肾脏CT灌注成像.doc

CT灌注成像是在静脉团注对比剂后对选定层面进行同层动态扫描,以获得该层面内每一像素的时间密度曲线(timedensitycurve,TDC),根据该曲线利用不同的数学模型计算出血流量(bloodflow,BF)、血容量(bloodvolume,BV)、对比剂的平均通过时间(meantransittime,MTT)、对比剂峰值时间(timetopeak,TTP)、表面通透性PS图(capillarypermeabilitysurfaceareaproduct,PS)等参数,以此来评价组织器官的灌注状态。目前,灌注技术已经在脑部、肝脏、胰腺、肾脏等器官得到初步临床应用。本文仅就肾脏CT灌注技术做一综述。
1CT灌注成像原理
CT灌注成像的理论基础为核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律(centralvolumeprinciple)BF=BV/MTT。Miles等认为,放射性对比剂经静脉注入后具有与放射性示踪剂相同的药物动力学特性,因此放射性核素的示踪原理可用于动态CT的研究。Hamberg等认为使用等渗性对比剂的动态CT扫描基本能满足使用示踪剂观察组织灌注的条件,注入对比剂后动脉及组织的时间密度2曲线的横坐标为时间,纵坐标为注药后增加的CT值,其变化反映的是对比剂在该器官中浓度的变化,即碘聚集量的变化,从而间接反映组织灌注量的变化。通过测定局部组织的碘聚集量,可获得局部组织的血流灌注量。在CT中,由于1mg/ml的碘浓度相当于25Hu,则1mg碘相当于25Hu×ml,即1mg碘可使1ml组织的CT值增加25Hu。因此,注入造影剂的量可用Hu×ml来表示。因此,通过测定局部组织的碘聚集量,可获得局部组织的血流灌注量。高压恒速团注造影剂剂量与CT密度增加的线性关系、螺旋CT的高时间分辨率及CT特有的精确定位能力(高空间分辨率)是构筑组织血流灌注的要素。利用不同的数学模型进行CT灌注方面的研究主要分为两大类:非去卷积模型和去卷积模型。非去卷积模型应用Fick原理,即组织器官中对比剂蓄积速度=动脉流入速度-静脉流出速度。在此基础上,各学者又做了不同假设,创建了多种计算方法。总体来说,非去卷积模型概念简单,便于理解,但由于该模型假设与现实情况有些不符,易低估BF,为弥补这种缺陷,要求对比剂的量较大,注射速度快,对比剂的注射速度达到10ml/s,甚至20ml/s,增加了注射局部对比剂外渗的危险性,要求病人有良好的心功能,应用受限。Cenic提出的去卷积模型,利用推动剩余函数(impulseresiduefunction,IRF)计算对比剂的静脉流出,对组织的流入动脉和流出静脉综合考虑,计算出的灌注参数和图像能更真实地反映组织的内部情况。该方法不对组织器官的血流动力学状态做人为的假设,计算结果偏差较小,符合实际情况,注射速度要求不高,可降至3～5ml/s,目前被科研人员广泛应用。但此法对噪声特别敏感,须经有效的方法抑制噪声才能保证计算结果的准确性,仍有待于不断完善。
2CT灌注成像技术
2.1检查方法患者平卧,先按常规行双侧肾脏平扫,层厚5mm,层距5mm,螺距为1。扫描速度最小为1层/s,然后选定靶层面(也可为病灶的中心层面),通常选择肾门平面为测量平面。经肘前静脉快速团注对比剂(须用高压注射器)。静脉穿刺应一次成功,尽量选择较粗大的血管,注射方向应与静脉回流一致。使用18～21G穿刺针,注射前对比剂须加热至37℃。剂量不应少于50ml,不同的研究对比剂注射速率在2.5～10ml/s。国内一般小于10ml/s,多为3～5ml/s,对比剂多用非离子型。
2.2扫描参数于常规平扫后,首先确定灌注扫描的层面,行同层动态扫描(cine模式)。动态图像的第一幅为对比剂首过前的图像,以此作为基准图像,在对比剂首过时及首过后按一定的时间设置行同层动态扫描,连续扫描30～40次。文献中扫描程序的设置各不相同。多层面CT可于延迟后10s每隔1s扫描一次,扫描应在平静呼吸下进行。电子束CT肾脏灌注成像扫描程序为:1次/s,12次;1次/2s,4次;1次/3s,4次,总共20次,共32s。
2.3图像重建方法根据不同目的选定兴趣区(ROI),ROI应尽量大,以减少量子噪声。仔细划定兴趣区尤为重要,既要避开血管,又要与组织器官的周边部分有一定距离,以减少容积效应的影响。不同CT机型附带的灌注成像软件各不相同,目前主要为PerfusionCT或FunctionalCT专用软件。对所得图像进行后处理,可进行阈值定义,去除周围骨、脂肪等组织的影响。经分析所有动态图像,得到一系列CT灌注参数,图像均可以黑白灰阶或彩色显示,以突出病变区域的对比。在血流图和局部灌注图上可分别测量ROI血流量和达到峰值的时间等,同时可进行定量、半定量和数据分析统计等。为减少从肘静脉到腹主动