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1、CT灌注成像对肝硬化血流动力学的临床研究,杨建勇 江 利 中山大学附属第一医院放射科,前言,肝硬化时肝脏微循环发生变化，肝脏的血流动力学也相应发生变化。肝内血管阻力增加，肝脏血流量下降。肝硬化血流动力学的改变与肝硬化门脉高压治疗方式的选择及预后有关，是合理治疗门脉高压的基础，具有较高的临床实用价值。,Warren：门脉高压、期患者术前门脉血流减少，肝动脉产生代偿作用，术后肝性脑病的发生率反而不高；期门脉高压患者术前肝血流量正常，因侧支循环少，术后肝动脉血流不能代偿，肝性脑病的发生率反而较高。 向肝性门静脉血流，门静脉入肝血流量达40%以上时，分流手术易导致肝性脑病和肝功能的持续恶化。以断流术和
2、分流量较小的术式为佳。逆肝性门静脉血流，全肝血流量几乎完全由肝动脉所取代，全肝血流量接近正常，无肝性脑病时，术式影响不大。,血流量是门静脉血流动力学的主要指标。 由于双重血供，肝脏血流动力学测定较难 目前方法及其局限性：惰性气体洗出技术 电磁流量计法 有创，仅能用于动物实验核素首次通过法 多普勒超声非侵入性技术,CT灌注成像（CT perfusion imaging）的定义：通过在静脉注射对比剂的同时对选定层面进行连续多次扫描，获得该层面内每一像素的时间-密度曲线，根据该曲线采用合适的数学模型计算血流量、血容量、对比剂平均通过时间及对比剂峰值时间等参数，用于评价组织器官的灌注状态。是一种功能影
3、像，反映生理功能的改变，能在组织水平评估正常或病理状态。,CT灌注成像可通过定量测定肝动脉灌注量和门静脉灌注量来评价肝脏的灌注状态。 本课题的研究目的： 探讨CT灌注成像测定肝血流量的方法和技术 原理； 评价不同程度肝硬化时肝脏血流动力学变化； 应用CT灌注成像初步分析TIPS术对肝脏血流量的影响。,材料和方法,研究对象,实验组：24例，男21例，女3例，平均年龄51.412.4岁。酒精性肝硬化 1例乙肝或丙肝病史 15例门脉高压上消化道出血病史 7例，Buddi-Chiari综合症 4例Child A级 12例 Child B级 10例 Child C 级 5例 对照组：13例，男6例，女7
4、例，平均年龄40.310.2岁， 经病史及临床检查证实无肝、肾及脾脏病变。,CT灌注成像技术,单层CT动态增强扫描 扫描层面同时含有肝脏、脾脏、主动脉和门静脉 造影剂量40ml，流速44.5ml/s。 注射造影剂前先扫描一次作为基底层面，注射造影剂后 739秒之间每2秒扫描一次，3988秒之间每7秒扫描一次，共扫描25次。 注射造影剂前、注射造影剂后739秒内扫描时要求病人屏气，然后嘱患者平静呼吸。,数据处理,采用仪器自带的功能软件 （dynamic study）分析图象，分别在主动脉、门静脉、肝脏和脾脏上取感兴趣区测定CT值(Hu)，取增强的CT值(Hu)分别作各兴趣区时间密度曲线（time
5、-density curve, TDC）。,主动脉,门静脉,对主动脉和门静脉曲线进行拟合，记录最大强化值,肝脏,脾脏,绘制肝脏和脾脏的TDC，确定脾脏的峰值强化时间。肝脏的血流灌注根据如下公式计算： p=gorgan/H p：单位体积肝组织每分钟灌注量，单位：ml/min/ml gorgan：脏器强化的最大强化速率 H：流入血管的强化峰值（Hu） 肝脏和脾脏TDC通过加权的方式进行算术平滑(测定点权重取50，而相邻两点的权重各取25。对平滑后的曲线计算最大强化速率)。,肝动脉相和门静脉相的区分,因肝脏为肝动脉和门静脉双重供血，处理时取脾脏的峰值强化时间为肝动脉相的结束和门静脉相的开始时间。,门
6、静脉灌注的计算方法,假定对于肝脏和脾脏等实质脏器，组织内对比剂在动脉期具有相似的血流分布，即：脾脏TDC/脾脏灌注=肝动脉TDC/肝动脉灌注 或：脾脏TDC乘以肝动脉灌注/脾脏灌注之比所得的曲线可模拟肝动脉强化曲线，从肝脏的原始TDC中减去该模拟曲线后即得到修正的门脉曲线。,斜率法示意图。（i）校正再循环后的主动脉曲线，记录强化峰值。（ii）脾脏最大强化前肝脏曲线的最大上升斜率，其与主动脉峰值之比为肝动脉灌注。(iii) 脾脏曲线的最大上升斜率。（iv）从肝脏原始图象中减去脾脏曲线乘以肝动脉灌注与脾脏灌注之比后所得的曲线。,HAP=gha/Haorta 60 (ml/min/ml) PVPgp
7、v/Hpv 60 (ml/min/ml) THBFHAP+PVP HPI=HAP/(HAP+PVP)100%,统计分析,采用SPSS统计软件对对照组及肝硬化患者的HAP、PVP、THBF、HPI进行t检验。,结 果,一、曲线形式,1.主动脉,2. 正常组,3. 肝硬化组,4. TIPS术前后肝脏、脾脏时间密度曲线对比,表：正常组和肝硬化组肝脏血流量参数（xSD）,与正常组相比，肝硬化患者的HAP 、PVP和THBF下降，HPI较正常组略有升高，但无统计学差异。,不同程度肝硬化时肝脏血流的变化情况,不同程度肝硬化的肝动脉灌注量,Child A、B级降低。 Child C 级与正常组相比无明显变化
8、，比Child A、B级增加。,不同程度肝硬化的门静脉灌注量,Child A级与正常组相比无明显学差异。 Child B级较正常组、Child A级患者明显降低。 Child C级与正常组和Child A组相比均有明显下降。,不同程度肝硬化的总肝血流量,Child A级维持正常。 Child B级与正常组及Child A级相比均明显下降。 Child C级总肝血流量较正常组明显下降。,不同程度肝硬化的肝动脉灌注指数,Child A、B级与正常组相比无明显变化。 Child C级比Child A级明显上升，值较正常组增加，无统计学差异。,P=0.003,P=0.078,TIPS术前后肝脏血流量各
9、参数的变化（SD）,TIPS术后HAP和THBF显著增加,讨 论,1980年，Axel首先报道了采用CT动态成像评估组织血流灌注的方法来测量脑血流量 1991年，Miles 采用TDC的曲线最大上升斜率来计算脏器的血流灌注 1995年，Blomley发展了这一技术，可用于分别测量肝实质的肝动脉和门静脉灌注量。,CT灌注成像的历史,CT灌注的5个重要的前提条件（Hamberg）,(1)足够高的空间分辨率，足以区分感兴趣的解剖结构及与周围组织的关系； (2)足够高的时间分辨率，可以计算所研究生理过程中时间-变量变化关系； (3)所测量的信号变化与组织强化的对应关系必须是唯一确定的； (4)示踪剂所
10、反映的生理过程不受所注入的示踪剂影响； (5)所研究的生理过程在测量计算期间保持稳态。,CT灌注成像的原理主要来源于核医学计算组织血流量的数据处理技术。 核医学研究组织灌注的机理在于自静脉团注示踪剂后，示踪剂自左心室射出，随血流到达所观察组织，其浓度不断升高，最终达到峰值。,CT灌注成像原理,组织血流量(OBF)与心输出量(CO) 之间存在如下关系：OBF/CO= gorganAa/gaD gorgan：组织TAC的最大斜率；ga： 动脉TAC的最大峰值；A： 动脉TAC的曲线下面积；： 相机计数与放射活性间的转换常数。为除外组织示踪剂再循环的影响，使用变量校正时间-放射活性曲线，,核医学血流
11、量计算方法,放射学对比剂与放射性核素的药代动力学非常相似。 1mg碘相当于25Huml。 由于A的单位是HU时间单位，对比剂剂量也可使用HUml表示，不需要校正系数。 组织灌注量（ml/s/ml组织）gorgan/ ga gorgan：组织TDC的最大斜率（Hu/s）ga： 动脉TDC的强化峰值(Hu),肝脏CT灌注的两个假设,对比剂在肝脏和脾脏内有相似的流入效应 肝脏灌注的门静脉相开始时间与脾脏峰值时间相当肝动脉灌注可通过门静脉相前肝脏曲线强化速率来计算。门静脉灌注可通过肝脏曲线减去校正后的脾脏曲线获得。,不同研究中正常肝脏血流量参数,与Mathie采用气体洗脱法测量的总肝血流量一致，Mat
12、hie的值为1.041.35ml/min/ml（假设肝脏比重为1.04）。 肝动脉血流量稍高于Blomley的报道可能是因为在我们的研究中对比剂的注射速率只有44.5ml/s，对比剂的注射时间需要910s，而Blomley对比剂的注射时间仅为2.5s，注射速率小时会低估主动脉的峰值，从而高估组织血流量。,肝脏由肝动脉系统和门静脉系统双重供血，正常人全肝血流量为1500ml/min，其中门静脉血占7080，肝动脉血占2030。 肝脏血流量的内在调节(1)肝动脉血流量在生理范围内的“自身调节” (2)肝血管特有的代偿机能流体力学相互作用即当阻断肝动脉或门静脉的入肝血流会导致未受阻的血管血流增加，从
13、而维持肝总血流量相对稳定。,肝硬化时肝脏微循环变化： 门静脉血管变扁扭曲、分支减少，血流受机械性阻塞 增生纤维压迫肝小静脉，肝脏回流受阻 肝窦血管间隙减少，肝内门体分流，有效肝窦灌注不足 肝外门体分流致离肝血流使THBF减少 Disse间隙胶原化、肝窦毛细血管化致内皮去窗孔化在肝窦和肝细胞之间形成弥散滤过屏障,肝硬化时肝脏血流量的变化,肝硬化时肝脏的血管阻力增加，门静脉灌注减少，门静脉灌注的减少可部分由肝动脉灌注缓冲，从而肝脏动脉灌注成分增加。 本组研究中观察到肝硬化时HAP、PVP、THBF均有下降，与文献一致,肝硬化时肝脏血流量的变化,肝硬化时肝脏血流灌注的变化与疾病的严重程度相关,肝硬化
14、时肝血流量的动态变化,肝硬化时肝脏血流量的变化,肝硬化时肝动脉灌注指数是增加的，提示肝动脉灌注对肝脏血流灌注的贡献增大。核医学研究报道肝硬化时HPI较正常增加,且与血管造影分级相关。 HPI的变化受HAP和PVP的双重影响，作为一个相对值，它反映肝血流量的变化不如HAP和PVP敏感。,肝硬化时肝脏血流量的变化,Van Beer后处理采用的房室模型，测量值与曲线拟和斜率法不尽相同。只是比较了总肝血流量和肝动脉灌注指数， 斜率法与血管血流对比剂峰值关系密切，需要较快的注射速率； Shikare采用核素显像中的斜率法来测定肝动脉及门静脉分量，计算门静脉分量时并未从中考虑肝动脉血流流出效应的影响，从而
15、门脉曲线较为平坦，低估门静脉的血流量而高估了肝动脉的分量比值。仅测量了肝脏血流量中的肝动脉灌注指数，,肝硬化时肝脏血流量的变化,结论,肝动脉血流量下降，门静脉血流量基本维持正常，全肝血流量不变或轻度下降肝动脉血流量下降，门静脉血流量进一步下降，全肝血流量下降。门静脉血流量持续下降，肝动脉血流量反而上升，但肝动脉血流量的增加并不足以代偿门静脉血流量的下降，总肝血流量下降。,肝硬化时肝脏血流量的变化,TIPS对肝血流量的影响,TIPS术后HAP、THBF增加 TIPS术后PVP无明显变化 TIPS术后HPI有上升趋势,关于TIPS术后肝脏血流量的变化，不同文献结论不一。Richter、Walser
16、：TIPS术后肝脏血流量的门静脉灌注分量下降，肝动脉灌注分量增加，Menzel（核素法）：TIPS术对门静脉灌注分量无影响或门静脉灌注分量增加。TIPS术前门静脉分量下降到29.2，TIPS术后门静脉分量会上升到38.2。Rosemurgyd采用多普勒超声测量TIPS术后门静脉血流量增加。 TIPS术后仍保留有一定的门静脉灌注。,TIPS对肝血流量的影响,门静脉血流量和门静脉压力间没有明确的相关性。 脾脏增大充血时，增高的门静脉压力通过血管网传导到脾窦和脾索结构，导致脾血管基底膜纤维化，脾小血管硬化，脾窦扩张，从而脾脏血流通过时间延长，脾脏灌注量减少。脾脏曲线表现为曲线下降支变浅或难以分辩。 肝硬化时脾脏灌注有降低的现象，脾脏灌注量与门静脉压力不相关，但与PVP相关。,
