探讨不同输入动脉对烟雾病CT灌注参数的影响

刘兴利，薛静，高培毅，王昊，张亚男



探讨不同输入动脉对烟雾病CT灌注参数的影响

刘兴利，薛静，高培毅，王昊，张亚男

【摘要】目的：探讨烟雾病CT灌注后处理过程中不同输入动脉对灌注参数的影响。方法：选取19例烟雾病患者术前行能谱CT容积穿梭扫描，在灌注图像后处理过程中，每例分别选择大脑前动脉A2段（ACA组）和基底动脉（BA组）作为输入动脉，上矢状窦为输出静脉，比较两组灌注参数间的差异；将ACA组、BA组的相对脑血流量（rCBF）分别与单光子发射计算机断层成像（SPECT）结果进行对比。所有资料均符合正态分布，采用配对t检验，P＜0 .05为差异具有统计学意义。结果：ACA组和BA组拟手术侧灌注参数对比：脑血流量（CBF）、达峰时间（TTP）差异均无统计学意义（P均＞0 .05），而脑血容量（CBV）、平均通过时间（MTT）差异均具有统计学意义（P均＜0 .05）。ACA组、BA组拟手术侧rCBF分别与对应SPECT结果比较：大脑前动脉、大脑中动脉分布区BA组与SPECT结果差异均无统计学意义（P均＞0 .05），而相应区域ACA组与SPECT结果差异均具有统计学意义（P均＜0 .05）；大脑后动脉分布区BA组、ACA组与SPECT结果差异均无统计学意义（P均＞0 .05），但BA组更接近SPECT结果。结论：烟雾病CT灌注后处理过程中，输入动脉选择非受累动脉（BA）得到的灌注参数较选择受累动脉（ACA）更加准确，故在烟雾病患者行传统CT灌注扫描时，可适当调整扫描基线以使BA包括在扫描范围内。

【关键字】 脑血管，烟雾病；灌注成像；体层摄影术，X线计算机；大脑前动脉；基底动脉

作者单位：100050 北京，首都医科大学附属北京天坛医院放射科（刘兴利、薛静、高培毅、王昊）；100050 北京，北京市神经外科研究所（薛静、高培毅）；100050 北京，磁共振成像脑信息学北京市重点实验室（薛静、高培毅）；100010 北京，首都医科大学附属北京中医医院放射科（张亚男）

CT灌注（CTperfusion，CTP）是指静脉团注对比剂同时进行快速动态CT扫描，再通过特定的数学模型计算出血流灌注参数。在CTP图像后处理过程中，需要选择一个输入动脉和输出静脉以获取每一像素的时间-密度曲线（time-density curve，TDC）［1］。王欣等［2］研究发现不同的输入动脉会对肺灌注结果产生影响。在常规的头颅CTP扫描中，输入动脉通常选择大脑前动脉（anterior cerebral artery，ACA），输出静脉选择上矢状窦。然而，烟雾病患者的ACA、大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）往往呈慢性进行性狭窄或闭塞，此时若输入动脉仍选择ACA，其获得的输入动脉TDC图可能与正常时有所差别［3］。本文旨在探讨在输出静脉相同的前提下，不同输入动脉对烟雾病患者CTP参数的影响。由于传统扫描模式中扫描范围的限制，前、后循环血管常不能同时包含在扫描范围内，故本研究统一采用能谱CT容积穿梭扫描技术，覆盖全脑的扫描范围［4］以便于实现不同输入动脉的选择。

材料与方法

1 .病例资料

搜集2013年11月- 2014年9月经我院DSA确诊且接受单光子发射计算机断层成像（single photon emission co m puterized to m ography，SPECT）检查的19例烟雾病患者。19例患者中，男6例，女13例，年龄16～52岁，平均33 .6岁。19例患者的临床分型：8例为短暂性脑缺血发作（transient ischemic attack，TIA）型，CT检查未见明显异常；9例为缺血型；2例为出血型。本组19例患者均为双侧烟雾病且未接受过血运重建术。

2 .SPECT检查

所有患者均行SPECT检查（GE公司Infinia Haw keye型双探头SPECT仪），与CTP检查间隔时间为0～14 d，平均3 .26 d。感兴趣区（ROI）默认选择基底节或侧脑室层面的大脑前动脉（ACA）、大脑中动脉（MCA）及大脑后动脉（posterior cerebral artery，PCA）的皮层分布区。每一血管分布区的相对脑血流量（the relative cerebral blood flow，rCBF）值等于该区域的CBF值与双侧小脑半球CBF之和的比值。有研究表明［5］，这种小脑半球比值法在烟雾病的血流灌注半定量评估中更加准确、客观。扫描过程中为提高其准确性，ROI层面一般连续扫4层（层厚2 .95 m m），其中每层MCA分布区又被划分为4个区域，故计算时每个血管分布区的rCBF值等于各层面之和的均值。

3 .CTP检查

所有患者均接受GEDiscovery CT750 HD（宝石能谱CT）容积穿梭扫描。扫描参数如下：管电压100 k V，管电流400 m A，转速0 .4 s，视野25 cm×25 cm，矩阵512×512，层厚5 m m。使用双筒高压注射器（Ulrich Missouvi XD2501-C）向肘正中静脉以团注的方式注射60 m L对比剂（碘普罗胺，370 m g I／m L），团注流率为5 m L／s，延迟5～10 s开始进行容积穿梭扫描，扫描范围约110 m m。

4 .CTP图像后处理

扫描结束后，获得450幅层厚为5 m m的shuttle序列图像并传送到GEAW4 .4工作站进行灌注图像的后处理。手动选择输入动脉及输出静脉，并在去除脑脊液及颅骨的影响后通过去卷积法获取每一像素的TDC图，从而重建出CTP参数图。输入动脉先后选择ACA、基底动脉（basilar artery，BA），输出静脉选择上矢状窦得到ACA组和BA组的灌注参数：脑血流量（cerebral blood flow，CBF）、脑血容量（cerebral blood volu me，CBV）、达峰时间（time to peak，TTP）和平均通过时间（mean transit time，MTT）。CTP参数图的ROI统一选择与该患者SPECT检查ROI相同或相近的层面，拟手术侧ACA、MCA及PCA的皮层分布区被勾画出来作为ROI，并通过自动镜像法勾画对侧的区域。双侧小脑半球最大层面也同时被勾画出来以便计算rCBF（rCBF等于该区域的CBF与双侧小脑半球CBF之和的比值）。

5 .统计学分析

采用SPSS16 .0统计学软件，计量资料以（x±s）表示，所有资料均符合正态分布，选择配对t检验进行统计学分析，P＜0 .05认为差异具有统计学意义。

结 果

当ACA作为输入动脉时，其动脉的TDC图较BA作为输入动脉时峰值低，TTP延后（图1）。不同输入动脉所得到的灌注参数图不完全相同，但两组灌注参数图灌注异常区均与SPECT能较好地吻合（图2）。

ACA、MCA分布区BA组与ACA组拟手术侧灌注参数对比：CBF、TTP间差异均无统计学意义（P均＞0 .05），CBV、MTT间差异均有统计学意义（P均＜0 .05，表1、2）。ACA、MCA分布区BA组拟手术侧rCBF与SPECT结果间差异均无统计学意义（P均＞0 .05）；而ACA组拟手术侧rCBF与SPECT结果间差异均有统计学意义（P均＜0 .05，表3、4）。

PCA分布区BA组与ACA组拟手术侧灌注参数对比：CBF、TTP间差异均无统计学意义（P均＞0 .05），CBV、MTT间差异均具有统计学意义（P均＜0 .05，表5）。PCA分布区BA组、ACA组拟手术侧rCBF与SPECT结果间差异均无统计学意义（P均＞0 .05），但BA组均值较ACA组更接近SPECT结果（表6）。

表1　ACA分布区BA组与ACA组拟手术侧灌注参数对比

表2　MCA分布区BA组与ACA组拟手术侧灌注参数对比

表3　ACA分布区ACA组、BA组拟手术侧rCBF与SPECT结果对比

表4　MCA分布区ACA组、BA组拟手术侧rCBF与SPECT结果对比

表5　PCA分布区BA组与ACA组拟手术侧灌注参数对比

表6　PCA分布区ACA组、BA组拟手术侧rCBF与SPECT结果对比

讨 论

本研究灌注图像后处理过程中的数学模型使用去卷积法，该数学模型综合考虑灌注的输入动脉和输出静脉，得到的CBF与实际生理过程更接近［6，7］。该模型原理为将每个像素的位置时程转化为能够代表对比剂随时间的推移在组织内残留情况的推动剩余函数（im pulse residue function，IRF），即随时间变量改变的IRF的总和等于与总的动脉内对比剂浓度相关的组织时间密度曲线，计算公式为C（t）= CBF· ［Ca（t）⊗R（t）］，其中C（t）为某一像素组织的对比浓度，Ca（t）为相应动脉内对比剂的浓度，R（t）为推动剩余函数，⊗代表卷积运算［8，9］，即CBF= C（t）／［Ca（t）⊗R（t）］，由公式可知，CBF值受输入动脉的影响。同时，根据中心容积定理［10-12］，CBF= CBV／MTT。

本文研究结果显示在CTP图像后处理过程中，不同的输入动脉对CBV、MTT影响显著而对CBF、TTP影响不明显，其原因可能为受累动脉不同程度的狭窄或闭塞导致其血流速度及血管通透性与非受累动脉不同，从而造成CBV、MTT具有差异性［13］。

本研究还得出：不同输入动脉得到的rCBF与SPECT结果间具有差异性，而这种差异在ACA、MCA分布区最为明显；表3、4、6还表明，与SPECT结果相比，各血管分布区受累动脉组（ACA组）均较非受累动脉组（BA组）明显高估rCBF值，其原因可能与公式中CBF值与相应动脉内对比剂浓度呈反比有关，而在BA组与ACA组的TDC图对比中发现，BA组的输入动脉对比剂浓度均较ACA组高。

本研究的局限性：首先样本数量较少；其次手动勾画的CTP的ROI与SPECT自动勾画的ROI存在一定的误差，有待增加样本量进一步研究。

在烟雾病的CTP图像后处理过程中，不同输入动脉会对灌注参数产生影响，应尽量选择非受累动脉如BA作为输入动脉。传统CTP扫描模式下，因扫描范围的限制，可能无法同时将后循环非受累动脉包含在扫描范围内，此时可适当改变扫描定位线或使用全脑灌注，以便在图像后处理过程中选择非受累动脉作为输入动脉从而进行更为准确的灌注图像后处理。

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·头颈部影像学·

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）

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2011 BA108 B09）；北京市卫生系统高层次卫生技术人才培养计划（2013 - 3 - 049）

通讯作者：薛静，E-mail：xuejing2006＠126 .co m

作者简介：刘兴利（1988 -），女，四川泸州人，硕士研究生，住院医师，主要从事神经系统影像诊断和研究。

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

【中图分类号】R743 .4；R814 .42

【文献标识码】A

【文章编号】1000-0313（2016）02-0151-04