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腦血流量(CBF)是每100g腦組織通過(guò)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(huán)正常與否有重要關(guān)系,CBF減少或中斷會(huì)導(dǎo)致腦功能降低,甚至腦細(xì)胞死亡,從而造成嚴(yán)重的神經(jīng)功能障礙。目前,CBF測(cè)量的方法主要包括正電子發(fā)射斷層顯像(PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)、Xe增強(qiáng)CT、CT灌注成像(CTP)、磁共振灌注加權(quán)成像(PWI)、動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(ASL)、經(jīng)顱多普勒超聲(TCD)檢查等。我們對(duì)CBF的影像學(xué)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
1PET評(píng)價(jià)
CBFPET測(cè)量CBF是依據(jù)Fick原理,即在物質(zhì)分子擴(kuò)散過(guò)程中,傳遞物質(zhì)與濃度梯度之間的關(guān)系定律計(jì)算CBF,主要示蹤劑為15O-H2O和13N-NH3•H2O。15O-H2OPET測(cè)量CBF被公認(rèn)為是“金標(biāo)準(zhǔn)”,還可以提供腦血容量(CBV)、局部氧攝取分?jǐn)?shù)等信息。傳統(tǒng)PET測(cè)量CBF通過(guò)靜脈“彈丸”注射15O-H2O示蹤劑,采集示蹤劑到達(dá)腦后的動(dòng)態(tài)過(guò)程,同時(shí)進(jìn)行動(dòng)脈血的采集得到頸動(dòng)脈輸入函數(shù),然后通過(guò)圖像處理得到相應(yīng)腦區(qū)的時(shí)間放射性曲線(xiàn),計(jì)算腦區(qū)的CBF值。因?yàn)?5O-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(guò)使用18F-氟脫氧葡萄糖(18F-FDG)替代15O-H2O測(cè)量CBF,發(fā)現(xiàn)在腦腫瘤大鼠模型中,二者測(cè)量值顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)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(tǒng)PET的CBF測(cè)量需要連續(xù)采集受試者的動(dòng)脈血,臨床應(yīng)用有一定的局限性。文獻(xiàn)報(bào)道使用磁共振血管造影術(shù)圖像與動(dòng)態(tài)PET圖像匹配,提取頸動(dòng)脈的時(shí)間放射性曲線(xiàn),從而得到頸動(dòng)脈輸入函數(shù),8例志愿者用此方法測(cè)量CBF,與傳統(tǒng)抽血法比較CBF值具有顯著正相關(guān),線(xiàn)性系數(shù)達(dá)到0.9953[1]。PET測(cè)量CBF對(duì)缺血性腦血管病、癡呆、腫瘤等腦疾病均有重要價(jià)值[2]。
2SPECT評(píng)價(jià)
CBFSPECT為功能性顯像,評(píng)價(jià)CBF的示蹤劑為脂溶性小分子化合物,能夠通過(guò)血腦屏障被腦細(xì)胞攝取,并且可以長(zhǎng)時(shí)間停留在腦細(xì)胞內(nèi),其中包括99Tcm標(biāo)記雙半胱乙酯(99Tcm-ECD)、99Tcm標(biāo)記六甲基丙二胺肟、123I標(biāo)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(jù)Kety-Schmidt模型計(jì)算CBF值,因?yàn)檫@兩種示蹤劑在腦組織內(nèi)的清除率與CBF呈正相關(guān),所以可以進(jìn)行CBF的絕對(duì)定量。研究顯示,通過(guò)123I-IMPSPECT測(cè)量45例缺血性煙霧病患者局部CBF值,可以測(cè)定15O-CO2PET確定的“貧乏灌注”區(qū)域,其敏感性、特異性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)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(píng)價(jià)
CBFXe-CT利用放射活性的惰性氣體Xe,被吸入的氣體能夠通過(guò)血腦屏障彌散入腦組織,然后再?gòu)哪X組織中迅速排除。Xe-CT能夠獲得CBF絕對(duì)值,對(duì)腦疾病診斷和治療均具有重要意義,主要應(yīng)用于腦血管疾病、腦外傷、癲癇等[6]。有研究結(jié)果顯示,腦血管儲(chǔ)備受損是癥狀性大腦中動(dòng)脈狹窄患者的一個(gè)重要特征[7]。Xe-CT測(cè)定蛛網(wǎng)膜下腔出血后遲發(fā)性腦缺血患者治療前后的CBF值,結(jié)果提示使用3H療法(升高血壓、擴(kuò)血容量、血液稀釋?zhuān)┗颊叽竽X皮質(zhì)CBF從29.5ml/min升高至38.4ml/min,病灶區(qū)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(dòng)力學(xué)參數(shù)單一、易受患者頭動(dòng)影響、吸入Xe會(huì)引起患者頭痛、惡心、嘔吐等副作用,因此臨床應(yīng)用受到限制。
4CTP評(píng)價(jià)
CBFCTP是近幾年使用最廣泛的評(píng)價(jià)CBF的影像學(xué)方法,具有成像快速、簡(jiǎn)便、空間分辨力高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn),尤其對(duì)急性腦缺血有重要的應(yīng)用價(jià)值[9]。CTP使用快速團(tuán)注非離子型含碘造影劑,注射造影劑后對(duì)選定層面行連續(xù)多次同層動(dòng)態(tài)掃描,以獲得該層面內(nèi)造影劑在腦實(shí)質(zhì)內(nèi)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(guò)時(shí)間(MTT)和達(dá)峰時(shí)間(TTP),從而評(píng)價(jià)腦組織的灌注情況。但CTP也有一些不足,如碘過(guò)敏患者應(yīng)用受限、放射線(xiàn)損害、無(wú)法提供絕對(duì)定量值等。2010年Shinohara等研究比較10例單側(cè)腦血管狹窄/閉塞患者CTP、PET測(cè)量CBF,盡管CTP測(cè)量CBF較PET測(cè)量CBF低約30%,但是二者缺血區(qū)與非缺血區(qū)的比值幾乎相同,CBF呈顯著正相關(guān)。血管生成對(duì)于膠質(zhì)瘤的病理組織學(xué)分級(jí)具有重要意義,因此CTP測(cè)量CBF有助于評(píng)估腦腫瘤分級(jí),敏感性和特異性分別可以達(dá)到97%和100%。
5MRI評(píng)價(jià)CBF
5.1ASL評(píng)價(jià)
CBFASL利用血液中自由彌散的氫質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑,使用相關(guān)射頻脈沖,在標(biāo)記層對(duì)流入的血流進(jìn)行標(biāo)記,2次數(shù)據(jù)采集生成一個(gè)標(biāo)記像及控制像,通過(guò)圖像減法處理得到CBF圖像[11]。ASL序列具有無(wú)輻射、無(wú)過(guò)敏反應(yīng)、無(wú)腎毒性傷害等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)為圖像信噪比低、掃描時(shí)間長(zhǎng)等。釓類(lèi)造影劑會(huì)影響ASL結(jié)果,因此注射后12h不能進(jìn)行ASL檢查。Benedictus等[12]通過(guò)對(duì)88例阿爾茨海默癥患者進(jìn)行3年隨訪(fǎng)研究,結(jié)果提示,患者頂葉區(qū)域CBF減低與臨床簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查下降程度呈最明顯正相關(guān);BoscoloGalazzo等[13]研究發(fā)現(xiàn),ASL結(jié)合18F-FDG的PET診斷率達(dá)到90%。
5.2PWI評(píng)價(jià)
CBFPWI通過(guò)快速獲得造影劑首次通過(guò)的一系列動(dòng)態(tài)圖像,能夠反映腦組織血流動(dòng)力學(xué)改變,主要應(yīng)用造影為順磁性造影劑(如Gd-DTPA),根據(jù)造影通過(guò)組織的時(shí)間-濃度曲線(xiàn),計(jì)算CBF、CBV、MTT和TTP參數(shù)圖。PWI具有空間分辨率高、檢查快速、無(wú)電離輻射等優(yōu)點(diǎn),但是缺點(diǎn)為有造影劑過(guò)敏反應(yīng)及無(wú)法提供絕對(duì)定量。急性腦卒中患者PWI與彌散加權(quán)成像(DWI)不匹配的病變區(qū)被認(rèn)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(fā)病3~6hPWI與DWI不匹配患者的溶栓治療療效優(yōu)于沒(méi)有出現(xiàn)PWI與DWI不匹配患者。
6超聲評(píng)價(jià)
CBFTCD通過(guò)檢查顱內(nèi)血管血流速變化,反映疾病的血流動(dòng)力學(xué)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(wú)過(guò)敏反應(yīng)、實(shí)時(shí)性、檢查費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì),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(jié)合,提高了顱內(nèi)血管探測(cè)敏感性,為觀(guān)察血管狹窄程度及側(cè)支循環(huán)情況提供了更加準(zhǔn)確的信息。Bonvin等2010年通過(guò)超聲缺血性腦卒中溶栓分級(jí)(TIBI)評(píng)價(jià)71例缺血性腦卒中患者溶栓療效,結(jié)果發(fā)現(xiàn),美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院卒中量表(NIHSS)、TIBI分級(jí)與早期再通呈負(fù)相關(guān),對(duì)于任何給定的NIHSS、TIBI分級(jí)越低,再通概率越低,結(jié)合NIHSS與TIBI分級(jí)預(yù)測(cè)缺血性腦卒中患者早期再通和臨床預(yù)后的敏感性和特異性分別可達(dá)到92%和82%。總之,PET、SPECT、CT、MRI、TCD評(píng)價(jià)CBF各有優(yōu)缺點(diǎn),隨著SPECT/CT、PET/CT、PET/MRI的逐漸應(yīng)用,將功能影像與解剖結(jié)構(gòu)影像相融合,未來(lái)對(duì)CBF的評(píng)價(jià)必將發(fā)揮重要作用。
作者:崔碧霄 盧潔