ct、mri灌注成像的基本原理及其臨床應(yīng)用

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1、復(fù)旦大學(xué)研究生課程教學(xué)講義功能成像在腫瘤診斷中的應(yīng)用復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院影像中心-81-目錄1．CT、MRI灌注成像的基本原理及其臨床應(yīng)用--彭衛(wèi)軍(2)2.磁共振彌散成像的基本原理及臨床應(yīng)用----顧雅佳(14)3．質(zhì)子磁共振波譜基本原理及其在顱內(nèi)腫瘤診斷中的應(yīng)用----------------------------------------周正榮(25)4．BOLD-fMRI腦功能成像--------------------周良平(42)5．PET,SPECT在腫瘤診斷中的應(yīng)用-----------------------------------------章英劍(64)-81-

2、CT、MRI灌注成像的基本原理及其臨床應(yīng)用復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院影像中心彭衛(wèi)軍吳斌灌注（Perfusion）是血流通過(guò)毛細(xì)血管網(wǎng)，將攜帶的氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送給組織細(xì)胞的重要功能。灌注成像(perfusionimaging)是建立在流動(dòng)效應(yīng)基礎(chǔ)上成像方法，與磁共振血管成像不同的是，它觀察的不是血液流動(dòng)的宏觀流動(dòng)，而是分子的微觀運(yùn)動(dòng)。利用影像學(xué)技術(shù)進(jìn)行灌注成像可測(cè)量局部組織血液灌注，了解其血液動(dòng)力學(xué)及功能變化，對(duì)臨床診斷及治療均有重要參考價(jià)值。灌注成像主要有兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是采用對(duì)水分子微量運(yùn)動(dòng)敏感的序列來(lái)觀察人體微循環(huán)的灌注狀況，二是通過(guò)造影劑增強(qiáng)方法來(lái)動(dòng)態(tài)的研究器官，組織或病灶區(qū)微血管

3、灌注情況。腫瘤的灌注研究可以評(píng)價(jià)腫瘤的血管分布，了解腫瘤的性質(zhì)和觀察腫瘤對(duì)于放射治療和/或化療后的反應(yīng)。一、灌注成像的原理、技術(shù)及相關(guān)序列核醫(yī)學(xué)對(duì)局部組織血流灌注成像的研究較早，CT、MRI灌注技術(shù)為近年來(lái)發(fā)展較為迅速的成像方法。1．CT灌注CT灌注（CT?perfusion）技術(shù)最早由Miles于1991年提出，并先后對(duì)肝、脾、胰、腎等腹部實(shí)質(zhì)性臟器進(jìn)行了CT灌注成像的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用的初步探討。所謂CT灌注成像是指在靜脈注射對(duì)比劑同時(shí)，對(duì)選定層面通過(guò)連續(xù)多次同層掃描，以獲得該層面每一像素的時(shí)間－密度（time-densitycurve，TDC）曲線，其曲線反映的是對(duì)比劑在該器官

4、中映了組濃度的變化，間接反織器官灌注量的變化。根據(jù)該曲線利用不同的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出血流量(bloodflow,BF)、血容量(bloodvolume,BV)、對(duì)比劑平均通過(guò)時(shí)間(meantransittime,MTT)、對(duì)比劑峰值時(shí)間（Transittimetothepeak，TTP、毛細(xì)血管通透性等參數(shù)，對(duì)以上參數(shù)進(jìn)行圖像重建和偽彩染色處理得到上述各參數(shù)圖。CT灌注成像的理論基礎(chǔ)-81-為核醫(yī)學(xué)的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律(centralvolumeprinciple)：BF=BV/MTT。BF指在單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)一定量組織血管結(jié)構(gòu)的血流量(ml/min/ml)；BV指存在于一

5、定量組織血管結(jié)構(gòu)內(nèi)的血容量(ml/g)；MTT指血液流經(jīng)血管結(jié)構(gòu)時(shí),包括動(dòng)脈、毛細(xì)血管、靜脈竇、靜脈，所經(jīng)過(guò)的路徑不同，其通過(guò)時(shí)間也不同，因此用平均通過(guò)時(shí)間表示，主要反映的是對(duì)比劑通過(guò)毛細(xì)血管的時(shí)間(S)；TTP指TDC上從對(duì)比劑開(kāi)始出現(xiàn)到對(duì)比劑達(dá)峰值的時(shí)間(S)。增強(qiáng)CT所用的碘對(duì)比劑基本符合非彌散型示蹤劑的要求，所以可以借用核醫(yī)學(xué)灌注成像的原理。CT灌注成像使用的數(shù)學(xué)方法主要有兩種：非去卷積法和去卷積法。前者忽略對(duì)比劑的靜脈流出，假定在沒(méi)有對(duì)比劑外滲和消除對(duì)比劑再循環(huán)的情況下，即對(duì)比劑首過(guò)現(xiàn)象（對(duì)比劑由動(dòng)脈進(jìn)入毛細(xì)血管到達(dá)靜脈之前一段時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有對(duì)比劑進(jìn)入靜脈再次循環(huán)的現(xiàn)象）去計(jì)

6、算BF、BV、MTT等參數(shù)。而去卷積數(shù)學(xué)模型概念復(fù)雜，主要反映的是注射對(duì)比劑后組織器官中存留的對(duì)比劑隨時(shí)間的變化量，其并不用對(duì)組織器官的血流動(dòng)力學(xué)狀況預(yù)先做一些人為的假設(shè)，而是根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮了流入動(dòng)脈和流出靜脈進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算處理，因此更真實(shí)反映組織器官的內(nèi)部情況?？傊蔷矸e數(shù)學(xué)方法概念相對(duì)簡(jiǎn)單，便于理解，但易低估BF，注射對(duì)比劑進(jìn)要求注射流率大，增加了操作難度和危險(xiǎn)性。而去卷積數(shù)學(xué)方法計(jì)算偏差小，注射速度要求不高（一般4～5ml/s），預(yù)計(jì)去卷積法將會(huì)被廣泛應(yīng)用。CT灌注是最早應(yīng)用的影像學(xué)功能成像方法之一，1983年Axel首次利用動(dòng)態(tài)CT掃描技術(shù)和對(duì)比劑團(tuán)注射法獲得了腦的CB

7、F和CBV定量數(shù)值。由于受當(dāng)時(shí)CT掃描速度原因的限制，此項(xiàng)技術(shù)沒(méi)有在臨床應(yīng)用。經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，目前此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)較為成熟。隨著多排CT的推廣應(yīng)用，CT灌注已經(jīng)從單層面的灌注發(fā)展到多層面灌注，大大提高了時(shí)間及空間分辨率。2．磁共振灌注成像（Perfusion-weightedMRimaging，PWI）-81-磁共振灌注成像是指用來(lái)反映組織的微血管灌注分布及血流灌注情況的磁共振檢查技術(shù)。目前依據(jù)其成像原理可大致分為二種類型，即對(duì)比劑首過(guò)灌注成像、動(dòng)脈血質(zhì)子自旋