中国辐射卫生  2020, Vol. 30 Issue (2): 214-219  DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2021.02.020

引用本文 

胡俊洁, 孙艳秋, 王海洋, 任艳丽, 杨国仁. CTP联合3D-ASL技术对高原红细胞增多症脑部血流动力学的探讨[J]. 中国辐射卫生, 2020, 30(2): 214-219. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2021.02.020.
HU Junjie, SUN Yanqiu, WANG Haiyang, REN Yanli, YANG Guoren. Study on hemodynamics of high altitude polycythemia by 3D-ASL combined with CT cerebral perfusion[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2020, 30(2): 214-219. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2021.02.020.

通讯作者

孙艳秋,E-mail:syqldn@126.com

文章历史

收稿日期:2020-11-19
CTP联合3D-ASL技术对高原红细胞增多症脑部血流动力学的探讨
胡俊洁 1, 孙艳秋 2, 王海洋 1, 任艳丽 1, 杨国仁 3     
1. 安阳市肿瘤医院,河南 安阳 455000;
2. 青海省人民医院,青海 西宁 810000;
3. 山东省肿瘤医院,山东 济南 250117
摘要目的 研究高原红细胞增多症(HAPC)CT脑灌注(CTP)的变化/核磁共振质子自旋标记技术(3D-ASL)的应用价值并进行对比研究。方法 用多层螺旋CT(MDCT)研究22例不同程度高原红细胞增多症患者的CT脑灌注的变化;CT全脑灌注技术与核磁共振质子自旋标记技术(3D-ASL)在高原红细胞增多症脑部血流动力学改变中的应用价值的比较。结果 HAPC随病情加重, 大脑皮质和白质均脑血流量(CBF)呈下降趋势, 除额叶白质和颞叶白质外, 余部位不同病情间差异均有统计学意义(P < 0.05);随病情加重,大脑各部位皮质和白质脑血容量(CBV)增加,白质更为显著,且各部位不同病情间CBV差异均有统计学意义( P < 0.05);随病情加重,大脑各部位皮质和白质平均通过时间(MTT)均显著增加,各部位不同病情间MTT差异均有统计学意义( P < 0.05);不同程度HAPC患者随病情加重( P < 0.05),相对脑血流量(rCBF)降低,除顶叶皮质、颞叶白质和枕叶白质外,各部位不同病情间rCBF差异均有统计学意义;通过ROC曲线来评价CTP和ASL两者的诊断价值,两条曲线接近,CTP略优于ASL。结论 不同程度HAPC患者随着病情进展,脑血流减低;血容量增加;血流平均通过时间延长;CTP与ASL两种方法效果接近,前者价值略优。
关键词高原红细胞增多症    电子计算机断层扫描    灌注成像    磁共振成像    动脉自旋标记    
Study on hemodynamics of high altitude polycythemia by 3D-ASL combined with CT cerebral perfusion
HU Junjie 1, SUN Yanqiu 2, WANG Haiyang 1, REN Yanli 1, YANG Guoren 3     
1. Anyang Tumour Hospital, Anyang 455000 China;
2. Qinghai Provincial People's Hospital, Xining 810000 China;
3. Shandong Cancer Hospital, Jinan 250117 China
Abstract: Objective To investigate the changes of CT cerebral perfusion (CTP) and the application value of nuclear magnetic resonance proton spin labeling (3D-ASL) and to conduct a comparative study. Methods Multi-slice spiral CT(MDCT) was used to study the changes of CTP in 22 patients with HAPC. Comparison of CT whole-brain perfusion technique and nuclear magnetic resonance proton spin labeling technique (3D-ASL) in hemodynamic changes of the brain in plateau polycythemia. Results With the aggravation of HAPC, CBF of cerebral cortex and white matter showed a downward trend. Except the white matter of frontal lobe and temporal lobe, the difference of HAPC among different diseases was statistically significant (P < 0.05). Along with the aggravation of, each part of the brain cortex and white matter CBV increase, white matter, and each part CBV difference had statistical significance between different condition ( P < 0.05). With the aggravation of the disease, the MTT of cortex and white matter in all parts of the brain increased significantly, and the difference of MTT between different parts of the disease was statistically significant ( P < 0.05). HAPC patients along with the aggravation of different level, rCBF is reduced, in addition to the parietal cortex, temporal and occipital white matter, white matter rCBF differences between different parts of different condition have statistical significance ( P < 0.05). ROC curve was used to evaluate the diagnostic value of CTP and ASL. The two curves were close to each other, and CTP was slightly better than ASL. Conclusion With the progression of HAPC, cerebral blood flow decreased, blood volume increased, and average blood flow time prolonged in patients with different degrees of HAPC. CTP and ASL had similar effects, and the former had slightly better value.
Key words: HAPC    CT    Perfusion Imaging    MRI    3D-ASL    

多年来,临床上已有大量关于高原红细胞增多症(HAPC)形成机制的研究报道,但目前对其发病机制的认识仍不完整,尚无有效的防治措施。高原低氧环境刺激下机体内促红细胞生成素(EPO)过度分泌是诱发HAPC发生的启动因子,其发病机理可能与体内多种造血调控因子内皮素−1等的异常表达[1]、红细胞增值/凋亡的失衡及HIF调控相关基因EPASI等的变异有关[2]。HAPC患者由于体内红细胞增多使血液粘滞度增高、血流缓慢,最终可导致全身各脏器不同程度缺氧性损伤。脑部是血流丰富的器官,对缺氧的敏感性极高,血液粘稠度的增高使HAPC患者更容易诱发脑血栓、脑水肿等疾病,因此了解高原红细胞增多症患者脑部的血流动力学改变十分重要。

1 资料与方法 1.1 一般方法

回顾性分析了2017年3月—2018年1月因各种临床指征而行全脑CT脑灌注检查的HAPC患者共22例,按照慢性高原病青海计分法[3],依病情程度轻、中、重分为A组8例、B组7例、C组7例;招募世居高原的男性健康志愿者10人作为对照组,平均年龄(42.6 ± 7.6)岁。其中HAPC患者纳入标准:① 临床诊断符合慢性高原病诊断标准;②入选者为平均年龄(43.8 ± 10.4)岁的男性;③头颅常规MRI序列扫描未见异常病变。排除标准:①肺气肿等呼吸系统疾病、慢性肾病或其他肿瘤性病变引起的继发性红细胞增多的人群。②居住地区海拔低于2500 m水平的人群。③对碘造影剂过敏及存在核磁共振检查禁忌证的人群。④临床相关检查提示脑血管病变者。

1.2 仪器与方法

使用GE Revolution CT进行扫描。所有受检者均取仰卧位,采用头先进的方式,扫描参数管电压80 kV,管电流120 mA,再经静脉团注含碘对比剂-碘海醇370 mg/mL以4.0 mL/s的速率注射40 mL,进行全颅脑灌注检查。CTP后处理得到彩色图像[脑血流量(CBF)、脑血容量(CBV)及MTT的伪彩图]。

Simens Skyra3.0T超导型MR扫描仪行头颅核磁常规扫描及核磁共振质子自旋标记技术(3D-ASL),受检者取仰卧位,采用头先进的方式,常规序列包括T1WI(TR 2000 ms,TE 9 ms),T2WI(TR 6000 ms,TE 125 ms),T2flair(TR 8500 ms,TE 81 ms),ASL序列参数如下:TR 5000 ms,TE 36.34 ms。3D-ASL原始数据经后处理软件处理后获得感兴趣区rCBF值,对不同组间同一部位的感兴趣区的参数值进行比较分析。并对rCBF与CTP中的参数CBF进行受试者工作特性曲线(ROC)曲线的绘制来评价两种检查方式的价值。

1.3 图像处理

将CTP的原始数据传送至GE ADW4.6后处理工作站进行处理,得到CBF、CBV及MTT灌注伪彩图(见图1)。3D-ASL序列扫描后,扫描数据传送至后处理工作站进行处理,手动调节得到色彩层次清晰的灌注伪彩图。感兴趣区(ROI)选取双侧额叶、颞叶、枕叶、顶叶的灰白质及基底节区、丘脑,尽量避开血管及脑沟、裂,依次测量ROI各项参数指标,同一部位重复3次测量取平均值进行统计学分析。

图 1 各参数伪彩图及部分感兴趣区测量部位的显示 Figure 1 The pseudo-color map of each parameter and the display of measuring parts in the region of interest 注:A、B、C依次为CTP后处理构建的CBF、CBV、MTT伪彩图及各感兴趣区(额叶皮质及白质、颞叶皮质及白质、枕叶皮质及白质、基底节及丘脑)测量部位显示。D为3D-ASL伪彩图显示。
1.4 统计学分析

使用SPSS 19.0软件进行统计学分析,各组相同部位的各项灌注参数值采用单因素方差分析,通过绘制ROC曲线比较CTP中CBF与3D-ASL中rCBF两参数来进行评价两种检查方式在HAPC患者脑血流量改变中的诊断价值。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结 果 2.1 对照组与不同程度HAPC患者CTP各参数的比较 2.1.1 对照组与不同程度HAPC患者CBF的比较

HAPC随病情加重,大脑皮质和白质CBF均呈下降趋势,除额叶白质和颞叶白质外,余部位不同病情间差异均有统计学意义。见表1

表 1 对照组与不同程度HAPC患者CBF的比较 Table 1 Comparison of CBF between control group and patients with different degree of HAPC
2.1.2 对照组与不同程度HAPC患者CBV的比较

表2表2结果提示,随病情加重,大脑各部位皮质和白质CBV增加,白质更为显著,且各部位不同病情间CBV差异均有统计学意义。

表 2 对照组与不同程度HAPC患者CBV的比较 Table 2 Comparison of CBV between control group and patients with different degree of HAPC
2.1.3 对照组与不同程度HAPC患者MTT的比较

表3表3结果提示,随病情加重,大脑各部位皮质和白质MTT均显著增加,各部位不同病情间MTT差异均有统计学意义。

表 3 对照组与不同程度HAPC患者MTT比较 Table 3 Comparison of MTT between control group and patients with different degree of HAPC
2.2 不同程度HAPC组与对照组ASL序列参数rCBF的比较

表4。根据表4结果,提示不同程度HAPC患者随病情加重,rCBF降低,除顶叶皮质、颞叶白质和枕叶白质外,各部位不同病情间rCBF差异均有统计学意义。

表 4 对照组与不同程度HAPC组ASL序列参数rCBF比较 Table 4 Comparison of rCBF between control group and patients with different degree of HAPC
2.3 两种检查方法诊断价值比较

两种功能成像检查均可发现HAPC患者较对照组部分脑区呈低灌注表现,通过ROC曲线来评价两者的诊断价值。ROC曲线结果显示,两条曲线接近,CTP曲线下面积为0.616,ASL曲线下面积为0.575(详见图2)。

图 2 CTP、ASL两种检查方法绘制ROC曲线 Figure 2 ROC curve was drawn by CTP and ASL
3 讨 论

关于HAPC发病机制,一般认为患者长期生活在高海拔低氧及高原高辐射[4]的环境,体内血氧饱和度及血红蛋白浓度较平原地区人群降低。患者体内启动多种代偿机制以达到满足机体对氧的需求及降低由缺氧引起的组织损伤的目的,其中对脑组织产生的影响尤为显著[5]。高原居民长期高辐射、缺氧的生活环境及高脂、高蛋白的饮食习惯均会致使体内红细胞过度增生、血红蛋白含量增高、血液的粘稠度增加[6-7]、脑血流减低[8-9]。而在低氧环境中,血红蛋白的增多也有可能加重低氧应激[10]。有研究表明脑实质活性完全依赖于脑血流量,其改变可能影响神经电生理活动和组织代谢活动[11]

本研究结果提示,HAPC患者随病情加重,大脑皮质和白质CBF均呈下降趋势,除额叶白质和颞叶白质外,其余部位不同病情间差异均有统计学意义。提示HAPC患者呈低灌注状态,与包圆圆研究[9]相符。同时本研究还发现随着病情进展,轻度HAPC患者CBF比正常对照组患者可减低约13%,中度可达20%,重度则可达25%。

当机体内氧分压下降、二氧化碳分压升高时会使脑内血管舒张以维持氧需求量,使得CBV增大。本研究结果提示,随病情加重,大脑各部位皮质和白质CBV增加,白质更为显著,且中重度HAPC患者大部位不同病情间CBV差异均有统计学意义。推测与机体适当高原缺氧情况下脑储备力的提高有关[12]。轻度组CBV与正常对照组比未见明显差异,可能与HAPC患者长期缺氧状态下对PaO2反应钝化有关[13],与健康人相比,当机体内PaO2下降时HAPC患者并不能做出同等程度的血管舒张反应[14],本研究发现脑白质CBV较皮质更为明显。这一现象有待于后续深入研究。

HAPC患者高凝与纤溶并存的状态[15] 可加大血液流动与血管壁之间的摩擦力使外周阻力增大、血流速度减慢[14] 最终导致MTT的延长。本研究也再次印证了此结论。同时还提示,随病情加重,大脑各部位皮质和白质MTT均显著增加。

根据表4结果,提示不同程度HAPC患者随病情加重,rCBF降低,除顶叶皮质、颞叶白质和枕叶白质外,各部位不同病情间rCBF差异均有统计学意义。

本研究首次将CTP与3D-ASL序列在HAPC患者中进行对比研究。ROC曲线显示ASL与CTP均有诊断HAPC的意义,CTP曲线下面积大于ASL,提示CTP的诊断价值略优于ASL。推测其原因有以下方面:其一3D-ASL检查只有一个参数值,对灌注评价不够全面;其二,3D-ASL对白质血流量的测定有自身的局限性[16],对最终结果产生影响。本研究例数较少,数据可能出现偏倚,有待后续扩充病例深入探讨。

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