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腹部脏器多层螺旋CT灌注扫描技术

时间:2009-12-16  来源:影像园  作者:胡玉川编译复制分享】【讨论-纠错】【举报

灌注技术的原理7O5影像园XCTMR.com

CT 灌注成像的理论基础来源于核医学的放射性示踪剂稀释原理和中央容积定律。Hamberg等认为使用等渗性对比剂的动态CT增强扫描基本能满足使用示踪剂观察组织灌注的几个重要前提条件,包括:检查设备的高空间、时间分辨率,测量的信号变化与组织强化的唯一确定对应关系,注入的示踪剂不影响所观察的生理过程和测量期间生理过程的稳态。Miles等也认为放射性对比剂与放射性示踪剂在体内的药代动力学非常相似,故核医学用于计算组织血流灌注的方法可用于动态增强CT的研究。对比剂经静脉注入后,动脉与组织的强化程度与其内对比剂的浓度(即碘聚集量)呈线性相关,由于1mg/ml的碘浓度相当于25Hu,即 1mg的碘可使1ml组织的CT值增加25Hu,因此,通过测定局部组织的碘聚集量,即可获得局部组织的血流灌注量。7O5影像园XCTMR.com

CT灌注成像中,将增强后系列图像的CT值减去基础图像的CT值,可得到动脉及组织的TDC,利用不同的数学计算模型对TDC进行分析可得到组织的灌注参数值。目前用于临床灌注分析的模型主要有两类:非去卷积模型和去卷积模型。7O5影像园XCTMR.com

非去卷积模型常常假设流经组织的对比剂无静脉流出,在此前提下以组织TDC的最大初始斜率除以动脉增强峰值获得组织的血流量。该模型的优点是概念简单易理解,缺点是由于忽略静脉流出,常常导致组织血流量的低估,为了保证计算的准确性,要求对比剂的注射流率尽可能高,一般为10-20ml/s,这就使得其临床应用受到一定限制。7O5影像园XCTMR.com

去卷积模型是利用推动剩余函数(Impulse Residue Function,IRF)计算得到组织的灌注信息,IRF反映的是将对比剂瞬时团注进入组织的供血动脉后,组织中存留的对比剂随时间的变化量。然而,将对比剂直接注入供血动脉是有创且难以做到的,若从外周静脉注入对比剂,则在IRF已知的情况下,对应于某一动脉的组织TDC可视作按比例和时间推移的一系列IRF的拟合,这个过程称为卷积。可以用公式表述为:。这里,Q(t)、Ca(t)分别表示组织和动脉的TDC,为卷积算子,FR(t)为与血流成比例的IRF。去卷积模型无需对组织器官的血流动力学状态做人为的假设,计算值的偏差小,且注药速度不需太快,更适于临床应用。然而,这种方法对噪声特别敏感,必须有效抑制噪声才能保证计算值的准确。7O5影像园XCTMR.com

单纯的去卷积模型假设对比剂完全保留在血管内,由FR(t)计算BF和MTT,再根据中央容积定律得到BV=BF×MTT。这种计算方法适用于血脑屏障完整的脑组织,最早应用于脑缺血性疾病的诊断。然而,多数组织的毛细血管具有一定通透性,对比剂在流经组织时必然有一部分会渗入血管外间隙,因此不宜用单纯的去卷积模型进行灌注计算。1998年,Lawrence和Lee在去卷积模型中引入分布参数模型概念,提出一种改良去卷积模型,其优点在于一次CT检查可同时确定多个灌注参数值,能比较全面地反映组织的灌注状况,从而大大拓展了CT灌注成像技术的应用范围。7O5影像园XCTMR.com

dba69acfc02e4326c86fd0bc4c4b422b.jpg7O5影像园XCTMR.com

51e1adc6e62e13f93d7018ce820e465c.jpg7O5影像园XCTMR.com

Fig.1. Steps involved in a CT perfusion examination of a retroperitoneal fibrosarcoma (white arrow) in a 46-yearold man. (A) Step I involves the acquisition of unenhanced CT images to cover the entire region of interest. (B) Step II involves the selection of slices for dynamic imaging. The selected slices should be chosen to cover the maximum7O5影像园XCTMR.com
tumor area. The total tumor coverage area is 2 cm for 16-MDCT and 4 cm for 64-MDCT. (C) Step III involves contrast-enhanced dynamic image acquisition. The tumor ROI drawn for estimation of perfusion measurements is shown demarcated with a pink curved line. Step IV is postprocessing of CT data to generate colored perfusion maps of blood flow (D), blood volume (E), mean transit time (F), and permeability surface area product (G). (H) Time attenuation curves showing the enhancement characteristics of the artery and the tumor during the first pass and the delayed phase of the perfusion CT acquisition.7O5影像园XCTMR.com

本文图来源The pictures refer to:Body Perfusion CT: Technique and Clinical Applications.Radiol Clin N Am 47 (2009) 161–178 page1657O5影像园XCTMR.com

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