外伤后早期CTP对脑挫裂伤评估的初步研究

袁 涛，全冠民，钟洪波 ，刘怀军，王颖杰，齐战元 ，魏志刚

（1.河北医科大学第二医院，河北 石家庄 050000；2.唐山市人民医院，河北 唐山 063001；3.河北省井陉县中医院，河北 井陉 050300）

脑挫裂伤是创伤性颅脑损伤 （Traumatic brain injury，TBI）中最常见病变之一，其内出血、坏死及水肿常造成病变容积增大，导致颅内压（Intracranial pressure，ICP）增高、脑血流量（Cerebral blood flow，CBF）下降，引起继发性脑损伤，是迟发性手术干预的常见原因。对于脑挫裂伤的治疗也存在争议，切除CT上的高密度出血性病变是必要的，但是对于CT所见低密度区性质和预后的判断仍有困难，尤其是涉及功能区时，因为脑挫裂伤内低密度区既有已经坏死的组织，也可能包含仍存活、但因水肿等因素导致占位效应的缺血区域。研究表明[1]，CT上低密度区的CBF变化很大，CBF是特定功能局部脑神经元存活的重要标志[2]，有些区域CBF降低，有些挫伤区CBF则在正常范围或接近正常，即使是缺血的挫伤区脑组织仍有可能存活。外科可采用置入传感器的方法监测ICP，以此间接判断CBF变化，但这是有创性技术，难以推广。其他脑血流评价的方法也都有一定的不足。

目前 CT 平扫（Non-contrast CT，NCCT）检查仍然是急性颅脑损伤最常用的诊断、评估及随访方法，因此对于CT上脑挫裂伤低密度区的意义及预后判断具有重要现实意义。作者对颅脑外伤早期病例行CTP检查，观察脑挫裂伤局部血流灌注的变化，探讨CTP所见灌注异常区域对于预后判断的作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2008年1月～2009年3月闭合性颅脑损伤患者18例，男13例，女5例，年龄19～59（43.00±12.23）岁。机动车伤14例、高处坠落伤4例。初诊时GCS评分为7～14（10.06±2.13）分。脑挫裂伤单发8例（44.44%）、多发 10例（55.56%）。18例中合并硬膜外血症8例、蛛网膜下腔出血11例、颅内积气3例、硬膜下积液1例。

CT检查为脑挫裂伤，未行手术治疗。外伤后48h内行常规NCCT（14例24h内、4例48h内）。为观察颅内血流动力学情况，首次平扫后1h内行CTP检查，（7±1.31）天后行NCCT复查常规病变的变化。脑挫伤内出血区最大径均＜3cm或容积＜10ml。4例患者因躁动、图像不能用于准确评估脑血流灌注及3例因无复查CT资料而被排除，最终18例患者纳入研究。所有患者均保守治疗。

1.2 CTP检查及图像分析

采用GE Lightspeed 16层CT设备。先行NCCT确定灌注扫描范围。扫描参数：电影采集，管电压120kV，管电流 200mA，矩阵 512×512，FOV 25cm×25cm，球管旋转速度 1s/周，扫描时间60s，共采集480幅图像。自前臂静脉注射对比剂非离子型碘比醇或碘海醇，浓度350mgI/ml，流率 3.5～4ml/s，剂量50ml，注射开始后5s启动扫描。数据采集方式为5mm×4，范围包括平扫所见脑挫裂伤区，若病变容积较大，则其中1层包括病变最大层面，多个病变者检查最大病变。

源图像传输至工作站，采用Perfusion 3软件获得 CBF、脑血容量（Cerebral blood volume，CBV）、平均通过时间（Mean transit time，MTT）图。 输入动脉选择大脑前动脉或其属支，输出血管为上矢状窦或窦汇，轴位扫描时这些血管结构为短轴位断面，因此可减少部分容积效应对兴趣区（ROI）准确性的影响。

CTP各种参数测量及灌注异常面积的测量均选择病变的最大层面进行，按照Chieregato等[2]的方法将ROI置于脑挫裂伤内高密度区、低密度区、NCCT所见病灶周围密度正常的区域、以及对侧镜像区，由于病变形态不规则，ROI采用手工绘制、环绕病变，包括各种图像上病变异常密度或彩阶图所见的最大区域。病变面积测量还包括首次及1周后复查NCCT所见的低密度区域。每个ROI均测量3次，取平均值。多个挫伤区时测量面积最大的病变。对侧大脑半球有病变时，镜像区ROI测量改为远离该病变处脑实质。两种图像上所见异常面积测量值差异不超过5%为两者吻合，首次NCCT或CTP灌注图异常密度大于1周后NCCT面积5%以上为高估、小于1周后NCCT所见面积为低估。

1.3 统计学分析

采用SPSS 11.5统计学软件。不同区域CBF、CBV、MTT值比较应用多个相关样本检验，计算χ2值。对于各种图像上异常密度或灌注参数的面积，采用配对t检验，将NCCT异常密度区、CBF、CBV及MTT图上异常彩阶区分别与1周NCCT所见的异常密度面积比较，观察各种图像上异常表现的面积与1周NCCT是否一致，并采用二元变量相关分析评价各种图像上异常密度或彩阶面积大小与1周NCCT所见的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 脑挫裂伤各区域CTP参数变化

18例脑挫裂伤均累及额叶，10例同时累及颞叶，2例同时累及枕叶，1例同时累及顶叶，4例为双侧性脑挫裂伤。CTP上脑挫裂伤区灌注异常均表现为边界清楚的异常色阶（图1a～1e），参数值变化见表1。总的来说，灶内出血区CBF与CBV明显降低、MTT显著增大，出血周围低密度区的CBF及CBV也明显降低、MTT增大，但与镜像区的差异不如出血区明显，而且CBF的变化范围也较大，其中14例（77.78%）CBF 值 低 于 18ml/（100g·min）、 仅 4 例（22.22%）CBF 值高于 18ml/（100g·min）。 NCCT 所见的灶周形似正常的区域虽然密度及各种CTP伪彩图与镜像区无明显差异，但CTP参数仍有一定差异，其中仅 4 例（22.22%）CBF 值低于 18ml/（100g·min）。

2.2 NCCT、CTP参数图与1周后NCCT所见病变面积

初诊时NCCT、各种CTP参数图所见病变面积与1周时NCCT所见病变面积见表2，初诊时NCCT、各种CTP参数图与1周时NCCT面积吻合程度见表3。

图1 a～1e 男，53岁，机动车伤。图1a：外伤后6h NCCT，右额叶挫裂伤，界限欠清楚，灶内斑片状高密度出血，合并少许蛛网膜下腔出血。图1b：外伤后6h CBF图，低血流量区明显大于NCCT低密度区，略大于1周NCCT所见（图1d）。图1c：外伤后6h CBV图，低血容量区大于NCCT低密度区，但与1周NCCT所见吻合（图1d）。图1d：1周后复查NCCT，病变呈境界清楚的低密度病变，其内高密度影较前密度减低。图1e：外伤后6h MTT图，MTT延长区大小与初诊NCCT大小近似（图1a），但小于1周NCCT所见（图1d）。Figure 1a～1e.53-year-old man with motor vehicle accident.Figure 1a:NCCT made at 6h after trauma.Ill-defined contusion and laceration was found in his right frontal lobe.There was also patchy hemorrhage in the above mentioned lesion and little subarachnoid hemorrhage.Figure 1b:CBF map made at 6h after trauma.The area of low blood flow was obviously larger than that of the initial NCCT,but was slightly larger than that of the NCCT one week later(Figure 1d).Figure 1c:CBV map made at 6h after trauma.The area of low blood volume was larger than that of the initial NCCT,but was consistent with that of NCCT at one week later(Figure 1d).Figure 1d:NCCT after trauma.There was well-defined hypodense lesion in the right frontal lobe.The attenuation of the lesion decreased.Figure 1e:MTT map made at 6h after trauma.The area of prolonged MTT was similar to that of the initial NCCT,but smaller than that of NCCT at one week later(Figure 1d).

Table 1 Comparison of CTP parameters of brain contusion and laceration with the mirror region in 18 cases

初诊NCCT与1周NCCT复查之间脑挫裂伤病变面积增大明显，大部分（77.78%）病例初诊时NCCT低估了病变大小。CBF与CBV所见面积大小与1周时NCCT吻合度优于其他图像，其中以CBF较好。MTT图与初诊NCCT近似，大部分病例均低估1周时病变面积。

Table 2 Comparison of the size between intial non-enhanced CT,CTP and non-enhanced CT after one week in 18 cases

Table 3 Consistence between initial NCCT,CTP and NCCT 1 week later

3 讨论

本组病例脑挫裂伤内出血区及低密度区CBF均有明显下降，出血区CBF值降低更为显著、且变化较小；而出血周围的低密度区CBF下降介于出血与正常之间，变化范围较大 [2.61～23.61ml/（100g·min）]， 其中 4 例 （22.22%）CBF 为 18～25ml/（100g·min）。CBV变化的情形也相似，出血区下降显著，而低密度区变化较大。出血区与低密度区MTT均明显延长。灶周NCCT所见密度正常区域血流灌注轻度下降，介于NCCT上低密度与镜像区脑实质之间。但值得注意的是部分病例（3 例，16.67%）灶周 NCCT所见正常区域CBF下降也较明显，其中2例1周后复查NCCT低密度区面积明显较CBF所见增大。与初诊时NCCT上异常密度区比较，1周后NCCT所见病变面积有明显增大，CBF与CBV图所见的异常灌注面积与1周复查时NCCT吻合度最佳（66.67%与50%）。初诊NCCT与MTT图（分别为77.78%与72.22%）常低估1周后NCCT所见病变面积。

以往多数研究[1-9]采用PET、动态磁敏感对比剂增强（DSC）与动脉自旋标记（ASL）MR灌注成像、磁敏感加权（SWI）、经颅多普勒（TCD）及 CTP 技术观察脑外伤血流动力学变化，目前已证明先进的影像学技术能为TBI后脑血流的监测提供了有效手段。人类重度TBI后早期CBF即有下降，外伤后数小时这种改变接近于脑缺血的CBF变化，文献报道外伤后 6h 约 30%患者 CBF≤18ml/（100g·min）[7]、即低于脑组织存活CBF阈值。ASL研究显示脑挫裂伤不同区域CBF下降不同，说明病变局部病理生理变化的复杂性。CTP是上述多种评估TBI后脑血流改变最有价值的方法，虽然CTP对于脑挫裂伤的临床价值与准确性尚待肯定，但多个研究已经证明CTP与氙气CT及PET提供信息密切相关[1，3]，参数变化的分布也相似，说明CTP信息的可靠性。脑挫裂伤内组织存活性的研究也是最近临床上关注的问题，实际上脑挫伤内可能包含有存活脑组织，这部分病变在NCCT上表现为低密度，其预后如同缺血性中风，是半暗带还是不可逆的损伤[4，10]，目前还没有一种单一影像学或生理学指标能准确地鉴别二者。

本组病例初步研究说明，CTP能清楚地反映脑挫裂伤局部血流灌注的异常，出血区CBF变化均低于脑组织缺血存活的阈值，因此属于将来出现脑软化及可行手术清除的组织。出血周围低密度区的CTP参数变化则很复杂，既有近似出血区的低CBF、低CBV区域，也有CBF及CBV降低、但仍高于缺血存活阈值的区域，本组为4例（22.22%），这4例1周复查NCCT期病变面积均小于初诊时CBF图所见，提示这些病例脑挫裂伤区部分脑组织仍具有活性。

CTP参数图像有助于预测坏死脑组织的范围，本组结果与其他研究[1，5]一致。本组病例以CBF图预测价值最大，其所见异常面积与1周后NCCT面积吻合度最高，其次为CBV图。CBV图价值较低的原因推测是脑血管的自我调节机制，TBI后CBF下降，激发CBV增高以维持合适的组织灌注，因此有些病例CBF下降明显、而CBV降低并不与之平行[1，4]。MTT图与初诊NCCT图对1周后NCCT病变大小的预测几乎没有价值，本组超过70%的病例上述两种图像均为过低估计，其原因是NCCT上有些区域尚未完全坏死、水肿也不明显，因此密度仍正常或近似正常，单纯CT密度不能预测预后。脑挫裂伤局部因细胞内水肿或血管原性脑水肿、出血容积而增大，产生明显占位效应，压迫局部血管，导致循环时间延长，本组病例脑挫裂伤周边区域MTT常接近正常，可能因为CBF与CBV均下降，故MTT图所见异常的面积小于实际血流灌注异常的范围，这是导致低估的原因。

与其他血管灌注技术评价脑挫裂伤比较，CTP具有以下优点：①检查快捷，可在初诊NCCT后进行，患者在床时间约为5～10min；②图像分辨率较高，本组使用512×512矩阵，明显大于PET，也高于MR检查，因此对病变显示更细致；③CTP成像原理同金标准的PET，两种检查均采用对比剂注射，局部对比剂浓度与密度变化呈线性关系，各种参数的吻合度也较高[1-2，6]；④CT检查是TBI最常用的评价手段，一次CT检查可获取NCCT、CTP及CT增强图像，有利于复查比较。

本研究有以下不足之处：①当前CTP的扫描范围仍受到限制，大多数设备不能行全脑CTP，如本组扫描范围为2cm，对于多发脑挫裂伤仅评价病变最大者，随着CT技术、尤其是探测器技术的进步，不久应能解决这一问题。②CTP参数与氙气CT及PET仍有一定差距，本组也没有PET资料作为对照。③以首次检查后1周为预测的面积对照时间点不能包括所有病例的具体病理变化，对于出血性脑挫裂伤该时间不足以避免脑水肿的影响。一般来说，TBI后脑水肿包括细胞毒性水肿与血管原性水肿两类，前者峰值为外伤后24～48h，后者24～48h出现、但可能迟至6～9天达到峰值，以出血性脑挫裂伤最为明显[11]。但若将复查时间设置在1周后，则有可能因为脑萎缩而导致病变范围的低估，合理的时间选择可能是根据病变内出血是否明显而区别对待。另外，CTP仍存在辐射的缺点，不宜用于儿童TBI的评估。

总之，本组病例的初步研究结果表明，CTP能够显示脑挫裂伤区血流灌注的变化，NCCT低密度区CBF变化很大，提示存在存活脑组织，患者可从改善血流灌注的治疗中获益。CTP能够早期及准确预测其后随访的病变范围，以CBF图的价值最大。进一步研究考虑对NCCT低密度区内CTP异常进行分类甄别，并与PET或氙气CT结果对照，以提供存活脑组织的直观图示。另外，对出血与非出血性挫裂伤采用不同的预后评估时间点。

]

[1]Soustiel JF,Mahamid E,Goldsher D,et al.Perfusion-CT for early assessment of traumatic cerebral contusion[J].Neuroradiology,2008,50(2):189-196.

[2]Okamoto T,Hashimoto K,Aoki S,et al.Cerebral blood flow in patients with diffuse axonal injury-examination of the easy Z-score imaging system utility[J].Eur J Neurol,2007,14(2):540-547.

[3]Chieregato A,Fainardi E,Servadei F,et al.Centrifugal distribution of regional cerebral blood flow and its time course in trau-matic intracerebral hematomas[J].J Neurotrauma,2004,21(6):655-666.

[4]Cunningham AS,SalvadorR,Coles JP,etal.Physiological thresholds for irreversible tissue damage in contusional regions following traumatic brain injury[J].Brain,2005,128(8):1931-1942.

[5]Furuya Y,Hlatky R,Valadka AB,et al.Comparison of cerebral blood flow in computed tomographic hypodense areas of the brain in head-injured patients[J].Neurosurgery,2003,52(2):340-345.

[6]Scremin OU,Li MG,Scremin AME.Cortical contusion induces trans-hemispheric reorganization of blood flow maps[J].Brain Research,2007,1141(1):235-241.

[7]Shen Y,Kou Z,Kreipke C,et al.In vivo measurement of tissue damage,oxygen saturation changes and blood flow changes after traumatic brain injury in rats using susceptible weighted imaging[J].MRI,2007,25(2):219-227.

[8]Visocchi M,Chiaretti A,Genivese O,et al.Hemodynamic patterns in children with posttraumatic diffuse brain swelling.A preliminary study in 6 cases with neuroradiological features consistent with diffuse axonal injury[J].Acta Neurochir,2007,149(4):347-356.

[9]Pasco A,Lemaire L,Franconi F,et al.Perfusional deficit and the dynamics of cerebral edemas in experimental traumatic brain injury using perfusion and diffusion-weighted magnetic resonance imaging[J].J Neurotrauma,2007,24(8):1321-1330.

[10]王效春，高培毅，薛静，等.CT灌注原始图像不匹配模型评价急性缺血性脑卒中半暗带和梗死核心的价值[J].中华放射学杂志，2009，43（3）：231-234.

[11]Wilde EA,McCauley SR,Hunter JV,et al.Diffusion tensor imaging of acute mild traumatic brain injury in adolescents[J].Neurology,2008,70(12):948-955.