64排螺旋CT脑灌注和CT血管成像在大脑中动脉狭窄或闭塞的应用 (1)

[作者简介 ] 高艳 (1970 - ) ,女 ,北京人 ,研究生 ,副主任医师。E2mail : wsggy518 @sina. com [通讯作者 ] 李坤成 ,首都医科大学宣武医院医学影像学部放射科 ,100053。E2mail : likuncheng1955 @yahoo. com. cn [收稿日期 ] 2006204227 　　[修回日期 ] 2006208205 Ä中枢神经影像学 Study on middle cerebral artery stenosis or occlusion by CT perfusion and CT angiography with 642detector row CT GA O Yan , L I Kun2cheng 3 , DU X iang2y ing , L IU J ia2bin , YA N G Yan2hui ( Department of Radiology , X uanw u Hos pi tal , Capital Universit y of Medical Sciences , B ei j ing 100053 , China) [ Abstract] 　Objective 　To evaluate the application value of combining cerebral CT perfusion (CTP) with CT angiography (CTA) of 642detector row CT ( MDCT) in cerebral ischemia caused by stenosis or occlusion of middle cerebral artery (MCA) . Methods 　Thirty2seven patient s with unilateral or bilateral stenosis or occlusion of MCA diagnosed by DSA and 10 normal adult volunteers were scanned by CT , and the unenhanced axial CT , CTP and CTA were performed. To discriminate the ischemic focus , the parameter maps of cerebral blood flow ( CBF) , cerebral blood volume ( CBV) , mean transit time (M TT) and time to peak ( TP) were obtained. Results 　According to M TT and TP map s of CTP , the cerebral perfusion de2 lay was divided into three types : type Ⅰ, the lesion only involved the MCA territory ; type Ⅱ, the lesion only involved the boundary zone ; and type Ⅲ, the lesion involved the both MCA territory and boundary zone. In 25 patient s with unilateral stenosis or occlusion of MCA , 4 patient s of CTP were normal , the type Ⅰ cerebral perfusion delay was depicted on CTP maps in 17 cases , and the type Ⅲcerebral perfusion delay was seen in 4 cases. Comparing with normal control group , there were M TT and TP delay , CBF decrease and CBV increase in bilateral MCA territory in 12 cases with severe stenosis of bilat2 eral MCA. These changes indicated the bilateral ischemia of brain. The collateral circulation could decrease the damage of symptomatic side of cerebral perfusion in the cases with unilateral stenosis of MCA , but no matter with or without collateral circulation , bilateral brain damage were also severe for the patent s with significant stenosis and occlusion of bilateral MCA. Conclusion 　M TT and TP were sensitive to depict the perfusion damage of brain caused by MCA severe stenosis or occlu2 sion , and play an important role in diagnosis , t reatment of cerebral ischemia , and prevention of cerebral infarct . [ Key words] 　Middle cerebral artery ; Stenosis ; Occlusion ; CT perfusion ; CT angiography 64 排螺旋 CT脑灌注和 CT血管成像在大脑中 动脉狭窄或闭塞的应用 高 　艳 ,李坤成 3 ,杜祥颖 ,刘佳宾 ,杨延辉 (首都医科大学宣武医院医学影像学部放射科 ,北京 　100053) [摘 　要 ] 　目的 　 64 排螺旋 CT 脑灌注 (CTP)联合头颈部 CT 血管成像 (CTA)检查对大脑中动脉 (MCA)狭窄或闭塞 所致脑缺血的临床应用价值。方法 　对 37 例经 DSA 诊断为单、双侧 MCA 狭窄或闭塞患者及 10 名正常成年志愿者分别 进行螺旋 CT 头颅平扫、CTP 和 CTA 检查。脑 CTP 检查获得脑血流量 (CBF) 、脑血容量 (CBV) 、平均通过时间 (M TT) 、达 峰时间 ( TP)等参数值 ,判断脑缺血。结果 　按照脑 CTP 的 M TT 和 TP 图将脑灌注延迟表现分为三型 : Ⅰ型病变仅累及 MCA 区 , Ⅱ型病变仅累及分水岭区 , Ⅲ型病变同时累及 MCA 和分水岭区。①在 25 例单侧 MCA 狭窄/ 闭塞患者中 ,4 例 CTP 正常 ,17 例脑 CTP 灌注延迟区为 Ⅰ型 ,4 例为 Ⅲ型。②与正常对照组相比 ,12 例双侧大脑中动脉重度狭窄患者的双侧 MCA 支配区均有 M TT 和 TP 延迟 ,CBF 下降和症状侧 CBV 升高的异常改变 ,提示为双侧脑缺血。侧支循环能明显减少 单侧 MCA 狭窄患者的症状侧的脑灌注损伤 ,但对双侧 MCA 重度狭窄和闭塞患者 ,无论有无侧支循环 ,双侧脑组织灌注损 伤都很严重。结论 　脑 CTP 检查的 M TT 和 TP 图能敏感显示 MCA 重度狭窄或闭塞所致的脑灌注损伤 ,为脑缺血的诊 断、治疗及预防脑梗死均具有重要价值。 [关键词 ] 　大脑中动脉 ; 狭窄 ; 闭塞 ; CT 灌注 ; CT 血管成像 [中图分类号 ] 　R743. 3 ; R814. 42 　[文献标识码 ] 　A 　　[文章编号 ] 　100323289 (2006) 0821155204 ·5511·中国医学影像技术 2006 年第 22 卷第 8 期　Chin J Med Imaging Technol ,2006 ,Vol 22 ,No 8 　　大脑中动脉 ( middle cerebral artery , MCA) 的慢性狭窄 或闭塞是引起脑缺血的常见原因 ,大多数患者表现为反复出 现的短暂性脑缺血发作 ( t ransient ischemic attacks , TIA) 。 由于绝大多数 TIA 患者的常规 CT 平扫表现无异常改变 ,少 数患者仅发现不能解释临床表现的腔隙性病灶 ,不能为临床 诊断提供影像学的客观证据 ,而主要根据患者的临床表现诊 断 TIA。脑灌注成像 (CT perfusion , CTP) 能反映 TIA 患者 脑组织血流异常灌注情况 ,提供常规 CT 检查所不能获得的 血流动力学信息 ,同时联合进行 CT 血管成像 (CT angiogra2 phy , CTA)可直观显示其相应供血动脉的异常改变 ,提供血 管狭窄部位、程度 ,侧支循环情况等有价值的诊断信息 ,为缺 血性脑血管病的诊断提供了一种新方法 ,对指导临床医师选 择最佳治疗及观察疗效也具有非常重要的意义。 1 　资料与方法 1. 1 一般资料 　收集 2005 年 5 月 - 2006 年 4 月我院神经 内、外科收治的 37 例 ICA/ MCA 狭窄或闭塞的患者 ,其中男 25 例 ,女 12 例 ,年龄 32～72 岁 ,平均 (54. 8 ±9) 岁。患者的 临床表现均为短暂性脑缺血发作 ,病程为 1 个月～2 年。全 组病例均于症状发作的间歇期进行 MDCT 检查 ,使用 GE Light speed VCT 64 排螺旋 CT 完成全部扫描。首先进行头 颅 CT 横轴位平扫 ,在除外出血性脑血管病后 ,再完成 CTP 和头颈部 CTA 扫描。并在近期内完成数字减影血管造影 (digital subt raction angiography , DSA)检查。 此外 ,同期还对 10 名正常成年志愿者进行了 MDCT 检 查 ,作为本研究的对照组 ,其中男女各 5 名 ,平均年龄为 55 岁 (40～70 岁) 。志愿者也实施头颅 CT 平扫、CTP 和头颈部 CTA 的检查程序。 1. 2 CTP 检查方法和图像分析 1. 2. 1 CT 灌注检查实施　根据 CT 平扫结果确定 CTP 动态 扫描的感兴趣层面。使用专用高压注射器 ( Medrad Stel2 lant) ,以 4 ml/ s 的流率经肘静脉团注非离子型对比剂 (优维 显 370) 40 ml。在对比剂开始注射的同时进行感兴趣层面同 步动态 CT 横轴位扫描 ,具体扫描参数为 :80 kV、200 mA ,扫 描速度 1 s/ 360°,间隔时间为 1 s ,扫描总时间 50 s ,层厚 5 mm ,覆盖范围 5 mm ×8 = 40 mm ,获得感兴趣层面的 25 ×8 = 200 幅图像。由此可分别进行 8 个层面、上下 4 cm 范围的 脑血流灌注情况评价。选择显示病变最大的层面进行评价 , 应用同层面的大脑前动脉或 MCA 作为对照 ,获取时间2密度 曲线 ( time2density curve , TDC) , 经专用图像工作站 ( AW 4. 2)的 CT perfusion 3 灌注软件 (去卷积算法) 进行 CTP 图 像处理 ,获得相应参数的 CTP 图像。 1. 2. 2 CT 灌注图像的分析和评价 　分析 10 名正常对照组 的 CTP 图像 ,选择 MCA 供血区及前后分水岭区为感兴趣 区 ,以中线为中轴线 ,对称性测量双侧相应区域的脑血流量 (cerebral blood flow , CBF) 、脑血容量 (cerebral blood vol2 ume , CBV) 、平均通过时间 ( mean transit time , M T T) 、达峰 时间 (time to peak , TP)等血流动力学参数值 ,所得数据作为 参考值。 以上述同样方法对病变组进行定量分析 ,以对照组测量 值为 ,病变组各参数绝对值超出对照组的 95 %可信区间 (95 % confidence interval , 95 %CI)为灌注异常。全组病例均 由 2 名有经验的神经影像医生进行测量 ,记录 2 人所得测量 值的平均值。 1. 2. 3 CT 动脉造影检查 　在完成脑 CTP 扫描后 ,再追加非 离子型对比剂进行头颈部的 CTA 检查。覆盖范围从主动脉 弓至头顶 ,采取螺旋扫描方式。使用 CT 专用高压注射器 (Medrad Stellant) ,以 4 ml/ s 的流率经肘静脉团注非离子型 对比剂 (优维显 370 mgI/ ml) 60 ml。应用 Smart 预扫描方法 , 在注药后延迟 8 s 开始监测 ,当对比剂在靶血管达到高峰浓 度时开始扫描 ,具体扫描参数为 140 kV、575 mA ,0. 516 ∶1 的螺距 , 0. 625 mm 层厚 ,总扫描时间为 4. 1 s。经工作站 (AW 4. 2)的血管分析软件获得最大密度投影 ( maximum in2 tensity projection , MIP)及容积再现 (volume rendering , VR) 图像。并根据狭窄的百分比判断 MCA 狭窄程度 :狭窄 < 30 %者为轻度狭窄 ,狭窄百分比在 30 %～70 %者为中度狭 窄 ,狭窄百分比 > 70 %者为重度狭窄。 1. 3 数据统计学处理 　全部数据经 SPSS 10. 0 软件进行统 计学处理 ,统计结果均以 -x ±s 表示 ,单侧 MCA 狭窄患者的 双侧 MCA 支配区及分水岭区的各项灌注参数 ,均应用配对 t 检验进行差异的显著性检验。对双侧 MCA 狭窄患者的两侧 MCA 支配区及分水岭区的各项参数分别与正常对照组进行 比较 ,进行独立样本的 t 检验。对有侧支循环与无侧支循环 组的症状侧各项参数比较 ,进行独立样本秩和检验。以 P < 0. 05 为有统计学意义。 2 　结果 　　CTA 检查发现 MCA 狭窄或闭塞的 37 例患者均于住院 期间行 DSA 检查 ,其中单侧 MCA 狭窄或闭塞者 25 例 ,双侧 MCA 狭窄或闭塞者 12 例。所有患者均未发现后循环异常的 血管造影征象。以 DSA 为金标准 ,CTA 诊断 MCA 闭塞的 准确度为 100 % ;CTA 诊断 MCA 狭窄的准确度为 97 % ,特异 度为 94 %。 2. 1 单侧及双侧 MCA 狭窄或闭塞的脑 CTP 特点 2. 1. 1 单侧 MCA 狭窄的 CTP 特点 　在 25 例单侧 MCA 病 变 (轻度狭窄 2 例 ,中度狭窄 5 例 ,重度狭窄 10 例 ,完全闭塞 8 例)患者中 ,4 例脑灌注未见异常 (包括 2 例重度狭窄和 2 例 中度狭窄) ,17 例 CTP 脑灌注缺损区为 Ⅰ型 ,4 例为 Ⅲ型 (图 1) ,未见Ⅱ型改变。在 CTP 表现异常的 21 例患者的图像上 分别取双侧 MCA 支配区、分水岭区测量 CBF、CBV、TP、 M T T ,并采用配对 t 检验进行患侧与健侧的对比分析 ,结果 显示 : ①患侧 MCA 支配区和分水岭区 CBF 与对侧相比差异 均无统计学意义 (MCA 支配区 t = 1. 74 , P > 0. 05 ;分水岭区 t = 1. 34 , P > 0. 05) ; ②MCA 区患侧和对侧的平均 TP 值分别 为 (34. 4 ±5. 4) s 和 (20. 6 ±3. 1) s ,二者的差异具有统计学 意义 ( t = 5. 122 , P < 0. 01) ;患侧和对侧的平均 M T T 值分别 为 (11. 4 ±2. 6) s 和 (4. 33 ±1. 2) s ,二者的差异有统计学意 义 ( t = 4. 762 , P < 0. 01) 。③4 例为 Ⅲ型的患者 ,患侧分水岭 区的 M T T 和 TP 较对侧明显延迟 ,经配对秩和检验患侧与 对侧的差异有统计学意义 ( t = 0 , P < 0. 05) 。其余 17 例灌注 ·6511· 中国医学影像技术 2006 年第 22 卷第 8 期　Chin J Med Imaging Technol ,2006 ,Vol 22 ,No 8 表现Ⅰ型的患者 ,分水岭区患侧和对侧的平均 TP 值分别为 (21. 78 ±4. 2) s 和 (20. 98 ±3. 6) s ,二者的差异没有统计学 意义 ( t = 1. 834 , P > 0. 05) ;分水岭区患侧和对侧的平均 M T T 值为 (6. 49 ±1. 3) s 和 (6. 25 ±1. 1) s ,二者的差异亦无统计 学意义 ( t = 1. 22 , P > 0. 05) 。④MCA 狭窄程度大于 80 %及 闭塞的 16 例患者采用配对 t 检验 ,患侧 MCA 支配区的 CBV 比对侧增加 ,差异具统计学意义 ( t = 5. 64 , P < 0. 05) ,分水岭 区 CBV 差异无统计学意义。 2. 1. 2 双侧 MCA 狭窄的 CTP 特点 　12 例双侧 MCA 重度 狭窄的患者 ,分别取双侧 MCA 支配区及分水岭区测量 CBF、 图 1 　男 ,50 岁 ,发作性左肢无力 1 年余 　A. CT 平扫未见明显异常 ; B. CTP 的 M T T 图显示右侧 MCA 供血区及右后分水岭区的灌注延迟 ; C. CTP 的 CBF 图显示右侧 MCA 供血区及右后分水岭区的灌注减低 ; D. CTA 容积重建像显示右侧 MCA 闭塞 (箭头) ; E. DSA 显示右侧 MCA 闭 塞 (箭头) 图 2 　A. 双侧 MCA 供血区 M T T 延迟 ; B. CTA VR 像显示右侧 MCA 闭塞 ,左侧 MCA 狭窄 (箭头) M T T、TP、CBV 值 ,与正常对照组相比 ,采用独立样本 t 检 验 ,差异均有统计学意义 (表 1) ,即双侧 MCA 支配区 M T T 和 TP 延迟 (图 2) ,CBF 下降 ,症状侧 MCA 支配区及分水岭 区 CBV 升高。 表 1 　12 例双侧 MCA 重度狭窄的 患者脑 CTP 灌注参数 部位及参数 正常对照组 症状侧 非症状侧 MCA 支配区 CBF (ml ·100 g - 1 ·min - 1) 69. 05 ±20. 8 35. 69 ±12. 8 3 45. 00 ±16. 43 3 CBV (ml/ 100 g) 2. 09 ±0. 5 3. 98 ±1. 43 2. 28 ±1. 2 M T T(s) 3. 73 ±0. 4 12. 29 ±3. 03 10. 93 ±1. 03 TP(s) 19. 73 ±6. 4 37. 40 ±5. 13 30. 25 ±4. 23 分水岭区 CBF (ml ·100 g - 1 ·min - 1) 40. 50 ±9. 4 26. 76 ±4. 8 3 30. 42 ±4. 83 3 CBV (ml/ 100 g) 2. 00 ±0. 6 3. 60 ±1. 23 2. 20 ±0. 2 M T T(s) 5. 41 ±0. 5 13. 88 ±2. 63 10. 20 ±1. 13 TP(s) 20. 23 ±5. 2 35. 33 ±6. 43 32. 52 ±5. 63 注 :症状侧与非症状侧分别与对照组进行独立样本的 t 检验 , 3 P < 0. 01 ; 3 3 P < 0. 05 2. 2 侧支循环对单侧和双侧 MCA 狭窄或闭塞的 CTP 影响 2. 2. 1 单侧 MCA 狭窄后侧支循环代偿对 CTP 的影响 　根 据 DSA 造影结果 ,本组病例有侧支循环代偿者为 17 例 (其中 大脑前动脉软膜吻合 7 例 ,大脑后动脉软膜吻合 4 例 ,大脑前 动脉及后动脉软膜吻合 6 例) ,无侧支循环代偿者 8 例 ,分别 取症状侧 MCA 支配区和分水岭区测量 CBF、TP、M TT ,采用 独立样本秩和检验进行统计处理。结果显示 :无论有无侧支 循环 ,症状侧 MCA 支配区和分水岭区的 CBF 组间差异均不 显著 ( t = 26 , P > 0. 05) ; 症状侧 MCA 区的 TP 组间差异亦 不显著 ( t = 30 , P > 0. 05) ,但是分水岭区 TP 值的组间差异 有显著性意义 ( t = 22 , P < 0. 05) 。 2. 2. 2 双侧 MCA 重度狭窄和闭塞后侧支循环代偿对 CTP 影响　本组病例有 12 例患者为双侧 MCA 狭窄 ,根据 DSA 造影结果 ,这些患者有原发侧支循环代偿者 8 例 (其中大脑前 动脉软膜吻合 5 例 ,大脑后动脉软膜吻合 3 例) ,无侧支循环 代偿者 4 例 ,分别取症状侧 MCA 支配区和分水岭区测量 CBF、TP、M T T 值 ,采用独立样本秩和检验进行统计处理。 结果显示 :无论有无侧支循环 ,症状侧 MCA 支配区和分水岭 区的 CBF 组间差异均无统计学意义 ( MCA 支配区 t = 29 , P > 0. 05 ;分水岭区 t = 24 , P > 0. 05) ;症状侧 MCA 区和分水 岭区的 TP、M T T 值的组间差异也无统计学意义 ( P > 0. 05) 。 3 　讨论 3. 1 64 排螺旋 CT 行脑 CTP 检查的优势 　本研究应用 64 排 MDCT 具有 40 mm 宽的探测器 ,扫描速度为 0. 35 s/ 360°, 具有 64 ×0. 625 mm 的高空间分辨率 ,每秒可完成 8 个层面 5 mm 层厚的灌注扫描 ,每次灌注扫描所覆盖的范围为 4 cm ,是 16 层 CT 的 2 倍。在不减小覆盖范围的情况下 ,减薄层厚可 以提高纵向 (Z轴) 的空间分辨率 ,有助于消除部分容积效应 ·7511·中国医学影像技术 2006 年第 22 卷第 8 期　Chin J Med Imaging Technol ,2006 ,Vol 22 ,No 8 的影响 ,更有利于小病灶的检出。由于 64 排 CT 能得到包括 基底节在内上下 8 个层面的图像 ,可以更好地显示 16 层以下 CT 显示不到的病变 (如脑干梗死灶等) 。此外 ,应用脑 CTP 的数据在血管成像的软件包中可重建出覆盖 4 cm 范围、层厚 可以为 5 mm、2. 5 mm、1. 25 mm 或 0. 625 mm 的 Willis 环的 动态 CTA 图像 ,其图像质量与常规 CTA 近似 (图 3) 。 图 3 　A. 常规 CTA 重建 4 cm 范围内的颅底动脉环轴位 MIP 图像 ,层厚 为 0. 625 mm。示右侧 MCA 狭窄 ; B. 应用脑灌注扫描的数据 ,重建得到 0. 625 mm 层厚的颅底动脉环的图像 ,所见与常规 CTA 基本一致 3. 2 MCA 慢性狭窄或闭塞的脑 CT 灌注表现特点 　MCA 狭窄、闭塞的发生率有种族差异 ,以亚洲人最高 ,血流动力学 改变引起脑组织灌注衰竭是发生脑卒中的主要原因[ 1 ,2 ] 。 MCA 狭窄或闭塞患者存在狭窄远端脑组织的低灌注[ 3 ] 。本 组 21 例灌注异常的单侧 MCA 狭窄患者中 ,除 4 例同时累及 分水岭区外 ,大多数仅有 MCA 支配区的脑灌注损伤 ,考虑到 MCA 狭窄主要通过软脑膜的吻合支代偿供血 ,这些吻合支 在分水岭区分布丰富 ,发挥明显代偿作用所致[ 4 ] 。 3. 3 MCA 狭窄或闭塞患者的侧支循环 　MCA 狭窄或闭塞 患者的脑 CTP 表现不仅与供血动脉的狭窄、而且与侧支循环 的开放程度有关。当发生 MCA 慢性狭窄或闭塞时 ,脑血管 启动自动调节机制 ,使狭窄远段血管代偿性扩张、侧支血管开 放加以代偿 ,以维持脑血流量在正常水平。如果建立了充分 的侧支循环 ,即使供血动脉完全闭塞 ,其脑灌注仍可保持正常 水平。本组 4 例单侧 MCA 中重度狭窄的患者 ,侧支循环建 立 ,而未见明显脑灌注损伤的异常改变。 大量研究表明 :脑血管代偿良好者虽然有供血动脉的狭 窄 ,但是供应区脑血流量和血容量的变化并不明显 ,而主要出 现 M T T 和 TP 的延迟改变。TP 和 M T T 被认为是显示脑灌 注损伤的较敏感指标[ 5 ,6 ] ,能早期发现脑缺血性病变 , TP 延 迟的主要原因是血流速度减慢和侧支循环供血。M T T 延迟 提示脑灌注压降低和灌注储备受损。 本研究结果显示 ,无论 MCA 狭窄程度如何 ,其分布区和 分水岭区的局部脑血流量均无明显降低 ,而 MCA 支配区的 TP 显著延长。可见 ,患者依靠侧支循环或血管自身的扩张 反应能维持正常血供 ,长期处于代偿 ,但是其储备能力受到损 害 ,当额外出现供血减少或脑耗氧量增加时 ,可能导致脑梗 死。有侧支循环代偿者的 MCA 支配区似乎受益不大 ,但是 侧支循环代偿可以缩短分水岭区的 TP。我们认为 ,由于 MCA 狭窄主要通过软膜吻合支代偿 ,这种软膜吻合支在分 水岭区极为丰富 ,所以对分水岭区的代偿作用明显 ,可以有效 预防分水岭区梗死的发生。12 例双侧 ICA 重度狭窄和闭塞 患者 ,无论有无侧支循环 ,与正常对照组比较 ,症状侧所有脑 灌注参数均有异常改变 ,有侧支循环也未能减轻脑灌注损伤 的程度。由于脑组织灌注压下降时 ,脑血管会代偿性扩张 ,使 CBV 增加 ,以维持正常 CBF。本组 12 例双侧 ICA 重度狭窄 或闭塞的患者 ,症状侧 CBV 较对侧增高。单侧 ICA 狭窄程 度 > 80 %的 16 例患者的 MCA 支配区及分水岭区的 CBV 比 对侧增加。 应用 DSA 与 MDCT 脑 CTP 和头颈 CTA 技术相结合 , 可评价 MCA 狭窄或闭塞患者的脑灌注损伤的范围、程度 ,定 量分析其脑灌注参数 ,同时客观评价缺血区供血动脉的状况 , 有无侧支循环等 ,为临床制定治疗方案 ,判断患者的预后 ,预 防脑梗死提供影像学依据。 [参考文献 ] [ 1 ] 　L u J , Li KC. 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