平板CT脑血容量成像在神经介入中的应用探索

发布时间：2018-11-22 17:42

【摘要】：研究背景平板探测器CT(Flat Detector Computed Tomography, FD-CT)数字血管造影技术经过十多年的发展,在诊断和治疗中显现了它的优越性和良好的发展前景。较之以前的增强器成像,FD-CT不仅成像质量高,而且减少了X线辐射量,进一步减轻了对患者及医生的X线危害性。随着这一技术的不断进步,目前FD-CT不仅拥有了超强的高对比度分辨率(分辨率超过1000亨斯菲尔德单位(HU)),实现了对血管和高密度结构(骨骼、血管夹、线圈、支架和钙化斑块等)的最佳显示,而且在低对比度分辨率上也有了较好的表现,虽然低对比度分辨率尚不如多层螺旋CT,但已能分辨出肌肉、脑和出血灶等软组织,为评估软组织结构提供了可能性。应用FD-CT,感兴趣区的图像可以在大约200。角范围内旋转采集获得,由此得到一系列的二维投影图像,然后可采用类似CT算法创建三维成像。在脑血管疾病诊断治疗中,FD-CT成像技术不仅可以获得高质量的三维血管成像(3D旋转血管造影),也可以获得像多层螺旋CT一样的横截面软组织成像,可应用于包括蛛网膜下腔出血或脑出血和脑内血肿的术中监测,并可以即时评价治疗颅内动脉瘤的线圈和支架置入术中的情况。FD-CT也被证明能够对颅内放置的支架和颅外颈动脉支架进行三维重建,显示的支架远比多层螺旋CT清晰。也有报道FD-CT能观察到造影剂外渗的能力。近年来新出现的FD-CT脑血容量(cerebral blood volume, CBV)成像技术,对缺血性脑血管病的诊断治疗提供了帮助。这种能够及时在导管室产生的CBV成像技术可以大大促进继发于大血管闭塞的急性缺血性脑卒中患者的快速筛选和血管内治疗。有统计表明,所有急性缺血性脑卒患者中只有3%进行了溶栓治疗,其中只有10%是在发病后3小时内进行的。这在很大程度上是因为患者入院后面临过多的影像检查,而影像检查流程缺乏专家共识,导致医生无法短时间内对患者做出明确判断和有效处理。因此一个快捷简约的成像方式对患者的诊断治疗是很有益的。同时,影像检查室和治疗室不在一起,病人从检查室到治疗室转运占用过多时间而造成治疗的延迟是急性脑卒中不可忽视的问题,“时间就是大脑”,FD-CT脑血容量(cerebral blood volume, CBV)成像技术为一站式影像检查提供了可能。Struffert T等在开发和实施这种结合DSA, CT, CTA和CTP模式集中在同一个成像单元做了出色的工作。这些技术的结合,减少了成像时间,患者从急诊科可以直接到导管室就能完成所有的诊断治疗,这无疑会给患者带来极大的益处。和所有新技术一样,FD-CT CBV成像技术还处于不断完善的过程,目前FD-CT CBV成像质量还不如普通螺旋CT,因此FD-CT CBV图像能否符合真实情况尚需进一步的研究,同时为充分发挥FD-CT CBV成像优势,尚需和介入室条件相结合,符合神经介入医师的操作习惯,如在介入室一般通过动脉导管注射造影剂,这需要我们研究通过动脉导管注射造影剂的合适方法,以期得到可信的FD-CT CBV图像,为缺血性脑血管病的治疗提供技术支持。本文讨论的重点为应用动脉途径获取FD-CT的脑血容量(CBV)成像技术的可行性分析,以期找到动脉途径导管的最佳注射部位,以期获得标准可靠的的FD-CT CBV图像。并在此基础上验证FD-CT CBV图像与在普通螺旋CT获得的CTP CBV图像是否一致,在介入室FD-CT CBV图像能否替代CTP CBV来指导临床工作。我们还进一步进行了利用单支血管获得局部FD-CT CBV图像来指导动脉介入溶栓,开通血管治疗的研究。第一章平板探测器CT脑血容量成像中的造影剂注射途径改良探索背景和目的：FD-CT CBV是近几年发展起来的一项新技术,能够及时在导管室产生的CBV成像技术可以大大促进继发于大血管闭塞的急性缺血性脑卒中患者的快速筛选和血管内治疗。既往在获取FD-CT CBV过程中造影剂注射方法多采用静脉途径,也有部分学者采用经主动脉弓的动脉途径。然而经主动脉弓注射造影剂得到的FD-CT CBV图像部分存在双侧大脑半球灌注不均衡现象,我们在实验中采用了左心室注射造影剂的途径试图来解决这一问题。材料与方法：我们从2013年1月至2014年6月共收集了24例患者资料,13男11女。平均年龄为49.96±10.76岁。所有FD-CT CBV均在行常规DSA检查时进行,经主动脉弓途径注射造影剂14例,经左心室注射造影剂10例。FD-CT CBV及造影和介入治疗均在单翼平板探测器血管造影系统(Axiom Artis ZeeGo; Siemens, Erlangen, Germany)进行成像。所有的FD-CT CBV成像在造影及治疗开始前进行。FD-CT CBV数据后处理是利用安装在研究工作站的原型软件进行,最终绘制相当于CTP-CBV的脑血容量图。相比之下,这些重建的位置和角度,与那些通过使用CTP-CBV获得的位置和角度相匹配。数据采用配对样本t检验进行分析,计数资料采用Fisher精确概率法进行分析。结果：经主动脉弓注射造影剂得到的FD-CT CBV图像部分为图像可信均衡图像,但有部分图像不可信。双侧大脑半球额叶皮质下白质、基底节区、枕叶皮质下白质、放射冠区及总体数据左右侧对比分析统计均显示P0.05,左右侧大脑FD-CT CBV数据不一致。经左心室注射造影剂得到的FD-CT CBV图像均为可信均衡者,双侧大脑半球额叶皮质下白质、基底节区、枕叶皮质下白质、放射冠区及总体数据左右侧对比分析统计均显示P0.05,左右侧大脑FD-CT CBV数据一致无差异。结论：应用经动脉导管途径(包括经主动脉弓注射造影剂和经左心室内注射造影剂)获取FD-CT CBV图像是安全的,可减少所用造影剂用量,减少造影剂对患者的潜在危害,此方法更符合介入医生的操作习惯。经主动脉弓注射造影剂获取的FD-CT CBV图像部分是不准确的,需要进一步研究新的方法以识别改进不准确的FD-CT CBV图像。经左心室内注射造影剂能使造影剂在进入双侧颈总动脉及椎动脉之前混合的更加充分,用此方法获得FD-CT CBV图像是均衡的,准确可信的。因此可以用经动脉导管左心室注射造影剂的方法得到可靠的FD-CT CBV图像。第二章彩色编码定量DSA成像技术在判断平板探测器CT脑血容量成像的均衡性中的应用背景和目的：FD-CT CBV成像质量依赖于造影剂从颈部血管流入颅内的浓度均匀一致和充足的时间。采用主动脉弓注射造影剂来获得FD-CT CBV图像,但由于造影剂流经途径过短和可能存在的主动脉弓及颈部血管的变异,此方法可能存在造影剂到达双侧脑组织之前混合不均匀的情形。从而造成得到的部分图像结果不可靠。如何检出这些结果不可靠者是目前面临的问题。我们采用颈总动脉血管彩色编码定量DSA (Color-Coded Quantitative DSA, CCQ DSA)成像技术来检测双侧颈动脉造影剂浓度变化的方法来尝试评价双侧大脑半球的CBV均衡性,从而达到对FD-CT CBV可靠性的评价。材料与方法：这项研究之前获得医院伦理委员会的批准,所有患者均签署书面知情同意书。我们从2013年1月至2014年6月共收集了24例患者资料,13男11女。平均年龄为49.96±10.76岁。所有的实验均在患者行常规DSA检查时进行,患者在介入诊断之前均行常规脑CT及术前或术后行CTP-CBV检查,在介入室行脑血管造影(DSA)及FD-CT CBV。采用经主动脉弓途径注射造影剂及经左心室注射造影剂两种不同的造影剂注射方法来获得FD-CT CBV成像。主动脉弓造影显示的主动脉弓及颈部血管的普通DSA成像应用彩色编码成像软件(syngo iFlow; Siemens, Erlangen, Germany)进行颈总动脉血管编码成像,显示两侧颈动脉血流均衡情况,以曲线下面积(Area under curve,AUC)为比较对象,分别计算每位患者的双侧标记区内rCBV及rAUC值。结果：在14例经主动脉弓注射途径得到的FD-CT CBV图像的病例中,9例FD-CTCBV图像左右对称均衡者两侧颈总动脉CCQ DSA同样对称,而5例FD-CT CBV图像左右不对称不均衡者两侧颈总动脉CCQ DSA也不对称。我们应用相关分析检验rCBV和rAUC的相关性可见R=0.967(p0.001)呈强的正相关。FD-CT CBV图像与CCQ DSA图像均衡人数Fisher精确概率法进行分析(P0.05)没有差异。在10例经左心室注射途径得到的FD-CT CBV图像的病例中,所有10例FD-CTCBV图像均为左右对称均衡。而CCQ DSA图像数据只有6例左右对称均衡,其余4例CCQ DSA图像数据左右不对称不均衡。我们应用相关分析检验rCBV和rAUC的相关性可见R=0.522(p0.05)相关性不大。FD-CT CBV图像与CCQDSA图像均衡人数Fisher精确概率法进行分析(P0.05)有明显差异。结论：利用彩色编码定量DSA技术可以量化对颈总动脉造影剂浓度及时间分析,结果有其独特的优势,并且不增加患者额外的造影剂用量及X线暴露。双侧颈总动脉彩色编码DSA图像均衡性与经主动脉弓注射造影剂途径得到的双侧大脑半球FD-CT CBV图像均衡性高度相关。通过分析双侧颈总动脉彩色编码DSA图像均衡性可以预判经主动脉弓注射造影剂途径得到的双侧大脑半球FD-CT CBV图像对称性与否,从而排除不适合经主动脉弓注射造影剂途径进行FD-CT CBV成像的患者。主动脉弓注射造影剂显示弓上血管彩色编码定量DSA图像不对称的患者无论双侧颈总动脉所测值对称与否,应用左心室中注射造影剂的方法均能获得双侧大脑半球CBV均衡的图像。第三章平板探测器CT脑血容量成像技术的验证及在急性脑梗死溶栓中的应用背景与目的：在脑血管疾病诊断治疗中,FD-CT脑血容量(cerebral blood volume,CBV)成像技术,这种能够及时在导管室产生的CBV成像技术可以大大促进继发于大血管闭塞的急性缺血性脑卒中患者的快速筛选和血管内治疗。术中FD-CT CBV成像给了我们一个诊断与治疗的影像参考。在我们的研究中,我们应用动脉途径注射造影剂的方法,通过FD-CT提供成像数据集得到CBV与通过使用标准的多层螺旋CT技术获得CBV的相比较,验证FD-CT的脑血容量(CBV)成像技术的实用性及FD-CT CBV在急性脑梗死溶栓中的实际应用。材料与方法：我们从2013年1月至2015年1月纳入19例患者,11例行常规检查患者未经治疗(包括4例蛛网膜下腔出血患者,3例既往有脑缺血病史者,3例头晕、眩晕患者,1例癫痫患者),8例急性缺血性卒中行动脉介入溶栓,开通血管治疗。这项研究获得伦理委员会的批准,所有患者签署书面知情同意书。比较11例行常规检查未经治疗的患者经动脉导管左心室注射造影剂的方法获得FD-CT CBV图像与普通螺旋CT形成的CTP CBV图像是否一致。8例急性缺血性卒中行动脉介入溶栓,开通血管治疗,应用单支血管局部CBV成像,比较治疗前后的FD-CT CBV图像。结果：比较11例行常规检查患者未经治疗患者所做的FD-CT CBV成像与普通螺旋CT形成的CTP CBV图像双侧额叶白质区、基底节区、放射冠区、枕叶白质区及总体CBV值显示无明显差别(P0.05)。FD-CT CBV与CTPCBV相关性分析：R=0.98(P0.01),显示高度相关。Bland-Altman test图显示FD-CT CBV值略低于CTP CBV值,平均差异为0.03±0.17ml/100g。选取溶栓、取栓及置入支架8例患者,手术前后脑梗死相关解剖区域做为CBV测量区域,结果显示大部分患者溶栓治疗后CBV值明显升高,仅有第3例患者无改善,统计分析显示：治疗前后FD-CT CBV值差异明显(p0.01)。结论：采用经左心室注射造影剂获得FD-CT CBV图像是可行的。FD-CT CBV和CTP CBV图像存在高度一致性,在介入室可以代替CTP CBV图像进行疾病的诊断治疗。在介入室获得FD-CT CBV的这种能力可以显著改善急性缺血性中风患者的管理。FD-CT CBV能准确地估计梗死核心,指导动脉溶栓及闭塞血管的开通治疗,能够评价溶栓前后的脑灌注情况,对指导预后有一定帮助,可以作为介入室内替代其他影像诊断的一种更好的工具。应用单支血管对局部CBV的成像,更加降低了造影剂的用量,从而降低了造影剂可能对人体造成的伤害。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R816.1;R743.3

【参考文献】