多模态CT对急性缺血性脑卒中缺血半暗带组织窗的评估

多模态CT对急性缺血性脑卒中缺血半暗带组织窗的评估

王思 曾献军

九江市第一人民医院医学影像中心

摘要：目的：探讨多模态CT对急性缺血性脑卒中缺血半暗带组织窗

的评估。方法：在此次研究中，我们回顾了60名急性缺血性脑卒中患者，通过对比CTP核心梗死区、缺血半暗带及其健侧各参数之间的差异性。结果：根据不同区域间参数的差异性，可以推断CT灌注成像有助于预测梗死核心和半暗带的范围。

关键词：多模态CT  急性缺血性脑卒中 核心梗死区 缺血半暗带

Multimodal CT evaluation of ischemic penumbra tissue window in acute ischemic stroke

Abstract：Objective To evaluate the ischemic penumbra tissue window in acute ischemic stroke with multimodal CT. Methods In this study, we reviewed 60 patients with acute ischemic stroke by comparing the differences between CTP core infarct area, ischemic penumbra, and healthy side parameters.  Results According to the difference of parameters between different regions, it can be inferred that CT perfusion imaging is helpful to predict the extent of infarct core and penumbra.

Key words: Multimodal CT in acute ischemic stroke ischemic penumbra in core infarction area

   在全球范围内，脑卒中的发病率仅次于缺血性心脏病，位列全球第二大死亡原因[1]。在所有脑卒中类型中，急性缺血性脑卒中（Acute Ischemic Stroke，AIS）是最常见的，占据87%的比例，而在我国，这一比例更是高达69.6％～70.8% [2-4]。而多模态CT技术，作为一种新兴的成像方式，集合了非对比剂增强血管成像（non-contrast CT, NCCT）、灌注CT（CTP）和血管CT造影（CTA）等多种模式，能为医生提供更为全面的脑部结构和功能信息。

材料与方法

1.研究对象

在此次研究中，我们回顾了60名在2023年3月至2024年3月期间于九江市第一人民医院急性缺血性脑卒中患者。选择研究对象是基于病历资料，具体的包括标准和排除标准如下：

包括标准：①患者的病历记录、数据信息完备，并且在发病后3小时至72小时内进行多模态CT检查，有缺血性脑卒中的临床症状，且症状持续超过30分钟。②年龄在18～80岁之间的患者。③都是单侧急性发病，另一侧大脑实体没有明确的异常。④在进行影像检查之前没有进行过溶栓或介入取栓治疗，过去也没有发生过脑梗死（包括急性和非急性）。

排除标准：①首次CT检查结果显示为脑出血的患者；②患者存在影响检查结果的其他脑部病变，如颅内出血、颅内肿瘤或同时患有颅内血管畸形或先天发育异常等。

2.检查设备及方法

   首先采用GE320排螺旋CT设备执行全脑NCCT扫描以排除脑出血可能性。紧接着实施联合的CTP与CTA检查流程，通过肘部静脉注射速率为5.0mL/s的50ml的碘佛醇溶液（含370mgI/mL），在注射开始后5秒启动扫描。

在完成CTP扫描以后，继续进行头颈部血管动态CTA扫描。接下来将获取的扫描数据输入到工作站，手动选定输入动脉和输出静脉，一般选择正常侧的大脑中动脉作为输入动脉，上矢状窦或直窦作为输出静脉。系统会自动生成感兴趣区的时间-密度曲线以及相应的灌注参数图，包括CBV（脑血容量）、CBF（脑血流量）、MTT（平均通过时间）、TTP（达峰时间）。

3.多模态图像后处理及数据分析

3.1图像后处理

首先，将所有的灌流扫描数据上传至工作站。接下来利用BrainPerfusion软件包进行图像的计算机后处理，这一步的目的是获取患者的多种灌流参数。,包括CBF、MTT、CBV、TTP和Tmax等各项脑血流参数图。

梗死核心区和缺血半暗带的识别是通过后处理软件自动完成。缺血半暗带被标记为绿色区域，其判断依据是CBV低于2.0ml/100g以及MTT上升50%，而梗死核心区则被标记为红色区域，同样基于CBV低于2.0ml/100g以及MTT上升50%的标准[5]。通过比较双侧大脑半球的CBF与Tmax值，软件能自动描绘出由rCBF小于30%的脑组织构成的梗死核心区（标红）以及Tmax大于6秒的脑组织与rCBF小于30%脑组织之差构成的缺血半暗带（标绿）。 缺血半暗带（ischemic penumbra，IP） 为梗死核心区与低灌注之间的差异区域[6]。接着，记录下梗死核心区的体积，Tmax超过6秒的脑组织体积，缺血半暗带体积及Mismatch比值。选取三个大小一致的区域（ROI）分别放置在梗死核心区、缺血半暗带及对应的健侧脑组织，避免包括脑沟、脑池或大血管在内，多次测量以获得平均值并计算出患侧与健侧的比值。

最终，头颈部CTA的原始图像会被传输至工作站，并通过AVA软件转换成头颈血管的三维图像。结合多平面重建组（multiplanar reformation，MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）图像，并利用CT图像后处理技术，可以直观地展现血管狭窄与脑组织低灌流区域间的相互关系。

4.统计学分析

使用SPSS 27.0版统计软件对数据进行分析。利用Pearson相关分析法来检验不同评估者间的评分一致性。若概率值小于0.05，则认为结果具有统计学意义。

第3部分   结果与分析

1.研究对象的基本情况

本研究排除不符合纳入标准的患者，共纳入超时间窗AIS患者60例，所有患者均进行颅脑CT平扫、CTP及CTA检查，经过图像处理软件，均得出CBV、CBF、MTT、TTP、Tmax数值的偏倚情况。60例患者中，男性35人，占比58.3%，女性25人，占比41.7%，平均年龄53.3±11.865岁。60例患者中有24例是糖尿病患者、30例高脂血症患者35例高血压患者。

2. CTP梗死核心、缺血半暗带各参数之间的差异性

在对60位患者进行的统计学分析中得出，梗死核心区的平均脑血容量（CBV）是2.1±0.42毫升每100克，脑血流量（CBF）为15.13±3.15毫升每100克分钟；相对脑血容量（rCBV）为0.67±0.13，相对脑血流量（rCBF）为0.45±0.13。另一方面，缺血半暗带区域的平均CBV为2.77±1.03，平均CBF为34.35±10.44毫升每100克分钟，rCBV为1.06±0.21，rCBF为0.78±0.15。这些数据如表所显示。梗死核心区的各项参数与对侧相比有统计学意义的差异性，P值小于0.01。而半暗带区的CBF和平均传输时间（MTT）与对侧比较也表现出有统计学意义的差异性，P值小于0.01，但是CBV的比较没有显示出显著差异，P值大于0.01。另外，梗死核心区与半暗带区之间各参数也存在显著差异性，具有统计学意义，P值小于0.01。根据不同区域间参数的差异性，可以推断CT灌注成像有助于预测梗死核心和半暗带的范围。

    CTP参数图

注：a与半暗带区对比，P＜0.01，b与梗死核心对侧比 P＜0.01，c与梗死核心对比 P＜0.01，d与半暗带对侧对比，P<0.01。

第4部分   讨论

1.AIS患者脑梗死核心与缺血半暗带的判定

人类大脑的灰质在正常情况下，血流量大约是每分钟50至60毫升每100克。然而，当脑血流量降至20毫升/100克/分钟以下时，脑组织的神经元电活动会衰竭，导致传导功能丧失。进一步下降到15毫升/100克/分钟以下时，将造成细胞不可逆的损伤[7]。目前，利用CTP（计算机断层扫描灌注成像）来判断梗死核心和缺血半暗带有几种不同的方法。一种方法是通过rCBF值来区分：当rCBF小于0.2时，任何临床手段都无法挽救脑组织；当rCBF在0.20至0.35之间时，患者从溶栓治疗中受益的可能性很大[8]。另一种方法是观察CBF与CBV（脑血容量）不匹配的区域，即两者的灌注不一致区。CBF下降但CBV轻微升高或正常时，该区域被认定为缺血半暗带；若CBF下降且伴随着CBV显著降低，则该区域为梗死核心。

缺血半暗带区CBV可以保持相对稳定是因为当脑血流灌注压下降不明显时，通过毛细血管前小动脉和静脉扩张的扩张来维持CBV的稳定，在梗死核心区CBV明显下降是脑组织自动调节功能失代偿所致[9]。

最后，利用MTT与CBV的不匹配模型也是判断缺血半暗带与梗死核心的一种有效手段。大量研究表明，责任血管为大脑中动脉的急性缺血性脑组织的患者，其病灶侧的CBF、CBV及MTT与健侧存在显著差异，CBF、CBV的特异性最高，而MTT最为敏感[10-11]。因为在急性缺血性脑卒中的前期，为了维持CBV在正常范围，脑血管代偿性地扩张，此时MTT就会随之延长，只有当脑血流灌注持续降低超出了脑的代偿能力才会引起CBF的降低，因此MTT比CBF对缺血改变更敏感。根据研究，当rMTT超过145%且CBV大于2毫升/100克时，可认为是缺血半暗带；而rMTT超过145%且CBV小于2毫升/100克时，则被视为梗死核心[12]。因此，本研究利用MTT与CBV的不匹配模型来区分梗死核心与缺血半暗带。

常规CT扫描因其普及度高、检查迅速且费用相对较低而受到广泛使用。然而，这种扫描方法对于早期缺血性中风的检测并不敏感。研究指出，在脑卒中发作后的前三小时内，CT扫描的特异性达到85%，但其灵敏度仅为26～60%[12]。本研究中，60名患者中有35例通过CT扫描发现了异常，显示出58.3%的灵敏度，这一结果与先前的文献报告基本一致。

对于早期缺血性脑卒中的患者而言，CT灌注成像（CTP）显示出更高的敏感性。这种技术能够揭示脑缺血区域的脑灌注异常，表现为脑血流（CBF）下降、脑血容量（CBV）下降或保持不变，以及平均通过时间（MTT）和达峰时间（TTP）的延长。众多研究已经证实，CBV与患者的最终梗死核心有极强的相关性。尽管当前对于梗死核心的界定阈值尚无统一标准，但在本研究中，我们将CTP梗死核心的阈值定为相对侧MTT增加45%、CBV小于2ml·100g^-1，这已经得到诸多研究的证实[13]，并且可以通过后期处理软件更加迅速、直观地显示出来。

第5部分   结论

本研究通过对多模态CT在急性缺血性脑卒中（AIS）患者缺血半暗带组织窗的评估进行了深入探讨。通过综合分析，我们得出以下结论：

1. 多模态CT技术在评估AIS患者的缺血半暗带组织方面显示出了显著的优势。相较于传统的单一模态CT，多模态CT能够提供更为全面和准确的信息，有助于医生更准确地判断缺血半暗带的范围和严重程度。

2. 在本研究中，多模态CT在评估缺血半暗带组织窗方面具有较高的诊断效能。通过对不同模态CT的比较，我们发现多模态CT在检测缺血半暗带组织的敏感性和特异性方面均优于单一模态CT。这为临床医生提供了一个更为可靠的工具来评估AIS患者的缺血半暗带组织窗。

3. 多模态CT在评估缺血半暗带组织窗方面还具有较好的重复性和稳定性。这意味着临床医生可以在不同的时间点对同一患者进行多次评估。

4. 尽管多模态CT在评估缺血半暗带组织窗方面具有显著优势，但我们仍需注意其在实际应用中的局限性。如多模态CT的成本较高，可能导致部分患者无法承担；同时，多模态CT的操作复杂性也要求医生具备更高的技术水平。

总之，多模态CT技术在急性缺血性脑卒中缺血半暗带组织窗的评估和诊断中具有较高的有效性和可靠性。然而，我们也应认识到多模态CT技术的局限性，并在未来的研究和实践中不断完善和发展这一技术。

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