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中山大学附属第一医院 杨建勇 黄勇慧
引言
通常将微循环的血流动力学状态称为灌注。研究发现组织器官的生理性和病理性改变都与其血流灌注变化密切相关,监测器官的血流灌注变化就能够从一个方面揭示组织器官的病理过程,从而尽早地对疾病进行诊断或对其功能状态进行判断。基于这一理论基础,人们探索使用影像技术研究器官灌注状态,从而导致了灌注成像技术的诞生和发展。灌注成像等功能影像研究的兴起代表着传统医学影像向功能影像的飞跃。其中CT灌注成像就是其中较为成熟的功能影像学技术。它不但能通过测量微循环血流量评估组织器官的生理或病理状态,而且具有无创、安全、全面的特点,在心、脑等器官的疾病诊断中已被广泛应用。对于类似于肝、肺等双血供脏器的双期血流灌注量分析方法也在随着人们认识的深入和技术的进步在不断改进。最早详细阐述采用单层螺旋CT分别精确计算肝脏动、门脉灌注量的方法见于Blomley 1995的报道[1]。随着多排螺旋CT的广泛引用,Materne 在2000年提出了使用双入路一房室去卷积模型分析肝脏双期血供[2]。近年来,采用容积扫描技术在短时间内完成对整肝灌注评估的螺旋CT已经进入临床试验阶段,不久将应用于临床。
尽管国内外近年来对于肝脏CT灌注成像的研究进展迅速,但从整体上CT灌注成像的运用仍多局限在临床科研范畴。究其原因,一方面该技术仅为少数大中型医院影像学专业医务人员掌握,临床专科医师对该技术的认识不多,在很大程度上局限了其应用范围。另一方面,不论是传统影像还是临床专科医师对影像诊断的观念多停留在传统影像诊断上,从而忽视了功能影像技术的临床应用价值。因此重视CT灌注成像技术在肝脏病变中的临床价值,通过这一新技术实现对诸多终末期肝病的早期诊断和功能诊断是具有巨大潜力和广阔空间临床应用领域,它将为这些肝脏疾病的治疗提供更好治疗时机和更完善的治疗前评价,引导肝病治疗学跨上更高的台阶。
1.CT灌注成像的基本原理和特点
从20世纪80年代初,Axel等提出了CT灌注成像的理论设想到1991年 Miles将其用于肝、脾、肾等腹部器官灌注量的评价,仅经历了不足10年的时间[3,4]。期间螺旋CT的发明和应用起到了关键的作用。最早研究灌注采用的是核医学的方法。1987年,Peters提出静脉团注示踪剂后,示踪剂自左心室射出,随血流到达所观察组织,其浓度不断升高,最终到达峰值。在此过程中,器官血流量(OBF)与心输出量(CO)的关系可以用公式表示为:OBF/CO=δk/δa×A/D×α,其中δk为器官时间-放射性曲线的最大斜率;δa为供血动脉时间-放射性曲线的峰值;A为时间-放射性曲线下的面积;D为注射的示踪剂量;α为校正系数。由于心输出量CO=D/A,所以代入上述公式即得OBF=δk/δa×α。因此,根据器官和供血动脉的时间-放射性曲线就可以求出器官的血流量。并认为研究组织的灌注必须满足5个前提条件:①扫描设备的空间分辨率必须足够高,能区分感兴趣的解剖结构及与周围组织的关系;②检测系统的时间分辨率必须足够高,能计算所研究生理过程中时间-变量变化关系;③所测量的信号变化与组织强化的对应关系必须是唯一确定的;④示踪剂所反映的生理过程不受所注入的示踪剂影响;⑤所研究的生理过程在测量计算期间保持稳定[5]。Miles等认为经静脉注入等渗性造影剂具有与放射性示踪剂相同的药物动力学,因而使用具有足够时间分辨率的螺旋CT动态扫描技术便可满足研究组织灌注的条件。上述核医学研究组织灌注的公式也可以用于分析动态增强扫描所获得的时间-密度曲线(time-density curve,TDC)。相对核素扫描,螺旋CT具有更高的空间分辨率,所以可以清楚区分肝脏与其他脏器,并且可以测定腹主动脉和门静脉主干的灌注曲线,为计算肝脏双期灌注量提供了条件[4]。当然CT灌注也存在不足,由于造影剂与核素不同,后者能与血红蛋白结合,灌注过程中不会进入组织间隙,可以完全代表血流灌注的情况。而普通等渗造影剂存在着从血管渗出组织间隙的过程,而增强后组织感兴趣区的CT值的变化是由血管内造影剂浓度和组织间隙造影剂浓度的变化所决定的,因为肝脏TDC受到组织间隙造影剂浓度的影响,所以理论上它并不完全代表毛细血管水平的循环血量。要绝对避免组织间隙影响,最佳选择是血池造影剂。但研究指出在高速短时足量静脉注射普通等渗造影剂时,血浆造影剂浓度变化趋势与肝脏感兴趣区造影剂变化趋势趋于一致,也就是说造影剂外渗组织间隙的影响很小,并且不会残留于组织间隙。这就为肝脏动脉期循环和门脉期循环的区分提供了条件[6]。正是因为MR普通造影剂滞留于组织间隙造成的影响持久,故MR灌注成像对肝脏双期灌注的研究尚不理想。而真正的MR血池造影剂过于昂贵,不适于临床应用。 |