腦部疾病者。

1.2 研究方法

1.2.1 影像學(xué)檢查 所有患者一站式檢查均采用GE Revolution CT。先進(jìn)行CT平掃，掃描參數(shù)：120 kV，300 mAs，層厚5 mm，連續(xù)掃描。再行CTA-CTP檢查：在肘靜脈埋置靜脈留置針，采用雙管高壓注射器（Missouri XD2001，德國歐利奇醫(yī)療有限公司，北京共康科技發(fā)展有限公司），根據(jù)患者體重，以5 ml/s注入50 ml碘海醇注射液[歐乃派克350 mgI/ml，通用電氣藥業(yè)（上海）有限公司]。掃描參數(shù)：80 kV，150 mAs，延遲5 s，動脈期掃描，曝光時間1 s，間隔時間1 s，共掃描8次；靜脈期掃描，曝光時間1 s，間隔時間為2 s，共掃描8次；掃描總時間為45 s，覆蓋范圍為16 cm。將所得到的灌注數(shù)據(jù)傳至工作站進(jìn)行后處理。

1.2.2 圖像處理

1.2.2.1 CT灌注圖像后處理 將原始數(shù)據(jù)傳至AW工作站進(jìn)行處理。灌注參數(shù)圖由灌注軟件自動生成，包括腦血流量（cerebral blood flow，CBF）、腦血容量（cerebral blood volume，CBV）、平均通過時間（mean transit time，MTT）和達(dá)峰時間（time to peak，TTP）。

1.2.2.2 CTP_simap圖像后處理 使用腦灌注軟件CT Perfusion 2.1進(jìn)行后處理。CT灌注原始圖像共包括512幅（共32層，每層16張不同時相的動態(tài)圖像）。選取每一層面的16幅不同時相的動態(tài)原始圖像，根據(jù)最大密度進(jìn)行重組，最后得到這一層面的simap圖。

1.2.2.3 CTA圖像后處理 在512幅CT灌注原始圖像中選取最高動脈峰值時相的32層原始圖像進(jìn)行最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）重建，最終形成該時相的CTA圖像。

1.2.3 側(cè)支循環(huán)的判別方法 真陽性判別：在CTP_simap上觀察傳統(tǒng)CTP低灌注區(qū)，與健側(cè)相比，如果血管影稀疏、密度降低，腦組織密度降低，則判定為真陽性。假陽性判別：在CTP_simap上觀察傳統(tǒng)CTP低灌注區(qū)，與健側(cè)相比，如果血管影、血管密度、腦組織密度正常，則判定為假陽性。

1.2.4 傳統(tǒng)CTP和CTP_simap對有側(cè)支循環(huán)建立的判讀標(biāo)準(zhǔn) 傳統(tǒng)CTP顯示CBF下降，CBV不變或升高，并MTT延長，提示側(cè)支循環(huán)建立良好[4-5]。CTP_simap顯示雙側(cè)血管無明顯差異，提示側(cè)支循環(huán)建立良好。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件。所有收集到的計數(shù)資料用例數(shù)百分比表示，采用卡方檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

全部患者通過CTP_simap圖像判讀CT灌注成像腦局部低灌注的真實性，其中真陽性（無側(cè)支循環(huán)組）55例，假陽性（有側(cè)支循環(huán)組）110例，誤判百分率為66.67%。根據(jù)CT灌注參數(shù)圖（CBV、CBF、MTT、TTP）分析，真陽性（無側(cè)支循環(huán)組）患者中：CBF降低，CBV降低，MTT／TTP延長8例（圖1）；CBF降低／不變，CBV升高，MTT／TTP延長36例；CBF不變，CBV不變，MTT不變、TTP延長5例；CBF不變，CBV不變，MTT／TTP延長6例。假陽性（有側(cè)支循環(huán)組）患者中：CBF降低，CBV升高，MTT／TTP延長67例（圖2、圖3）；CBF不變，CBV不變，MTT／TTP延長37例；CBF不變，CBV升高，MTT／TTP延長4例；CBF不變，CBV不變，MTT不變、TTP延長1例；CBF升高，CBV升高，MTT縮短、TTP延長1例。

將傳統(tǒng)CTP與CTP_simap對側(cè)支循環(huán)建立的判讀結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，采用配對設(shè)計卡方檢驗，結(jié)果顯示傳統(tǒng)CTP和CTP_simap對側(cè)支循環(huán)評價的差異有統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=22.67，P＜0.001）（表1）。

3 討論

腦側(cè)支循環(huán)是指當(dāng)大腦的供血動脈嚴(yán)重狹窄或閉塞時，血流通過其他血管到達(dá)缺血區(qū)，從而代償腦組織缺血狀態(tài)[6-7]。側(cè)支循環(huán)可以分為三級。一級代償為Willis環(huán)，在缺血早期便可通過該途徑發(fā)揮其代償作用。二級代償包括眼動脈和軟腦膜側(cè)支動脈，溝通顱內(nèi)外的血流。三級代償即為新生血管[8]。本研究評估的側(cè)支循環(huán)代償為二級代償中的軟腦膜側(cè)支動脈。

表1 傳統(tǒng)CTP與CTP_simap評估側(cè)支循環(huán)的比較

目前有很多種評估側(cè)支循環(huán)的技術(shù)，如數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）、動態(tài)CTA技術(shù)、CT灌注成像技術(shù)等。而DSA是目前評估側(cè)支循環(huán)的金標(biāo)準(zhǔn)，但因其有創(chuàng)性、操作復(fù)雜等原因而受到限制[9-11]。

動態(tài)CTA技術(shù)可以顯示各個時相的血流狀態(tài)，完成全腦動態(tài)成像，在臨床應(yīng)用中，為了得到準(zhǔn)確的血流動力學(xué)參數(shù)，需要對患者病灶區(qū)域進(jìn)行重復(fù)的動態(tài)掃描[12]。常規(guī)在進(jìn)行圖像后處理時，只選取動脈峰值期對CTA圖像進(jìn)行重組，包括MIP，但當(dāng)有側(cè)支循環(huán)形成時，卻不能顯示其靜脈期才能出現(xiàn)的代償血管。如圖2、圖3所示，CTA均顯示患側(cè)大腦中動脈遠(yuǎn)端的側(cè)支循環(huán)稀疏，但CTP_simap卻顯示患側(cè)的代償血管豐富，甚至超越了健側(cè)血管，這體現(xiàn)了CTA技術(shù)的局限性。

圖1 CT灌注真陽性病例

圖2 CT灌注假陽性病例1

圖3 CT灌注假陽性病例2

CT灌注成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于對腦組織缺血的評價[13]。腦組織缺血程度的評估主要通過CT灌注參數(shù)圖（包括CBF、CBV、MTT和TTP）。CT灌注成像能夠較準(zhǔn)確地反映相應(yīng)腦組織缺血范圍和程度，為臨床個體化治療提供詳實的腦血流動力學(xué)信息[14]。但是在臨床工作中，本課題組發(fā)現(xiàn)在CT腦局部低灌注的診斷中存在一種“假陽性”的結(jié)果，即當(dāng)有效而充分的側(cè)支循環(huán)建立時，CT灌注成像仍顯示為低灌注。如圖2、圖3所示，患側(cè)TTP、MTT延長，CBF下降，CBV升高，提示該側(cè)為低灌注區(qū)，但CTP_simap則顯示患側(cè)側(cè)支循環(huán)的建立甚至比健側(cè)還要充分。筆者認(rèn)為這可能與CT灌注成像數(shù)學(xué)模型的局限性有關(guān)。灌注后處理的方法是選擇大腦前動脈為輸入動脈，上矢狀竇為流出靜脈，從而得到選定層面每一像素的時間-密度曲線（time density curve，TDC），根據(jù)該曲線利用不同的數(shù)學(xué)模型計算出CBV、CBF、MTT、TTP等參數(shù)，再對以上參數(shù)進(jìn)行圖像重建和偽彩色處理得到相應(yīng)的參數(shù)圖[15]。非去卷積法中的斜率法是CT灌注成像的原理之一，其計算公式是：CBF=腦組織上測到的TDC最大初始斜率/參照動脈測到的TDC的峰值高度。醫(yī)學(xué)研究者常選擇一側(cè)大腦前動脈為參照動脈，當(dāng)一側(cè)大血管（如大腦中動脈）存在狹窄或閉塞時，若沒有側(cè)支循環(huán)存在，該動脈供應(yīng)的腦組織缺血，測到的腦組織TDC最大初始斜率減小，CBF降低，即筆者所述的真陽性（圖4A）。若有側(cè)支循環(huán)存在，該動脈供應(yīng)的腦組織會因充分的側(cè)支循環(huán)建立而維持其正常血供，不會存在缺血的情況，但CBF卻仍顯示降低，即筆者所述的假陽性。這是因為側(cè)支循環(huán)路徑延長，對比劑需要更多的時間才能到達(dá)腦組織TDC的峰值高度，若此時仍以大腦前動脈為參照動脈，也會使腦組織上測到的TDC最大初始斜率減小，CBF降低（圖4B、圖4C）。

Amir Kheradmand等[16]認(rèn)為，局部腦血流降低或側(cè)支血管代償均會顯示TTP延長。孫剛等[4]發(fā)現(xiàn)，CBF與CBV均下降并MTT延長提示側(cè)支循環(huán)建立不佳，當(dāng)CBF下降、CBV不變或升高并MTT延長提示側(cè)支循環(huán)建立良好。本研究表明上述方法和CTP_simap對側(cè)支循環(huán)評價的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。由于傳統(tǒng)CTP數(shù)學(xué)模型是在參照動脈最大峰值期相的基礎(chǔ)上進(jìn)行各參數(shù)圖的計算，因此存在明顯的局限性，僅根據(jù)CTP參數(shù)值不能準(zhǔn)確地判別側(cè)支循環(huán)建立情況。

本研究建立的CTP_simap技術(shù)，即對患者的CT灌注成像原始圖像進(jìn)行最大密度重建。該技術(shù)彌補(bǔ)了以上兩種技術(shù)的局限性，可以在一幅圖像上充分完整地顯示不同期相的動脈血管以及腦組織的密度變化，將側(cè)支循環(huán)更真實地呈現(xiàn)出來，從而為臨床治療提供了更準(zhǔn)確的影像學(xué)信息。CTP_simap顯示雙側(cè)血管無明顯差異的病例說明腦患側(cè)側(cè)支循環(huán)建立良好，無需行血管成形術(shù)。以頸動脈狹窄介入治療為例，介入術(shù)前常行CT灌注成像檢查來評估腦組織灌注情況，以期改善由頸動脈狹窄導(dǎo)致的其供血區(qū)域低灌注。然而，腦血管有側(cè)支循環(huán)代償能力，當(dāng)頸動脈狹窄甚至閉塞時，充分的側(cè)支循環(huán)建立仍可使腦灌注保持正常。那么對于這類患者，往往無需進(jìn)行介入治療[17-19]。CTP_simap技術(shù)可以幫助術(shù)者更好地評估腦組織側(cè)支循環(huán)代償情況，篩選出真正適宜頸動脈狹窄介入治療的患者。

目前，用CTP_simap技術(shù)評估腦側(cè)支循環(huán)灌注情況國內(nèi)外尚無報道。本研究表明，一站式CTA-CTP技術(shù)聯(lián)合CTP_simap技術(shù)，可以彌補(bǔ)由于側(cè)支循環(huán)造成的腦局部低灌注的假陽性結(jié)果，為臨床提供更加真實及準(zhǔn)確的信息，且臨床應(yīng)用簡便易行，對卒中易損患者的診斷及指導(dǎo)臨床治療具有重要的應(yīng)用價值[20-21]。該技術(shù)在準(zhǔn)確判別急性缺血性卒中側(cè)支循環(huán)的價值則有待進(jìn)一步研究。

圖4 側(cè)支循環(huán)示意圖---

【點睛】受側(cè)支循環(huán)影響，常規(guī)CT灌注成像可顯示假陽性結(jié)果。本研究建立CT灌注最大密度重建圖可避免這種假陽性結(jié)果的出現(xiàn)。