CTP_simap评价卒中易损患者CT灌注成像假阳性的临床价值

孙如镜，高培毅

计算机断层扫描（computed tomography，CT）灌注成像已成为缺血性脑血管病影像评估的主要方法，并在临床实践中得到了广泛应用[1-3]。在临床实践中，研究者发现CT灌注成像存在过度评估脑局部缺血的现象，认为这种假阳性低灌注区与患侧侧支循环的建立密切相关。为此本课题组搜集了2016年5月-2017年10月连续的165例病例，对其CT灌注成像资料进行回顾性分析，针对由于侧支循环所造成的CT灌注成像假阳性区的成因，在传统CT灌注成像的方法上构建一个全新的CT灌注最大密度重建图（CT perfusion_source images maximum intensity map，CTP_simap），旨在弥补传统方法过度判读低灌注区的缺陷，从而提高CT灌注成像的准确性。

1 研究对象与方法

1.1 一般资料 收集2016年5月-2017年10月连续的首都医科大学附属北京天坛医院慢性缺血性脑血管病患者165例。入选标准：①CT脑局部低灌注的平诊患者；②年龄不限，性别不限；③患者均行CT平扫、CT血管成像（CT angiography，CTA）及CTP一站式检查。排除标准：①急性缺血性卒中患者；②因梗死灶或软化灶而表现为灌注缺失的患者；③颅内血管支架术后患者；④烟雾病患者；⑤既往有脑出血、脑肿瘤、脑外伤及其他脑部疾病者。

1.2 研究方法

1.2.1 影像学检查 所有患者一站式检查均采用GE Revolution CT。先进行CT平扫，扫描参数：120 kV，300 mAs，层厚5 mm，连续扫描。再行CTA-CTP检查：在肘静脉埋置静脉留置针，采用双管高压注射器（Missouri XD2001，德国欧利奇医疗有限公司，北京共康科技发展有限公司），根据患者体重，以5 ml/s注入50 ml碘海醇注射液[欧乃派克350 mgI/ml，通用电气药业（上海）有限公司]。扫描参数：80 kV，150 mAs，延迟5 s，动脉期扫描，曝光时间1 s，间隔时间1 s，共扫描8次；静脉期扫描，曝光时间1 s，间隔时间为2 s，共扫描8次；扫描总时间为45 s，覆盖范围为16 cm。将所得到的灌注数据传至工作站进行后处理。

1.2.2 图像处理

1.2.2.1 CT灌注图像后处理 将原始数据传至AW工作站进行处理。灌注参数图由灌注软件自动生成，包括脑血流量（cerebral blood flow，CBF）、脑血容量（cerebral blood volume，CBV）、平均通过时间（mean transit time，MTT）和达峰时间（time to peak，TTP）。

1.2.2.2 CTP_simap图像后处理 使用脑灌注软件CT Perfusion 2.1进行后处理。CT灌注原始图像共包括512幅（共32层，每层16张不同时相的动态图像）。选取每一层面的16幅不同时相的动态原始图像，根据最大密度进行重组，最后得到这一层面的simap图。

1.2.2.3 CTA图像后处理 在512幅CT灌注原始图像中选取最高动脉峰值时相的32层原始图像进行最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）重建，最终形成该时相的CTA图像。

1.2.3 侧支循环的判别方法 真阳性判别：在CTP_simap上观察传统CTP低灌注区，与健侧相比，如果血管影稀疏、密度降低，脑组织密度降低，则判定为真阳性。假阳性判别：在CTP_simap上观察传统CTP低灌注区，与健侧相比，如果血管影、血管密度、脑组织密度正常，则判定为假阳性。

1.2.4 传统CTP和CTP_simap对有侧支循环建立的判读标准 传统CTP显示CBF下降，CBV不变或升高，并MTT延长，提示侧支循环建立良好[4-5]。CTP_simap显示双侧血管无明显差异，提示侧支循环建立良好。

1.3 统计学处理 采用SPSS 21.0统计软件。所有收集到的计数资料用例数百分比表示，采用卡方检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

全部患者通过CTP_simap图像判读CT灌注成像脑局部低灌注的真实性，其中真阳性（无侧支循环组）55例，假阳性（有侧支循环组）110例，误判百分率为66.67%。根据CT灌注参数图（CBV、CBF、MTT、TTP）分析，真阳性（无侧支循环组）患者中：CBF降低，CBV降低，MTT／TTP延长8例（图1）；CBF降低／不变，CBV升高，MTT／TTP延长36例；CBF不变，CBV不变，MTT不变、TTP延长5例；CBF不变，CBV不变，MTT／TTP延长6例。假阳性（有侧支循环组）患者中：CBF降低，CBV升高，MTT／TTP延长67例（图2、图3）；CBF不变，CBV不变，MTT／TTP延长37例；CBF不变，CBV升高，MTT／TTP延长4例；CBF不变，CBV不变，MTT不变、TTP延长1例；CBF升高，CBV升高，MTT缩短、TTP延长1例。

将传统CTP与CTP_simap对侧支循环建立的判读结果进行统计学分析，采用配对设计卡方检验，结果显示传统CTP和CTP_simap对侧支循环评价的差异有统计学意义（χ2=22.67，P＜0.001）（表1）。

3 讨论

脑侧支循环是指当大脑的供血动脉严重狭窄或闭塞时，血流通过其他血管到达缺血区，从而代偿脑组织缺血状态[6-7]。侧支循环可以分为三级。一级代偿为Willis环，在缺血早期便可通过该途径发挥其代偿作用。二级代偿包括眼动脉和软脑膜侧支动脉，沟通颅内外的血流。三级代偿即为新生血管[8]。本研究评估的侧支循环代偿为二级代偿中的软脑膜侧支动脉。

表1 传统CTP与CTP_simap评估侧支循环的比较

目前有很多种评估侧支循环的技术，如数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）、动态CTA技术、CT灌注成像技术等。而DSA是目前评估侧支循环的金标准，但因其有创性、操作复杂等原因而受到限制[9-11]。

动态CTA技术可以显示各个时相的血流状态，完成全脑动态成像，在临床应用中，为了得到准确的血流动力学参数，需要对患者病灶区域进行重复的动态扫描[12]。常规在进行图像后处理时，只选取动脉峰值期对CTA图像进行重组，包括MIP，但当有侧支循环形成时，却不能显示其静脉期才能出现的代偿血管。如图2、图3所示，CTA均显示患侧大脑中动脉远端的侧支循环稀疏，但CTP_simap却显示患侧的代偿血管丰富，甚至超越了健侧血管，这体现了CTA技术的局限性。

图1 CT灌注真阳性病例

图2 CT灌注假阳性病例1

图3 CT灌注假阳性病例2

CT灌注成像技术广泛应用于对脑组织缺血的评价[13]。脑组织缺血程度的评估主要通过CT灌注参数图（包括CBF、CBV、MTT和TTP）。CT灌注成像能够较准确地反映相应脑组织缺血范围和程度，为临床个体化治疗提供详实的脑血流动力学信息[14]。但是在临床工作中，本课题组发现在CT脑局部低灌注的诊断中存在一种“假阳性”的结果，即当有效而充分的侧支循环建立时，CT灌注成像仍显示为低灌注。如图2、图3所示，患侧TTP、MTT延长，CBF下降，CBV升高，提示该侧为低灌注区，但CTP_simap则显示患侧侧支循环的建立甚至比健侧还要充分。笔者认为这可能与CT灌注成像数学模型的局限性有关。灌注后处理的方法是选择大脑前动脉为输入动脉，上矢状窦为流出静脉，从而得到选定层面每一像素的时间-密度曲线（time density curve，TDC），根据该曲线利用不同的数学模型计算出CBV、CBF、MTT、TTP等参数，再对以上参数进行图像重建和伪彩色处理得到相应的参数图[15]。非去卷积法中的斜率法是CT灌注成像的原理之一，其计算公式是：CBF=脑组织上测到的TDC最大初始斜率/参照动脉测到的TDC的峰值高度。医学研究者常选择一侧大脑前动脉为参照动脉，当一侧大血管（如大脑中动脉）存在狭窄或闭塞时，若没有侧支循环存在，该动脉供应的脑组织缺血，测到的脑组织TDC最大初始斜率减小，CBF降低，即笔者所述的真阳性（图4A）。若有侧支循环存在，该动脉供应的脑组织会因充分的侧支循环建立而维持其正常血供，不会存在缺血的情况，但CBF却仍显示降低，即笔者所述的假阳性。这是因为侧支循环路径延长，对比剂需要更多的时间才能到达脑组织TDC的峰值高度，若此时仍以大脑前动脉为参照动脉，也会使脑组织上测到的TDC最大初始斜率减小，CBF降低（图4B、图4C）。

Amir Kheradmand等[16]认为，局部脑血流降低或侧支血管代偿均会显示TTP延长。孙刚等[4]发现，CBF与CBV均下降并MTT延长提示侧支循环建立不佳，当CBF下降、CBV不变或升高并MTT延长提示侧支循环建立良好。本研究表明上述方法和CTP_simap对侧支循环评价的差异有统计学意义。由于传统CTP数学模型是在参照动脉最大峰值期相的基础上进行各参数图的计算，因此存在明显的局限性，仅根据CTP参数值不能准确地判别侧支循环建立情况。

本研究建立的CTP_simap技术，即对患者的CT灌注成像原始图像进行最大密度重建。该技术弥补了以上两种技术的局限性，可以在一幅图像上充分完整地显示不同期相的动脉血管以及脑组织的密度变化，将侧支循环更真实地呈现出来，从而为临床治疗提供了更准确的影像学信息。CTP_simap显示双侧血管无明显差异的病例说明脑患侧侧支循环建立良好，无需行血管成形术。以颈动脉狭窄介入治疗为例，介入术前常行CT灌注成像检查来评估脑组织灌注情况，以期改善由颈动脉狭窄导致的其供血区域低灌注。然而，脑血管有侧支循环代偿能力，当颈动脉狭窄甚至闭塞时，充分的侧支循环建立仍可使脑灌注保持正常。那么对于这类患者，往往无需进行介入治疗[17-19]。CTP_simap技术可以帮助术者更好地评估脑组织侧支循环代偿情况，筛选出真正适宜颈动脉狭窄介入治疗的患者。

目前，用CTP_simap技术评估脑侧支循环灌注情况国内外尚无报道。本研究表明，一站式CTA-CTP技术联合CTP_simap技术，可以弥补由于侧支循环造成的脑局部低灌注的假阳性结果，为临床提供更加真实及准确的信息，且临床应用简便易行，对卒中易损患者的诊断及指导临床治疗具有重要的应用价值[20-21]。该技术在准确判别急性缺血性卒中侧支循环的价值则有待进一步研究。

图4 侧支循环示意图---

【点睛】受侧支循环影响，常规CT灌注成像可显示假阳性结果。本研究建立CT灌注最大密度重建图可避免这种假阳性结果的出现。