螺旋CT灌注成像对脑胶质瘤血流灌注的定量研究
作者：梁建英 余蕾 丁伟 朱建平 张晋鹏
摘 要 目的:探讨螺旋CT灌注成像对脑胶质瘤血流灌注的定量诊断的价值。方法:有病理或追踪结果的39例脑病变患者，其中胶质瘤25例，非胶质瘤14例，应用Somatom Plus4螺旋CT扫描机对所有患者进行CT灌注成像扫描。经灌注软件处理，使用256彩色直观地显示脑组织中血流灌注图，并出局部脑血流量（rCBF）、局部脑血容量（rCBV）、对比剂平均通过时间（MTT），并与对侧脑组织灌注参数进行统计分析比较。结果:脑胶质瘤的rCBF、rCBV值明显高于对侧脑组织rCBF分别为（78.62±52.19）mL/（100g・min），（26.48±8.21）mL/（100g・min），P<0.01，rCBV分别为（14.13±8.16）mL/100g，（2.14±1.34）mL/100g，MTT值明显高于对侧脑组织（8.20±3.42）s，（3.82±2.26）s，P<0.01，以上均有程度不同的瘤周水肿，其rCBF、rCBV均低于对侧脑组织，脑膜瘤、转移瘤、血管母细胞瘤、淋巴瘤均显示局部高灌注。结论:灌注成像能定量脑胶质瘤的血供状态，显示特征性动态曲线，估计病理类型，检出脑胶质瘤瘤周水肿低灌注区和术后复发灶。
关键词 脑;灌注;胶质瘤;局部血流
检测肿瘤局部血流灌注量变化对估计肿瘤病理类型、分级、预后和复发有非常重要的意义。近年来的CT灌注成像技术以其、方便、无创性等优点，显得更有普及性及应用价值，因而，在检测组织微循环功能方面显示出较大潜力。但多数研究集中于缺血性梗死，对肿瘤灌注的研究较少。为了探讨CT灌注在脑胶质瘤血流灌注定量诊断中的价值，笔者对39例常见脑肿瘤进行灌注成像研究。
1 资料和方法
1.1 一般资料 搜集2001年10月～2003年11月在我院经手术病理证实，且行CT灌注成像，临床资料完整的39例脑病变患者，其中胶质瘤25例，男14例，女11例，年龄15岁～70岁;非胶质瘤14例，其中脑膜瘤4例，转移瘤7例，血管母细胞瘤2例，淋巴瘤1例。39例均有瘤周水肿，重度水肿9例，中度水肿18例，轻度水肿12例。
1.2 扫描方法 采用Somatom Plus4螺旋CT扫描机，患者平卧于扫描床，以眦耳线为基线行轴面平扫，确定肿瘤中心部位，然后通过高压注射器经肘前静脉以10mL/s的注射流率，快速团注优维显50mL（300mgI/mL），进行连续单层扫描32s。
1.3 灌注参数计算分析 选取CT灌注扫描的连续图像传入Siemens Magic View50工作站，设定适当的域值，把CT值小于20Hu或大于300Hu者排外，以消除颅骨、脑积液的影响;经灌注软件处理，并使用256彩色显示每个像素的血流灌注状态，人工勾画兴趣区，避开肿瘤坏死水肿区，并获得感兴趣区动态时间-密度曲线（time-density curve，TDC），再结合参照血管上矢状窦的TDC曲线，计算脑肿瘤、瘤周水肿，以及对侧脑组织灌注参数值局部脑血流量（region-al cerebral flow，rCBF）、局部脑血容量（regional cerebral volume，rCBV）、对比剂平均通过时间（mean transit time，MTT），再综合分析脑肿瘤的灌注图像、灌注曲线、灌注参数值，并作统计学处理。统计学分析方法采用配对和非配对t检验。
3 结果
3.1 脑胶质瘤灌注图表现 16例脑胶质瘤灌注图表现为肿瘤结节或环状区红色明显高灌注区（见图1、2、3），9例轻中度灌注，边缘清楚。13例灌注均匀，12例灌注不均匀，39例均有瘤周水肿呈紫蓝色低灌注区，低于正常脑组织。多数胶质瘤和转移瘤的动态增强上升与血管的走行相似，多呈快速上升趋势，且增强峰值明显低于脑膜瘤，到达峰值后快速下降。
3.2 CT灌注参数的统计 脑胶质瘤的rCBF、rCBV值明显高于对侧脑组织rCBF分别为（78.62±52.19）mL/（100g・min），（26.48±8.21）mL/（100g・min），P<0.01rCBV分别为（14.13±8.16）mL/100g，（2.14±1.34）mL/100g，MTT（8.20±3.42）s，（3.82±2.26）s P<0.01，瘤周水肿rCBF、rCBV值也小于对侧脑组织，分别为（14.12±5.6）mL/（100g・min），（0.88±0.45）mL/100g。
4 讨论
4.1 研究背景 CT灌注成像（CT perfusion imaging）是指在静脉注射对比剂的同时对选定层面进行连续多次的扫描，以获得该层面内每一象素的时间-密度曲线（time-density curve），根据该曲线利用不同的数学模型出血流量（blood flow，BF）血容量（blood volume，BV）对比剂的平均通过时间（mean transit time，MTT）等参数，以此来评价组织器官的灌注状态。其理论基础是核医学的放射性示踪剂原理和中心容积定律（central volume principle）:BF=BV/MTT，Miles ［1］ 等和Hamberg ［2］ 等还对增强对比剂的药代动力学进行了验证，即上述原理也适用于对比剂。早在1979年Axel就提出了灌注理论。1992年，日本学者Tereda ［3］ 等首先报道了脑肿瘤的灌注成像，但当时的脑CT灌注成像计算模型的前提条件是血脑屏障保持完整，对比剂完全在血管内被稀释，无血管外渗漏等，故脑CT灌注一直应用于观察急性脑缺血时脑血流灌注状态。20世纪末，脑CT灌注的模型成去卷积模型，去卷积模型较非去卷积模型的优势在于不需要对组织器官的血流动力学状况作一些与事实情况不相符的假设，这些假设容易造成计算结果偏差。另外，注射对比剂的流率可以控制在3mL/s～5mL/s。减少了不良反应的发生率，为了证实这种方法的有效性，Cenic Nabavi Lee ［4，5］ 等进行了动物试验和临床研究，并与公认的测量的”金标准”核医学放射性微球方法做了比较，结果表明两者具有很好的相关性。2000年Cenic又用新西兰白兔的脑肿瘤模型验证了去卷积模型对血脑屏障破坏的脑肿瘤组织的绝对脑血流量（CBF）测量的准确性，这一研究成果为脑肿瘤CT灌注成像的研究打下了坚实的基础。
4.2 脑胶质瘤CT灌注的特点 脑胶质瘤的rCBF、rCBV值明显高于对侧脑组织，大约是正常脑组织的3.5倍以上，其瘤内灌注血供丰富。灌注图直观地反映脑组织中血流灌注的相对多少，其血流情况可用不同颜色代表。在图上，正常脑组织灌注成像表现为伪彩色染色均匀对称，正常脑灰质区血流灌注量较白质丰富，灰质区有较多代表脑血流灌注的红色伪彩色，而白质区多偏重紫蓝色伪彩色，因而在灌注图中正常脑组织灰白质交界尤其分明。脑胶质瘤灌注图能直观地反映脑胶质瘤的形态学和血液动力学特点，其灌注状态与肿瘤微血管密度密切相关。脑胶质瘤表现为类圆形或环形均匀红色高灌注，肿瘤边缘清楚;脑胶质瘤内可见小片不规则低灌注区，提示有坏死;恶性程度高的瘤内常见明显不规则坏死囊变区，呈蓝绿色或黑色，而外周肿瘤实质呈红色高灌注区，肿瘤边缘可不清。
4.3 脑胶质瘤瘤周水肿灌注的特点 脑胶质瘤瘤周水肿的rCBF、rCBV值明显低于对侧脑组织，呈低灌注表现，水肿的发生与肿瘤细胞增殖、恶性程度相关，与脑转移瘤相仿，脑胶质瘤级别越高水肿程度越严重。由于不同性质的肿瘤，性质相同而恶性程度不同的肿瘤，其血流动力学改变也不同，而CT灌注能反映其不同的血流灌注状态，因此，CT灌注（功能图像灌注曲线及相关灌注参数值）可以提高常规CT图像所无法获得的肿瘤的血液动力学信息，揭示脑肿瘤病理解剖和病理生特征，补充其形态学信息缺陷，提高脑肿瘤定量诊断的准确性，对肿瘤的定性诊断疗效及预后提供有价值的信息。随着多层螺旋CT的进一步推广，克服了普通螺旋CT单层灌注成像的局限性，提高了长轴（Z轴）方向的空间分辨率，能进行0.5s以下的快速扫描，CT灌注成像使用将更加便利。
［1］ Miles KA，Hayball MP，Dixon AK.Color perfusion imaging:a new application of computed tomography.Lancet，1991，337:643
［2］ Hamberg LM，Hunter GJ，Halpern EF，et al.Quantitative high resolusion measurement of cerebral vascular physiology.
［3］ Tereda T，Nambu K，Hyotani G，et al.cerebral blood flow:a method for quantitative measurement of cerebral vascular permeability using X-ray CT and iodinated contrast medium.Neuroradiology，1992，34:290.
［4］ Cenic A，Nabavi DG，Graen RA，et al.Dynamic CT measure-ment of cerebral blood flow:a validation study.AJNR，1999，20:63.
［5］ Lee TY，Nabavi DG，Graen RA，et al.Validation of cerebral blood flow maps from contrast-enhanced cine CT scanning:compari-sion of infarct ischemia model.Radiology，2000，213:1305.
