脑缺血CT灌注基础知识
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脑缺血CT灌注的基础知识灌注(Perfusion)是血流通过毛细血管网,将携带的氧和营养物质输送给组织细胞的重要功能。
灌注成像(perfusion imaging) 是建立在流动效应基础上成像方法。
CT灌注成像(CTP)是指在静脉注射对比剂同时,对选定层面通过连续多次同层扫描,以获得该层面每一像素的时间-密度(time-density curve,TDC)曲线,其曲线反映的是对比剂在该器官中浓度的变化,间接反织器官灌注量的变化。
根据该曲线利用不同的数学模型计算出血流量(blood flow, BF)、血容量(blood volume, BV)、对比剂平均通过时间(mean transit time, MTT)、对比剂达峰时间(Transit time to the peak,TTP),对以上参数进行图像重建和伪彩染色处理得到上述各参数图。
CTP参数定义:脑血流(CBF):以每100g脑组织每分钟的血流毫升数[ml/(100g.min)]。
脑血容量(CBV):每100g脑组织内含血量[ml/100g]。
达峰时间(TTP):自造影剂到达成像脑区的主要动脉时开始,至造影剂达到最大量的时间(s)。
平均通过时间(MTT):造影剂从颅内的动脉侧到静脉侧所需要的时间,所有通过时间的平均值(s)。
CBF和CBV的正常值:正常脑血流接受自动调节而在窄幅范围内波动。
脑缺血时,CBV 下降或升高,取决于脑的自动调节的能力。
CBF:人类的灰质约为:80ml/(100g.min);白质为:20ml/(100g.min);皮层区总的CBF和平均CBF,即灰白质各占一半的脑区,约为:50ml/(100g.min)。
CBV:是一定量的脑组织内的血量,约为4-5ml/100g组织。
当CBF降至35ml/(100g.min)组织以下,神经元内的蛋白合成停止;降至20ml/(100g.min)组织,神经元功能丧失。
CTP数据解读:CBF:与相应非缺血侧脑区的CBF值相比,CBF下降大于60%正常对应区可准确诊断脑缺血区。
【夜班不求人】解读CT脑灌注前言:脑细胞从代偿到缺氧直至死亡需要经过一系列病理生理变化,搞清楚这些看似复杂的病理生理过程是掌握CTP诊断的关键。
1、相关概念(熟悉的可略过)CTP技术的核心是通过对生成的时间-密度曲线进行去卷积运算,从而获得一系列参数,下面列举CTP中最常用的几个参数:根据中心容积定理,CBF=CBV/MTT达峰时间TTP time to peak平均通过时间MTT mean transit time相对脑血容量rCBV relative cercbral blood volume相对脑血流量rCBF relative cercbral blood flow 下面的术语也很重要:Bayliss效应:指脑血流灌注压在特定范围内波动时,机体可通过小动脉及毛细血管平滑肌的代偿性扩张或收缩来维持脑血流的相对稳定;脑循环储备力(CCR):脑组织通过Bayliss效应维持脑血流稳定的储备能力;脑代谢储备力(CMR):指脑细胞增加氧、葡萄糖摄取能力以维持细胞代谢稳定的储备能力;梗死核心:指脑细胞去极化(结构受损)的区域,通常和DWI序列高信号区域一致;缺血半暗带(IP):位于梗死核心的外周或边缘,该区域脑细胞的电活动受到抑制,但细胞跨膜电位以及离子浓度梯度存在,神经元形态结构无异常改变;灌注受损区:指缺血半暗带周围的脑组织,这部分区域脑组织的血流量下降轻微,属于相对安全的区域;不匹配征:指缺血半暗带的容积比梗死核心的容积大20%以上。
补充2个知识点:•MCA闭塞后侧支代偿的主要动脉分支:颅内软脑膜动脉、颅外动脉(面动脉、上颌动脉、脑膜中动脉);•脑细胞的获取的能量大约平分为三份,分别用于维持电活动(突触传递)、钠-钾平衡、包膜结构的完整性。
2、脑细胞从缺血到死亡的过程以左侧MCA(大脑中动脉)次全或全部闭塞为例,相应供血区的脑灌注压迅速下降,灌注压力不足会促使大脑调动CCR进行调节(如梗塞远端小动脉的扩张或侧支循环的建立),从而维持局部脑组织的血流供应(保持CBF稳定在正常水平),此时患者尚无明显临床症状。
一文读懂脑灌注成像(CTP)及各参数解读利用CT灌注成像(CTP)和磁共振灌注成像(MRP)进行的灌注影像已经成为检查脑卒中患者脑血流灌注情况的常规手段。
尽管还缺乏一定的证据证明灌注影像是脑卒中评估的一项必不可少的检查,很多中心已经开始利用灌注影像对患者进行脑血流评估。
CTP是对选定感兴趣层面进行连续动态扫描,获得所选层面的每一像素的时间密度曲线,并通过数学模型处理得到:脑血流容量(CBV)、脑血流流量(CBF)、对比剂平均通过时间(MTT)、对比剂峰值时间(TTP)等血流动力学参数和灌注图像表现,评价脑组织的灌注状态,是一种功能成像。
脑灌注参数解读TTP达峰时间(TTP):从造影剂到达成像脑区的主要动脉时开始,至造影剂达到最大量的时间(s)。
MTT平均通过时间(MTT):造影剂从颅内的动脉侧到静脉侧所需要的时间,所有通过时间的平均值(s) 。
CBF脑血流量(CBF):以每100 g脑组织内每分钟的血流毫升数[ml/(100g·min)],人类的灰质约为:80 ml/(100g·min);白质为:20 ml/(100g·min)。
CBV脑血容量(CBV):每100 g脑组织内含血容量的多少[ml/100g],正常成人约为4~5 ml。
TmaxTime to Top(Tmax):指碘对比剂可以到达所有组织的时间,代表脑组织储存血液功能达到最大值的时间,是反应组织灌注改变及脑组织梗死的敏感指标。
半暗带——将Tmax>6 s、<10 s的脑组织区域定义为半暗带,是最广泛被接受的指标;此时CBV正常或轻度增加。
核心梗死区——将Tmax>10 s以上,CBV出现下降时,此区域脑组织定义为核心梗死区。
脑灌注分期目前国内常用的脑灌注分期参照高培毅等研究将梗死前低灌注状态分为4个期:Ⅰ1期:TTP延长,MTT、rCBF和rCBV正常;Ⅰ2期:TTP和MTT延长,rCBF正常,rCBV正常或轻度升高;Ⅱ1期:TTP、MTT 延长以及rCBF下降,rCBV基本正常或轻度下降;Ⅱ2期:TTP、MTT 延长,rCBF和rCBV下降。
关于开展脑CT灌注检查的几点说明一、首先我们要知道脑CT灌注的作用:CT灌注成像(CT perfusion imaging)在显示形态学变化的同时反映生理功能的改变,因此是一种功能成像。
多排CT灌注成像具有高时间与空间分辨力,可快速、准确、三维地评价组织器官微循环内血流动力学变化,因其可反映活体的血流动力学变化并可进行定量或半定量分析,所以可以通过灌注了解组织、器官的功能情况。
并且可准确判断脑缺血病灶的范围并可计算其容积,有助于预测脑缺血的预后,还可进行血运再通治疗前评价以及有助于再通治疗方案的制定。
所以早期诊断、早期治疗并恢复脑血供可明显改善病人的预后。
二、其次我们要知道脑CT灌注的适应症及禁忌症:脑灌注成像适应症:1、CT平扫排除脑出血。
2、患者意识清晰或轻度嗜睡。
3、患者家属同意进行检查。
禁忌症:1、平扫证实为脑出血。
2、患者处于昏迷状态。
3、有严重的心、肝、肾疾患者。
4、明确的碘造影剂过敏史。
5、妊娠,近6个月有颅内出血或手术史。
6、患者家属不同意进行检查者。
三、怎么看灌注图:我们知道,灌注(perfusion) 是血流通过毛细血管网,将携带的氧和营养物质输送给组织细胞的重要功能。
利用影像学技术进行灌注成像可测量局部组织血液灌注,了解其血流动力学及功能变化,对临床诊断及治疗均有重要参考价值。
其理论基础是核医学放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律:BF=BV/MTT。
增强CT所用碘对比剂基本符合非弥散性示踪剂的要求,可以根据时间-密度曲线(time density curve , TDC) 计算BF(血流量)、BV(血容量)、MTT(平均通过时间)、TTP(对比剂达峰值时间)等参数。
所以一般的脑灌注图有四种表示形式,即rCBF (ml/(100 g・min)、rCBV (ml/100 g)、TTP(s)、MTT(s)。
四、怎么分析急性脑缺血的期限:急性脑缺血期病灶中心血流灌注严重减少,rCBF减少是最直观的指标,它反映单位质量内血容量减少,当脑局部灌注压下降时,脑组织可以通过一定的自我调节机制使局部血管床扩张以增加血容量来代偿。
CT检查技术——颅脑血流灌注检查
扫描前准备:去除扫描区域表面(头颅表面)所有金属物及异物,检查前禁食4h,不需禁水,需签署知情同意书。
对比剂应用:用高压注射器经上肢注射含碘对比剂,及后续注入50mm生理盐水,注射流率 2.5-3mL/s,总量50mL、注射开始后5s开始对感兴趣区进行40s-50s、1次/S连续扫描。
检查结束后,观察20min,病人无不适方可离开,若病情允许,嘱病人多饮水,以利于对比剂排泄;
扫描体位:患者仰卧于检查床上,头置于头架中,下颌内收,头颅左右对称。
扫描范围:在CT平扫基础上选择1层或数层感兴趣层面。
扫描基线:多选用听眦线(即外眦与外耳道的连线)。
扫描方式:螺旋扫描方式,螺距1.0.
图像后处理所用横断面图像层厚:5mm或10mm.
重建算法:软组织算法。
图像后处理:使用灌注专用后处理软件,得到感兴趣区脑血流量、脑血容量、平均通过时间、达峰时间灌注图像。
照片要求:横断面层厚5mm或10mm摄片。
灌注(Perfusion)是血流通过毛细血管网,将携带的氧和营养物质输送给组织细胞的重要功能。
灌注成像(perfusion imaging) 是建立在流动效应基础上成像方法。
CT灌注成像(CTP)是指在静脉注射对比剂同时,对选定层面通过连续多次同层扫描,以获得该层面每一像素的时间-密度(time-density curve,TDC)曲线,其曲线反映的是对比剂在该器官中浓度的变化,间接反织器官灌注量的变化。
根据该曲线利用不同的数学模型计算出血流量(blood flow, BF)、血容量(blood volume, BV)、对比剂平均通过时间(mean transit time, MTT)、对比剂达峰时间(Transit time to the peak,TTP),对以上参数进行图像重建和伪彩染色处理得到上述各参数图。
CTP参数定义:
脑血流(CBF):以每100g脑组织每分钟的血流毫升数[ml/(100g.min)]。
脑血容量(CBV):每100g脑组织内含血量[ml/100g]。
达峰时间(TTP):自造影剂到达成像脑区的主要动脉时开始,至造影剂达到最大量的时间(s)。
平均通过时间(MTT):造影剂从颅内的动脉侧到静脉侧所需要的时间,所有通过时间的平均值(s)。
CBF和CBV的正常值:
正常脑血流接受自动调节而在窄幅范围内波动。
脑缺血时,CBV下降或升高,取决于脑的自动调节的能力。
CBF:人类的灰质约为:80ml/(100g.min);白质为:20ml/(100g.min);皮层区总的CBF 和平均CBF,即灰白质各占一半的脑区,约为:50ml/(100g.min)。
CBV:是一定量的脑组织内的血量,约为4-5ml/100g组织。
当CBF降至35ml/(100g.min)组织以下,神经元内的蛋白合成停止;降至20ml/(100g.min)组织,神经元功能丧失。
CTP数据解读:
CBF:与相应非缺血侧脑区的CBF值相比,CBF下降大于60%正常对应区可准确诊断脑缺血区。
CBV:CBV<2.5ml/100g提示脑梗死;CBV下降超过60%,可确诊脑缺血。
MTT:在缺血脑区,MTT延长(灌注下降区被定义为MTT>6s,正常MCA平均MTT为3.6s)。
TTP:正常组织,TTP<8s,因为有未受干扰的正向血流;在缺血区,TTP延长,反映侧支灌注;灌注不良区TTP >8s,提示可疑缺血;TTP图可有假阳性结果。
MTT和TTP图都可以用于确诊脑缺血。
MTT图优于CBF图和CBV图;TTP和MTT在显示正常脑组织方面比较一致,使得更容易辨别出血流动力学异常区域。
脑缺血的分期:
从CBF变化过程看,脑血流量的下降到急性脑梗死的发生经历了3个变化时期:首先是由于脑灌注压下降引起的脑局部血液动力学异常改变;其次是脑局部CCR(脑循环储备力cerebral circulation reserve)失代偿性低灌注所造成的神经元功能改变;最后,由于CBF
下降超过脑代谢储备力发生不可逆转的神经元形态学改变,即脑梗死。
有学者将前2个时期称为脑梗死前期。
在脑梗死前期的I期,由于CCR发挥作用,患者几乎没有明显的临床症状;在II期,局部脑血流量(rCBF)下降,CCR失代偿。
这一状态甚至可以持续数年,临床上出现头痛、肢体力弱、肢体的轻微抖动和言语欠流畅等症状,严重时可出现短暂性脑缺血发作(TIA)。
梗死前分期:
根据脑局部微循环的变化程度及动态CT灌注成像表现,将脑梗死前期分为2期4个亚型:
Ⅰ期:脑血液动力学发生异常变化,脑血流灌注压在一定的范围内波动时,机体可以通过小动脉和毛细血管平滑肌的代偿性扩张或收缩来维持脑血流相对动态稳定。
Ⅰ1期:脑血流速度发生变化,脑局部微血管尚无代偿性扩张。
灌注成像见达蜂时间(TTP)延长,平均通过时间(MTT)、rCBF和局部脑血容量(rCBV)正常。
Ⅰ2期:脑局部微血管代偿性扩张。
灌注成像见TTP 和MTT延长,rCBF 轻度下降,rCBV 升高。
Ⅱ期:脑循环储备力失代偿,神经元的功能出现异常,机体通过脑代谢储备力来维持神经元代谢的稳定。
Ⅱ1期:CBF下降,由于缺血造成局部脑细胞肿胀,并开始压迫局部微血管。
灌注成像见TTP、MTT延长以及rCBF下降,rCBV基本正常或轻度下降。
Ⅱ2期:脑细胞明显肿胀并造成脑局部微血管受压变窄或闭塞,局部微循环障碍。
灌注成像见TTP、MTT延长,rCBF和rCBV下降。
临床应用:
灌注不足:MTT、TTP明显延长,rCBF明显减少,rCBV减少。
侧支循环形成:MTT、TTP延长,rCBF增加或者尚可。
血流再灌注:MTT、TTP缩短或正常,rCBF正常或轻度增加,rCBV增加。
过度灌注:rCBF、rCBV均明显增加。
病例一:
病例四:
病例五:。