ct灌注应用-ppt课件-精品46页(PPT 46页).pptx

1、灌注基本概念灌注基本概念灌注灌注：血流通过毛细血管网，将携带的氧及其他物质输送给血流通过毛细血管网，将携带的氧及其他物质输送给周围组织周围组织脑灌注脑灌注：血液输送氧气和营养物质至脑组织并加以利用血液输送氧气和营养物质至脑组织并加以利用的过程，一般将之等同于血流过程的过程，一般将之等同于血流过程脑血流量：局部脑血流量，随大脑半球的血管分布和脑血流量：局部脑血流量，随大脑半球的血管分布和脑功能而异；脑功能正常时，可根据需要调节脑功能而异；脑功能正常时，可根据需要调节CBFCBF，这，这种自我调节由复杂的代谢和细胞机制控制。种自我调节由复杂的代谢和细胞机制控制。第1页，共46页。灌注成像的基本问题

2、灌注成像的基本问题*灌注成像是脑功能成像技术方法的一种灌注成像是脑功能成像技术方法的一种*活体测定脑组织灌注的影像学方法活体测定脑组织灌注的影像学方法 PET、SPECT、Xe-CT、MRP、CTP等等*通过组织器官的灌注状态从细胞水平揭示脑部通过组织器官的灌注状态从细胞水平揭示脑部 疾病如：脑梗塞、脑肿瘤等的病理、生理改变疾病如：脑梗塞、脑肿瘤等的病理、生理改变第2页，共46页。MR Perfusion的不足的不足 半定量研究半定量研究 *采用的采用的EPI技术难以摆脱顺磁性伪影技术难以摆脱顺磁性伪影 *Gd-DTPA经血管渗漏影响经血管渗漏影响T1-低估低估rCBV*受磁场不均一性的影响较

3、大受磁场不均一性的影响较大CT Perfusion的优势的优势 *是一种定量研究的方法是一种定量研究的方法 *图像的空间、时间分辨率高图像的空间、时间分辨率高 *影响因素少，成像时间短影响因素少，成像时间短 *多层同层技术多层同层技术第3页，共46页。CT Perfusion的基本原理的基本原理 *定量定量 1mg/ml的碘浓度相当于的碘浓度相当于25个个CT值单位（值单位（Hu）1mg碘碘可使可使1ml脑组织的脑组织的CT值增加值增加25个个Hu（注入造影剂的量可表示为（注入造影剂的量可表示为“Hu ml”）故故:测得局部脑组织碘的聚集量测得局部脑组织碘的聚集量,即可获得局部脑组织的血流灌注

4、量即可获得局部脑组织的血流灌注量*CT灌注的基本技术灌注的基本技术 对比剂的静脉团注（对比剂的静脉团注（BOLUS）*选定层面进行动态扫描选定层面进行动态扫描*获得感兴趣区获得感兴趣区Time-density Curve(TDC)*根据数学模型计算局部脑组织的血流灌注量根据数学模型计算局部脑组织的血流灌注量第4页，共46页。数学模型分为两种数学模型分为两种非去卷积模型：非去卷积模型：Siemens （non-deconvolution model）利用利用Fick原理原理，假设，假设没有没有 静脉流出，即：静脉流出，即：Cv(t)=0 去卷积模型去卷积模型:GE （deconvolution

5、model）考虑注射对比剂后随时间推考虑注射对比剂后随时间推 移在组织内的残留移在组织内的残留CT灌注的数学模型灌注的数学模型BolusFlowInTissueVoxelOut第5页，共46页。CBV,MTTCBF输入动脉输入动脉输出静脉输出静脉MTTCBFCBVor MTTCBVCBF 放射性放射性示踪剂稀释和中心示踪剂稀释和中心容积原理容积原理1mg碘使碘使1ml组织的组织的CT值增加值增加25HU，通过测定局部，通过测定局部组织的碘聚集量可获得组织血流灌注组织的碘聚集量可获得组织血流灌注 第6页，共46页。TCa(t)ttQ(T)T非去卷积算法基本原理非去卷积算法基本原理F Ca(t)Q

6、(t)F Cv(t)第7页，共46页。非去卷积算法公式非去卷积算法公式)()/)()()()/(ttVFCCdttdCVatissue)()()/(maxmaxmax)/(tCtCatdtdCslopeVslopeslopetissueVF)()(/（maxmax)/(tCtdtdCslopeaslopetissueVF第8页，共46页。)(max)(maxttCBVCCvtissue00)()(dttdttCBVCCatissue00)()(dttdttCBVCCvtissue非去卷积算法公式非去卷积算法公式第9页，共46页。l最大斜率法总结最大斜率法总结 假设在主动脉增强达峰时静脉内尚未有

7、造影剂流出假设在主动脉增强达峰时静脉内尚未有造影剂流出（Ca(t)=0)，组织剩，组织剩余量近似等于组织强化初始阶段的最大斜率除以主动脉强化峰值余量近似等于组织强化初始阶段的最大斜率除以主动脉强化峰值 与实际状况不符，且临床常规注射速率与实际状况不符，且临床常规注射速率4ml/s，会，会 造成血流量的低估。一般情况认为造影剂在脑组造成血流量的低估。一般情况认为造影剂在脑组 织的循环时间为织的循环时间为35秒，因此得出注射速率应在秒，因此得出注射速率应在 10ml/s以上以上非去卷积算法基本原理非去卷积算法基本原理F Ca(t)Q(t)第10页，共46页。去卷积模型去卷积模型 Q(t)=F Ca

8、(t)R(t)=Ca(t)FR(t)Q(t)=F Ca(t)R(t)=Ca(t)FR(t)代表卷积算子代表卷积算子 Q(t)Q(t)代表组织器官的代表组织器官的 TDC TDC Ca(t)Ca(t)代表动脉的代表动脉的TDCTDC F F 代表血流量代表血流量 R(t)R(t)代表脉冲剩余函数（代表脉冲剩余函数（IRFIRF）第11页，共46页。FCa(t)F1)t(Ca R(t)t1.0VenousoutletArterialinlet去卷积算法基本原理去卷积算法基本原理F*Ca(t)输入组织造影剂量输入组织造影剂量血血流流t时刻动脉内造影剂时刻动脉内造影剂浓度浓度R(t)F*Ca(t)=F

9、*1/F=1第12页，共46页。timetime1.0动脉输动脉输入入静脉输静脉输出出FCa(t)C1C2FC1FC2timetimetimetimeQ(t)1/FCa(t)Q(t)IRF组织剩余组织剩余函数函数动脉输动脉输入曲线入曲线动脉注射造影剂 结果为动脉的时间密度曲线，显示为脉冲剩余函数)()()(tRtCBFtQa动脉时间密度曲线动脉时间密度曲线组织时间密度曲线组织时间密度曲线不同浓度结果为不同的组织时间密度曲线所有组织的时间密度曲线基于所有动脉输入曲线，这一过程称之为 积聚效应第13页，共46页。Q(t)tArterialinletVenousoutletR(t)tCa(t)t)t

10、(R)t(CCBF)t(Qa 1.0)t(FR)t(C)t(R)t(FC)t(Qaa第14页，共46页。CBF.R(t)timeCBFArea,CBV)t(R)t(CCBF)t(Qa l输入动脉和测量组织的时间密度曲线是通过感兴趣CT值得到的。l血流和脉冲剩余函数的确立是通过给定测量 ROIs 的过程称之为去卷积。第15页，共46页。原理总结：原理总结：利用供血动脉感兴趣区的数据对原始数据进行去卷积计算，得出每利用供血动脉感兴趣区的数据对原始数据进行去卷积计算，得出每个象素点的脉冲剩余函数（个象素点的脉冲剩余函数（IRF）。）。IRF可以理解为在理想状态下单可以理解为在理想状态下单次脉冲注射所

11、得到的时间密度曲线，该算法采用实际注射速率得到次脉冲注射所得到的时间密度曲线，该算法采用实际注射速率得到的动脉时间密度曲线把每个象素值转化为相应的的动脉时间密度曲线把每个象素值转化为相应的IRF。BF BV MTT PS都是根据都是根据IRF计算得来，计算结果要参照全血（通计算得来，计算结果要参照全血（通常大静脉内常大静脉内ROI)的密度值和平均组织密度值（系统值的密度值和平均组织密度值（系统值1.05)进行标进行标准化，得出准化，得出100g组织内参数值。组织内参数值。第16页，共46页。l对比剂分布在细胞外液对比剂分布在细胞外液,动脉和组织内红细胞压积不同动脉和组织内红细胞压积不同,灌注量

12、存灌注量存在差异在差异,该差异可通过一系数来校正。该差异可通过一系数来校正。)1)(1(HH 代表组织与动脉内红细胞压积的比率，一般情况为代表组织与动脉内红细胞压积的比率，一般情况为7.0，婴儿为婴儿为0.85。第17页，共46页。去卷积模型去卷积模型优点：优点：应用了整个曲线信息，应用了整个曲线信息，考虑流入考虑流入 动脉和流出静脉动脉和流出静脉 反映了对比剂随时间变化反映了对比剂随时间变化 计算值更准确计算值更准确 算法解决了再循环问题算法解决了再循环问题 注射速度不高注射速度不高（4-5ml/s）缺点：图像缺点：图像对噪声特别敏感对噪声特别敏感 图像后处理时间较长图像后处理时间较长第18

13、页，共46页。两种灌注方法的比较两种灌注方法的比较 GE Siemens 算算 法法 非去卷积非去卷积 去卷积去卷积范范 围围对比剂对比剂参参 数数重复性重复性后处理后处理 40mm 20mm 4-5ml/s 8ml/s CBF CBV CBF CBV MTT TTP TTP PS 较好较好 较差较差 相对复杂相对复杂 简单快速简单快速第19页，共46页。MSCT Perfusion 3软件的优势软件的优势l多层同层电影扫描，增大了多层同层电影扫描，增大了Z周扫描范围，为灌注分析周扫描范围，为灌注分析提供更多有用信息。提供更多有用信息。l肿瘤组织复杂的血管特点，决定着肿瘤灌注的复杂性与多肿瘤组

14、织复杂的血管特点，决定着肿瘤灌注的复杂性与多样性。样性。Perfusion 2根据根据“一室、一进、一出一室、一进、一出”模式，采用模式，采用中央血流定理，利用去卷积算法，对肿瘤灌注的流入动脉、中央血流定理，利用去卷积算法，对肿瘤灌注的流入动脉、流出动脉综合考虑，使灌注参数更接近于组织的真实情况。流出动脉综合考虑，使灌注参数更接近于组织的真实情况。l对头部移动矫正或对头部移动矫正或Registration；应计算相对小的脑内流入；应计算相对小的脑内流入动脉动脉l图像校准处理，调整图像横向摆动偏差；图像校准处理，调整图像横向摆动偏差；选择兴趣区：选择兴趣区：包括流入动脉、流出静脉（多选上矢状窦包

15、括流入动脉、流出静脉（多选上矢状窦-25S）、肿瘤组）、肿瘤组织（织（46）第20页，共46页。CBFCBVTTP第21页，共46页。CBFCBVTTP第22页，共46页。脑灌注脑灌注参数参数CBF：单位时间内流经一定量脑组织血管单位时间内流经一定量脑组织血管 结构的血流量结构的血流量(ml/min/100g)CBV：单位组织内血流量单位组织内血流量(ml/100g)MTT：血液流经血管结构的时间血液流经血管结构的时间(S)TTP：开始注射对比剂至达到峰值时间开始注射对比剂至达到峰值时间(S)P S：血流由毛细血管内皮间隙进入血管血流由毛细血管内皮间隙进入血管 外速率外速率(ml/min/10

16、0g)第23页，共46页。症状出现后症状出现后30分钟显示病灶分钟显示病灶 敏感度敏感度90%，特异度，特异度100%显示缺血半暗带与评价预后（不匹配法）显示缺血半暗带与评价预后（不匹配法）CBF23ml/min/100g出现症状出现症状 CBF8ml/min/100g发生不可逆损伤发生不可逆损伤 两侧比值两侧比值0.20为组织存活最低限值为组织存活最低限值急性缺血性脑卒中急性缺血性脑卒中第24页，共46页。脑脑缺血半暗缺血半暗带带PenumbraCore第25页，共46页。选择溶栓治疗选择溶栓治疗 溶栓是急性脑梗死有效的治疗手段溶栓是急性脑梗死有效的治疗手段TIME=BRAIN 6h:sel

17、ection of patients not to treat (likely not to benefit)无半暗带无半暗带 6h:selection of patients to treat (possible responders)有半暗带有半暗带 第26页，共46页。CT检查检查NECTCTPCTARESULT20分钟分钟第27页，共46页。CT平扫平扫早期早期表现表现 没有异常改变没有异常改变 大脑中动脉高密度征大脑中动脉高密度征 脑实质低密度征脑实质低密度征 岛带消失征岛带消失征 局部脑组织肿胀局部脑组织肿胀第28页，共46页。脑灌注参数分析脑灌注参数分析灌注不足：灌注不足：MTT

18、、TTP CBV、CBF侧支循环：侧支循环：MTT、TTP CBV，CBF 正常正常再灌注：再灌注：MTT、TTP正常正常 CBV、CBF或正常或正常过度灌注：过度灌注：MTT、TTP CBV、CBFInfarctPenumbraAdapted from AHA:Stroke Information PamphletBlood Clot第29页，共46页。Admission NECTAdmission CBFAdmission CBV5 Day Post NECTRecanalization（再通）（再通）第30页，共46页。Admission NECTAdmission CBFAdmissi

19、on CBV5 Day Post NECTNo Recannalization第31页，共46页。Enhanced CTCBFMTTFollow upCASE 2 右肢无力右肢无力6小时小时第32页，共46页。短暂性脑缺血发作短暂性脑缺血发作早期诊断和治疗可降低脑早期诊断和治疗可降低脑卒中卒中发生率发生率大脑中、颈内动脉狭窄闭塞主要原因大脑中、颈内动脉狭窄闭塞主要原因CTP提供常规提供常规CT无法显示的灌注情况无法显示的灌注情况为临床早期为临床早期治疗治疗提供影像学客观依据提供影像学客观依据第33页，共46页。PWI表现分期 1期：期：CBF、CBV正常正常 TTP、MTT延迟延迟 （脑血流速

20、度、侧支）脑血流速度、侧支）2期：期：CBF正常正常,CBV轻度增高轻度增高 TTP、MTT延迟延迟 （血管代偿性扩张）血管代偿性扩张）3期：期：CBF、CBV轻度下降轻度下降 TTP、MTT延迟延迟 （慢性灌注贫乏状态）慢性灌注贫乏状态）CTP 表表 现现 第34页，共46页。1期期CT平扫平扫TTPCBF反复发作性左侧肢体无力反复发作性左侧肢体无力4 4月月CBV第35页，共46页。CBFMTTCBVTTP2期期第36页，共46页。CBFMTTCBVTTP3期期第37页，共46页。MTT和和TTP表现表现 灌注延迟表现分三型灌注延迟表现分三型l1型病变仅累及型病变仅累及MCA区区l2型病变

21、仅累及分水岭区型病变仅累及分水岭区l3型病变累及型病变累及MCA和分水岭区和分水岭区 ICA病变多为病变多为3型，型，MCA病变多为病变多为1型型第38页，共46页。分水岭区分水岭区MTTTTP第39页，共46页。MCA和分水岭区和分水岭区MTTTTP第40页，共46页。脑灌注参数分析脑灌注参数分析 PS、CBF、CBV反映肿瘤血管生成反映肿瘤血管生成 PS图像有助于确定肿瘤范围图像有助于确定肿瘤范围 CBF、CBV明显增高明显增高 脑膜瘤胶质瘤脑膜瘤胶质瘤转移瘤，不同肿瘤交叉转移瘤，不同肿瘤交叉 肿瘤复发肿瘤复发CBF约增高约增高2.5倍倍 MTT的临床意义有待于进一步研究的临床意义有待于进

22、一步研究第41页，共46页。3D Brain Perfusion第42页，共46页。影响灌注参数设定的几个因素影响灌注参数设定的几个因素l正确选择流入血管及流出血管。正确选择流入血管及流出血管。l部分容积效应对感兴趣区内动静脉强化的真实性低估，部分容积效应对感兴趣区内动静脉强化的真实性低估，尤其是对横向走行血管真实性的低估，使尤其是对横向走行血管真实性的低估，使BF和和BV值高值高估，而估，而MTT值影响不大。值影响不大。l灌注参数受体重及心输出量的影响，如何认识这一影响，还有灌注参数受体重及心输出量的影响，如何认识这一影响，还有待研究。待研究。第43页，共46页。灌注成像在全身肿瘤中的应用价

23、值灌注成像在全身肿瘤中的应用价值l观察组织水平上的血流改变，发现病变和鉴别病灶性质。观察组织水平上的血流改变，发现病变和鉴别病灶性质。l早期发现形态学上无改变而仅有血液动力学改变的病变。早期发现形态学上无改变而仅有血液动力学改变的病变。l监测肿瘤新生血管，进行肿瘤放化疗后疗效的评估和随访。监测肿瘤新生血管，进行肿瘤放化疗后疗效的评估和随访。l研究肿瘤微血管，找出肿瘤灌注参数与免疫组化指标间的研究肿瘤微血管，找出肿瘤灌注参数与免疫组化指标间的相关性。相关性。第44页，共46页。CT CT灌注灌注欲渐迷人眼欲渐迷人眼 Thank your attention!第45页，共46页。第46页，共46页。