C臂锥形束CT灌注在急性缺血性脑卒中诊治中的应用进展_方慧.pdf

介入放射学杂志2023年2月第32卷第2期J Intervent Radiol 2023,Vol.32,No.2 综 述General review C臂锥形束CT灌注在急性缺血性脑卒中诊治中的应用进展方慧，徐浩洋，朱悦琦，程英升【摘要】急性缺血性脑卒中（AIS）具有高致死致残率。脑组织缺血时间越长临床预后越差，尽早恢复缺血区血流灌注，挽救缺血半暗带一直是AIS诊治重点，而启动再灌注治疗前快速识别半定量缺血半暗带是影像学筛查核心内容。基于DSA设备的新兴断层成像C臂锥形束CT（CBCT）与传统CT相比更有利于实现AIS一站式诊治，明显缩短缺血组织再灌注时间，获得良好临床预后。然而由于现有设备硬件和算法限制，该技术目前尚未广泛应用于临床。本文就CBCT灌注技术在AIS相关成像方法、原理及其在临床诊治中应用进展作一综述。【关键词】急性缺血性脑卒中；C臂锥形束CT；脑灌注成像；临床应用中图分类号：R743.3文献标志码：A文章编号:1008-794X（2023）-02-0192-04Advances in the application of C-arm cone beam CT perfusion for acute ischemic strokeFANGHui,XU Haoyang,ZHU Yueqi,CHENG Yingsheng.Department of Interventional Radiology,Affiliated SixthPeople s Hospital,School of Medicine,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200233,ChinaCorresponding author:ZHU Yueqi,E-mail:【Abstract】Acute ischemic stroke（AIS）carries high disability and mortality rate.The longerischemic time the brain tissues suffers,the worse clinical prognosis the patients would have.Therefore,earlyrecovery of blood perfusion in ischemic areas and rescue of ischemic penumbra have always been the focusof diagnosis and treatment of AIS,and rapid identification of semi-quantitative ischemic penumbra beforeinitiating reperfusion treatment is the core content of imaging screening.The emerging C-arm cone-beam CT（CBCT）,which is developed based on DSA device,is superior to traditional CT in achieving one-stop-shopdiagnosis and treatment of AIS.C-arm CBCT perfusion can significantly shorten the reperfusion time forischemic tissues and obtain good clinical prognosis.However,in clinical practice this technique has not beenwidely employed yet due to the hardware and algorithm limitations of existing available devices.This paperreviews the application progress of C-arm CBCT perfusion technology in AIS,focusing on its imagingmethod,imaging principle and its clinical value for diagnosis and treatment of AIS.【Key words】acute ischemic stroke;C-arm cone beam CT;cerebral perfusion imaging;clinicalapplicationDOI：10.3969/j.issn.1008-794X.2023.02.021基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFC0109204）作者单位：200233上海上海交通大学医学院附属第六人民医院放射介入科通信作者：朱悦琦E-mail：急性缺血性脑卒中（acute ischemic stroke，AIS）是临床最常见的脑血管病，占全部脑卒中70%。近年来我国脑卒中患病率逐年上升，明显高于世界平均水平，防治形势严峻1。神经元对缺血缺氧损伤耐受性差，数分钟内患者即可出现临床症状，重要功能区损伤将造成严重功能障碍，致死致残率较高。时间就是大脑，尽早恢复缺血区血供，挽救缺血半暗带是诊治关键。1AIS诊治目前相关指南推荐AIS治疗包括静脉溶栓和机械取栓2-5，对发病时间在4.5 h内患者排除相关禁192介入放射学杂志2023年2月第32卷第2期J Intervent Radiol 2023,Vol.32,No.2忌后尽早予静脉溶栓6-7。血管内治疗为前循环大血管闭塞性AIS标准治疗方法，对于发病时间4.5 h、美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）评分6分患者，指南推荐尽快行机械取栓治疗8-13。患者急诊入院后，立刻行相关检查明确病因并治疗。影像学检查对AIS患者梗死范围、缺血半暗带、血栓负荷及侧支循环评估有重要价值。多模态CT包括头颅CT平扫、CT灌注（CTP）、CTA，成像速度快、禁忌证较少，广泛应用于临床，用于寻找责任血管和评估缺血梗死区14-15。头颅CT平扫为首要检查，对排除脑出血、肿瘤及大面积梗死具有重要价值，但对早期梗死灶识别灵敏度较低，有研究显示仅为52%65%；CTP和CTA有助于提高小范围病变及早期病变检出灵敏度，指导再灌注治疗16。2C臂锥形束CT2.1原理DSA造影是脑血管病诊断金标准，在介入治疗中发挥着重要作用。传统DSA配备的影像增强器系统动态范围小，对低对比度病灶检出率低，对病灶三维结构显示不清晰。C 臂锥形束 CT（conebeam CT,CBCT）是DSA体层成像技术，由数字平板探测器血管造影系统和后处理工作站组成，通过C臂来回旋转，平板探测器采集信息和后处理重建，实现二维摄影透视与三维CT影像的有效结合，获得图像17。2.2灌注流程一次灌注采集信息需要C臂来回旋转9次，总耗时约61.7 s18，前两次来回旋转采集基线图像，间隔5 s后，静脉注入非离子碘对比剂和0.9%氯化钠溶液，随后C臂再来回旋转7次采集增强图像，每2次旋转间有0.3 s间隔。C臂旋转一次耗时5 s，旋转幅度为200，可产生248个二维X射线投影。采集的数据发送至后处理工作站，形成反映血流动力学 情 况 的 4 个 参 数 如 脑 血 容 量（cerebral bloodvolume，CBV）、脑血流量（cerebral blood flow，CBF）、达峰时间（time to peak，TTP）、平均通过时间（meantransit time，MTT）的伪彩图19。2.3研究进展早期CBCT或平板CT对脑实质评估的效果较差20-21。近年来一些学者对CBCT灌注临床应用可行性做了探索研究。Niu等22对7例接受多层螺旋CT（MSCT）灌注和CBCT灌注患者数据进行回顾性分析，采用先验图像约束压缩感知（prior imageconstrained compressed sensing，PICCS）技术后处理重建图像，结果显示有利于降低图像噪声，增加图像时间分辨率和采样密度；认为CBCT灌注在图像质量、诊断急性脑卒中置信度、CBV与CBF间不匹配及做出治疗选择等方面与MSCT灌注相当。该研究所提出的扫描方案及后处理方法有一定的指导意义，但该研究属单中心小样本可行性研究，代表性不强，实验可靠性不佳，且所提及增强图像时间分辨率、采样密度和降低图像噪声软件尚未进行优化，实用性不足。Itokawa等19采用西门子Artis zee Biplane血管造影系统CBCT灌注采集技术进行临床应用研究，结果显示CBCT评估AIS患者脑血液循环及缺血病灶定性有参考价值。Royalty等23在定性评估中注意到CBCT灌注成像与MSCT灌注成像间呈强相关，但在定量分析时发现，CBCT 灌注测量的 CBF 和CBV值与MSCT灌注相比存在高估情况；认为CBCT灌注成像可获取血管信息，有利于提示责任血管。一些研究显示CBCT灌注成像与MSCT灌注成像对AIS的诊断效果相当22，24。Li等25认为CBCT灌注可形成主要动脉可视化图像，有利于责任血管显示。侧支循环、血栓负荷评估对提示预后具有重要意义。Yang等26认为CBCT对血栓负荷和侧支循环的评估是可行的。Nicholson等27报道的前瞻性研究中采用飞利浦XperCT系统，发现CBCT成像对早期缺血变化检查效果与 MSCT 成像相当，与 Maier等28研究结论相同；CBCT平均X线辐射剂量仅为MSCT的42.6%。冯聪聪等29研究提出CBCT图像后处理的组合滤波函数，可有效消除血管周边伪影，增强血管边缘清晰度，提升病变血管及血管走形显示效果。3MSCT脑灌注MSCT是目前脑卒中检查的重要一环，对病灶范围、灌注信息、侧支循环等评估具有重要价值，采集信息经后处理形成含CBV、CBF、MTT、TTP参数的伪彩图30-31。MSCT灌注主要扫描方法以眶耳线为基准平面，轴位扫描，管电压80100 kV，管电流200250 mA，旋转时间0.51.0 s/r，以标准算法或软组织算法重建，先行平扫，注射碘对比剂后延迟45 s对感兴趣区做1630次重复扫描。根据探测器宽度不同，分为4D螺旋自适应扫描（容积穿梭或摇篮床模式）和宽体探测器容积CT全脑灌注两种模式。4D螺旋自适应扫描模式优势在于可超越193介入放射学杂志2023年2月第32卷第2期J Intervent Radiol 2023,Vol.32,No.2探测器宽度限制，范围覆盖全脑，获得较准确的灌注数据；宽体探测器容积CT全脑灌注模式采集覆盖范围广，相对时间分辨率较高，探测器旋转1圈的覆盖范围可达16 cm，无需移动检查床，即可采集到全部容积数据，可同时采集感兴趣区信息，有效减少辐射剂量32-33。4CBCT与MSCT对比及不足尽管一些学者对CBCT灌注的临床应用效果予以肯定，但仍存在不足。扫描速度：CBCT固有地受到C臂旋转、旋转时间间隔以及来回旋转方向限制的影响，扫描时间相应增加；与MSCT对感兴趣区行连续扫描相比，相邻两次C臂旋转间隔导致时间分辨率和时间采样密度降低；时间参数测量不准：C臂旋转间隔时间和来回旋转时间导致TTP和MTT参数值测量不准，可信度不高；扫描范围：CBCT发出锥形束与MSCT现有扫描模式相比，覆盖范围不够，一次扫描获得数据有限，导致所获数据不够准确；辐射剂量：尽管有研究报道CBCT设备辐射剂量较MSCT灌注少27，但辐射剂量始终是研发者、医护人员及患者关注的问题，冀在保持图像质量下辐射剂量降至最低；后颅窝病变：锥束伪影和骨伪影导致CBCT图像质量可信度降低，尚需改进算法减少伪影干扰27；患者因素：C臂多次来回旋转可能会增加意识清醒患者紧张情绪，易产生运动伪影，导致图像质量不佳。近年有学者对CBCT灌注技术改进展开研究，主要集中在提高采集数据分析准确性方面，对图像