多层螺旋CT灌注成像在脑肿瘤中的应用研究

作者：鞠发军，闫培华，唐公杰，蔡自强

摘要：目的：探讨多层螺旋CT灌注成像在脑肿瘤中的应用价值。方法：应用GE lightspeedl6层螺旋CT扫描机，对经证实的20例脑瘤患者（脑膜瘤9例，胶质瘤7例，胶质瘤术后复发4例），先行CT平扫，选定感兴趣区行多层螺旋CT脑灌注成像，经灌注软件处理，计算出局部血容量图trCBV）、局部血流量医（rCBF）、表面通透性（PS），并与对侧相应脑组织灌注参数进行比较。所有病例均经CT随访或经MRI证实。部分病例联合CT增强扫描。结果：脑膜瘤、星形细胞瘤和胶质瘤术后复发三者中rCBV、rCBF、PS值均高于正常脑组织，其中脑膜瘤最高，高级别星形细胞瘤高于低级别星形细胞瘤。肿瘤的rCBV、rCBF、PS值与肿瘤的MVD呈正相关。结论：多层螺旋CT 灌注成像能够在脑瘤的诊断、术前术后的随访中提供有价值的参考信息。

关键词：多层螺旋CT; 脑灌注成像；脑肿瘤

随着多层螺旋CT的应用，计算方法的改进，可以进行多层同层灌注扫描，使以前主要应用于脑梗塞的诊断研究的CT灌注成像，也可以用于有血脑屏障破坏的脑肿瘤性病变的诊断与鉴别以及疗效的评价。多层螺旋CT灌注成像作为一种功能性影像检查方法，反映的是组织微血管的功能状况，在脑肿瘤的定量定性研究中有着广阔的前景。本文通过对20例脑肿瘤患者的多层螺旋CT灌注成像联合CT增强扫描的研究，探讨其在脑肿瘤诊断中的价值。

1 材料与方法

1.1 本组20例脑瘤患者，男14例，女6例，年龄16～72岁，主要症状及体征有恶心、呕吐、癫痫、头痛、复视、肌力减退、肢体活动不灵等。本组所有病例均经手术病理证实，术前均经CT平扫及灌注扫描。

1.2 检查方法：应用多层螺旋CT灌注成像联合CT增强扫描的方法，首先对病人用GE Lightspeed l6层螺旋CT扫描机行常规颅脑扫描，120kV/160mA，颅底层厚5mm、间隔5mm，以上层面层厚10mm、间隔10mm连续扫描；根据CT平扫图像，选择合适的病灶扫描层面行脑CT灌注检查，扫描层面选择4层，每层5mm连续扫描。灌注CT检查方法：经肘静脉由高压注射器注射碘海醇 50ml注射速率4ml/s，注射后5s扫描，扫描方式cine、层厚5mm;80kV、200mA;1s/层。检查完成后，继续经高压注射器注射造影剂 50ml，同时从颅底至颅项行增强扫描，层厚7.5cm螺旋扫描，可根据实际情况延迟3～8min后再行延迟扫描。行颅脑CTA检查时，须延时至少 30min以上。检查完毕后，将图像发送至GE ADW4.2工作站进行处理，从软件选项中分别选择CT Peffusion 3脑肿瘤灌注分析软件和CTA血管成像软件进行图像处理，灌注成像其工作流程分以下4个步骤：①选取灌注图像；②图像校准处理；③选出感兴趣区，包括流入动脉、流出静脉及病灶；④计算分析灌注图像及灌注参数。分别汁算出局部脑血容积（region cerebral bloo dvolume，rCBV）图、局部脑血流速度（region cexebral blood flow，rCBF）图、表面通透性（permeability surlace，PS）；并且通过选定区域进行镜面rCBV、rCBF、PS值的对比测量。

2 结果

2.1 本组所选择20例患者中，年龄22～73岁，男16例，女4例，脑膜瘤9例，胶质瘤7例（其中I～Ⅱ级2例，Ⅲ～Ⅳ级4例），胶质瘤术后复发4例，所有病例均经病理检查证实。

2.2 本组病例中6例脑膜瘤患者病灶区早现高灌注，rCBV、rCBF、PS均显着增高，PS值明显增大，其中3例CTA示病变周围见丰富肿瘤供血血管；2例脑膜瘤患者病灶区呈轻度高灌注，PS值升高。高级别星形细胞瘤（Ⅲ～Ⅳ级）及脑瘤后复发rCBV、rCBF、PS均高于低级别星形细胞瘤（Ⅰ～Ⅱ级）。本组资料显示PS是脑肿瘤灌注研究中最重要的评价参数。所有肿瘤的最大PS值明显高于正常脑组织，高级别星形细胞瘤及脑瘤复发的差异较低级别星形细胞瘤明显，脑膜瘤的差异最大。在脑膜瘤、星形细胞瘤、脑瘤术后复发三者中，脑膜瘤明显高灌注，PS值最大。在本组病例中4例CTA显示病灶与大血管关系密切，部分邻近血管受压推移、中断。

3 讨论

目前PET被认为是反映神经性疾病灌注和代谢的“金标准”，但由于受设备昂贵，空间分辨率低等因素的影响而应用受限。MR灌注成像得到的是信号强度-时间曲线，而MR信号强度变化与对比剂浓度不是线性关系，影响检查的准确性；回波平面成像技术（EPl）的顺磁性伪影也会导致血流动力学参数出现误差，这些因素限制了MR灌注成像技术的应用。SPECT检查须放射性核素。多层螺旋CT灌注成像具有简便快捷、准确、图像空间分辨率高等优点，随着多层螺旋CT的应用，成像数学模型的改进和多层司层技术的应用，使得CT灌注成像的在临床中的应用越来越广泛。

多层螺旋CT灌注成像（MSCTP）的理论基础来自于核医学的放射性示踪剂原理和中心容积定律；它是在静脉注射造影剂的同时对选定的层面进行多次连续扫描，以获得相应层面内每一象素的时间-密度曲线（TDC），然后依据该曲线利用不同的数学模型计算出rCBV、rCBF、MTT、Ps等多种脑血流灌注参数来评价组织器官的灌注状态。CT灌注成像使用的数学模型上要有非去卷积数学模型和去卷积数学模型两种。在20世纪末，脑CT灌注的数学模型逐渐发展成去卷积数学模型，它的优点是计算偏差小，注射速率要求不高（一般 4～5ml/s），容易被推广使用。Cenic、Nabavi[1，2]等进行了动物实验和临床研究，证实了CT灌注技术的有效性，其早期主要应用于血脑屏障相对完整的脑缺血性疾病的研究。随着灌注技术的改进、软件的发展，使对有对比剂外渗的组织及脑肿瘤的灌注成像成为可能。脑肿瘤的诊断、肿瘤术后的复发历来是CT及MRI鉴别诊断中的难题。CT灌注作为一种功能性成像方法，它可以定量测量组织微血管的血流灌注情况：可以提供常规CT所无法获得的肿瘤的血液动力学信息，揭示脑肿瘤的病理解剖和生理学特征，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、疗效及预后提供了极具价值的影像学信息。

临床中常依据肿瘤的强化程度判断肿瘤的级别，而肿瘤的强化受对比剂用量、扫描延迟时间和血脑屏障破坏程度等因素的影响，偏差较大[3]。因此本研究在脑灌注的同时进行了CT增强扫描和CTA，CT增强扫描临床中已经应用比较成熟，在此不再重复；CTA可以有效地评价肿瘤：灶内的血供情况和与周围血管的关系，这几种方法有效的结合，为脑肿瘤的诊断与鉴别临床治疗提供了可靠的理论依据。在所有脑肿瘤灌注参数中，PS值是灌注研究中的一个重要参数，单位是 ml/min/100g，代表单位重量的组织单位时间内对比剂通透到细泡外液的量。正常脑组织血脑屏障完整，脑白质的Ps值接近零。灌注图能直观的反映脑组织中血流灌注的相对多少，并用不同颜色表示。在rCBV、rCBF图上正常脑组织灌注成像伪色彩染色均匀、对称，灰质区血流灌注较白质区丰富，表现为有较多红色伪色彩的灌注区，白质表现为偏紫蓝色伪色彩，灰白质分界明显。rCBF和rCBV图能够较准确的反映病变区血运情况，本研究显示脑肿瘤的 rCBV、rCBF、PS均与肿瘤微血管密度（MVD）呈下相关性；临膜瘤属于脑外肿瘤，血供丰富，呈明显高灌注，PS值最大：高级别星形细胞瘤和肿瘤后复发PS值较低级别星形细胞瘤差异明显：高级别星形细胞瘤和肿瘤后复发的肿瘤新形成血管越丰富越幼稚，通透性也就越高；因此PS值能够准确反映血恼屏障破坏情况，根据脑肿瘤之间表面通透性的不同，可以应用PS值来区分脑瘤的良、恶性和脑内、外的鉴别。据研究，肿瘤局部rCBF和rCBV比肿瘤周围组织高，肿瘤周围组织rCBF和rCBV又高于正常脑组织[2]。CT脑灌注成像对于肿瘤恶性程度分级也很有帮助，恶性程度越高，血流灌注率越高。放化疗较好的肿瘤，血管化程度及血流灌注率降低。而残存的活性部分或复发肿瘤的血管化程度及血流灌注率升高。从脑组织灌注的绝对值来讲，CT灌注比IvlRl更准确。另外对于放射性坏死与肿瘤复发常规CT和MRI很难鉴别，而CT灌注成像能显示坏死灶呈低灌注。肿瘤为高灌注区可以鉴别肿瘤复发与放射性坏死。据研究发现[4，5]，放射性脑坏死rCBV低，肿瘤复发rCBV及PS升高，其rCBV值与正常脑组织rCBV值的比值大于2.6，因而能及时发现肿瘤复发残留，提高脑肿瘤诊断的准确性，有利于指导临床采取及时、正确的治疗措施。

总之，多层螺旋CT灌注成像作为一种无创、准确、便捷，可重复性强的检测脑肿瘤血液动力学的工具。脑灌注成像与CT增强扫描及CTA的联合应用将会为脑肿瘤的诊断、术前、术后的随访，提供准确有效的信息，是一种极具潜力的影像学检查新方法。