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腦血流量(CBF)是每100g腦組織通過的血流量,單位為ml/min。腦組織的日常功能維持和代謝平衡,與腦的血液循環正常與否有重要關系,CBF減少或中斷會導致腦功能降低,甚至腦細胞死亡,從而造成嚴重的神經功能障礙。目前,CBF測量的方法主要包括正電子發射斷層顯像(PET)、單光子發射計算機斷層攝影(SPECT)、Xe增強CT、CT灌注成像(CTP)、磁共振灌注加權成像(PWI)、動脈自旋標記技術(ASL)、經顱多普勒超聲(TCD)檢查等。我們對CBF的影像學研究進展進行綜述。
1PET評價
CBFPET測量CBF是依據Fick原理,即在物質分子擴散過程中,傳遞物質與濃度梯度之間的關系定律計算CBF,主要示蹤劑為15O-H2O和13N-NH3•H2O。15O-H2OPET測量CBF被公認為是“金標準”,還可以提供腦血容量(CBV)、局部氧攝取分數等信息。傳統PET測量CBF通過靜脈“彈丸”注射15O-H2O示蹤劑,采集示蹤劑到達腦后的動態過程,同時進行動脈血的采集得到頸動脈輸入函數,然后通過圖像處理得到相應腦區的時間放射性曲線,計算腦區的CBF值。因為15O-H2O示蹤劑的半衰期短、使用成本高、制備困難,所以臨床上難以普及。2008年Mullani等首次通過使用18F-氟脫氧葡萄糖(18F-FDG)替代15O-H2O測量CBF,發現在腦腫瘤大鼠模型中,二者測量值顯著正相關,相關系數為0.74,而且18F-FDG除了血流信息外,還提供了腫瘤的葡萄糖代謝信息。傳統PET的CBF測量需要連續采集受試者的動脈血,臨床應用有一定的局限性。文獻報道使用磁共振血管造影術圖像與動態PET圖像匹配,提取頸動脈的時間放射性曲線,從而得到頸動脈輸入函數,8例志愿者用此方法測量CBF,與傳統抽血法比較CBF值具有顯著正相關,線性系數達到0.9953[1]。PET測量CBF對缺血性腦血管病、癡呆、腫瘤等腦疾病均有重要價值[2]。
2SPECT評價
CBFSPECT為功能性顯像,評價CBF的示蹤劑為脂溶性小分子化合物,能夠通過血腦屏障被腦細胞攝取,并且可以長時間停留在腦細胞內,其中包括99Tcm標記雙半胱乙酯(99Tcm-ECD)、99Tcm標記六甲基丙二胺肟、123I標記N-異丙基安非他明(123I-IMP)以及133Xe,其中99Tcm-ECD是臨床最常用的顯像劑[3]。133Xe氣體和123I-IMP根據Kety-Schmidt模型計算CBF值,因為這兩種示蹤劑在腦組織內的清除率與CBF呈正相關,所以可以進行CBF的絕對定量。研究顯示,通過123I-IMPSPECT測量45例缺血性煙霧病患者局部CBF值,可以測定15O-CO2PET確定的“貧乏灌注”區域,其敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值分別為100%、91%、67%、100%[4]。與18FDG-PET檢查診斷早期阿爾茨海默癥比較,SPECT灌注檢查的敏感性和特異性分別為76%和84%[5]。
3Xe-CT評價
CBFXe-CT利用放射活性的惰性氣體Xe,被吸入的氣體能夠通過血腦屏障彌散入腦組織,然后再從腦組織中迅速排除。Xe-CT能夠獲得CBF絕對值,對腦疾病診斷和治療均具有重要意義,主要應用于腦血管疾病、腦外傷、癲癇等[6]。有研究結果顯示,腦血管儲備受損是癥狀性大腦中動脈狹窄患者的一個重要特征[7]。Xe-CT測定蛛網膜下腔出血后遲發性腦缺血患者治療前后的CBF值,結果提示使用3H療法(升高血壓、擴血容量、血液稀釋)患者大腦皮質CBF從29.5ml/min升高至38.4ml/min,病灶區域的局部CBF也隨之增加,血流量低于20ml/min的面積比例顯著降低[8]。但由于Xe-CT檢查成本高、血流動力學參數單一、易受患者頭動影響、吸入Xe會引起患者頭痛、惡心、嘔吐等副作用,因此臨床應用受到限制。
4CTP評價
CBFCTP是近幾年使用最廣泛的評價CBF的影像學方法,具有成像快速、簡便、空間分辨力高、經濟實用等優點,尤其對急性腦缺血有重要的應用價值[9]。CTP使用快速團注非離子型含碘造影劑,注射造影劑后對選定層面行連續多次同層動態掃描,以獲得該層面內造影劑在腦實質內濃度的變化,反映腦組織血流灌注量的變化,得到CBF、CBV、平均通過時間(MTT)和達峰時間(TTP),從而評價腦組織的灌注情況。但CTP也有一些不足,如碘過敏患者應用受限、放射線損害、無法提供絕對定量值等。2010年Shinohara等研究比較10例單側腦血管狹窄/閉塞患者CTP、PET測量CBF,盡管CTP測量CBF較PET測量CBF低約30%,但是二者缺血區與非缺血區的比值幾乎相同,CBF呈顯著正相關。血管生成對于膠質瘤的病理組織學分級具有重要意義,因此CTP測量CBF有助于評估腦腫瘤分級,敏感性和特異性分別可以達到97%和100%。
5MRI評價CBF
5.1ASL評價
CBFASL利用血液中自由彌散的氫質子作為內源性示蹤劑,使用相關射頻脈沖,在標記層對流入的血流進行標記,2次數據采集生成一個標記像及控制像,通過圖像減法處理得到CBF圖像[11]。ASL序列具有無輻射、無過敏反應、無腎毒性傷害等優點,缺點為圖像信噪比低、掃描時間長等。釓類造影劑會影響ASL結果,因此注射后12h不能進行ASL檢查。Benedictus等[12]通過對88例阿爾茨海默癥患者進行3年隨訪研究,結果提示,患者頂葉區域CBF減低與臨床簡易精神狀態檢查下降程度呈最明顯正相關;BoscoloGalazzo等[13]研究發現,ASL結合18F-FDG的PET診斷率達到90%。
5.2PWI評價
CBFPWI通過快速獲得造影劑首次通過的一系列動態圖像,能夠反映腦組織血流動力學改變,主要應用造影為順磁性造影劑(如Gd-DTPA),根據造影通過組織的時間-濃度曲線,計算CBF、CBV、MTT和TTP參數圖。PWI具有空間分辨率高、檢查快速、無電離輻射等優點,但是缺點為有造影劑過敏反應及無法提供絕對定量。急性腦卒中患者PWI與彌散加權成像(DWI)不匹配的病變區被認為是潛在的可再灌注的組織,2014年Kim等研究表明,在急性腦血管發病3~6hPWI與DWI不匹配患者的溶栓治療療效優于沒有出現PWI與DWI不匹配患者。
6超聲評價
CBFTCD通過檢查顱內血管血流速變化,反映疾病的血流動力學改變和血流速度。與PET、SPECT、CT和MRI檢查相比,TCD具有安全性好、無過敏反應、實時性、檢查費用低等優勢,但是TCD容易受骨骼、血管走形及操作人員手法等方面影響。TCD將二維超聲圖像與彩色多普勒超聲血流顯像結合,提高了顱內血管探測敏感性,為觀察血管狹窄程度及側支循環情況提供了更加準確的信息。Bonvin等2010年通過超聲缺血性腦卒中溶栓分級(TIBI)評價71例缺血性腦卒中患者溶栓療效,結果發現,美國國立衛生研究院卒中量表(NIHSS)、TIBI分級與早期再通呈負相關,對于任何給定的NIHSS、TIBI分級越低,再通概率越低,結合NIHSS與TIBI分級預測缺血性腦卒中患者早期再通和臨床預后的敏感性和特異性分別可達到92%和82%。總之,PET、SPECT、CT、MRI、TCD評價CBF各有優缺點,隨著SPECT/CT、PET/CT、PET/MRI的逐漸應用,將功能影像與解剖結構影像相融合,未來對CBF的評價必將發揮重要作用。
作者:崔碧霄 盧潔