基于最大斜率模型脑CT灌注量的改良算法

基于最大斜率模型脑CT灌注量的改良算法 中国医学影像技术2006年筮鲞筮塑!!gg!!!::!:!?1907? 留影像技术学 Animprovementmethodofregionalcerebralbloodflowassessment byperfusionCTstudybasedonmaximalslopemodel WUQing-de",HUChun-hong (1.D8P口 rtment0fRadiology,ShundeHospitalofIntegratedTraditional&WesternMedicine,Shunde528333,China; 2.CenterofMedicalImaging,theFirstAffiliatedHospitalofSoochozoUniversity,Suzhou215006'China) [Abstract-]ObjectiveToimprovetheconventionalmethodofquantitativeassessmentofregionalcerebralbloodflow (rCBF)byaperfusionCTstudybasedonmaximalslopemodelatthegeneralinfusionrate(<5.0ml/s).MethodsMulti— sliceCTperfusionimagingstudieswereperformedineighthealthyadultvolunteers.Regionalcerebralflowsofthegraymat— terandthewhitematterwerecalculated,respectivelywithdedicatedperfusionsoftwareofthescanner(theconventional method)and0urself-madesoftware(theimprovedone).ResultsNormalrCBFscalculatedwithourimprovedmethodand withtheconventionalonewere(70.01土7.64)ml?min一'?100g一,(34.85土 1.82)ml?min一'?100g一',respectivelyin thegraymatter.NormalrCBFsinthegraymatterhadsignificantdifferencebetweentwomethods(f一12.64,P<O.O1). NolTllalrCBFscalculatedwithourimprovedmethodandwiththeconventionalmethodwere(24.85土3.72)ml?min?100 g一,(12.88士1.75)ml?min一'?100g一',respectivelyinthewhitematter.ThenormalrCBFsinthewhitemattershowed significantdifferencebetweentwomethods(,一 8.23,P<0.01).ConclusionTheimprovedmethodcanefficientlyremedy thelimitationoftheconventionalmethod,withwhichnormalrCBFsaremoreaccurate. [Keywords-]Brain;Perfusion,regional;Tomography,X-raycomputed 基于最大斜率模型脑CT灌注量的改良算法 吴庆德H,胡春洪 (1.佛山市顺德区中西医结合医院放射科,广东顺德528333; 2.苏州大学附属第一医院影像中心,江苏苏州215006) [摘要]目的改进常用对比剂流率(<5.0ml/s)下基于最大斜率模型的脑CT灌注量的计算方法.方法8名健康志 愿者行脑部多层螺旋CT灌注成像检查.分别利用机配灌注分析软件(传统法)和自编灌注分析软件(改良法)计算正常人 脑灰,白质的rCBF,并进行比较.结果改良法和传统法得出的正常脑灰质的rCBF分另口为(70.O1土7.64)ml?min? 100g,,(34.85土1.82)ml?min-1?100g一,两种方法间差异具有显着性统计学意义(,一12.64,P<O.O1)l改良法和传 统法得出的正常脑白质的rCBF分别为(24.85土3.72)ml?min?100g,,(12.88土1.75)ml?min?100g,,两者差 别亦有显着性统计学意义(,一8.23,P<O.O1).结论改良后算法可弥补在常用对比剂流率下传统方法的缺陷,测得的 BF更接近于实际值. [关键词]脑}灌注,局部;体层摄影术,X线计算机 [中圈分类号]R814.42[文献标识码]A[文章编号]1003—3289(2006)12—1907—04 对比剂注射流率是CT灌注研究中重要的成像参数之 一 ,国内外文献中它的范围落差比较大,为3.5,20ml/s,近 [基金项目]本课受江苏省医学重点人才基金资助(RC2003096)和江 苏省科技厅社会发展项目(BS2003630)资助. [作者筒介]吴庆德(1971一),男,湖北人,硕士,主治医师. [通讯作者]吴庆德,佛山市顺德区中西医结合医院放射科,528333 E-mail:wuqingdel@sohu.COrn [收稿日期]2006—09—21[修回日期]2006一l1—15 有逐渐提高之势"_5].但国内研究中以5ml/s以下的流率较 普遍,尤以3.5,4ml/s惯用.但是在该流率下,应用最大斜 率模型测得的脑血流量(rCBF)偏低0].本文在遵循模型假 设前提的基础上,尝试对传统计算方法作一点改进. 1资料与方法 1.1一般资料志愿者8例,男4例,女4例,年龄29,69 岁,平均48岁,均经详细询问确认无心血管疾病,无糖尿病, 无颅内病变等. 1.2设备所有受试对象均使用MarconiMX8000扫描仪 行多层螺旋CT扫描,随机配有灌注软件,血流量的计算基于 ? 1908?中国医学影像技术2006年第22卷第12期Chin!g堕!!!!!!! 最大斜率模型.先行常规CT横断面平扫,然后选定基底节 层面及其相邻的3个层面进行CT脑灌注扫描.使用高压注 射器经肘前静脉团注碘帕醇(370mgI/m1)50ml,注射流率 4.5ml/s,在对比剂注射4S后开始动态CT扫描.扫描条 件:120kV,150mA,球管转速1.33转/s,旋转角度360.,扫 描周期1.0S,每次采集4层图像,层厚5mm,重复扫描5O次 共持续50S,按时间顺序以1层/s的速率,层厚为5mm共重 建200幅图像. 1.3后处理 1.3.1传统方法利用随机灌注分析软件生成MIP.定义 适当的CT阈值,利用灌注软件去除原始动态图像上的颅骨, 脑脊液和较大血管,然后在MIP图上沿着脑灰质,脑白质的 轮廓分别勾画出灰质和白质的ROI.以上矢状窦(sSS)的 TDC作为输入动脉TDC,软件自动报告脑灰质和白质的 rCBF.以四个兴趣层面灰质,白质rCBF的平均值作为正常 脑灰质,白质的rCBF. 1.3.2改良方法将灌注原始图像输入个人电脑,利用自编 灌注分析软件计算rCBF.该方法的主要原理及步骤简介如 下. (1)生成MIP,分别在大脑前动脉和SSS最高密度区域, 设定椭圆形兴趣区(ROI),得到各自时间一密度曲线(TDC), 确认动,静脉起始增强时刻(t^.,tv.)和增强峰值时刻(tap, tvp),动,静脉上升时间(DA—tap—t^0;Dv=tw—tvo)(图1). 500 400 量300 暑200L) 100 O 圈1脑血管及脑组织的TDC (2)定义阈值消除大血管,脑脊液和颅骨后,在MIP图上 沿着脑灰质,脑白质的轮廓分别勾画出灰质和白质的ROI,在 各自TDC上确认脑灰,白质的起始增强时刻(t,t)和静脉 起始增强时刻(tvo)的上升斜率(gtv.一AH/At)(图2),用tg0 和t的均值作为脑组织的起始增强时刻(tT.). 100 —90 宝 童80 霎70卜 u60 50 16lll62126S136时同【s】 圈2脑实质的gtvo示意图 (3)输入动脉TDC及AIF的确定.大脑前动脉走行纡 曲且管径较小,其增强峰值很容易受部分容积效应的影响而 明显偏小,所以必须校正.但是直接用SSS替代又嫌粗糙, 笔者对其加以修饰,将SSS曲线沿横轴左移,使tvo对应于 tA.,D按比例缩至D,这样得到虚拟大脑前动脉TDC(图 3).再将虚拟大脑前动脉TDC沿横轴右移,使tAo对应于 t,得到虚拟AIF(图4).从AIF上不难发现,tv.时刻的动脉 增强值(Htvo)就对应于原SSS的TDC上[tv.+(tvo—t) D/D]时刻的增强值(图5). 500 400 量300 岽200 l00 O 50o 40o 量300 200 10o O 500 400 星300 罢 l00 0 圈3用上矢状窦虚拟大脑前动脉的TDC t- 16l11621263136时间[s] 圈4由虚拟的大脑前动脉的TDC确定AIF 圈5tvo时刻的AIF增强值(Htvo)示意图 (4)计算rCBF:公式为rCBF(ml?min?100g)= rrt ×6000,以四个兴趣层面的平均值作为正常脑灰质,白质 ''哪 的BF. 1.4数据统计比较改良法和传统法算出的正常脑灰质,白 质rCBF的差异性.数据用士表示,采用t检验,并对灌 注量计算95的可信区间.统计软件为SPSS10.0,P< 0.05认为有统计学意义. 中国医学影像技术2006年第22鲞箜塑韭堡整兰 2结果 改良法和传统法获得的正常脑灰质的rCBF分别为 (70.O1?7.64)ml?min?i00g_.,(34.85?1.82)ml? min-1?100g_.,两种方法间的差别具有显着性意义(t一 12.64,P<O.O1);正常脑白质的rCBF分别为(24.85士3. 72)ml?rain?100g一,(12.88士1.75)ml?min?i00 g_.,两种方法间的差别也具有显着性意义(t一8.23,P< 0.01).传统算法求得的脑灰质,白质的灌注值均偏低(表 1). 表1两种算法获得脑灰质,白质的灌注值比较 (ml?min一?i00g一, 3讨论 3.1灌注指标校正的理由以及潜在意义最大斜率模型概 念易理解,不需要进行伽玛变量来消除对比剂再循环的影响, 仅仅需要首过早期的数据,计算简便,因而常用.但它有一个 严格的前提条件,即对比剂进入输出静脉前,动脉输入函数必 须达到峰值.但由于脑组织的最短通过时间(即对比剂由动 脉流入开始到其到达引流静脉之前的时间)仅为4.5,6.5 S[6] ,在常用对比剂流率下(<5ml/s)当动脉输入函数达峰值 时,静脉内已有对比剂进入,此时得到的TDC上脑组织最大 斜率低于真实值,算出的rCBF值偏低]. 目前解决此问题的途径主要有两条:第一是提高对比剂 注射流率.一般采用8,1Oml/s,最高流率达20ml/s.提高 注射流率能获得更密实的对比剂团,从而缩短动脉增强达峰 时间[1].能保证当输入动脉增强达到峰值时,输出静脉内尚 无对比剂流人,依据公式得到的血流量较真实.但是随着注 射流率的提高也显着增加了对比剂局部外渗甚至血管壁破裂 的风险,制约了其临床可操作性.因此采用<5ml/s的对比 剂流率仍然比较普遍;第二条途径是,不以rCBF绝对值为诊 断依据,而是把绝对值与同层面中可以参照的健侧相比较,计 算出相对值,再进行评价.该方法的优点是重视了不同检查 中结果的可比性以及个体差异性. 但不容忽视的问题是,计算rCBF相对值时,临床实践中 常存在无法进行"健侧"对比参照的情况,如蛛网膜下腔出血 后双侧脑血管痉挛及TIA等.以TIA为例,常出现在检出症 状相应侧的颈动脉病变的同时,发现对侧颈动脉也存在隐性 病变的情况.若采取非症状侧半球的镜像ROI作参考得出 的数据必定产生较大的误差.此时对同一组病例用同一种方 法,评价rCBF绝对值的变化似可成为一种选择.基于此,对 现行常用对比剂注射流率下得到的灌注指标进行校正显得有 必要,亦具有一定的理论意义. ? 1909? 3.2改良算法的合理性及可行性 3.2.1选取t时刻的理由最大斜率模型的前提假设是Cv (t)一O.在t时刻静脉内尚无对比剂流入,正好满足公式的 前提条件.另外,t时刻组织上升斜率已远离组织TDC的 基线,噪音干扰小,数据可靠性强. 3.2.2输入动脉及AIF的校正输入动脉的选择直接影响 灌注测量结果.以往多采用大脑前动脉的TDC作为AIF,但 是由于大脑前动脉往往走行纡曲且管径较小,易受部分容积 效应的影响而导致增强峰值明显偏低,从而影响rCBF结果. 近年来一些学者干脆用SSS的增强峰值替代大脑前动脉的 增强峰值引入公式计算rCBF[1].笔者在此基础上,进行改 良.将SSS曲线沿横轴左移,使tv.对应于tA0,Dv按比例缩 至DA,这样得到虚拟大脑前动脉TDC.再将虚拟大脑前动 脉TDC沿横轴右移,使tA.对应于tn,得到虚拟AIF.这样, AIF建立在动脉输入端进入组织毛细血管这一临界点上,确 保同一时刻点上的AIF增强值与组织TDC的上升斜率有效 对应起来.tv.时刻的AIF增强值Htv0等于上矢状窦TDC 上'tvo+(tvo—tT0)Dv/D]时刻的增强值. 3.3改良算法的特点与不足笔者尝试的改良方法遵从了 最大斜率模型的假设前提,将输入动脉的TDC建立在对比剂 刚进入组织毛细血管这一临界点上,使同时刻的AIF增强值 与组织上升斜率对应起来,计算出的结果理论上讲应更接近 真实值. 目前,在所有评估脑灌注量的方法中SPECT的可靠性 已基本被认可[6].潘中允用"Tc一HMPAO定量法测得国 人正常脑灰质血流量为50~70ml?min?i00g一,脑白质 为2O,30ml?min?100g一.笔者用传统方法得出的正 常脑灰质血流量为(34.85?1.82)ml?min_.?100g,,脑白 质为(12.88?1.75)ml?min?100g-1.,与SPECT获得的 国人正常值相比明显偏低;同一组对象利用改良方法计算出 的正常脑灰质血流量为(70.O1?7.64)ml?min?i00g一, 脑白质为(24.85?3.72)ml?min?100g一,已非常接近 SPECT正常值.传统方法和改良方法有显着统计学差异. 本改进后算法采用调整后的上矢状窦TDC虚拟输入动 脉的TDC,对传统算法进行改良,最大程度上克服非去卷积 模型的缺陷.采用自编分析软件免除了数据人工后处理的烦 琐,但远未成熟,还有待增加样本量进一步研究探讨. [参考文献] [1]KoenigM,Klotzz,LukaB,eta1.PerfusionCTofthebrain:Di— agnosticapproachforearlydetectionofischemicstroke[J].Radiol— ogy,1998,209(1):85-93. [2]KlotzE,KonigM.Perfusionmeasurementsofthebrain:using dynamicCTforthequantitativeassessmentofcerebralischemiain acutestrokeD].EurJRadiol,1999,30(3):170—184. [3]ZhouJ,GaoPY.LixG,eta1.DynamiccTper{usionimagingin thestudyofperihematomalhypopedusioninjuryinsubacuteand chronicintracerebralhemorrhageD].ChinJRadiol,2006,40(5): 453—457. 亘医学影像拄术2o06年第:2卷第12捌ChinJMedlmag 周刳.高墙教,李小光.等脑出血亚急性盈慢性期血日幸周围坦缨 低灌注损伤的CT{筐往成像研究[』]中华放射学杂志.2006.40 (5)453-457 :L?J,LiKC.DuXYThepreliminarystudyofCTcerebralpeHu sionimagingintransientischemicattacks[J]ChinJR)【.2002. 36<4】:330—3? 卢清.李坤戚.杜祥颖CT脑灌注威像在短暂性脑缺血发怍的初 步研究_Jl中华放射学杂志.200.36c)阳0—333 [5]wuQD,HuCH,Ya0CYalEflec~0fCQIi~aStmediuminiec don伯tt.ncerebralhemodynamics}fudybyusingmaidsiiceC'f perfu~innimagingD]ChinJRadio1.2006.一【1)I5'488j6l 吴庆德,胡春洪.姚翠云.荨.注射流率对脑c_r謦注成像血亩f【动力 学的影响:中华放射学杂志.2006.0(5)458—461 [6=1.eendersK1.PerauiD.LammertsmaAA,ela.Cerebralblood flQwbloDdvulume.andoxygenutib~tionnaturalval…and Ultras0nOgraphicmjsdjagnOsingtesticularepidermoidcyst:casereport 超声误诊睾丸表皮样囊肿1例 [Keywords]Epidermoidcys [关键词]表皮样囊肿;睾丸 余泽辉,张云山.邱璇 (海军总医院超声诊断科,jE京l00{'X47 [中图分类号]R73721;R445.1[文献标识码]n[文章编号]…:3989(2006).2100-(i 患者男.20岁,发现左侧阴囊肿物伴坠痛1年余1年前无 意间发现左侧明囊肿物质软.无压埔.劳累及九站后阴囊坠胀 不适有时钝痛休息后症状可缓解,无腹捕,腰痛.不伴尿频,尿 急,屎痛,既往体健,否认有外伤史,传病史^院后体检:左 侧阴囊皮肤下垂+松弛.表面可见曲张翦l状肿物.质地柔软.平卧 后左侧阴囊蚓状物缩小,左删睾丸稍增大,可触及一宴性肿物约 2.0crux1.5cm太小.质硬,无压痛右侧睾丸厦附露太小质地 正常=辅助检丧:乳酸脱氢酶】O1u/t.甲胎蛋白<l5ng/ml= Mm提示:左侧睾丸肿瘤,生殖细胞性肿值(精原细咆癯可能眭 太)I超声检查:左侧睾丸体积稍增大.其内见一大小约2.0cm× 19cm的低回声团块.边界清楚,呈圆形.内部回声不均匀,可 见小斑片状强回声,CDFI显示内部未见血流信号.末侧可见迂 曲扩张的精索静脉,平静呼吸时较竞的2.{mrn提示:?左侧 睾丸内实质性占位病变(精原细胞癯可能)}?左侧精索静脉l由 张(图I】 手术所见:肿物位于左侧睾丸组织内.为囊实性,质地较硬, 表面光滑.约25crux2cm.术后病理:变性,坏死的角化样物. 病理诊断:左侧睾丸表皮样囊肿. 讨论表皮样囊肿是由明显或不明显的外伤所致表皮进_凡 皮下,生长而戚的良性囊肿囊肿壁由表皮所组成,囊内为角化 鳞屑,多见于易受伤或磨损的部位睾丸表皮棹囊肿撅为罕见, 29岁最多见 约见睾丸肿瘤的1.可发生于任何年龄以2O, 临床上多无症状或仅有轻微疼痛=超声声像图可表现为睾丸肿 [作者i町升]泉泽辉(1蛳7一)男.潮北黄冈^,学士.主治医师 E—mail:yzh12@126.c0m [牧辅日期]2006—09?22[恪回日期]20061009 t— };,JL :.兰大-肿块边缘烤晰规整.呈圆形或卵圆形肿物.可有包膜.为实质 低回声. 根据睾丸肿瘤的声像图表现和彩色多昔勒血流变化对于典 型的肿瘤-一般容易作出诊断.但声慷图表现是非特异性的.有些 典型病例其声悔圈有时相似.易导致谋诊. 此病例误诊的原因可能为:?睾丸表皮样囊肿扳为罕见.经 验不足0表皮样囊肿成分复杂一声悚围呈实性低回声团块.酷 似实眭肿瘤(圈1)?睾丸肿增占男性恶肚肿瘤的1,2. 但在青年男性中几乎全部为恶性肿瘤.固此忽略了良性种瘤可 能 主要的鉴别诊断:睾丸恶性肿瘤,睾丸结筱,睾丸外伤致限 局性炎症等:故要结合临床病史鉴别诊断,血清BHCG,AFP 可作为诊断和鉴别诊断的依据之一.必要时可做超声引导下皇? 针抽吸活捡.明确诊断一般大于15cFn的睾丸肿瘤是多血供 的?而此病例无血供t因此在以后的超声诊断中遇到类似府例应 考虑睾丸表皮样囊肿 g ,虿 ? m 0 " 幛 引_薹 舢 孔m艰 ? 一 …H允=薹肿 e d a C 声 丁越