颈内动脉重度狭窄侧颅脑动脉作为输入动脉对颅脑CT灌注成像参数的影响

颈内动脉重度狭窄侧颅脑动脉作为输入动脉对颅脑CT灌注成像参数的影响

张艳,卢禹流,袁慧书

北京大学第三医院 放射科,北京 100191

[摘 要] 目的 研究选择颈内动脉重度狭窄侧颅脑动脉作为输入动脉对颅脑CT灌注成像参数的影响。方法 回顾性选择颈内动脉重度狭窄伴颅脑CT灌注异常患者27例。选取颈内动脉狭窄侧(实验组)及对侧大脑中动脉(对照组)作为输入动脉进行颅脑CT灌注分析,且将所得结果进行对比分析。客观比较两组输入动脉达峰特征及所得结果灌注参数差异,主观评价两组结果灌注异常区域面积及伪彩色阶差异。本文应用SPSS 22.0软件对客观数据进行配对t检验或配对秩和检验。结果 两组输入动脉增强峰值、达峰时间以及灌注参数相对值均无统计学差异(P>0.05)。仅在CBF、MTT及MTT绝对值上差异有统计学意义(P<0.05),实验组和对照组分别为CBF:(11.61±4.83)与(10.94±4.34)mL/100 g/min、MTT:(14.17±2.51)与(14.7±2.23)s、MTT:(7.91±1.49)与(8.45±1.38)s。另外,3例患者不同输入动脉所得灌注结果CBF、TTP、MTT伪彩图色阶有差异,但不影响灌注异常区判读。结论 对于颈内动脉重度狭窄患者,选择狭窄侧颅脑动脉作为输入动脉不影响对颅脑灌注异常区域的判定。

[关键词] 灌注;体层摄影术;X线计算机;输入动脉;颈内动脉;重度狭窄;颅脑

引言

近年来,头颈动脉CTA 结合颅脑CT 灌注成像研究显示,CT 灌注技术能够敏感的显示颈动脉狭窄导致的脑血流动力学异常[1-4]。而且,伴有脑血流动力学损害的颈动脉狭窄患者发生脑卒中的危险性明显高于不伴有脑血流动力学异常的患者[5-7]。由于选择不同输入动脉会对部分关注参数产生影响,所以分析CT 灌注后处理参数对灌注结果的影响在获得客观的血流动力学评估中具有十分重要意义。根据叶国伟等[8]的研究,颈内动脉重度狭窄患者选择健侧颅脑动脉作为颅脑CT 灌注成像的输入动脉效果较好。本文分别选择患健两侧的大脑中动脉作为颈内动脉重度狭窄患者的输入动脉,以此分析输入动脉增强特点对颅脑CT 灌注参数的影响。

1 材料和方法

1.1 研究对象

回顾性搜集2017 年3 月至2017 年6 月期间,在北京大学第三医院进行颅脑CT 灌注扫描,头颈CTA 扫描显示颈内动脉起始端狭窄(狭窄率70%~99%)的患者27 例,男17 例,女10 例,年龄55~81 岁,平均67 岁。27 例均有多发腔隙性脑梗塞及脑白质脱髓鞘变性,左右颈内动脉重度狭窄比例为:16:11,其中1 例左侧重度、右侧轻度狭窄,其余均为单侧狭窄。

1.2 扫描方法

采用GE Revolution CT,轴向扫描,80 kVp,Smart mA,噪声系数:9,旋转时间:0.28 s,Asir V:80%,层厚/间隔:5 mm/5 mm,准直:256 mm×0.625 mm,矩阵512×512。患者仰卧,头置于头托固定,扫描范围包全颅脑。对比剂碘普罗胺(含碘370 mg/mL)40 mL,采用双筒高压注射器经右侧肘正中静脉以4.5 mL/s 的流率注射,再以同样流率无间隔注射生理盐水40 mL。对比剂注射开始延迟8 s 启动扫描。加大流出期采样间隔对灌注结果无影响,但可有效减少患者辐射剂量[9-11],因此扫描期相设置为流入期与流出期采样间隔分别为2 s 与4 s,期相设置分别为流入期12 期,流出期6 期。

1.3 后处理及客观数据测量

将数据导入GE Perfusion 4D 灌注软件,分别选择两侧大脑中动脉M1 段设置圆形兴趣区,得到双侧大脑中动脉对应的时间-密度曲线达峰时间及峰值CT 值(HU)。圆应尽量大,但不大于血管管腔,避开血管管壁钙化及软斑块。选择上矢状窦为输出静脉。首次选择颈内动脉狭窄侧大脑中动脉为输入动脉进行灌注分析。于患侧大脑半球前后分水岭区低灌注区设置ROI,并镜像对侧ROI,记录两区域内灌注参数客观数据:血流量(Cerebral Blood Flow,CBF))、脑血容量(Cerebral Blood Volume,CBV)、平均通过时间(Mean Transit Time,MTT)及达峰时间(Time To Peak,TTP),并计算患健两侧相对值:血流量比(CBF/CBF,rCBF)、血容量比(CBV/CBV,rCBV)、平均通过时间差(MTT-MTT,dMTT)、达峰时间差(PPT-PPT,dPPT)。该组结果记为实验组。保持输出静脉不变,更换对侧大脑中动脉作为输入动脉,软件重新运算,并记录上述同一兴趣区ROI、ROI各参数值,记为对照组。

1.4 主观评价

由两名具有5 年以上工作经验的放射科医师在不知晓患者分组的情况下共同对图像进行评价。选择灌注伪彩图中低灌注区最大层面,根据异常灌注区面积及伪彩色阶差异,主观判断同一患者两组结果CBV、CBF、MTT 及TTP 伪彩图是否一致,结果相同为1 分,结果不同为0 分。

1.5 统计分析

采用统计学软件SPSS 22.0 进行分析,结果使用均值±标准差(xs)表示。对呈正态性分布(双侧P>0.05)的计量资料采用配对t 检验,非正态分布的计量资料采用配对秩和检验。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 输入动脉达峰特征

颈内动脉狭窄侧与非狭窄侧大脑中动脉达峰峰值分别为:(531.48±122.49)与(549.72±117.7)HU,无统计学差异(t=1.123,P>0.05)。达峰时间分别为:(26.76±4.22)与(26.57±4.09)s,无统计学差异(P>0.05),其中三例存在狭窄侧大脑中动脉达峰时间滞后非狭窄侧超6 s。

2.2 灌注参数结果统计

2.2.1 客观评价

两组结果患健两侧灌注参数CBF、CBV、MTT、TTP相对值间,均无统计学差异(P>0.05)。CBF、MTT及MTT绝对值间差异有统计学意义(P<0.05),分别为CBF:(11.61±4.83)与(10.94±4.34)mL/100 g/min,MTT:(14.17±2.51)与(14.7±2.23)s,MTT:(7.91±1.49)与(8.45±1.38)s。两组间其余灌注参数绝对值间均无统计学差异(P>0.05),见表1。

2.2.2 主观评价

两组结果除三例CBF、TTP 与MTT 伪彩图主观评价有差别外,其余病例参数均一致,见表2。该三例患者狭窄侧大脑中动脉达峰时间较对侧大脑中动脉滞后6 s。

3 讨论

CT 灌注作为一种快速、微创的评价工具,其对颈动脉狭窄及闭塞患者脑血管储备能力及血管再通疗效的评价也日益受到临床的关注[12]。基于去卷积模型的CT 灌注分析,不受对比剂注射速率影响,更接近实际生理过程,具有更广泛的适应性及更高的准确性[13]。基于该模型的颅脑CT 灌注分析多以健侧大脑前或大脑中动脉作为输入动脉[14-17]。具海月等[18]研究了输入动脉峰值对正常志愿者灌注参数信噪比的影响,但未对灌注异常区域的影响进行研究。本文发现,选择颈内动脉狭窄侧颅脑动脉作为输入动脉,不会影响灌注异常区域的评估。虽然切换输入动脉后,患健两侧灌注参数绝对值有所变化,但灌注参数相对值趋于一致。

图1 不同输入动脉所得灌注参数伪彩图

注:患者男,80 岁,右侧颈内动脉重度狭窄,狭窄率>90%,右侧大脑半球灌注异常。a~d 为输入动脉选择左侧大脑中动脉时所得灌注参数伪彩图MTT、TTP、CBV、CBF;e~h 为输入动脉选择右侧大脑中动脉时所得灌注参数伪彩图MTT、TTP、CBV、CBF。i、j 分别为该患者右侧颈内动脉容积重现与血管分析图像;k 为双侧大脑中动脉达峰曲线(白粗箭示右侧、细箭头为左侧),右侧大脑中动脉达峰较左侧明显延迟。以MTT 为例:a 与e 右侧大脑半球低灌注区(标注兴趣区)MTT客观值分别为9.962 s 与14.33 s,左侧镜像区域MTT 值分别为4.157 s 与9.345 s,虽然输入动脉切换后MTT 值有上升,但患健侧相对值趋于一致。

表1 两组结果灌注参数客观结果(x ± s)

注:a表示t 值;b表示Z 值。

灌注参数 对照组 实验组 检验值 P 值CBV 患/(mL/100g)2.13±0.67 2.12±0.65 0.03a 0.977 CBF 患/(mL/100g/min)10.94±4.34 11.61±4.83 -2.36a <0.05 MTT 患/s 14.7±2.23 14.17±2.51 2.598a <0.05 TTP 患/s 15.06±2.28 14.6±2.27 -1.302b 0.193 CBV 健/(mL/100g)2.05±0.53 2.04±0.52 -0.508b 0.611 CBF 健/(mL/100g/min)19.96±6.75 21.69±8.68 -1.66a 0.109 MTT 健/s 8.45±1.38 7.91±1.49 2.18b <0.05 TTP 健/s 13.14±1.43 12.67±2.67 1.307a 0.203 rCBV/(mL/100g)1.05±0.26 1.05±0.26 -0.276a 0.785 rCBF/(mL/100g/min)0.58±0.22 0.57±0.21 0.398a 0.694 dMTT/s 6.25±2.58 6.25±2.67 -0.24a 0.81 dTTP/s 1.92±1.88 1.92±1.88 -1.211a 0.237

表2 两组结果灌注参数伪彩图主观评价结果(例)

注:1 分为两组灌注参数伪彩图结果相同,0 分为两组灌注参数伪彩图结果不同。

灌注参数 1 分 0 分CBF 24 3 CBV 27 0 MTT 24 3 TTP 24 3

输入动脉变化后,个别灌注参数绝对值发生变化,分析原因如下:MTT 表示造影剂在指定的组织位置驻留的平均时间,其值是血管内和血管外造影剂驻留时间的总和,所以输入动脉变化会影响到MTT 的客观值,变化趋势依据输入动脉具体特征而定。根据中心容积定律,MTT=CBV/CBF,MTT 与CBF 相互影响。因此,输入动脉变化时,患健两侧灌注参数MTT 及CBF 客观数值变化敏感。TTP 值不依据去卷积模型,而是依据CT 标准协议计算所得,其客观值是末幅预增强图像与增强最大强度值的图像之间的时间间隔。该过程不受去卷积模型及输入动脉的影响,故而TTP 客观绝对值无差异[19-20]

本研究颈内动脉狭窄侧与对侧大脑中动脉达峰时间和峰值均无统计学差异(t=1.123,P>0.05),说明颈内动脉起始端重度狭窄并未影响同侧大脑中动脉M1 血流。颈内动脉起始端重度狭窄引起狭窄处局部血流动力学变化,但并非一定引起远端分支及颅内动脉血流动力学变化[21]。如果患者大脑前动脉存有前交通支时,患侧颅脑动脉可由健侧颈内动脉通过前交通动脉倒灌供血。本研究中有3 例患者双侧颈内动脉达峰时间相差约6 s,不同输入动脉所得结果中灌注参数绝对值有差异,伪彩图可见色阶差异,但灌注参数相对值无变化,灌注异常区域面积相似(图1)。

因此,客观评价颈内动脉狭窄侧大脑中动脉血流动力学情况对于颅脑CT 灌注分析十分重要。而且,对于颈内动脉重度狭窄患者的颅脑CT 灌注分析,选择狭窄侧颅脑动脉作为输入动脉不影响对颅脑灌注异常区域的判定,所以输入动脉选择无需刻意回避患侧颅脑动脉。

[参考文献]

[1] 李明利,金征宇,高山,等.多层CT评价颈动脉重度狭窄性病变的初步研究[J].中华神经科杂志,2005,(12):750-754.

[2] Roberts HC,Dillon WP,Smith WS.Dynamic CT perfusion to assess the effect of carotid revascularization in chronic cerebral ischemia[J].AJNR Am J Neuroradiol,2000,21:421-425.

[3] 刘翔,戴建平,詹炯,等.脑CT灌注成像与CT血管成像诊断颈内动脉狭窄及闭塞的临床研究[J].中华放射学杂志,2003,(8):60-64.

[4] Jain R,Hoeffner EG,Deveikis JP,et al.Carotid perfusion CT with balloon occlusion and acetazolamide challenge test:feasibility[J].Radiology,2004,231:906-913.

[5] 赵鸿平,李光来.缺血性进展性脑卒中相关因素分析[J].中国医药,2008,(6):465-466.

[6] Latchaw RE,Yonas H,Hunter GJ,et al.Guidelines and recommendations for perfusion imaging in cerebral ischemia:a scientific statement for healthcare professionals by the writing group on perfusion imaging, from the council on cardiovascular radiology of the American heart association[J].Stroke,2003,34:1084-2010.

[7] 高海宁,莎丽亚·那色尔,何晓燕,等.颈动脉内中膜厚度与不同类型急性缺血性脑卒中的关系[J].中国医药,2014,9(1):51-54.

[8] 叶国伟,钟根龙,陈旭高,等.不同输入动脉对颈内动脉狭窄患者颅脑CT灌注成像参数的影响[J].中国医学影像学杂志,2018,26(10):742-746.

[9] 郭睿,胡跃群,胡鹏志,等.头颈部CTA联合全脑CT灌注一站式扫描中时间间隔对灌注参数的影响[J].中国医学影像技术,2019,35(7):1095-1098.

[10] 刘静红,刘爱连,王逸敏,等.宽体探测器全肾脏CT灌注扫描持续时间对灌注参数的影响[J].中国医学影像学杂志,2017,25(2):141-145.

[11] 刘静红,刘爱连,刘义军,等.Revolution CT全肾灌注成像动脉期数据对肾透明细胞癌灌注参数值的影响[J].中国医学影像技术,2017,33(5):752-755.

[12] Cianfoni A,Colosimo C,Basile M,et al.Brain perfusion CT:principles, technique and clinical applications[J].Radiol Med,2007,112:1225-1243.

[13] Tomandl BF,Klotz E,Handschu R,et al.Comprehensive imaging of ischemic stroke with multisection CT[J].Radiographics,2003,23(3):565-592.

[14] 刘兴利,薛静,高培毅,等.探讨不同输入动脉对烟雾病CT灌注参数的影响[J].放射学实践,2016,31(2):151-154.

[15] 海峰,张蔚,阳义,等.双源CT容积灌注联合血管成像评估颞浅动脉-大脑中动脉搭桥术[J].实用放射学杂志,2016,(11):1755-1758.

[16] 刘静红,高思佳,石强,等.不同输入参考动脉对CT灌注图像参数的影响研究[J].中国临床医学影像杂志,2007,(8):579-581.

[17] 丁玲,苏丹柯,刘丽东,等.鼻咽癌多层螺旋CT灌注输入动脉的选择[J].中国医学影像技术,2011,27(5):915-917.

[18] 具海月,高思佳,徐克,等.脑动脉和静脉增强曲线最高值及增强峰值对CT灌注参数及其信噪比的影响[J].中华放射学杂志,2007,41(7):687-691.

[19] 潘克华,曹国全,孙厚长,等.最大斜率法和去卷积法对胰腺CT灌注参数影响的对比研究[J].中国临床医学影像杂志,2018,29(1):23-27.

[20] 曹国全,许化致,潘克华,等.320排容积CT全脑灌注成像扫描协议优化研究[J].中华放射医学与防护杂志,2014,34(5):386-389.

[21] 李薇,李军,宋士萍.单侧颈内动脉重度狭窄或闭塞患者侧支循环与临床表现的关系[J].中国医师杂志,2018,20(6):914-915.

Effect of Choosing the Artery Derived from the Internal Carotid Artery with Severe Stenosis as the Input Artery on Cerebral CT Perfusion

ZHANG Yan, LU Yuliu, YUAN Huishu
Department of Radiology, Peking University Third Hospital, Beijing 100191, China

Abstract: Objective To study the effect of selecting the craniocerebral artery with severe internal carotid artery as the input artery on the CT perfusion imaging parameters of the brain. Methods A total of 72 patients with severe internal carotid artery stenosis and abnormal brain CT perfusion were selected retrospectively. The side of internal carotid artery stenosis (experimental group) and contralateral middle cerebral artery (control group) were selected as input arteries for brain CT perfusion, and the results of the two groups were compared and analyzed. We objectively compared the peak features of the input arteries of the two groups and the differences in the resulting perfusion parameters, and subjectively evaluated the difference in the area of the abnormal perfusion area and the pseudocolor scale of the two groups. In this paper, SPSS 22.0 software was used to perform paired t test or paired rank sum test on objective data. Results There was no statistically significant difference between the two groups in the input arterial enhancement peak, peak time and relative value of perfusion parameters (all P>0.05). Only the difference in absolute value of CBFpatients, MTTpatients and MTThealthy was statistically significant (P<0.05). The results of the experimental group and control group were as follows: CBFpatients: (11.61±4.83) and(10.94±4.34) mL/100 g/min, MTTpatients: (14.17±2.51) and (14.7±2.23) s, MTThealthy: (7.91±1.49) and (8.45±1.38) s. In addition,the color scales of CBF, TTP and MTT were different among the three patients with different input arteries, but they did not affect the interpretation of abnormal perfusion area. Conclusion In patients with severe internal carotid artery stenosis, the selection of the cranial cranial artery as the input artery will not affect the determination of abnormal areas of craniocerebral perfusion.

Key words: perfusion; tomography; X-ray computed; carotid artery; input artery; severe stenosis; cerebral

收稿日期:2019-11-18

基金项目:科技部2017国家重点研发计划(2017YFC0113403)。

通信作者:袁慧书,主任医师、教授、博士研究生导师,主要研究方向为骨肌系统影像诊断。

通信作者邮箱:huishuy@bjmu.edu.cn

[中图分类号] R743.3

[文献标识码] A

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2020.09.023

[文章编号] 1674-1633(2020)09-0103-04

本文编辑 韩莹