不同采樣間隔時(shí)間對顱腦CT灌注參數(shù)的影響

石慧鈴，梁 毅，郭家俊

（廣西壯族自治區(qū)江濱醫(yī)院 放射科,廣西 530021）

關(guān)鍵字：體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；腦；灌注成像；采樣間隔

當(dāng)今社會(huì)腦卒中發(fā)病率呈明顯上升趨勢，顱腦CT 灌注成像（CT perfusion imaging，CTP）作為一種有效的檢查手段可直接、直觀、全面地獲得腦血流動(dòng)力學(xué)信息及顱內(nèi)血管病變情況，對于腦血管疾病的診斷、鑒別及預(yù)后評估具有重要作用［1］。顱腦CTP需對全腦或ROI所在的層面進(jìn)行連續(xù)反復(fù)掃描，X線輻射劑量較常規(guī)CT平掃明顯增加［2］。但近年來有學(xué)者認(rèn)為，增加CT灌注采樣間隔可明顯減低X線有效輻射劑量［3］。本研究旨在探討顱腦CTP不同采樣間隔時(shí)間對灌注參數(shù)的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年7月—2021年6月因腦血管病在廣西壯族自治區(qū)江濱醫(yī)院接受CTP檢查的42例患者為研究對象，男31例，女11例，年齡33-79歲，平均年齡（63.2±13.5）歲，其中11例患者于就診前6h出現(xiàn)急性腦卒中癥狀。納入標(biāo)準(zhǔn)：①無大動(dòng)脈閉塞性腦血管病變，或病變僅累及單側(cè)腦實(shí)質(zhì)；②無顱內(nèi)出血征象；③無碘對比劑過敏，肝、腎功能正常；④腦內(nèi)無金屬植入物。排除標(biāo)準(zhǔn)：①顱內(nèi)占位術(shù)后改變累及雙側(cè)腦實(shí)質(zhì)；②雙側(cè)顱內(nèi)血管異常；③顱腦術(shù)后改變；④腦室內(nèi)積血、蛛網(wǎng)膜下腔出血，且出血原因、責(zé)任血管不明。所有入選患者年齡符合正態(tài)分布。此研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，均已告知受試者本實(shí)驗(yàn)存在的風(fēng)險(xiǎn)以及存在的意義，并取得受試者或家屬簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

采用德國西門子Siemens Definition Flash CT?；颊呷⊙雠P位，經(jīng)雙筒高壓注射器于肘靜脈注射非離子型碘對比劑（碘海醇注射液350mgI/ml）50ml，注射速率為5.0ml/s，后以相同速率注射生理鹽水20ml。掃描范圍為頸1椎體下緣至顱頂，掃描線與顱底平行，采用容積掃描方式，管電壓80kV，管電流采用 150mA，X線管轉(zhuǎn)速 0.28轉(zhuǎn)/s，掃描層厚為5mm，重建卷積核D23f smooth BHClodine。注射對比劑后5s進(jìn)行全腦動(dòng)態(tài)容積掃描，總掃描時(shí)間為45.0s，間隔時(shí)間為1.5s，共掃描30次。掃描所得第1-30期原始數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)組。在標(biāo)準(zhǔn)組中動(dòng)脈峰值期CTP數(shù)據(jù)前后，每間隔1-3期抽取1期CTP數(shù)據(jù)，以此類推分別獲得前后間隔時(shí)間為3.0s、4.5s、6.0s的重建圖像，定義為模擬組1、模擬組2、模擬組3。

1.3 圖像評價(jià)

將標(biāo)準(zhǔn)組、模擬組1、模擬組2、模擬組3原始數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入Syngo.via工作站CT灌注軟件進(jìn)行灌注分析。選取左側(cè)（健側(cè)）頸內(nèi)動(dòng)脈C7段作為輸入動(dòng)脈（arterial input function，AIF），上矢狀竇作為輸出靜脈（venous output function，VOF），計(jì)算動(dòng)脈和靜脈的時(shí)間-密度曲線和達(dá)峰時(shí)間。在標(biāo)準(zhǔn)組、模擬組1、模擬組2、模擬組3灌注圖上分別選取基底節(jié)層面灰質(zhì)區(qū)、白質(zhì)區(qū)設(shè)置ROI興趣區(qū)，獲取腦血流量（cerebral blood flow ，CBF）、腦血容量（cerebral blood volume，CBV）、 平均通過時(shí)間 （mean transit time，MTT）及達(dá)峰時(shí)間（time to peak，TTP）相應(yīng)數(shù)值，保持4組測量ROI的層面、大小和位置一致，各ROI測量3次，取平均值。計(jì)算絕對百分比誤差值=（模擬組灌注參數(shù)值-標(biāo)準(zhǔn)值灌注參數(shù)值）/標(biāo)準(zhǔn)組灌注參數(shù)值×100%。

由2名從事放射診斷工作至少5年的醫(yī)師分別對模擬組1、模擬組2、模擬組3與標(biāo)準(zhǔn)組灌注偽彩圖視覺差異進(jìn)行主觀評價(jià)，意見不統(tǒng)一時(shí)協(xié)商達(dá)成一致結(jié)果。評分采用4分制，4分：不存在差異，能夠正確診斷；3分：存在較小差異，不影響診斷結(jié)果；2分：存在較大差異，可能影響診斷結(jié)果；1分：存在明顯差異，完全不能診斷。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。客觀參數(shù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)值（±s）表示，模擬組與標(biāo)準(zhǔn)組視覺差異的主觀評分采用例（%）表示。不同采樣間隔時(shí)間與灌注偽彩圖視覺差異評分的相關(guān)性分析采用Spearman等級(jí)相關(guān)分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 客觀評價(jià)

模擬組1、模擬組2的基底節(jié)層面腦灰質(zhì)和腦白質(zhì)CBF、CBV、MTT、TTP絕對百分比誤差值均值均＜10%；模擬組3的基底節(jié)層面腦灰質(zhì)CBV、CBF、MTT和腦白質(zhì)CBV絕對百分比誤差值均值均＜10%，模擬組3的基底節(jié)層面腦灰質(zhì)TTP和腦白質(zhì)CBF、MTT、TTP絕對百分比誤差值均值均＞10%，見表1。

表1 基底節(jié)層面不同采樣間隔CT灌注參數(shù)絕對百分比誤差值（%）

2.2 主觀評價(jià)

CBF、CBV灌注偽彩圖中，所有模擬組與標(biāo)準(zhǔn)組視覺差異的主觀評分均≥3分；MTT灌注偽彩圖中，模擬組1、模擬組2與標(biāo)準(zhǔn)組視覺差異的主觀評分≥3分，模擬組3與標(biāo)準(zhǔn)組視覺差異的主觀評分在2-3分之間；TTP灌注偽彩圖中，模擬組1與標(biāo)準(zhǔn)組視覺差異的主觀評分≥3分，模擬組2與標(biāo)準(zhǔn)組視覺差異的主觀評分以3分為主且在2-4分之間，模擬組3與標(biāo)準(zhǔn)組視覺差異的主觀評分以2分為主且在2-3分之間。所有模擬組的CBV、CBF、MTT、TPP灌注偽彩圖視覺差異評分與采樣間隔時(shí)間均呈負(fù)相關(guān)（P＜0.05），各灌注參數(shù)的視覺差異評分隨采樣間隔時(shí)間延長而遞減，見表2、圖1。

圖1 不同采樣間隔的MTT灌注偽彩圖比較

表2 不同采樣間隔模擬組與標(biāo)準(zhǔn)組灌注偽彩圖視覺差異主觀評價(jià)結(jié)果[例（%）]

續(xù)表2 不同采樣間隔模擬組與標(biāo)準(zhǔn)組灌注偽彩圖視覺差異主觀評價(jià)結(jié)果[例（%）]

3 討論

CTP作為一種可直接、直觀、全面地獲得腦血流動(dòng)力學(xué)信息及顱內(nèi)血管病變情況的有效的檢查手段，對于腦血管疾病的診斷、鑒別及預(yù)后評估具有重要作用，但是存在輻射劑量大的不足。近年來有學(xué)者認(rèn)為，增加CT灌注采樣間隔可明顯減低X線有效輻射劑量［4］。本研究以1.5s采樣間隔作為參照，模擬 3.0s、4.5s、6.0s采樣間隔進(jìn)行 CTP 重建［5-6］，旨在分析不同采樣間隔對CT灌注參數(shù)及圖像質(zhì)量的影響。

CTP通過對選定層面進(jìn)行連續(xù)多次動(dòng)態(tài)掃描，可獲得相應(yīng)層面內(nèi)每個(gè)像素的時(shí)間-密度曲線。灌注參數(shù)值是根據(jù)時(shí)間-密度曲線建立數(shù)學(xué)模型而計(jì)算出來的，因此適當(dāng)增加采樣間隔時(shí)間，減少總掃描次數(shù)，可以降低輻射劑量而不影響圖像質(zhì)量［7］。但采樣間隔時(shí)間過大，則可能錯(cuò)過動(dòng)靜脈峰值時(shí)間點(diǎn)，從而使灌注參數(shù)值產(chǎn)生偏差［8］。CT灌注參數(shù)由于人為差異，如采集的序列、后處理軟件及手動(dòng)選擇AIF和VOF等，具有較高的可變性。有學(xué)者通過觀察在不同腦區(qū)域人工勾畫ROI對于灌注參數(shù)的影響，認(rèn)為在臨床診斷中，如果總體異率＜10%則灌注圖不會(huì)產(chǎn)生視覺誤差，因此10%絕對百分比誤差可作為一個(gè)與臨床相關(guān)的誤差指標(biāo)［9］。本研究結(jié)果顯示，模擬組1、模擬組2的基底節(jié)層面腦灰質(zhì)和腦白質(zhì)CBF、CBV、MTT、TTP絕對百分比誤差值均值均＜10%；模擬組3的基底節(jié)層面腦灰質(zhì)CBV、CBF、MTT和腦白質(zhì)CBV絕對百分比誤差值均值均＜10%，模擬組3的基底節(jié)層面腦灰質(zhì)TTP和腦白質(zhì)CBF、MTT、TTP絕對百分比誤差值均值均＞10%。本研究中模擬組1、模擬組2的基底節(jié)層面腦灰質(zhì)和腦白質(zhì)CBF、CBV、MTT、TTP，以及模擬組3的基底節(jié)層面腦灰質(zhì)CBV、CBF、MTT和腦白質(zhì)CBV絕對百分比誤差值始終保持在10%以下，提示以3.0s或4.5s為采樣間隔得到的CT灌注參數(shù)不存在明顯差異，且原始數(shù)據(jù)減少對CBV結(jié)果無明顯影響。但模擬組3的基底節(jié)層面腦灰質(zhì)TTP和腦白質(zhì)CBF、MTT、TTP絕對百分比誤差值均值均＞10%，提示以6.0s為采樣間隔得到的CBF、MTT、TTP結(jié)果可能存在差異［10］。 這可能與 CBF、MTT、TTP 是反映灌注情況變化的敏感指標(biāo)有關(guān)［11］，由于其敏感性，CT灌注參數(shù)容易受到影響。

提高時(shí)間分辨率能夠改善時(shí)間-密度曲線的質(zhì)量，從而提高灌注參數(shù)測量的準(zhǔn)確性。降低時(shí)間分辨率會(huì)導(dǎo)致灌注圖的圖像質(zhì)量下降，選擇不同采樣間隔時(shí)間對灌注偽彩圖的圖像質(zhì)量可能產(chǎn)生影響［12-13］。本研究數(shù)據(jù)表明，在不同采樣間隔下，CBF、CBV灌注偽彩圖視覺差異較小，不影響診斷結(jié)果；在3.0s、4.5s采樣間隔下，MTT、TTP灌注偽彩圖視覺差異較小，不影響診斷結(jié)果；在6.0s采樣間隔下，MTT、TTP灌注偽彩圖視覺差異較大，可能影響診斷結(jié)果。提示采樣間隔≤4.5s的掃描方案灌注偽彩圖視覺差異較小，對診斷結(jié)果不產(chǎn)生影響。采樣間隔為6.0s以上的掃描方案灌注偽彩圖視覺差異較大可能產(chǎn)生影響。本研究結(jié)果與既往文獻(xiàn)報(bào)道相符［14］，其原因主要為較大采樣間隔時(shí)間可能會(huì)引起動(dòng)靜脈強(qiáng)化峰值位置偏移，從而影響灌注參數(shù)和圖像質(zhì)量。同時(shí)，本研究還發(fā)現(xiàn)灌注偽彩圖視覺差異評分與采樣間隔時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，評分分值隨采樣間隔時(shí)間延長而遞減。當(dāng)采樣間隔≤4.5s時(shí)，可獲得更精準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)。因此，在保證圖像質(zhì)量前提下，選擇3.0s-4.5s采樣間隔既能有效降低X線輻射劑量，又能保證CTP診斷的準(zhǔn)確性。

本研究的局限性：①未進(jìn)行實(shí)際的采樣，而是通過標(biāo)準(zhǔn)組剔除數(shù)據(jù)模擬所得出的數(shù)據(jù)；②樣本量較??；③標(biāo)準(zhǔn)組切換時(shí)間為所用設(shè)備最快響應(yīng)時(shí)間，臨床當(dāng)全腦灌注掃描范圍超出常規(guī)時(shí)，是否能滿足這個(gè)模式切換時(shí)間尚有待實(shí)踐證實(shí)。

綜上所述，不同采樣間隔時(shí)間對顱腦CT灌注參數(shù)有一定的影響；選擇3.0s-4.5s采樣間隔既能有效降低X線輻射劑量，又能保證CTP診斷的準(zhǔn)確性。本研究所用方案為臨床顱腦CT灌注提供了新的方法，具有重要的臨床價(jià)值。