NEUROLOGY：CTP自动分析软件在真实世界里的应用与局限

“核心区”和“半暗带”这两个概念实质是对缺血脑组织发展结局的预测，常用脑灌注指标进行定义。两项随机试验（DAWN和DEFUSE 3）将脑灌注成像纳入了急性缺血性卒中（AIS）大血管闭塞的常规评估并获得有益的结果，由此，全球许多卒中中心迅速开始引进CTP原始数据自动分析软件，如RAPID, Olea, GE, Philips, Siemens Syngo, Viz.ai, MIStar等，自动显示核心区和半暗带并计算相应区域体积。

【REF：Vagal A, et al. Neurology 2019;93:1-11. doi:10.1212/WNL.0000000000008481.】

RAPID软件包界面

然而，即使有了这些全自动软件，临床医生在使用时仍有很长的学习曲线。本文旨在帮助临床医生在临床实践中对自动后处理软件输出的数据进行解释，以便在AIS救治时依据时间做出正确的治疗决策。

CTP图像采集和处理

CTP是静脉注射碘化造影剂在组织中流入到流出过程中多个瞬间的图像序列。在CTP数据采集之后，源图像被传输到后处理工作站，通过指定软件创建用于临床的参数图。CTP图上每个像素的血流动力学参数是根据该像素中造影剂流动所产生的时间-密度曲线来计算的。

1. 达峰时间（Tmax或延迟时间）表示在每个体素从扫描开始直到造影剂浓度达最大值的时间。它是以秒表示的绝对值。

2. 平均通过时间（MTT）指定造影剂穿过体素所需的平均时间，以秒为单位。在正常组织中通常持续4-5秒。

3. CBF是指单位时间内每100g脑组织所流经的血流量。正常灰质的CBF（约80 ml/100 g/min）高于正常白质（约20 ml/100 g/min）。

4. CBV指的是脑血容量，相当于单位脑组织内的总血液量，单位为毫升/100克。

MTT、CBF、CBV三者的关系是CBF=MTT/CBV，也被称为中心体积原理。因此，只要知道任意2个参数就足以导出第三个参数。

每个体素的时间密度曲线，尤其是曲线下的面积，受两个主要因素的影响：（1）动脉血流量（即动脉输入功能）和（2）组织本身（即其固有的血流动力学特性）。影响动脉血流时间分布的因素有多个方面；例如心输出量受损、动脉狭窄、注射速率和没有冲管导致的盐水预混等。

CTP阈值与定量

十多年来，研究人员一直试图确定缺血核心和半暗带的阈值并用CTP自动评估，这样可以实现可操作流程标准化，降低主观观测差异。然而，由于“核心区”和“半暗带”的定义过多，阈值的确定也经历了不少的探索。早期研究者使用绝对CBV值<2ml/100来定义缺血核心区，相对MTT>145%来定义半暗带，但研究者已逐渐转向使用相对CBF（rCBF）来评估缺血核心。

目前的后处理软件对核心区的阈值定为CBF在30%到45%之间，而半暗带的阈值为Tmax>6秒，而延迟时间（DT）>3秒为灌注受损的阈值。

DAWN和DEFUSE 3试验中采用的阈值（CBF<30%和Tmax>6秒）来自于RAPID软件包。不同软件包设定的阈值稍有差异，且各自的转换关系及临床意义也还有待确定。所使用的软件平台甚至版本、每种CTP扫描器的采集参数、患者特征以及血管再通的速度和类型等，都对选择患者的最佳阈值有影响。因此，在临床实践中，即使在采用DAWN和DEFUSE 3试验中既定的精确指标筛选患者时，也应当考虑到一些显著的缺陷。

灌注成像的局限

技术上

优化灌注数据的获取永远是技术研究的重点。任何灌注软件都很难使用后处理算法充分纠正不良的采集——正如“输入的是垃圾，输出的也是垃圾”。从技术角度来说，评估图像质量指标应是解读分析CTP的第一步，排在色阶分析定量之前。

运动伪影

由于CTP采用电影化采集方式，即使是轻微的移动也会降低灌注成像质量。大多数自动化软件包通常带有运动伪影优化程序。我们建议在自动报告中常规确认患者的运动情况，如果检查过程中目标出现严重移动，则可以在适当的头部制动（如胶带）后重新检查。同时，扫描时患者病人头部应保持两侧对称，没有明显倾斜。因为CTP软件通常是以对侧为参照来检测核心区、半暗带的，两侧大脑半球的不对称可能导致错误的结果。此外，随着角度或头部倾斜，大脑轴向切片上两侧对应像素与大动脉的距离将不一致，由此导致半暗带的计算判断不准确（因为半暗带被定义为Tmax＞6s的区域）。

造影剂团注

造影剂团注，尤其是造影剂给药的持续时间，是保证脑组织中含碘造影剂充分渗透的关键。扫描持续时间通常为~70秒，包括造影剂流入和流出，这样才能准确计算缺血区域的血容量。重要的是，对于大血管闭塞的患者，造影剂到达时间可能会延迟，CTP扫描可能会被提前截止。理想的时间密度曲线应具有足够的图像采集基线周期。此外，静脉通道不充分，如远端/手部静脉或小的静脉孔，也可能导致造影剂血药浓度不足。建议造影剂注射速度不低于4毫升/分钟，以保证图像质量。其他影响造影剂特征的非技术因素包括合并低心输出量、心房颤动、心律失常、主动脉夹层、严重近端ICA狭窄和ICA夹层等，判读时应更加具有针对性。

辐射剂量

CTP采集包括重复扫描头部60-70秒，辐射剂量相对较高，通常相当于CT平扫的两倍。此外，错误的CTP方案可能会使包括皮肤和晶状体在内的器官的照射剂量增加3-11倍。FDA专员通过对急性脑卒中患者CTP辐射过量事件的调查，为CTP治疗方案提供了可靠的建议：通常应使用80 kVp的低峰值管电位和100-200毫安的管电流。更多信息可参考：doi.org/10.5061/dryad.b9q0dg4

临床应用上

核心区体积测量误差

缺血核心的自动体积计算通常基于预定义的阈值；例如，大多数软件包将相对CBF<30%正常灌注组织（即CBF比正常组织减少70%以上的组织）的脑组织识别为缺血核心。

传统的阈值来自大数据集，强调在患者筛选时尽可能多纳入（即允许更多低估而不是高估核心容量）。因此，单个患者的预测准确度不会有变化。例如，如果单个患者急性脑梗死的CBF降低未达到预定阈值，则在自动输出中可能无法识别缺血核心，从而导致对核心的低估。这也可能与CTP检查距离卒中发生的时间差以及是否使用了再灌注疗法有关。在延长的时间窗内，如果软脑膜侧支导致完全梗死组织部分再灌注，则CTP输出可能低估缺血核心。因此，同时评估平扫CT也是十分重要的：如果平扫CT上出现明显的低密度（低ASPECTS评分）范围大于CTP上的核心区，则应以平扫CT为主。即使CTP没有明确定义，非CT上清晰的低密度也与缺血核心一致。图4分别为核心区被低估和高估的典型病例。

图4. A.CTP源图像提示左侧大脑中动脉闭塞及相应供血区域大片低灌注；B.自动化软件显示小核心区（rCBF＜30%，粉色区域，41cc），大半暗带（Tmax＞6秒，绿色区域，211mL）；C.将核心区定义为rCBF＜38%时，体积为91ml；D.患者接受血管内治疗并成功再灌注，分别显示核心区（rCBF＜38%）及头部MR随访

研究表明，对于能够接受更快速和/或更完全再灌注的患者，可能需要考虑更严格的rcbf阈值来定义缺血核心。作者还提出了未来的CTP总结图，根据快速和延迟再灌注的不同阈值，缺血核心和半影有3色“红绿灯”输出；最佳阈值（如rCBF<30%）可能受发病-成像时间影响。

总的来说，在筛选治疗候选者时，似乎应该更多纳入，以确保可能受益的患者不会错失治疗机会。但还需要进一步的研究来确定这种方法的局限性（即风险将超过获益的临界点）。

缺血半暗带的错判（良性低灌注）

半暗带最常见的位置出现在颅底、后颅窝或眼眶，相对容易识别。在一项多部位研究中，神经科医师很容易将低灌注异常视为颅底和眼眶的伪影。然而，由软件产生的总半暗带体积仍然包括这些伪影，这是半暗带体积被高估的潜在来源。

先前讨论过的其他过度缺血半暗带的情况包括动脉血流的限制，如慢性颈动脉狭窄、低心输出量、心律失常（数据可从DRYAD获得org/10.5061/dryad.b9q0dg4]）。半暗带体积是影响CTP后处理算法类型的主要参数，尤其是反褶积技术。所描述的SVD反褶积方法更易受到慢性缺血或颈动脉狭窄的影响。白质病存在固有的微血管异常，包括脑室周分水岭区的慢性血流动力学不全和血脑屏障通透性受损。所有这些都可能导致微血管缺血区域的灌注异常，从而导致体积估计的错误。大多数全自动软件包没有足够的后处理工具来减去计算错误的体积，包括颅底半影文物CTP的手动（非自动）版本中有一些工具，用户可以在其中分割工件半影周围的感兴趣区域，并将其从计算中移除。

假性卒中

类似卒中的症状，如癫痫发作、高血压性脑病、导致血管调节障碍的偏瘫性偏头痛或血管解剖变异，也可以被错误地归类为缺血半暗带。癫痫发作是一种常见的，CTP可以根据发作期和发作后阶段显示一系列的表现。发作期常表现为同侧高灌注，CBF、CBV升高，MTT或TTP降低。一些提示癫痫的线索包括皮质条带、基底节的保留和非血管分布的灌注异常。偏瘫性偏头痛可导致局部或半球CBF降低。后可逆性后部脑病综合征（PRES）也可导致混合灌注模式可为双侧或单侧，CBF降低，但MTT和CBV变化。重要的是将灌注异常与临床症状和CTA联系起来，因为CTP发现、临床症状和CTA发现之间的不一致为假性卒中的诊断提供了额外的建议。

后循环灌注与腔隙性脑梗死

尽管灌注成像在前循环中已经得到了很好的研究，但是对于合适的阈值及其在后循环中的应用还缺乏证据。虽然现有的少数研究表明CTP在后循环中可能有用，然而，后颅窝缺血核心和半暗带体积的精确计算仍然受到颅底和眼眶伪影的限制。此外，后颅窝循环的最佳灌注阈值尚未确定。总的来说，MRI评估可能是后颅窝卒中评估更好的选择（数据可从DRYAD获得doi.org/10.5061/dryad.b9q0dg4]）。

CTP的另一个重要局限性是对腔隙性脑梗死的低敏感性。皮层下白质腔隙性梗死较基底节区或丘脑区更敏感。Tmax和MTT参数对腔隙性梗死的鉴别较CBF和CBV更敏感。分水岭梗死也是如此。与CTP相比，MRI-DWI对腔隙性和小分水岭性脑梗死有明显优势。

未来方向

当前CTP成像软件和后处理技术之间缺乏统一标准可能导致计算核心的变化和不匹配。尽管自动化处理降低了CTP后处理中的人为因素的变化，但与数据采集和处理相关的额外问题可能导致变化结果，即使完全相同对CTP原始数据集进行评估。需要在平衡知识产权考虑的同时进行校准。标准化的目标是保证两个相似的脑卒中患者被诊断出有相似体积的梗死核心和半暗带，以保证他们得到类似的治疗决策，而不受成像方式、机器类型或后处理软件的影响。未来的工作还需要采用多参数方法，结合Tmax、延迟图、CBV和CBV，以考虑更广泛的生理和血流动力学变量（即个性化方法）进行更精确的定量分析。

总结

强烈建议临床医生使用检查表来记住可能影响CTP自动判读结果的重要技术和患者相关因素，并充分理解在解读结果时必须考虑这些因素，以保证最佳临床决策。随着临床决策中灌注检查利用率的激增，将有希望跨越软件和平台的壁垒建立统一标准，从而改善急性缺血性卒中后的临床结果。这将需要科学界和行业伙伴之间积极合作，以加强未来的研究，特别是荟萃分析和数据汇总。

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