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腹部臟器多層螺旋CT灌注掃描技術

時間:2009-12-16  來源:影像園  作者:胡玉川編譯復制分享】【討論-糾錯】【舉報

灌注技術的原理9BZ影像園XCTMR.com

CT 灌注成像的理論基礎來源于核醫學的放射性示蹤劑稀釋原理和中央容積定律。Hamberg等認為使用等滲性對比劑的動態CT增強掃描基本能滿足使用示蹤劑觀察組織灌注的幾個重要前提條件,包括:檢查設備的高空間、時間分辨率,測量的信號變化與組織強化的唯一確定對應關系,注入的示蹤劑不影響所觀察的生理過程和測量期間生理過程的穩態。Miles等也認為放射性對比劑與放射性示蹤劑在體內的藥代動力學非常相似,故核醫學用于計算組織血流灌注的方法可用于動態增強CT的研究。對比劑經靜脈注入后,動脈與組織的強化程度與其內對比劑的濃度(即碘聚集量)呈線性相關,由于1mg/ml的碘濃度相當于25Hu,即 1mg的碘可使1ml組織的CT值增加25Hu,因此,通過測定局部組織的碘聚集量,即可獲得局部組織的血流灌注量。9BZ影像園XCTMR.com

CT灌注成像中,將增強后系列圖像的CT值減去基礎圖像的CT值,可得到動脈及組織的TDC,利用不同的數學計算模型對TDC進行分析可得到組織的灌注參數值。目前用于臨床灌注分析的模型主要有兩類:非去卷積模型和去卷積模型。9BZ影像園XCTMR.com

非去卷積模型常常假設流經組織的對比劑無靜脈流出,在此前提下以組織TDC的最大初始斜率除以動脈增強峰值獲得組織的血流量。該模型的優點是概念簡單易理解,缺點是由于忽略靜脈流出,常常導致組織血流量的低估,為了保證計算的準確性,要求對比劑的注射流率盡可能高,一般為10-20ml/s,這就使得其臨床應用受到一定限制。9BZ影像園XCTMR.com

去卷積模型是利用推動剩余函數(Impulse Residue Function,IRF)計算得到組織的灌注信息,IRF反映的是將對比劑瞬時團注進入組織的供血動脈后,組織中存留的對比劑隨時間的變化量。然而,將對比劑直接注入供血動脈是有創且難以做到的,若從外周靜脈注入對比劑,則在IRF已知的情況下,對應于某一動脈的組織TDC可視作按比例和時間推移的一系列IRF的擬合,這個過程稱為卷積。可以用公式表述為:。這里,Q(t)、Ca(t)分別表示組織和動脈的TDC,為卷積算子,FR(t)為與血流成比例的IRF。去卷積模型無需對組織器官的血流動力學狀態做人為的假設,計算值的偏差小,且注藥速度不需太快,更適于臨床應用。然而,這種方法對噪聲特別敏感,必須有效抑制噪聲才能保證計算值的準確。9BZ影像園XCTMR.com

單純的去卷積模型假設對比劑完全保留在血管內,由FR(t)計算BF和MTT,再根據中央容積定律得到BV=BF×MTT。這種計算方法適用于血腦屏障完整的腦組織,最早應用于腦缺血性疾病的診斷。然而,多數組織的毛細血管具有一定通透性,對比劑在流經組織時必然有一部分會滲入血管外間隙,因此不宜用單純的去卷積模型進行灌注計算。1998年,Lawrence和Lee在去卷積模型中引入分布參數模型概念,提出一種改良去卷積模型,其優點在于一次CT檢查可同時確定多個灌注參數值,能比較全面地反映組織的灌注狀況,從而大大拓展了CT灌注成像技術的應用范圍。9BZ影像園XCTMR.com

dba69acfc02e4326c86fd0bc4c4b422b.jpg9BZ影像園XCTMR.com

51e1adc6e62e13f93d7018ce820e465c.jpg9BZ影像園XCTMR.com

Fig.1. Steps involved in a CT perfusion examination of a retroperitoneal fibrosarcoma (white arrow) in a 46-yearold man. (A) Step I involves the acquisition of unenhanced CT images to cover the entire region of interest. (B) Step II involves the selection of slices for dynamic imaging. The selected slices should be chosen to cover the maximum9BZ影像園XCTMR.com
tumor area. The total tumor coverage area is 2 cm for 16-MDCT and 4 cm for 64-MDCT. (C) Step III involves contrast-enhanced dynamic image acquisition. The tumor ROI drawn for estimation of perfusion measurements is shown demarcated with a pink curved line. Step IV is postprocessing of CT data to generate colored perfusion maps of blood flow (D), blood volume (E), mean transit time (F), and permeability surface area product (G). (H) Time attenuation curves showing the enhancement characteristics of the artery and the tumor during the first pass and the delayed phase of the perfusion CT acquisition.9BZ影像園XCTMR.com

本文圖來源The pictures refer to:Body Perfusion CT: Technique and Clinical Applications.Radiol Clin N Am 47 (2009) 161–178 page1659BZ影像園XCTMR.com

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