Brain perfusion CT: Principles, technique and clinical ...consultatsrm.altervista.org/wp-content/uploads/2016/01/Scola-LA-TC... · The blood-brain barrier (BBB) prevents the contrast

1225

AbstractThe imaging of brain haemodynamics and its applications aregenerating growing interest. By providing quantitativemeasurements of cerebral blood flow (CBF) and cerebral bloodvolume (CBV), dynamic perfusion computed tomography (p-CT)allows visualisation of cerebral autoregulation mechanisms andrepresents a fast, available and reliable imaging option forassessing cerebral perfusion. Thanks to its feasibility inemergency settings, p-CT is considered most useful, incombination with CT angiography, in acute ischaemic patients, asit is able to provide a fast and noninvasive assessment of cerebralperfusion impairment. In addition, p-CT can play a diagnostic rolein other types of cerebrovascular disease to assess functionalreserve, and in intracranial neoplasms, where it has a role indiagnosis, grading, biopsy guidance, and follow-up duringtreatment. This article illustrates the principles, technique andclinical applications of p-CT cerebral perfusion studies.

Key words Brain ischemia • Brain neoplasms • Brain injury •Hemodynamics • Perfusion • CT

RiassuntoLo studio dell’emodinamica cerebrale, ottenuto con le metodichedi imaging, con le sue varie ed attuali applicazioni, generainteresse crescente. La TC perfusione dinamica (p-TC) permetteuna valutazione quantitativa del flusso cerebrale ematico (CBF) edel volume cerebrale ematico (CBV), offrendo così unavisualizzazione diretta dei meccanismi di autoregolazionecerebrale, e si pone come una valida alternativa ad altre modalitàdi misurazione della perfusione cerebrale, rispetto alle quali ha ilmaggior vantaggio di essere una tecnica prontamente disponibileed accessibile, in condizioni di emergenza, nella maggior partedei centri medici. Per tale ragione la p-TC è utile soprattuttonell’ischemia cerebrale acuta, condizione in cui, associataall’angio-TC, offre in maniera rapida e non-invasiva, lavalutazione eziologica dell’ipoperfusione, nonché delle sueripercussioni emodinamiche e fisiopatologiche sul parenchimacerebrale. Inoltre la p-TC trova utile impiego in pazienti con altrepatologie cerebro-vascolari e per la diagnosi, il grading, la guidaalle procedure bioptiche, ed il controllo durante la terapia, deitumori intra-cranici. Questo articolo si propone di riassumere iprincipi, la tecnica e le principali applicazioni cliniche degli studidi perfusione cerebrale basati sulla metodica TC.

Parole chiave Ischemia cerebrale • Neoplasie cerebrali • Traumacranico • Perfusione • TC

NEURORADIOLOGYNEURORADIOLOGIA

Radiol med (2007) 112:1225–1243DOI 10.1007/s11547-007-0219-4

Brain perfusion CT: principles, technique and clinical applications

La TC-perfusione dell’encefalo: principi, tecnica, applicazioni cliniche

A. Cianfoni1 • C. Colosimo1 • M. Basile1 • M. Wintermark2 • L. Bonomo1

1Dipartimento di Bio-immagini e Scienze Radiologiche, Sezione di Radiodiagnostica, Università Cattolica del Sacro Cuore, Policlinico “A. Gemelli”, L.go Gemelli 8. I-00168 Rome, Italy2Deptartment of Radiology, Neuroradiology Section, UCSF – University of California San Francisco, San Francisco, CA, USACorrespondence to: A. Cianfoni, Tel.: +39-333-2921492, Fax: +39-063-5501928, e-mail: [email protected]

Received: 18 May 2006 / Accepted: 2 February 2007 / Published online: 13 December 2007

Introduction

Rapid technological advances in functional imaging tech-niques have extended the scope of radiology, and in particu-lar of neuroradiology, beyond the boundaries of morpholog-ical imaging. In this context, growing interest has been gen-erated by the diagnostic evaluation of cerebral haemody-namics (brain perfusion). Perfusion studies can now be car-ried out with magnetic resonance imaging (MRI) and com-puted tomography (CT) as well as with the gold standardmodalities used until now, such as positron emission tomog-raphy (PET), single-photon emission tomography (SPECT)

Introduzione

Il rapido progresso tecnologico applicato alle tecniche diimaging funzionale ha spinto la radiologia in generale, e la neuroradiologia in particolare, oltre i confini dellamorfologia; in questo contesto genera crescente interesse lavalutazione a scopo diagnostico dell’emodinamica cerebra-le (perfusione cerebrale). Gli studi di perfusione ottenuticon RM e TC si sono affiancati alle metodiche fino ad oraimpiegate e considerate “gold standard” , quali la tomo-grafia ad emissione di positroni (PET), la tomografia ad emissione di singolo fotone (SPECT) e la Xenon-TC, con

and Xenon-CT (Xe-CT), each with its advantages and draw-backs [1]. The major clinical application in the field of brainperfusion is undoubtedly ischaemic stroke. This is becausethe introduction of thrombolytic therapy for the treatment ofstroke has highlighted the need for a fast and readily avail-able technique capable of identifying the perfusion defectand evaluating its extent and severity [2, 3].

In patients with acute stroke undergoing emergency eval-uation, dynamic perfusion CT (p-CT) has been proposed as aparticularly useful technique after unenhanced brain CT(which rules out intracranial haemorrhage) on account of itsease of use, reproducibility of quantitative measurements,ready availability, limited cost and tolerability [3, 4]. p-CTcan be performed rapidly on any spiral CT scanner, and per-fusion maps are readily generated by a workstation runningdedicated software. Moreover, the use of p-CT may be ex-tended to the evaluation of the cerebrovascular reserve in pa-tients with haemodynamically significant stenoses of the in-tra- or extracranial arteries – even with acetazolamide chal-lenge – in potential candidates for temporary or permanentocclusion of the internal carotid artery (balloon occlusiontest) [5], or in patients with subarachnoid haemorrhage atrisk of vasospasm [6]. In addition to acute and chronic cere-brovascular disease, a further application of p-CT is the mea-surement of cerebral blood volume (CBV) and microvascu-lar permeability (PS) in brain tumours [7].

General technique

p-CT derives information on brain haemodynamics byanalysing the first passage through the cerebral vessels of anintravenous contrast bolus. Because there is a direct linearrelation between the concentration of contrast material anddensity, passage of contrast bolus results in an increase indensity of the areas being examined that is proportional tothe amount of contrast material present in the blood vessels.The blood-brain barrier (BBB) prevents the contrast materi-al from spreading into the interstitium, so that under normalconditions the increase in density is only transient, occurringduring the first intravascular passage of the bolus. p-CT isbased on the physical-mathematical “tracer kinetic model”[8], which assumes that the contrast bolus is instantaneous, isintroduced into a single vessel, passes through a capillarynetwork, remains totally intravascular and flows out througha single venous conduit.

p-CT can be performed on any spiral CT scanner capableof cine mode scans, with the aid of an automatic injector.The anatomical coverage of p-CT along the craniocaudal ax-is is limited, as the scan is obtained without table motion at5–10 mm for single-detector devices, at 20 mm for multide-tector devices (2–32) and at 40 mm for the recent 64-detec-tor-row scanners. For this reason, the anatomical level to bestudied is selected, generally on the scout view or initialmorphological scan, and the perfusion study performed atthat location using a cine scan without table motion. Onepossible study protocol, applicable to both single- and multi-slice scanners (2–32 slices) involves 1 rotation/s for 50 s,

relativi vantaggi e limiti [1]. Nel campo dell’emodinamicacerebrale l’applicazione clinica di maggior rilevanza è cer-tamente rappresentata dall’ictus ischemico. Infatti l’intro-duzione della terapia trombolitica nel trattamento dell’ictusischemico acuto ha reso evidente il bisogno di una tecnicarapida e prontamente disponibile per l’identificazione deldeficit perfusionale e la valutazione della sua estensione edella sua entità [2, 3].

Nei pazienti con ictus, in condizioni di emergenza, dopola TC cerebrale di base senza MdC (che esclude l’emorragiaintra-cranica) la TC perfusione dinamica (p-TC), per sem-plicità e rapidità di esecuzione, riproducibilità di misurazio-ni quantitative, disponibilità sul territorio, costi contenuti etollerabilità da parte dei pazienti, si propone come metodicadi particolare interesse ed utilità [3, 4]. La p-TC può essereeffettuata velocemente con qualsiasi apparecchiatura spira-le, e le mappe di perfusione possono essere ottenute in brevetempo mediante una workstation dotata di apposito softwa-re. L’impiego della p-TC può inoltre essere esteso alla valu-tazione della riserva cerebro-vascolare in pazienti con ste-nosi arteriose emodinamicamente significative intra- o ex-tra-craniche – anche con stress-test all’acetazolamide – inpotenziali candidati ad occlusione temporanea o definitivadell’arteria carotide interna (balloon occlusion test) [5], oin pazienti con emorragia sub-aracnoidea, a rischio di vaso-spasmo [6]. Al di fuori della patologia cerebro-vascolareacuta e cronica, la misurazione del volume cerebrale emati-co (CBV) e della permeabilità vascolare (PS), nei tumori in-tra-cranici, costituisce un ulteriore campo di applicazionedella p-TC [7].

Tecnica generale

La p-TC ricava informazioni sull’emodinamica cerebralestudiando il primo passaggio attraverso i vasi cerebrali diun bolo di mezzo di contrasto (MdC) iniettato endovena(e.v.). Poiché esiste una relazione proporzionale lineare di-retta tra concentrazione del MdC e densità, il passaggio delbolo di MdC induce un aumento della densità nelle aree esa-minate, proporzionale alla quantità di MdC presente nei va-si. La presenza della barriera emato-encefalica (BEE) impe-disce al MdC di diffondersi dai vasi all’interstizio, cosicché,in condizioni normali, l’aumento di densità è solo transito-rio, durante il suo primo passaggio intra-vascolare. La p-TCè basata sul modello fisico-matematico del tracciante cineti-co (“kinetic tracer model”) [8], il quale assume che il bolodi MdC sia pressoché istantaneo, sia immesso in un vasounico, passi attraverso una rete capillare, rimanga total-mente intra-vascolare, e defluisca da un singolo collettorevenoso.

La p-TC può essere effettuata su qualsiasi apparecchia-tura TC con tecnologia spirale che sia in grado di effettuarescansioni in modalità cine, con l’ausilio di un iniettore au-tomatico. La copertura anatomica della p-TC lungo l’assecranio-caudale è limitata, poiché la scansione si effettua atavolo fermo, a 5–10 mm per le apparecchiature spirali astrato singolo, a 20 mm per le apparecchiature TC multi-

1226

A. Cianfoni et al.: Brain perfusion CT: principles, technique and clinical applications

1227

with a delay time of 5–7 s after the injection of 40-50 ml ofnonionic iodinated contrast material (300–370 mg%) in anantecubital vein via an 18- to 20-gauge cannula at a flow rateof 4–5 ml/s [9]. The short scan delay is aimed at the acquisi-tion of a first baseline scan before arrival of bolus and is ap-plied independent of the patient’s cardiocirculatory condi-tion or type of CT device used. The technical choice of low-kilovolt (80 kV) and milliampere (120 mA) settings, de-scribed by Wintermark et al. for a four-detector-row scannerbut also possible with other multislice devices allows the ef-fective radiation dose to be contained below that calculatedfor a conventional brain CT study [10, 11]. Lower mil-liampere settings result in a reduced signal-to-noise ratio(SNR) and poorer densitometric resolution, with conse-quently less precision of the parametric measurements (ex-pressed by increased standard deviation values); neverthe-less, it represents a reasonable compromise between radia-tion-dose containment and diagnostic quality of the exami-nation. Use of the automatic injector and, if a dual syringeinjector is available, of a saline flush after the contrast bolusallows administration of a fast and compact bolus [11]. Theimages, generally acquired with 5-mm thickness to avoidbeam-hardening artefacts, are reconstructed with a thick-nesses of 10 mm to increase the SNR, and at 0.5-s intervalsto increase temporal resolution.

Data acquired during the cine scan are then analysed on aworkstation running dedicated postprocessing software thatgenerates and analyses the time-density curves. Before pro-ceeding with postprocessing, the technical validity of the ex-amination needs to be assessed:1. Cine images are viewed to check the immobility of the pa-

tient’s head during the scan; small movements can be cor-rected with automatic coregistration procedures

2. A region of interest (ROI) is placed on an artery in the im-ages to view the time-density curve, which reflects thecompactness of the bolus. The curve should rise steeplyand fall within 50 s (Fig. 1); too low an injection rate, se-verely impaired cardiac function or a tight proximalstenosis all lead to excessive bolus dispersion and make itdifficult for the software to analyse the data despite cor-rection with deconvolution calculations. It is important tonote that, although ideally one might expect the arterialcurve to fall back to baseline density levels after the firstpass of the bolus, in practice, even when the bolus is suf-ficiently compact and the BBB intact, the curve tends toremain on a “plateau” varying height above baseline (usu-ally 10%–30% of the peak). This is due to recirculationphenomena and contrast material dispersion in the circu-latory stream and does not substantially affect the mea-surements.

3. More advanced software packages also ask the operator toset threshold values to exclude densities related to theliquor and vessels from the measurements and consideronly parenchymal densities.The software then analyses the data according to two

principal mathematical models: the maximum slope model(Fig. 2a) and the deconvolution model (Fig. 2b). The maxi-mum slope model approximates the cerebral blood flow(CBF) value from the slope of the time-density curve, calcu-

strato, dotate di multiple file di detettori (da 2 a 32), a 40mm per le recenti TC multidetettore a 64 strati. Per tale ra-gione si seleziona il livello anatomico da studiare, general-mente sulla “scout view” o su una scansione morfologicainiziale, ed al livello selezionato si esegue lo studio di perfu-sione, che consiste in una scansione cine, a tavolo fermo. Unpossibile modello di protocollo di studio, applicabile conapparecchiature TC a strato singolo o multiplo (2–32 stra-ti), prevede 1 rotazione/s per 50 s, con 5–7 secondi di ritar-do rispetto all’iniezione attraverso una cannula 18–20 G, inuna vena antecubitale, di 40–50 ml di MdC iodato non ioni-co (300–370 mg%) a 4–5 ml/s [9]. Il breve ritardo tra l’inie-zione del mezzo di contrasto e l’inizio della scansione è fi-nalizzato ad ottenere l’acquisizione di una linea di base, pri-ma dell’arrivo del bolo, ed è applicabile indipendentementedalla condizione cardio-circolatoria del paziente e dal tipodi apparecchiatura TC utilizzata. La scelta tecnica di unbasso voltaggio (80 kV) e di un basso amperaggio (120 mA),descritta da Wintermark et al. [10, 11] per una apparec-chiatura TC multistrato con quattro file di detettori, ma ap-plicabile anche ad altri tipi di TC multistrato, permette dicontenere la dose effettiva di radiazioni al di sotto di quellacalcolata per un esame TC del cranio convenzionale. La li-mitazione dell’amperaggio causa una diminuzione del rap-porto segnale/rumore ed una ridotta capacità di risoluzionedensitometrica, cui consegue una ridotta precisione dellemisurazioni parametriche (espressa dagli aumentati valoridi deviazione standard), ma rappresenta un ragionevolecompromesso tra contenimento della dose di radiazioni equalità diagnostica dell’esame. L’uso dell’iniettore automa-tico e, se si dispone di un iniettore a doppia siringa, di unbolo di “soluzione fisiologica” a seguire il MdC, permetto-no di somministrare un bolo rapido e compatto [11]. Le im-magini, generalmente acquisite con spessori di 5 mm, perevitare artefatti da indurimento del fascio, vengono rico-struite a spessori di 10 mm, per aumentare il rapporto se-gnale/rumore, e a 0,5 s di intervallo, per incrementarne larisoluzione temporale.

I dati acquisiti durante la scansione cine sono poi analiz-zati ad una workstation dotata di apposito software che pro-duce ed analizza le curve tempo/densità. Prima di procederealle procedure di post-processing è buona regola controlla-re la validità tecnica dell’esame:1. Scorrendo le immagini della sequenza cine si conferma

l’immobilità del capo del paziente durante la scansione;piccoli movimenti sono correggibili con procedure auto-matiche di co-registrazione.

2. Posizionando una ROI su un vaso arterioso incluso nelleimmagini acquisite si osserva la curva densità/tempo cheriflette la compattezza del bolo di MdC; la curva deveavere un’ascesa ripida e la sua discesa deve essere com-presa nei 50 s di scansione (Fig. 1); un’iniezione troppolenta, una funzione cardiaca gravemente compromessa ouna stenosi arteriosa serrata a monte determinano ecces-siva dispersione del bolo e rendono i dati difficilmenteanalizzabili dal software, nonostante la correzione indot-ta dai calcoli di deconvoluzione. È importante notare che,sebbene in condizioni ideali ci si potrebbe aspettare il ri-torno della curva arteriosa, dopo il primo passaggio del


lates CBV as the area under the curve, and from these twoparameters derives mean transit time (MTT) by solving thecentral volume equation. This model does not require the useof an arterial input function (AIF), but it does necessitate

bolo, al livello di densità della linea di base, in situazionireali, anche in presenza di sufficiente compattezza del bo-lo e di BEE intatta, a causa di fenomeni di ricircolo e didispersione del mezzo di contrasto nel torrente circolato-rio, la discesa della curva arteriosa non raggiunge la li-nea di base, ma si attesta su un “plateau” di altezza va-riabile al di sopra di questa (di solito 10%–30% rispettoall’altezza del picco della curva), senza che ciò alteri so-stanzialmente le misurazioni.

3. I software più evoluti richiedono poi di fissare valori disoglia per l’eliminazione dalle misurazioni delle densitàriferibili al liquor e ai vasi, in modo da considerare solole densità parenchimali.Il software poi analizza i dati secondo due modelli mate-

matici principali: il modello di “maximum slope” (Fig. 2a)e quello di deconvoluzione (Fig. 2b). Il modello maximumslope approssima il valore del CBF dalla pendenza (“slo-pe”) della curva densità/tempo, calcola il CBV come l’areasottesa alla stessa curva, e da questi due parametri deriva ilMTT risolvendo l’equazione del volume centrale; questomodello non richiede la selezione di un “arterial input func-tion” (AIF), ma necessita di velocità di iniezione del MdCmolto alte (>6 ml/s), e fornisce solo misurazioni relativenon quantitative [12, 13]; il modello di deconvoluzione sibasa su un complesso processo matematico che richiede lascelta di un AIF, ovvero di una curva densità/tempo diun’arteria, con cui confrontare la curva ottenuta in corri-

1228


Fig. 1 Dynamic perfusion computed tomography. A typical time-densitycurve obtained by positioning a region of interest on the anterior cerebralartery. Contrast bolus compactness accounts for curve morphology, whichrises steeply and falls within 50 s of scan time.

Fig. 1 TC perfusionale dinamica. Una tipica curva densità/tempo ottenutada una ROI posizionata su un’arteria cerebrale anteriore. La compattezzadel bolo di mezzo di contrasto determina la morfologia della curva, conascesa ripida e discesa compresa nei 50 s di scansione.

Fig. 2a,b Models for mathematical analysis of time-density curves. a Maximum-slope model derives cerebral blood volume (CBV) values by calculating thearea under the curve, cerebral blood flow (CBF) as the slope of the curve and mean transit time (MTT) by solving the central volume equation. The maximum-slope model provides relative measurements. b The deconvolution model uses an arterial input function to transform the time-density curve into a tissue-func-tion curve. Again, CBV corresponds to the area under the curve, MTT to full width at half maximum (FWHM) and CBF is derived from the central volumeequation. The deconvolution model provides quantitative measurements.

Fig. 2a,b Modelli di analisi matematica delle curve densità/tempo. a Il modello del “maximum slope” calcola il CBV integrando l’area sotto la curva den-sità/tempo, il CBF secondo la tangente alla porzione ascendente della curva, e deriva il calcolo del MTT dall’equazione del volume centrale. Il modello maxi-mum slope non è in grado di fornire dati quantitativi. b Il modello di “deconvolution”, tramite un ”arterial input function”, trasforma la curva densità/tem-po in una curva di funzione tissutale, in cui l’integrale dell’area sotto la curva esprime il CBV, il tempo alla metà dell’altezza massima (“full width at halfmaximum” FWHM) rappresenta il MTT ed il CBF è derivato dall’equazione del volume centrale. Il processo di deconvoluzione permette di ottenere datiquantitativi.

a b

1229

very high injection flow rates (>6 ml/s), and provides onlyrelative nonquantitative measurements [12, 13]. The decon-volution method relies on a complex mathematical processthat requires the use of an AIF – that is, the time-densitycurve of an artery – with which to compare the curve ob-tained on the parenchymal pixels so as to correct for the ef-fects of bolus dispersion and thus better reflect the postu-lates of the “tracer kinetic model”, which assumes a virtual-ly instantaneous bolus input [14]. The deconvolution modelallows one to reduce the contrast injection rate (3–5 ml/s)and provides quantitative measurements [15–17] that havebeen validated by comparison with PET [18], SPECT [19]and Xe-CT [20].

Although some commercial software packages can auto-matically select the best AIF, AIF choice is one of the mostcontroversial aspects of p-CT. Partial-volume artefacts arepractically unavoidable, as the imaging section has a thick-ness of 10 mm and the artery to be selected generally has acalibre of 2–4 mm. The problem can be partially avoided bychoosing an artery that runs perpendicular to the section – forexample, segment A2 of the anterior cerebral artery – so thatthe ROI is placed on a pixel corresponding to a voxel almostcompletely taken up by the vessel. More complex, in thecase of cerebral ischaemia, is the problem of selecting an in-tracranial vessel that is ipsilateral or contralateral to the le-sion (generally segment M2 of the middle cerebral artery), ora vessel with proximal stenosis, generally at an extracraniallocation. Selection of a contralateral vessel might lead tooverestimation of the haemodynamic injury, whereas selec-tion of a vessel ipsilateral to the lesion or to the proximalstenosis, while providing more accurate information on theinjury, could lead to overestimations in the quantitative mea-surements on the healthy side (Fig. 3). Although there is noconsensus [21, 22] and studies are underway, our advice is tochoose the AIF from a healthy vessel, often the anterior cere-bral artery, and then compare the results with those obtainedwith an AIF selected on the abnormal side.

The software then requires selection of a venous ROI,which provides a reference measurement of blood density,considered free of partial-volume artefacts, such as the pos-terior descending portion of the superior sagittal sinus. If anobliquely running portion of the superior sagittal sinus is se-lected, thus with possible partial-volume artefacts, the refer-ence density of blood is underestimated, leading to overesti-mation of tissue blood volume and therefore of cerebral flow(Fig. 4) [23].

Finally, on the basis of the integration of the time-densitycurves and deconvolution calculations, the software gener-ates the pixel-based colour-coded parametric maps (Fig. 5).These perfusion maps can be used to obtain quantitativemeasurements by tracing appropriate ROIs (Fig. 6). Perfu-sion parameters are CBV, MTT and CBF; some softwarepackages also calculate time to peak (TTP). These haemody-namic variables are related by the central volume theorem,whereby CBF=CBV/MTT. Deconvolution of the arterial andtissue enhancement curves provides a “deconvoluted” time-density curve that is free of the effects of bolus dispersionand known as “residue function” (Fig. 2b). This curve isused to derive MTT, identified by the width of the curve at

spondenza dei pixel parenchimali, per correggere matema-ticamente gli effetti della dispersione del bolo e riavvicinar-si così ai postulati teorici del “kinetic tracer model”, che,come detto, presuppone un’immissione pressoché istanta-nea del bolo [14]. Il modello di deconvoluzione permette diridurre le velocità di somministrazione del bolo di MdC(3–5 ml/s) e fornisce misurazioni quantitative [15–17], vali-date in studi di confronto con PET [18], SPECT [19] e Xe-TC [20].

Nonostante alcuni software commerciali dispongano diuna selezione automatica della migliore AIF, la sceltadell’AIF è uno degli aspetti più dibattuti e controversi ri-guardanti la p-TC. Gli artefatti da volume parziale sonopraticamente inevitabili, infatti, la sezione su cui si lavoraha uno spessore di 10 mm e l’arteria da selezionare ha ge-neralmente un calibro di 2–4 mm; per ovviare parzialmentea tale problema, si può selezionare un’arteria con decorsoperpendicolare alla sezione, come nel caso del tratto A2dell’arteria cerebrale anteriore, in modo da posizionare lanostra ROI su un pixel corrispondente ad un voxel quasi in-teramente occupato dal vaso. Più complesso è invece il pro-blema, in caso di patologia ischemica cerebrale, riguardan-te la selezione di un vaso intra-cranico omolaterale o con-trolaterale alla lesione (generalmente il tratto M2 dell’arte-ria cerebrale media), o di un vaso con stenosi a monte, ge-neralmente in sede extra-cranica: la scelta del vaso contro-laterale alla lesione potrebbe indurre una sovra-stima deldanno emodinamico tissutale, mentre la scelta del vasoomolaterale alla lesione o alla stenosi a monte, pur fornen-do misurazioni quantitative più corrette sul lato patologico,indurrebbe una sovrastima delle misurazioni quantitativesul lato sano (Fig. 3). Sebbene non esista definitivo consen-so [21, 22], e siano ancora in corso studi al riguardo, il no-stro consiglio è di scegliere l’AIF da un vaso ritenuto sano,spesso l’arteria cerebrale anteriore, e poi confrontare i ri-sultati con quelli ottenuti con un’AIF scelta sul lato anor-male.

Il software richiede poi la selezione di una ROI venosa,che serve come misurazione di riferimento della densità delsangue, e viene considerata come esente da artefatti di volu-me parziale, come è il caso del seno sagittale superiore nel-la sua porzione posteriore discendente. Scegliendo una por-zione del seno sagittale superiore a decorso obliquo, quindicon possibili artefatti di volume parziale, la densità di riferi-mento del sangue risulta sottostimata, con conseguente so-vrastima della misurazione del volume ematico tissutale equindi del flusso cerebrale (Fig. 4)[23].

Infine il software, sulla base dell’integrazione delle curvedensità/tempo e dei calcoli di deconvoluzione, genera le map-pe parametriche perfusionali pixel per pixel, su scala di colo-ri (Fig. 5). Su tali mappe di perfusione si possono otteneremisurazioni quantitative mediante ROI appositamente dise-gnate e posizionate (Fig. 6). I parametri perfusionali sono ilvolume ematico cerebrale (cerebral blood volume o CBV), iltempo medio di transito (mean transit time o MTT) ed il flus-so ematico cerebrale (cerebral blood flow o CBF); alcunisoftware, inoltre, calcolano il tempo di picco (time to peak oTTP). Questi parametri emodinamici sono correlati dal prin-cipio del volume centrale, secondo il quale CBF=CBV/MTT.


1230


Fig. 4 Influence of venous reference on cerebral blood volume (CBV) mea-surements. The different venous reference is responsible for largely variableCBV maps. The CBV maps on the middle row are calculated from a correctvenous reference, the superior sagittal sinus (SSS) on slice A. The CBVmaps on the bottom row are calculated from the venous reference on theSSS on slice B. Here, the CBV is overestimated because the SSS is obliqueon slice B, where the venous density is underestimated due to partial-vol-ume effects.

Fig. 4 Influenza della scelta della ROI venosa sul calcolo del CBV. La mar-cata differenza di misurazione del CBV espressa dalle mappe parametrichecolore tra la fila di mezzo e quella inferiore è determinata dalla diversascelta della ROI venosa. Le mappe della fila di mezzo sono ottenute da unacorretta ROI venosa, posizionata nel seno sagittale superiore nella scansio-ne A. Le mappe della fila inferiore sovra-stimano il CBV poiché la ROI ve-nosa è stata posizionata nel seno sagittale superiore nella scansione B, do-ve la densità del vaso è sotto-stimata, a causa di artefatti da volume parzia-le, per il decorso obliquo del seno venoso.

Fig. 5 Software analysis of the arterial (red) and venous (blue) time-densitycurves generates the pixel-based parametric maps for mean transit time(MTT), cerebral blood volume (CBV) and cerebral blood flow (CBF). Inthis patient, occlusion of the right common carotid artery leads to reducedflow in the internal carotid artery, as shown by increased MTT, increasedCBV and reduced CBF in the territory of the middle cerebral artery.

Fig. 5 L’analisi matematica operata dal software sulla base della curva ar-teriosa (in rosso) e della curva venosa (in blu) genera le mappe parametri-che con codice colore pixel per pixel per il MTT, il CBV ed il CBF. In que-sto paziente con occlusione dell’arteria carotide comune di destra, la con-seguente riduzione di flusso nella carotide interna omolaterale è rivelatadall’aumento del MTT e del CBV, e dalla riduzione del CBF nel territoriodell’arteria cerebrale media destra.

Fig. 3 Influence of arterial input function (AIF) on mean transit time (MTT)and cerebral blood flow (CBF) measurements. In this patient with severestenosis of the proximal M1 segment of the right main carotid artery(MCA), MTT and CBF maps derived from an arterial input function (AIF)on the anterior carotid artery (ACA) (healthy side) show abnormal mea-surements in the right MCA territory (left column), whereas MTT and CBFmeasurements derived from an AIF distal to the stenosis appear no longerabnormal (right column). Cerebral blood volume measurements are not in-fluenced by the AIF.

Fig. 3 Influenza della scelta dell’arterial input function (AIF) sul calcolodel MTT e del CBF. In questo paziente con stenosi serrata della porzioneprossimale del tratto M1 dell’ACM di destra, la scelta dell’AIF sull’ACA(lato sano) produce mappe colore di MTT e CBF marcatamente alterate nelterritorio di distribuzione dell’ACM destra (colonna sinistra), mentre lemappe di MTT e CBF derivate da un’AIF sull’ACM destra, a valle della ste-nosi, appaiono sostanzialmente simmetriche (colonna destra). Il calcolo delCBV, come si vede, non è influenzato dalla scelta dell’AIF.

1231

half its peak height, known as “full width at half maximum”(FWHM) (Fig. 2b). CBV is calculated as the area under thecurve in a parenchymal pixel divided by the area under thecurve in a venous pixel. CBF is then derived from centralvolume equation [3, 4, 17].

TTP is the most intuitive and straightforward parameter. Itis expressed in [s] and is an index of the time that elapses be-tween the beginning of contrast administration and maxi-mum enhancement, or enhancement peak, in the ROI.

MTT represents capillary transit time, that is, the time be-tween arterial input in the capillary bed and venous outflow.It is expressed in [s], is an sensitive index of cerebral perfu-sion pressure and, thanks to deconvolution, it is relativelyless affected than is TTP by central haemodynamic changessuch as cardiac failure or stenosis of the epiaortic arteries.MTT calculation is strictly dependent on the deconvolutionprocess and therefore, in the event of asymmetrical perfusionas in ischaemia, on the choice of AIF. In practice, MTT maybe considered as the difference between the mean width ofthe time-density curve in a parenchymal pixel and the widthof the curve in the reference artery (AIF) [23].

CBV measures the volume of cerebral blood at the capil-lary-tissue level, after appropriate exclusion from measure-ments of blood volume contained in large vessels, by meansof density thresholds. CBV is expressed in [ml of blood/100g of tissue]. CBV determination is independent of deconvo-lution and AIF selection, whereas it depends on the correctchoice of venous ROI. As mentioned above, the venous pix-

Dalla deconvoluzione delle curve di enhancement arterioso etissutale si ottiene una curva densità/tempo “deconvoluta”,ovvero spogliata degli effetti della dispersione del bolo, chia-mata “residue function” (Fig. 2b). Da tale curva si ricava ilMTT, identificato dall’ampiezza della curva alla metà dellasua altezza, cosidetta “Full Width at Half Maximum”(FWHM) (Fig. 2b); il CBV è calcolato come l’area sotto lacurva in un pixel parenchimale, divisa per l’area sotto la cur-va in un pixel venoso; l’equazione del volume centrale si ri-solve poi per il valore del CBF [3, 4, 17].

Il TTP rappresenta il parametro di più intuitiva compren-sione ed immediato calcolo, viene espresso in [s], ed è indi-ce del tempo che intercorre tra l’inizio della somministra-zione del bolo di MdC e l’enhancement massimo, o picco dienhancement, rilevato nella regione di interesse.

Il MTT rappresenta il tempo di transito capillare, ovveroil tempo intercorso tra l’immissione arteriosa nel letto capil-lare ed il deflusso venoso, è espresso in [s], è un indice sen-sibile della pressione di perfusione cerebrale e, grazie alladeconvoluzione, entro certi limiti, è meno soggetto alle mo-dificazioni emodinamiche centrali, quali insufficienza car-diaca o stenosi arteriose dei vasi epiaortici, rispetto al TTP.Il calcolo del MTT è strettamente dipendente dal processo dideconvoluzione e quindi, in caso di perfusione asimmetrica,come nell’ischemia, dalla scelta dell’AIF: in termini pratici,infatti, si può pensare al MTT come alla differenza tra l’am-piezza media della curva densità/tempo in un pixel paren-chimale e l’ampiezza della curva nell’arteria di riferimento(AIF)[23].

Il CBV misura il volume ematico cerebrale al livello capil-lare/tissutale, dopo l’opportuna esclusione dalle misurazionidel volume ematico contenuto nei grossi vasi, mediante sogliedi densità. Il CBV è espresso in [ml di sangue/100 g di tessu-to]. La misurazione del CBV è indipendente dalla deconvolu-zione e dalla scelta dell’AIF, mentre dipende dalla correttascelta della ROI venosa. Come accennato sopra, il pixel ve-noso, scelto da una struttura vascolare ampia, è consideratoessere esente da volume parziale, e quindi si assume la suadensità come unità di riferimento per il sangue (100 ml san-gue/100 g di tessuto); la densità misurata nei singoli pixel tis-sutali viene poi rapportata alla misurazione venosa, edespressa in percentuale di questa (CBV= densità pixel pa-renchimale/densità pixel venoso; es, densità nel pixel tissuta-le=5% della densità nel pixel venoso ➝ CBV del pixel tissu-tale=5 ml/100 g); è ora più chiaro come la sottostima delladensità nella ROI venosa, per artefatti di volume parziale,causi una sovrastima del CBV a livello tissutale e di riflesso,per l’equazione del volume centrale CBF=CBV/MTT, anchedel CBF.

Il CBF misura il volume di sangue distribuito a livello tis-sutale nell’unità di tempo. Il CBF è espresso in [ml san-gue/100 g di tessuto/min], non è misurato direttamente, maderivato dall’equazione del volume centrale, ed è quindi di-pendente sia dalla deconvoluzione e dalla scelta dell’AIF,che influenzano il MTT, che dalla misurazione del CBV.

In sintesi, il MTT indica la pressione di perfusione, il CBVriflette gli effetti dei meccanismi di autoregolazione ed il vo-lume capillare, ed il CBF è il risultato dei suddetti parame-tri.


Fig. 6 In order to obtain quantitative measurements of cerebral blood vol-ume (CBV), cerebral blood flow (CBF), mean transit time (MTT) and timeto peak (TTP), regions of interest (ROIs) are drawn on the different in-tracranial vascular territories. In this patient with occlusion of the right in-ternal carotid artery and foetal origin of the right posterior cerebral artery(PCA), abnormal perfusion values are noted in the right middle cerebralartery and PCA territories.

Fig. 6 Mediante posizionamento di apposite ROI si possono ottenere misu-razioni quantitative medie del CBV, CBF, MTT e TTP nei diversi territori didistribuzione delle principali arterie intra-craniche. In questo paziente conocclusione della carotide interna destra e concomitante origine fetaledell’arteria cerebrale posteriore omolaterale si rilevano alterati parametriperfusionali nei territori di distribuzione dell’arteria cerebrale media edell’arteria cerebrale posteriore di destra.

el chosen from a large vascular structure is considered free ofpartial-volume artefacts, and its density is therefore assumedas a reference unit for blood (100 ml of blood/100 g of tis-sue). The density measured in the single tissue pixels is thenrelated to the venous density and expressed as a percentageof this (CBV=parenchymal pixel density/venous pixel densi-ty; e.g.: tissue pixel density=5% venous pixel density=>CBV of tissue pixel=5 ml/100 g). It should now be clearerwhy an underestimation of density in the venous ROI, due topartial-volume effects, leads to an overestimation of theCBV at the tissue level and consequently of CBF, given thecentral volume theorem CBF=CBV/MTT.

CBF measures the volume of blood distributed at the tis-sue level in a unit of time. CBF is expressed in [ml blood/100g tissue/min]. It is not measured directly but derived from thecentral volume theorem and is therefore dependent both ondeconvolution and AIF selection, which affect MTT, and onCBV measurement.

In brief, MTT indicates perfusion pressure, CBV reflectsautoregulation mechanisms and capillary volume and CBF isthe result of the above parameters.

Clinical applications

Acute ischaemic stroke

Thrombolysis is an approved therapy for acute ischaemicstroke [2, 24, 25] that aims to reperfuse the areas of is-chaemic penumbra and limit the extent of the final area of in-farction, thus reducing morbidity and disabling sequelae.The current indications for thrombolysis are based on a timewindow from symptom onset (<3h), findings of an unen-hanced head CT (no intracranial haemorrhage, no CT evi-dence of ischaemia of a portion of parenchyma exceeding33% of the middle cerebral artery territory) and absence ofgeneral contraindications for the drug [2, 24]. Most patientswith ischaemic stroke receive no treatment because the eligi-bility criteria, especially those regarding the time window,are very restrictive, given that in a significant proportion ofcases the time of symptom onset cannot be precisely deter-mined (e.g. in wake-up stroke). Nevertheless, even suchstringent criteria do not eliminate the significant risk of brainhaemorrhage (15%) [26], and patient selection based on suchcriteria appears to be unsatisfactory. It is recognised that thetime window alone is insufficient for accounting for thecomplex model of brain tissue viability, which in addition toa time factor includes a haemodynamic factor, a tissue factorand an intervention factor [27]. As a result, individual visu-alisation of the extent of the infarcted and at-risk areas and oftheir relationship according to the pathophysiological modelof infarct core and ischaemic penumbra has been proposedas a better tool for selecting patients for thrombolytic thera-py. Thrombolysis in patients with extensive cerebral infarc-tions and small areas of penumbra appears to be of little ben-efit and lead to a high risk of haemorrhage [25, 28, 29]. Onthe other hand, although controversial, some studies havedemonstrated that a significant proportion of patients with

Applicazioni cliniche

Ictus ischemico acuto

La trombolisi è una terapia approvata per l’ictus ischemicoacuto [2, 24, 25] che ha lo scopo di riperfondere le aree dipenombra ischemica e di ridurre l’estensione dell’area fina-le di infarto, riducendo così la morbilità e gli esiti invalidan-ti. Le attuali indicazioni alla terapia trombolitica sono basa-te su una finestra temporale dall’esordio clinico (<3 h), sulrisultato della TC cranio in condizioni di base (assenza diemorragia intracranica, assenza di segni TC di ischemia diuna porzione di parenchima con estensione superiore al 33%del territorio vascolare dell’arteria cerebrale media) esull’assenza di controindicazioni generali al farmaco [2, 24].La maggior parte dei pazienti colpiti da ictus ischemico nonricevono trattamento, poiché i criteri di eligibilità sono mol-to restrittivi, soprattutto rispetto alla finestra temporale, an-che perché in una significativa percentuale di casi il momento di insorgenza dei sintomi non è determinabile con precisione (classico il caso del cosiddetto “wake-upstroke”). Ciononostante, perfino criteri così restrittivi noneliminano il significativo rischio di emorragia intracranica(15%) [26] e la selezione dei pazienti a cui somministrare laterapia trombolitica, basata su tali criteri, non appare sod-disfacente. La finestra temporale infatti è stata riconosciutainsufficiente a spiegare, da sola, l’intricato modello della vi-talità del tessuto cerebrale, che invece include, oltre al fatto-re tempo, un fattore emodinamico, un fattore tissutale ed unfattore terapeutico [27]. Perciò la visualizzazione individua-le dell’estensione delle aree infartuate e di quelle a rischio, edel loro rapporto, secondo il modello fisiopatologico del“core” infartuale e della penombra ischemica, è stato sug-gerito come un migliore strumento di selezione dei pazientiper il trattamento trombolitico. La trombolisi in pazienti coninfarti cerebrali estesi e piccole aree di penombra, sarebbedi scarso beneficio e alto rischio emorragico [25, 28, 29],mentre è stato postulato e dimostrato in alcuni studi, ma an-cora controverso, che una significativa percentuale di pa-zienti con limitate aree di infarto ed estese aree di penombrapotrebbero beneficiare del trattamento di rivascolarizzazio-ne anche oltre la classica finestra temporale delle 3 ore [30,31].

Il modello del core e della penombra [32–34] postula chenel contesto di un’area di parenchima ipoperfusa, con ele-vati valori di MTT, spesso dipendente da circoli collaterali,si attuino meccanismi di autoregolazione che, inducendo va-sodilatazione ed aumento del CBV, siano capaci di mantene-re i valori del CBF sopra la soglia della morte cellulare neu-ronale; le aree di parenchima caratterizzate da tali condi-zioni sono ritenute aree di penombra ischemica, ancora vi-tali, ad alto rischio di infarto, che potrebbero beneficiare diinterventi di riperfusione. Dove il danno ischemico è piùgrave e prolungato invece, l’autoregolazione diviene inca-pace di mantenere il CBF, il tessuto cerebrale subisce danniipossici irreversibili ed i valori di CBV si abbassano; questoè il core infartuale, non più vitale, incapace di beneficiare diinterventi di riperfusione, ed anzi ad elevato rischio emorra-gico [3, 4, 17, 35] (Fig. 7).

1232


1233

limited areas of infarction and extensive areas of penumbramight benefit from revascularisation even beyond the 3-htime window [30, 31].

The model of the infarct core and penumbra [32–34] pos-tulates that in the context of an area of hypoperfusedparenchyma, with high MTT values, often supplied by col-lateral circulations, autoregulation mechanisms take placethat, by inducing vasodilatation and increased CBV, are ableto maintain CBF values above the threshold for neuronaldeath. Parenchymal areas characterised by such conditionsare considered areas of ischaemic penumbra – still viable butat high risk of infarction – that could benefit from reperfu-sion interventions. Where ischaemic injury is more severeand protracted, on the other hand, autoregulation is unable tomaintain CBF, brain tissue sustains irreversible hypoxicdamage and CBV values decrease. This is the infarct core, anarea no longer viable that cannot benefit from reperfusionand is at high risk of haemorrhage (Fig. 7) [3, 4, 17, 35].

The existence of CBF threshold values for determinationof reversible and irreversible brain damage induced by is-chaemia has been demonstrated by experimental studies oncats, primates and humans [4, 32, 36, 37]. However, thesepathophysiological aspects are complicated by other factorssuch as the duration of hypoperfusion, selective vulnerabili-ty of some neurons and physiological conditions duringreperfusion [38, 32]. Radiological evidence of the existenceof a penumbra area has been provided by MRI with com-bined diffusion- and perfusion-weighted imaging (DWI-PWI), the results of which have led to the PWI-DWI mis-match hypothesis [34].

Unenhanced head CT remains the first imaging modalityin the assessment of patients with acute focal neurologicalsymptoms (stroke) to exclude brain haemorrhage and evalu-ate the presence of early signs of ischaemia, such as grey-matter hypoattenuation and sulcal effacement [35].

It has been suggested that, by identifying the areas ofcerebral infarction and those at risk of infarction (ischaemicpenumbra), the study of brain perfusion may help to selectpatients for thrombolytic therapy [15]. Other techniques fordetermining brain perfusion, such as Xe-CT, SPECT andPET, although quantitative, are limited by poor availabilityin emergency settings and poor patient tolerance, whereasperfusion MRI also suffers from an inability to providequantitative data [3]. Availability in emergency settings, ra-pidity (data acquisition<5 min), cost and quantitative mea-surements probably make p-CT the technique of choice inthe assessment of patients with ischaemic stroke [16]. Inthese situations, p-CT is relied upon to differentiate betweenareas of ischaemic penumbra and infarction. This ability ofp-CT is based on the hypothesis that infarcted areas will ex-hibit high MTT values and low CBF and CBV values,whereas the areas at risk will show normal or increased CBVvalues [4, 15–17, 21, 39, 40]. Recent studies [16, 41] suggestthat MTT maps are the most sensitive for defining ischaemicareas, followed by CBF maps. CBV maps seem to be theleast sensitive for ischaemia, with approximately 25% ofacute infarctions failing to show any significant change inCBV, but are also the most specific for infarction areas [16,41]. These findings underlie the recommendation to evaluate

L’evidenza dell’esistenza di valori soglia del CBF rispet-to alla determinazione di danno reversibile e danno irrever-sibile cerebrale, causati dall’ischemia, è stata dimostrata instudi sperimentali sui gatti, sui primati e sugli umani [4, 32,36, 37], sebbene tali aspetti fisiopatologici siano complicatida altri fattori, quali la durata dell’ipoperfusione, la vulne-rabilità selettiva di alcuni neuroni, e le condizioni fisiologi-che durante la riperfusione [32, 38]. L’evidenza radiologicadell’esistenza della penombra ischemica invece, è stata di-mostrata da studi combinati di RM con sequenze di diffusio-ne (DWI) e perfusione (PWI), dai cui risultati si è derivato ilconcetto di mismatch PWI-DWI [34].

La TC cerebrale in condizioni di base rimane la primamodalità di imaging usata per lo studio del paziente con sin-tomatologia neurologica focale acuta (ictus), per escluderel’emorragia intracranica e valutare la presenza di segni pre-coci di ischemia, quali l’ipodensità della sostanza grigia e lacancellazione dei solchi [35].

È stato suggerito che lo studio della perfusione cerebrale,identificando le aree di infarto cerebrale e quelle a rischio


Fig. 7 The diagram illustrates the changes in mean transit time (MTT), cere-bral blood volume (CBV), cerebral blood flow (CBF) and oxygen extractionfraction (OxEF) in response to progressive reduction of cerebral perfusionpressure. In stage 1, while MTT rises progressively, CBF is maintained byan autoregulatory increase in CBV. Stage 2 is characterised by exhaustion ofthe cerebrovascular reserve: vasodilatation is maximal, CBV can no longerincrease, CBF decreases slowly and the brain reacts by enhancing the OxEF.Stage 3 is characterised by the failure of all compensatory mechanisms:CBF and CBV abruptly decrease and cellular death occurs.

Fig. 7 Il diagramma riassume le modificazioni dei parametri perfusionaliMTT, CBV e CBF e della frazione di estrazione di ossigeno (OxEF), in ri-sposta alla progressiva riduzione della pressione di perfusione cerebrale.Nello stadio 1, mentre il MTT continua a salire all’aggravarsi dell’ipoper-fusione cerebrale, la vasodilatazione riflessa determina aumento del CBV,così mantenendo i valori di CBF entro normali limiti; lo stadio 2 è caratte-rizzato da esaurimento della riserva cerebro-vascolare: la vasodilatazioneè massima, il CBV non può aumentare ulteriormente, così alla riduzione delCBF corrisponde un aumento della frazione di estrazione dell’ossigeno; lostadio 3 infine è caratterizzato dall’esaurimento di tutti i meccanismi dicompenso, si assiste alla caduta del CBF e del CBV ed alla inevitabile mor-te cellulare.

stage 1 stage 2 stage 3

Cerebral perfusion pressure

MTT

CBV

CBF

OxEF

first MTT and CBF maps to search for hypoperfused areas,and if these are present, to use CBV maps to differentiate theareas of penumbra and infarction within them, bearing inmind that the maps may be normal even in the presence ofinfarction.

An important prospective study [15] on patients withacute cerebral ischaemia provided a breakthrough in the val-idation of theories underlying p-CT, showing a significantcorrelation between areas of reduced CBV (>2.5 ml/100 g) atp-CT on admission, areas of final infarction at follow-up inreperfused patients and an equally significant correlation be-tween areas with prolonged MTT (>1.5 times the contralat-eral side) and/or reduced CBF (> 34% reduction comparedwith the contralateral side) on admission p-CT and the finalinfarction area at follow-up in nonreperfused patients. Suchabsolute and relative values have recently been confirmed inpatients treated with intra-arterial fibrinolysis [40], and thepenumbra model, visualised with p-CT techniques, proved tobe accurate even in comparisons with DWI/PWI in the acuteand late phases [15, 39, 42].

These theoretical concepts and scientific data form the ba-sis of commercially available software packages that,through the use of MTT or CBF and CBV threshold valuescalculated pixel by pixel, generate differentiated colour-cod-ed maps allowing the rapid and direct – albeit approximate –identification of infarct areas and penumbra areas (Fig. 8).

Compared with unenhanced CT, p-CT is significantlymore sensitive, specific and accurate in identifying the pres-ence and extent of ischaemia [43] and, despite having limitedanatomical coverage, was shown to have 95% accuracy inidentifying the extent of supratentorial infarctions [21, 43]. Inpatients with stroke, the scan level is usually located in corre-spondence with the basal ganglia so as to visualise the threemain supratentorial vascular territories (Fig 9). Should onewant to double the anatomical coverage, a second scan can beperformed at another level 3–6 min after the first scan. Onelimitation of p-CT, especially when compared with MRI, is arelative lack of sensitivity to lacunar infarctions [44], expo-sure to ionising radiation and the use of iodinated contrastmaterial. Nonetheless, administration of iodinated nonionic

di infarto (aree di penombra ischemica), possa essere di au-silio nella selezione di pazienti candidati alla terapia trom-bolitica [15]. Le altre tecniche per misurare la perfusionecerebrale, quali Xe-TC, SPECT e PET, sebbene quantitati-ve, sono limitate dalla disponibilità in emergenza e dallatolleranza del paziente, mentre la perfusione-RM soffre an-che dell’impossibilità di fornire dati quantitativi [3]. La p-TC è probabilmente la metodica di scelta, per disponibilitàin condizioni di emergenza, per rapidità di esame (acquisi-zione dati in <5 min), costi contenuti, e misurazioni quanti-tative, nella valutazione del paziente con ictus ischemico[16]. In tale situazione alla p-TC è richiesto di differenziarela penombra ischemica dalle aree già infartuate. Tale capa-cità della p-TC si basa sull’ipotesi che le aree infartuatepresentino elevati valori di MTT, e ridotti valori di CBF eCBV, mentre nelle aree a rischio i valori di CBV siano nor-mali o aumentati [4, 15–17, 21, 39, 40]. Recenti studi [16,41] suggeriscono che le mappe di MTT siano le più sensibi-li per delineare le aree ischemiche, seguite da quelle delCBF; le mappe di CBV sembrano essere le meno sensibiliall’ischemia, infatti, circa il 25% degli infarti acuti non mo-stra significative alterazioni di tale parametro, ma sono an-che le più specifiche per le aree di infarto [16, 41]. Da ciòderiva la raccomandazione di valutare prima le mappe diMTT e CBF alla ricerca di aree ipoperfuse, e se queste sonopresenti, utilizzare le mappe di CBV per differenziare al lo-ro interno le aree di penombra da quelle di infarto, conside-rando però che tali mappe possono essere normali anche incaso di infarto.

Un importante studio prospettico [15] su pazienti affettida ischemia cerebrale acuta, segna una pietra miliare nellavalidazione delle teorie su cui si basa la p-TC, mostrando significativa correlazione tra aree di ridotto CBV (>2,5ml/100 g) alla p-TC di ammissione e le aree finali di infartonei controlli a distanza, in pazienti con riperfusione, e altrettanto precisa correlazione tra aree con prolungatoMTT (>1,5 volte rispetto al controlato) e/o ridotto CBF (ri-duzione >34% rispetto al controlato) alla p-TC di ammis-sione e l’area finale di infarto, al controllo a distanza, in pa-zienti senza riperfusione. Tali valori assoluti e relativi, sono

1234


Fig. 8 Prognostic colour-coded maps of infarct core and ischaemicpenumbra. Based on threshold values set by the operator, the soft-ware generates a colour map (middle image in the bottom row)where the colour green is attributed to pixels with increased meantransit time (MTT), as is the case in ischaemic penumbra, and thecolour red is attributed to pixels with low cerebral blood volume(CBV), as is the case in the infarct core. Follow-up computed to-mography at 24 h (bottom right) shows the good correspondence ofthe colour map with the infarcted and salvageable areas in this pa-tient treated successfully with thrombolysis.

Fig. 8 Mappe colore di predizione del “core” infartuale e della pe-nombra ischemica. Sulla base di valori soglia predeterminati, ilsoftware attribuisce, nella mappa al centro nella fila in basso, il co-lore verde ai pixel con alterazioni perfusionali con le caratteristi-che dei territori di penombra, ed il colore rosso ai pixel con carat-teristiche di “core” infartuale. Il controllo TC a 24 ore (in basso adestra) dimostra la corrispondenza delle aree infartuate e di quel-le salvate dalla riperfusione precoce, ottenuta in questo pazientecon la fibrinolisi.

1235

contrast material, even without preliminary serum creatinineassessment, proved to be safe in a large series of patients withacute cerebral stroke studied by emergency p-CT, after ex-clusion of those with known renal failure, known parapro-teinaemia, kidney transplant, use of nephrotoxic drugs or along-standing history of diabetes mellitus [45].

In conclusion, although the validity of the quantitativemeasurements of p-CT has been questioned owing to vari-ability related to AIF choice, ROI positioning and partial-volume artefacts [46]; and although further studies are need-ed to compare p-CT measurements with those provided byother techniques for the study of brain perfusion, encourag-ing results have been obtained with regard to the selection ofpatients with an extensive area of ischaemic penumbra andtherefore potential candidates for thrombolytic therapy. Inaddition, qualitative measurements of the contralateral sideprovide reliable data and offer a valuable alternative that is atany rate indicative of the state of cerebral perfusion [40].

Finally, it is useful to remember that the interpretation ofperfusion maps is definitely facilitated and made more accu-rate by the availability of information on the state of the in-tra- and extracranial vascular anatomy. With the advent ofMDCT technology, CT angiography, performed with the ad-ministration of an additional bolus of 70–90 ml of contrastimmediately after p-CT, allows accurate assessment of thepatency of the epiaortic and intracranial arteries and of thepresence of collateral circulations in acute cerebrovasculardisease. It may also play a major role in the selection of is-chaemic stroke patients for the most appropriate treatment(Fig. 10) [47]. In a context of acute cerebrovascular disease,p-CT combined with CT angiography therefore provides arapid, efficient and practical tool for identifying the cause,extent and pathophysiology of ischaemia, nd for optimisingtreatment decisions.

Chronic ischaemic cerebral disease (vascular reserve)

In patients with chronic cerebral ischaemia caused by steno-sis of the intracranial arteries or epiaortic vessels, it is nec-

stati confermati in un recente studio condotto in pazientitrattati con fibrinolisi intra-arteriosa [40] ed il modello dipenombra, visualizzato con le tecniche di p-TC, è risultatoessere accurato anche in confronto alle dimostrazioni otte-nute con studi di DWI/PWI in fase acuta e tardiva [15, 39,42].

Su queste basi teoriche ed evidenze scientifiche si basanoalcuni software commercialmente disponibili, che, mediantel’uso di valori soglia per l’MTT o il CBF ed il CBV, calcola-ti pixel per pixel, forniscono mappe colore differenziate, perl’identificazione rapida e diretta, sebbene approssimativa,delle aree infartuate e di quelle di penombra (Fig. 8).

La p-TC, rispetto alla TC di base, è risultata essere si-gnificativamente più sensibile, specifica ed accurata nelconfermare l’ischemia e delinearne l’estensione [43] e, no-nostante offra limitata copertura anatomica, ha dimostratodi avere 95% di accuratezza nella delineazione dell’esten-sione degli infarti sopra-tentoriali [21, 43]. Solitamente, nelpaziente con ictus, il livello di scansione viene fissato in cor-rispondenza dei gangli della base, in modo da ottenere unarappresentazione dei tre principali territori vascolari sopra-tentoriali (Fig. 9). Qualora si voglia raddoppiare la coper-tura anatomica, una seconda sca,nsione, ad un altro livello,può essere effettuata osservando un’attesa, rispetto allascansione precedente, di 3–6 min. Un limite della p-TC, so-prattutto in confronto alla RM, è la relativa insensibilitàagli infarti lacunari [44], l’esposizione alle radiazioni io-nizzanti, e l’uso del MdC iodato. La somministrazione diMdC iodato non ionico in emergenza, anche senza preventi-va valutazione della creatininemia, è comunque risultata si-cura in una larga serie di pazienti con ictus cerebrale acuto,sottoposti a p-TC, con esclusione dei pazienti con insuffi-cienza renale nota, paraproteinemia nota, trapianto renale,assunzione di farmaci nefrotossici, e/o lunga storia di dia-bete mellito [45].

In conclusione, sebbene la validità delle misurazioniquantitative della p-TC sia messa in discussione dalla lorovariabilità legata alla scelta dell’AIF, al posizionamentodelle ROIs ed agli artefatti da volume parziale [46] e sebbe-ne ulteriori studi siano necessari per confrontare le misura-zioni della p-TC con quelle delle altre metodiche di studiodella perfusione cerebrale, i risultati sinora disponibili ap-paiono incoraggianti riguardo alla selezione di pazienti conestesa area di penombra ischemica, e quindi potenzialmentebuoni candidati per la terapia trombolitica, ed inoltre, le mi-surazioni qualitative relative al controlato, offrendo dati af-fidabili, restano una valida alternativa, comunque indicativadello stato della perfusionale cerebrale [40].

Infine è utile qui ricordare che l’interpretazione dellemappe di perfusione è sicuramente facilitata e resa più ac-curata dalla disponibilità di informazioni sullo stato anato-mico vascolare intra- ed extra-cranico. Con l’avvento dellatecnologia TC multidetettore, l’angio-TC, eseguita subitodopo la p-TC, con la somministrazione di un ulteriore bolodi 70–90 ml di MdC, permette un’accurata valutazione dellapervietà delle arterie epiaortiche ed intra-craniche, nonchédella presenza di circoli collaterali nelle patologie cerebro-vascolari acute e può avere un ruolo significativo nella sele-zione dei pazienti con ictus ischemico, ai fini di un corretto


Fig. 9 Two 10-mm-thick oblique axial slices oriented parallel to the orbitalroof (2 cm cranially) and passing through the cerebral hemisphere allow vi-sualisation of the three major supratentorial vascular territories (anterior,main and posterior carotid arteries).

Fig. 9 Un piano di scansione orientato lungo il tetto delle orbite, e posizio-nato circa 2 cm cranialmente a queste, consente la visualizzazione, nelledue fette di 10 mm, di una rappresentazione dei tre territori vascolari so-pratentoriali: il territorio dell’arteria cerebrale anteriore, della media edella posteriore.

trattamento (Fig. 10) [47]. Nel contesto della patologia ce-rebro-vascolare acuta, quindi, la p-TC, combinata con l’an-gio-TC, rappresenta una soluzione rapida, efficiente e prati-ca per diagnosticare l’eziologia, l’estensione e la fisiopato-logia dell’ischemia, così da ottimizzare la scelta terapeutica.

Patologia cerebrale ischemica cronica (riserva vascolare)

Nei pazienti con ischemia cerebrale cronica causata da ste-nosi arteriose intra-craniche o dei vasi epi-aortici, è neces-sario distinguere le condizioni di stabile compenso emodina-mico, dalle situazioni in cui il compenso è instabile, ed il pa-renchima cerebrale è sottoposto ad uno stress emodinamicoe metabolico [48]. Tenendo presente il principio del volumecentrale (CBF=CBV/MTT), tipicamente, una stenosi arterio-sa emodinamicamente significativa induce un prolungamen-to del MTT che innesca a sua volta i meccanismi dell’auto-regolazione cerebrale, con conseguente vasodilatazione, ri-flessa dall’incremento del CBV, con CBF normale o lieve-mente diminuito. Questo quadro perfusionale tipico perònon fornisce informazioni sulla gravità dell’ipoperfusione,né sulle capacità residue del circolo cerebrale di adattarsiad ulteriori modificazioni emodinamiche, ovvero sull’esi-stenza di una riserva cerebro-vascolare. La valutazione del-la riserva cerebro-vascolare si può ottenere osservando co-me la perfusione cerebrale reagisce in risposta ad uno stressemodinamico, appositamente provocato mediante sommini-strazione di un agente vasoattivo. L’acetazolamide, iniettatae.v., in condizioni normali causa dilatazione delle arteriolecerebrali ed incremento del flusso cerebrale. I pazienti chehanno esaurito la riserva cerebro-vascolare presentano giàin condizioni di base vasodilatazione massima nelle areeipoperfuse e non sono quindi in grado di rispondere allostress emodinamico indotto dall’acetazolamide. Si ritieneche tali pazienti siano a rischio elevato di infarto cerebrale epossano beneficiare di interventi di rivascolarizzazione peraumentare il CBF nelle aree ipoperfuse [48]. La p-TC primae 20 min dopo la somministrazione e.v. di 1000 mg di aceta-zolamide può individuare i pazienti a rischio di infarto tra iportatori di stenosi arteriose epi-aortiche o intra-craniche[48]. Dopo la somministrazione di acetazolamide un incre-mento del CBF pari al 20%–40% rispetto alle condizioni dibase è considerato normale, un incremento di meno del 5% èconsiderato indicativo di insufficienza emodinamica, mentrela riduzione paradossa del CBF rispetto alla condizione dibase è segno di furto vascolare, indicativo di tessuto ad altorischio di infarto [49]. L’acetazolamide è generalmente bentollerata; sono stati descritti effetti collaterali lievi quali pa-restesie e cefalea e sebbene siano stati riportati casi di at-tacchi ischemici transitori, l’eventuale ischemia indotta èsempre stata reversibile [48]. La p-TC può trovare utile ap-plicazione anche nella valutazione dell’efficacia delle pro-cedure di rivascolarizzazione cerebrale, nel periodo post-operatorio di stenting o endoarterectomia carotidea (Fig.11) [48, 50], o per la valutazione quantitativa del CBF inpazienti sottosposti a test di occlusione carotidea tempora-nea (“balloon occlusion test”), usato prima di procedurechirurgiche o endo-vascolari in cui sia previsto il sacrificioo l’occlusione prolungata dell’arteria carotide interna.

1236


Fig. 10 Computed tomography angiography (CTA), used to complementperfusion CT in this patient with acute right hemiplegia and aphasia, clear-ly shows left M1 occlusion (red arrow on exam at 2.5 h), which is the causeof the perfusion abnormalities visible on the colour map. Postthrombolysisfollow-up CTA, at 24 h, shows M1 recanalization (red arrow).

Fig. 10 L’angio-TC cerebrale, esame complementare alla perfusione-TC,dimostra chiaramente, in questo paziente con esordio acuto di emiplegia de-stra ed afasia, l’occlusione del tratto M1 dell’arteria cerebrale media di si-nistra (freccia rossa nell’esame a 2,5 h), responsabile delle alterazioni per-fusionali evidenziate dalla mappa colore. Il controllo angio-TC a 24 h di di-stanza, dopo trattamento fibrinolitico, dimostra la ricanalizzazione del vaso(freccia rossa).

essary to distinguish between situations of stable haemody-namic compensation and those in which compensation isunstable and the brain parenchyma is subject to haemody-namic and metabolic stress [48]. Bearing in mind the centralvolume theorem (CBF=CBV/MTT), a haemodynamicallysignificant arterial stenosis will typically result in a pro-longed MTT, which in turn will trigger cerebral autoregula-tion mechanisms, with consequent vasodilatation reflectedby an increase in CBV, with normal or slightly decreasedCBF. This typical perfusion pattern does not, however, giveinformation on the severity of hypoperfusion or on theresidual capacity of the cerebral circulation to adjust to fur-ther haemodynamic changes – in other words, on the exis-tence of a cerebrovascular reserve. Assessment of the cere-brovascular reserve may be obtained by observing howbrain perfusion reacts to a haemodynamic stress provokedby the administration of a vasoactive agent. Under normalconditions, administration of intravenous acetazolamidecauses dilatation of the cerebral arterioles and an increase inCBF. Patients who have exhausted the cerebrovascular re-serve show maximal vasodilatation in the hypoperfused ar-eas already at baseline and are therefore unable to respondto the haemodynamic stress induced by acetazolamide.These patients are believed to be at high risk for cerebral in-farction and to benefit from revascularisation procedures toincrease CBF in hypoperfused areas [48]. p-CT before and20 min after i.v. administration of 1,000 mg of acetazo-lamide may identify patients at risk of infarction among

1237

those with stenosis of the epiaortic or intracranial arteries[48]. After acetazolamide administration, a 20%–40% in-crease in CBF relative to baseline is considered normal. Anincrease less than 5% is considered indicative of haemody-namic insufficiency, whereas a paradoxical reduction ofCBF relative to baseline is a sign of vascular shunting andthus of tissue at a high risk of infarction [49]. Acetazo-lamide is generally well tolerated; the reported side effectsare mild, such as paraesthesia and headache, and althoughthere have been cases of transient ischaemic attacks, the in-duced ischaemia was always reversible [48]. p-CT may beusefully employed also to assess the efficacy of cerebralrevascularisation procedures postoperatively after stentingor carotid endarterectomy (Fig. 11) [48, 50] or for quantita-tive assessment of CBF in patients undergoing a balloon oc-clusion test before surgical or endovascular procedures in-volving sacrificing or prolonged occlusion of the internalcarotid artery.

Subarachnoid haemorrhage and vasospasm

Vasospasm is a common complication of subarachnoidhaemorrhage (SAH) in the early subacute phase [6]. Angio-graphic evidence of vasospasm is present in 60%–80% ofpatients with SAH, whereas 30% of patients present symp-toms of vasospasm, and half of these develop cerebral in-farction [51]. Transcranial Doppler ultrasound is the most

Emorragia sub-aracnoidea e vasospasmo

Il vasospasmo è una complicanza frequente dell’emorragiasub-aracnoidea (ESA) nella fase subacuta precoce [6].L’evidenza angiografica di vasospasmo è presente nel60%–80% dei pazienti con ESA, il 30% ne presenta i sinto-mi, e la metà di questi sviluppa un infarto cerebrale [51].L’eco-doppler transcranico è la modalità più usata per ilfollow-up non invasivo in questi pazienti, per guidare le scel-te terapeutiche e controllarne l’efficacia, ma, oltre ad essereoperatore dipendente, non offre misurazioni quantitative alivello tissutale ed è gravata da scarsa specificità [52]. An-che se non sono ancora disponibili studi in grado di fornirevalori di soglia dei parametri di perfusione, la misurazionedel CBF, CBV e MTT con p-TC, associata a studi anatomicivascolari con angio-TC, potrebbe rappresentare un utilestrumento diagnostico per il follow-up non invasivo dei pa-zienti con vasospasmo conseguente ad ESA [6], fornendoinformazioni utili al trattamento medico ed anche alla sceltadella tempistica chirurgica.

Trauma cranico

La predizione della prognosi nei pazienti con trauma crani-co severo rimane un compito complesso e controverso. Al-cuni parametri clinici sono considerati predittori indipen-denti di mortalità nei traumi cranici gravi. La TC conven-


Fig. 11 Perfusion-computed tomography (p-CT) before and after right internal carotid endarterectomy.In this patient with mild but progressive left hemisyn-drome, CT angiography and p-CT (upper row) show severe right internal carotid stenosis causing hypoperfusion of the whole right cerebral hemisphere (thereis a foetal origin of the right posterior cerebral artery, not shown in the figure). Mean transit time is prolonged, cerebral blood flow is diminished and cerebralblood volume is slightly increased, an expression of autoregulatory mechanisms A follow-up study performed at day 3 postendarterectomy (bottom row) showsvascular lumen reconstitution and complete resolution of the perfusion abnormality.

Fig. 11 Studio perfusione-TC prima e dopo endoarterectomia carotidea interna destra. Lo studio angio-TC e p-TC (fila superiore), in questo paziente con emi-sindrome sn lieve ma ingravescente, mostra stenosi serrata del bulbo carotideo destro, cui si associa ipoperfusione di gran parte dell’emisfero cerebrale de-stro (il paziente è portatore di un’origine fetale dell’arteria cerebrale posteriore destra, rifornita per via comunicante posteriore; non mostrata nella figura),testimoniata dal prolungamento del MTT, dalla riduzione del CBF e dal lieve aumento del CBV, espressione dei meccanismi di autoregolazione. Il controlloangio-TC e p-TC (fila inferiore) eseguito tre giorni dopo l’intervento di endoarterectomia carotidea destra documenta la ricostituzione del lume vascolare ela risoluzione del deficit perfusionale emisferico destro.

frequently used modality in the noninvasive follow-up ofthese patients, in guiding treatment decisions and in moni-toring the effectiveness of treatment. However, it is operatordependent, unable to provide quantitative measurements atthe tissue level and suffers from limited specificity [52].Even though no study has yet been able to provide thresholdvalues for the perfusion parameters, p-CT measurement ofCBF, CBV and MTT, combined with vascular anatomy stud-ies with CT angiography, might represent a valuable diag-nostic tool for the noninvasive follow-up of patients withSAH-related vasospasm [6], as it provides information use-ful for medical management of patients and for choosing thebest timing for surgery.

Head trauma

Predicting outcomes in patients with severe head trauma re-mains a complex and controversial issue. Several clinical pa-rameters are considered independent predictors of mortalityin severe head trauma. Conventional CT has a high sensitiv-ity for detection of intracranial lesions requiring neurosurgi-cal intervention, but it does not offer reliable prognostic in-formation. p-CT performed on patients with severe headtrauma on emergency room admission proved to be moresensitive than CT in detecting nonhaemorrhagic cerebralcontusions at risk of delayed haemorrhage due to hypoperfu-sion (Fig. 12) [53] and to have good prognostic capabilities,thanks to the assessment of brain haemodynamics. A findingof cerebral hypoperfusion, in generally hypotensive patients,indicates a loss of cerebrovascular autoregulation and isthought to be a predictor of the development of cerebraloedema, whereas normal or increased perfusion valueswould indicate a positive outcome [54].

Brain tumours

In the study of brain tumours, there is growing interest in thenoninvasive assessment of tumour vascularity [55]. Somebrain tumours are characterised by neoangiogenesis and hy-pervascularity, which result in increased microvascular per-meability [measured as “permeability surface area product”(PS) or as contrast transfer coefficient (K-trans), in ml/100gper minute] and increased CBV, due to the presence of nu-merous tortuous vascular structures, with immature, disrupt-ed or absent BBB [56]. Contrast enhancement, the key diag-nostic element in morphological imaging, is a poorly specif-ic finding that in tumours may be caused by BBB abnormal-ities, hypervascularity, extent of the interstitial space or acombination of these factors. Perfusion imaging modalities,by measuring both CBV and PS, allow a separate assessmentof the main components of neoangiogenesis (Fig. 13) [56].Numerous studies [55, 56] have demonstrated that ingliomas, PS and CBV, as measured by perfusion-MRI tech-niques (with contrast-enhanced T2*-W sequences based onmagnetic susceptibility, and contrast-enhanced T1-W se-quences), correlate with the mitotic index, histological grad-ing and biological aggressiveness. If the extreme disruptionof microvascular permeability of some tumours causes ex-cessive leakage of contrast material during the first pass of

zionale possiede alta sensibilità nell’individuazione di lesio-ni intra-craniche che necessitano di intervento neurochirur-gico, ma non offre validi elementi di tipo prognostico. La p-TC eseguita in acuto, al momento della prima valutazioneradiologica, nei pazienti con trauma cranico severo, si è di-mostrata più sensibile della TC per l’individuazione di le-sioni contusive cerebrali non emorragiche, ma a rischio diemorragia tardiva, perché caratterizzate da fenomeni diipoperfusione (Fig. 12) [53] e dotata di una buona capacitàprognostica, grazie alla valutazione dell’emodinamica cere-brale. Il riscontro di ipoperfusione cerebrale, in pazienti ge-neralmente ipotesi, indica la perdita dell’autoregolazionecerebro-vascolare e sarebbe in grado di predire lo sviluppodi edema cerebrale, mentre valori di perfusione normali oaumentati rappresenterebbero indicatori prognostici positi-vi [54].

Tumori intra-cranici

Nello studio delle neoplasie intra-craniche crescente inte-resse è rivolto alla valutazione non-invasiva della vascola-rizzazione tumorale [55]. Alcuni tumori intracranici sonocaratterizzati da neo-angiogenesi ed ipervascolarizzazione,che risultano in aumentata permeabilità vascolare (misura-ta come “permeability surface product” (PS) o come coeffi-ciente di trasferimento di contrasto (K-trans), in [ml/100g/min]), e incremento del CBV, per la presenza di strutturevascolari più numerose, tortuose, con barriera emato-ence-falica immatura, danneggiata o assente [56]. Il contrast-enhancement, elemento diagnostico chiave dell’imagingmorfologico, è un reperto poco specifico, che nei tumori puòessere determinato dall’alterazione della BEE, dall’iperva-scolarizzazione, dall’ampiezza dello spazio interstiziale odalla concomitanza dei suddetti fattori. Le metodiche diimaging perfusionale, valutando sia il CBV, sia la PS, scom-pongono gli elementi principali della neo-angiogenesi, e nepermettono una valutazione separata (Fig. 13) [56]. Nume-rosi studi [55, 56] dimostrano che nei gliomi, la PS ed ilCBV, misurati con tecniche di RM-perfusione (con sequenzecontrast-enhanced T2*-W, basate sulla suscettibilità ma-gnetica, e contrast-enhanced T1-W), correlano con l’indicemitotico, il grading istologico e l’aggressività biologica. Sel’estrema alterazione della permeabilità vascolare in alcunitumori causa uno stravaso eccessivo del mezzo di contrastogià durante il primo passaggio del bolo, le misurazioni delCBV, per essere accurate, necessitano di appropriate stra-tegie di correzione (ad esempio procedure di “gamma-fit-ting” della curva densità-tempo). In tali tumori, ipervasco-larizzati e con alterata permeabilità, le misurazioni dellaPS o del K-trans, sembrano essere più utili, perché correla-no più strettamente con il grado dei glomi. Inoltre anche larisposta alle terapie anti-angiogenetiche recentemente in-trodotte, con riduzione della crescita tumorale, trova il suocorrispettivo in una riduzione dei valori di PS [57]. A taleproposito, un recente studio condotto da Mills et al. [58],utilizzando la RM, dimostra correlazione statistica e pro-porzionalità diretta tra CBV e/o K-trans e grado istologiconei glomi, ma nel sottogruppo dei glomi di alto grado (III-IVWHO), il K-trans correla in maniera proporzionale diretta

1238


1239

the bolus, the CBV measurements will require appropriatecorrection strategies (e.g. time-density-curve gamma-fittingprocedures). In such hypervascular tumours with disruptedpermeability, PS or K-trans measurements appear to be moreuseful, as they correlate more closely with the grade ofgliomas. Furthermore, reduced tumour growth as a responseto recent antiangiogenic therapies is reflected by decreasedPS values [57]. In this context, a recent MRI study conduct-ed by Mills et al. demonstrated a statistical correlation and di-rect relation between CBV and/or K-trans and histologicalgrade in gliomas [58]. However, in the subgroup of high-grade gliomas [World Health Organisation (WHO) III-IV],K-trans was directly related to length of survival. The au-thors explain this finding as a possible effect of increased mi-crovascular permeability in the tumour, which would allowbetter penetration of the chemotherapeutic and antiangio-genic agents. Measurement of BBB permeability by p-CT orp-MRI is based on the same mathematical models, the mostfrequently used of which is the Patlak model [59]. This mod-el describes a method to measure the transfer-rate constant ofcontrast material from the vessel to the interstitium, through amathematical comparison (deconvolution) between the time-density curve or a time-signal curve obtained in tumour tis-

con la sopravvivenza; questa evidenza viene spiegata dagliautori come possibile effetto dell’aumentata permeabilitàvascolare nel tumore, che permetterebbe una migliore pene-trazione degli agenti chemioterapici ed anti-angiogenici. Lamisurazione della permeabilità della BEE ottenuta con p-TC o con p-RM si fonda sull’uso degli stessi modelli mate-matici, tra i quali, uno dei più usati è il modello di Patlak[59]. Questo modello descrive un metodo per misurare lacostante di trasferimento del mezzo di contrasto dal vasoall’interstizio, operando un processo di confronto matema-tico (deconvoluzione) tra una curva densità-tempo o segna-le-tempo rilevata nel tessuto tumorale (dove è presente stra-vaso di MdC) ed una curva rilevata nel lume di un’arteria diriferimento o AIF (dove si assume non avvenga stravaso diMdC). Le tecniche di imaging di perfusione trovano utilitànello studio dei tumori intra-cranici nel tentativo di facilita-re la distinzione tra tumore primitivo e metastatico, nel ren-dere più accurato il grading, nella valutazione della rispo-sta alle terapie antiangiogenetiche, e nella diagnosi diffe-renziale tra radionecrosi e recidiva tumorale; inoltre si staaffermando il ruolo dell’imaging perfusionale per la sceltadel bersaglio delle procedure bioptiche, scelta basata sullaindividuazione delle aree tumorali a maggiore aggressività


Fig. 12 Perfusion-computed tomography (p-CT) in head trauma. In this pa-tient with head trauma and left parietal bone fracture, p-CT shows a largearea of hypoperfused brain parenchyma in the left temporoparietooccipitalregion, well beyond the limits of the hypodense contusion documented byenhanced CT. The perfusion deficit suggests local haemodynamic impair-ment caused by the trauma, which might represent a prognostic indicator ofdelayed cerebral haemorrhage and brain oedema.

Fig. 12 Perfusione-TC nel trauma cranico. In questo paziente con traumacranico e frattura parietale sinistra lo studio p-TC mostra una vasta area diipoperfusione temporo-parieto-occipitale sn, caratterizzata da aumentativalori di MTT e ridotti valori di CBF e CBV, estesa ben oltre i limiti dellalesione contusiva ipodensa temporo-parietale sinistra, adiacente alla frat-tura, visibile nell’esame TC morfologico. Il deficit di perfusione suggerisceun’alterazione emodinamica locale causata dal trauma, che potrebbe rap-presentare un indice prognostico per lo sviluppo di emorragie cerebrali infase tardiva ed edema.

Fig. 13 Evaluation of cerebral blood volume (CBV) and permeability withperfusion computed tomography (p-CT) in intracranial tumours. Contrastenhancement of this leiomyosarcoma dural metastasis is the result of hyper-vascularity and high vascular permeability. These two components are sep-arately measured by p-CT: vascularity is expressed by CBV values, andpermeability is reflected by microvascular permeability, as seen on the para-metric pixel-based colour maps and the time-density curve obtained from aregion of interest on the tumour mass.

Fig. 13 Esempio di perfusione-TC in un tumore endocranico. In questa me-tastasi durale da leiomiosarcoma l’enhancement dopo MdC, visibilenell’esame TC morfologico, viene scomposto nelle sue determinanti princi-pali: l’ipervascolarizzazione, espressa dagli alti valori di CBV, e l’assenzadi barriera emato-encefalica, riflessa dagli alti indici di permeabilità, che sidesumono dalle mappe parametriche a colori e dalla morfologia della cur-va densità/tempo riferibile ad una ROI posizionata sulla lesione neoplastica.

sue (where contrast leakage is present) and the curve ob-tained for the lumen of a reference artery or AIF (where it isassumed that no leakage occurs). Perfusion-imaging tech-niques have been found useful in the study of brain tumoursto facilitate the distinction between primary or metastatic tu-mour, make grading more accurate, evaluate response to an-tiangiogenic agents and differentiate radiation necrosis fromtumour recurrence. In addition, the role of perfusion imagingis also gaining ground in guiding biopsy procedures, wherethe biopsy target is chosen based on identification of the mostmalignant area in a heterogeneous tumour [56].

In contrast to p-MRI, only a few small studies are avail-able on the use of p-CT in human brain tumours [7, 60, 61].The examination is performed using a similar technique tothat described for ischaemic disease, and the scan level cor-responds to the tumour site. To determine permeability, it ispreferable to obtain time-density curves for the equilibriumphase rather than only for the first passage of the bolus. So,after 50 s of scanning, cine-mode images continue to be ac-quired for approximately 3 min at a rate of one scan every 15s. CBV and permeability measurements are made by posi-tioning several small ROIs over the tumour mass, taking careto exclude large vascular structures from the measurements,and the measurements in the ROIs are compared with thoseof a mirror area on the contralateral side. The most recentscientific data, many of which are still unpublished, suggestthat it is the maximum rather than the mean values of CBVand PS in the tumour that correlate with histopathologicalgrading, as is also the case with histological assessment,which assigns a WHO grade on the basis of the most malig-nant portion of the tumour.

In theory, p-CT could offer several advantages over p-MRI in terms of spatial resolution, insensitivity to paramag-netic susceptibility artefacts (in cases with haemorrhage, cal-cifications, metallic implants), linear correlation betweencontrast concentration and density and quantitative CBV andpermeability measurements, even in hypervascular tumours.In practice, however, no published study has compared theresults of the two methods on representative series of pa-tients with brain tumours. On the other hand, radiation dose,potential toxicity of iodinated contrast material and limitedanatomical coverage of p-CT still justify the predominantuse of MRI, a modality that remains crucial in the morpho-logical imaging of tumours [7].

Limitations, artefacts and controversies

Although the ability of p-CT to provide quantitative measure-ments has been confirmed by comparison with PET, SPECTand Xe-CT, its accuracy has not yet been unquestionablydemonstrated, probably as a result of heterogeneous studymethodologies adopted by the various authors. Furthermore,the quantitative measurements are dependent on several vari-ables, such as the software used, bolus dispersion (caused bytoo slow an injection rate, insufficient cardiac function,haemodynamically significant arterial stenoses), AIF selec-tion, partial-volume artefacts, the misleading contribution of

nel contesto dell’eterogeneità della neoplasia [56]. Contrariamente a quanto verificatosi per gli studi di RM-

perfusione, sono disponibili solo pochi e limitati studisull’uso della p-TC nei tumori cerebrali negli uomini [7, 60,61]. L’esame si effettua con tecnica analoga a quella de-scritta per la patologia ischemica ed il livello di scansione ènaturalmente corrispondente alla sede del tumore. Per lamisurazione della permeabilità è preferibile disporre di cur-ve densità/tempo all’equilibrio invece che limitate al primopassaggio del bolo; quindi oltre i 50 s di scansione, si conti-nuano ad acquisire immagini in modalità cine, per circa 3min, al ritmo di 1 scansione ogni 15 s. Le misurazioni delCBV e della permeabilità si effettuano posizionando multiplepiccole ROI nel contesto della massa tumorale, avendo curadi escludere dalla misurazione le grosse strutture vascolari,e si confrontano ad un’area speculare nel controlato. I piùrecenti dati scientifici, molti ancora non pubblicati, suggeri-scono che più dei valori medi di CBV e PS nel contesto del-la lesione tumorale, siano i valori massimi a correlare con ilgrading istopatologico, così come accade peraltro per l’esa-me istologico, che assegna il grado WHO in base alla por-zione del tumore a più alta malignità.

In teoria la p-TC potrebbe avere vantaggi rispetto alletecniche di RM-perfusione, in termini di risoluzione spaziale,insensibilità agli artefatti di suscettibilità paramagnetica (incasi con emorragia, calcificazioni, impianti metallici), cor-relazione lineare tra concentrazione di MdC e densità, e mi-surazioni quantitative di CBV e permeabilità, anche in tu-mori ipervascolari. In pratica però non sono stati pubblicatifinora studi che abbiano valutato a confronto i risultati del-le due metodiche nella patologia tumorale endocranica, suserie rappresentative di pazienti. D’altra parte, la dose diradiazioni, la potenziale tossicità del MdC iodato, la limita-ta copertura anatomica, rappresentano fattori che ancoragiustificano l’uso prevalente della RM, metodica comunqueirrinunciabile nell’imaging morfologico nei tumori [7].

Limitazioni, artefatti e controversie

Sebbene la capacità della p-TC di fornire misurazioni quan-titative sia stata confermata, come precedentemente detto, dastudi comparativi con PET, SPECT e Xe-TC, la sua accura-tezza non è ancora stata provata in maniera incontrovertibi-le, probabilmente anche a causa di metodologie di studio nonomogenee tra i diversi autori. Le misurazioni quantitative so-no inoltre dipendenti da multiple variabili, quali il softwareimpiegato, la dispersione del bolo (causata da un’iniezionetroppo lenta, un’insufficiente funzione cardiaca, stenosi arte-riose emodinamicamente significative), la scelta dell’AIF, gliartefatti da volume parziale, l’ingannevole contributo del li-quor e delle strutture vascolari alle misurazioni, il posiziona-mento delle ROI, ed infine le significative differenze perfusio-nali tra sostanza grigia e sostanza bianca. Nonostante isoftware commerciali per l’analisi dei dati di perfusione sia-no relativamente semplici da usare, è necessaria la compren-sione delle problematiche insite nell’esame e nelle procedure

1240


1241

CFS and vascular structures to the measurements, ROI posi-tioning and, finally, the significant perfusion differences be-tween grey and white matter. Although commercial softwarepackages for analysis of perfusion data are relatively easy touse, operators need to master the issues inherent to the exam-ination and postprocessing procedures and require training inusing them. Data derived from perfusion studies conductedby expert radiologists have been shown to have good repro-ducibility [62], whereas no study has evaluated reproducibil-ity of data among nonexpert radiologists. Further disadvan-tages of p-CT, above all in ischaemic disease, are its limitedanatomical coverage and limited sensitivity to lacunar infarc-tions. In patients with ischaemic stroke, thrombolytic therapy,when indicated, should be initiated as soon as possible, so di-agnostic imaging needs to be timely, accurate and fast. Com-plementation of a conventional CT study of the brain with p-CT and CT angiography usually requires 10-12 min, whereaspostprocessing with automatic software takes no longer than3 min to provide colour-coded parametric maps that canguide the clinical treatment decisions. Only accurate quanti-tative evaluations, usually unnecessary in emergency settings,require longer postprocessing times. The disadvantage of thissmall delay in imaging procedures is widely compensated forby the acquisition of diagnostic information of major clinicalimportance, above all in those patients in the 3- to 6-h timewindow and those with an unknown time interval from symp-tom onset of symptoms, who are currently excluded fromtreatment.

As is known, p-CT employs ionising radiation and poten-tially nephrotoxic, hyperosmolar and allergenic iodinatedcontrast material, so the use of the technique requires indi-vidual clinical assessment, appropriate indications and strate-gies to contain the radiation dose.

Conclusions

In conclusion, p-CT allows reliable and rapid quantitativeassessment of CBF and CBV, providing direct visualisationof cerebral autoregulation mechanisms. It is therefore a valu-able alternative to other modalities for the measurement ofbrain perfusion, compared to which it has the advantage ofbeing readily available and accessible even in emergencysettings. For this reason, p-CT proves most useful in acute is-chaemic stroke where, used in combination with CT angiog-raphy, it offers a complete overview of the causes of hypop-erfusion and its haemodynamic and pathophysiological ef-fects on the brain in a fast, noninvasive manner. p-CT is alsohelpful in patients with other, acute or chronic, cerebrovas-cular diseases; in the follow-up of patients with SAH; in pre-and postoperative assessment of patients undergoing cere-bral revascularisation procedures; and in brain tumours fordiagnosis, grading, biopsy guidance and monitoring treat-ment response.

Further studies are required to establish the accuracy, reli-ability and reproducibility of the quantitative measurements,but available data appear encouraging and indicate a majorclinical impact.

di post-processing e di un periodo di training per il loro uso;una buona riproducibilità è stata dimostrata, nei dati estrattidagli studi di perfusione, tra radiologi esperti [62], mentrestudi di questo tipo non sono ancora stati condotti per valu-tare la riproducibilità tra medici non esperti. Ulteriori svan-taggi della p-TC, soprattutto nelle applicazioni che riguarda-no la patologia ischemica, come già detto, sono la limitatacopertura anatomica e la scarsa sensibilità verso gli infartilacunari. Nei pazienti colpiti da ictus ischemico è di fonda-mentale importanza che il trattamento trombolitico sia ini-ziato, se indicato, il più rapidamente possibile, ed è quindiauspicabile che la fase diagnostica radiologica sia tempesti-va, accurata e veloce. Il completamento di un esame TC con-venzionale dell’encefalo con lo studio perfusionale e angio-TC richiede solitamente 10–12 minuti, mentre le procedure dipost-processing, con software automatici, richiedono non piùdi 3 minuti per ottenere mappe parametriche colore ai fini didecisioni clinico-terapeutiche; solo valutazioni quantitativeaccurate, solitamente non necessarie in situazioni di emer-genza, richiedono tempi di post-processing più lunghi. Losvantaggio di questo modesto ritardo nelle procedure di ima-ging è di solito ampiamente compensato dall’acquisizione diinformazioni diagnostiche di grande rilevanza clinica, so-prattutto in quei pazienti nella finestra delle 3–6 ore ed inquelli con intervallo sconosciuto dall’insorgenza dei sintomi,attualmente esclusi dal trattamento.

La p-TC, come ovvio, utilizza radiazioni ionizzanti, eMdC iodato potenzialmente nefrotossico, iperosmolare e al-lergenico, pertanto l’impiego di tale metodica necessita divalutazione clinica individualizzata, indicazioni appropriate,e strategie di contenimento della dose di radiazioni.

Conclusioni

In conclusione, la p-TC permette una valutazione quantitati-va affidabile e veloce del CBF e del CBV, offrendo così unavisualizzazione diretta dei meccanismi di autoregolazione ce-rebrale, e ponendosi come valida alternativa alle altre moda-lità di misurazione della perfusione cerebrale, rispetto allequali ha il maggior vantaggio di essere una tecnica pronta-mente disponibile ed accessibile, anche in condizioni di emer-genza. Per tale ragione la p-TC è utile soprattutto nella pato-logia ischemica cerebrale acuta, situazione in cui, con il con-comitante impiego dell’angio-TC, offre in maniera rapida enon-invasiva, una completa panoramica della causa dell’ipo-perfusione, nonché delle sue ripercussioni emodinamiche e fi-siopatologiche sul parenchima cerebrale. Inoltre la p-TC tro-va utile impiego in pazienti con altre patologie cerebro-va-scolari, acute e croniche, nel follow-up di pazienti con ESA,nella valutazione pre- e post-chirurgica dei pazienti sottopo-sti ad interventi di rivascolarizzazione cerebrale, e per la dia-gnosi, il grading, la guida alle procedure bioptiche, ed il con-trollo durante la terapia, dei tumori intra-cranici.

Ulteriori studi sono necessari per determinare l’accura-tezza, l’affidabilità e la riproducibilità dei risultati quantita-tivi, ma i dati finora disponibili appaiono incoraggianti e dinotevole impatto clinico.


1242


References/Bibliografia

1. Wintermark M, Sesay M, Barbier E et al(2005) Comparative overview of brainperfusion imaging techniques. Stroke36:e83–e99

2. National Institute of NeurologicalDisorders and Stroke (NINDS) r-TPAStroke Study Group (1995) Tissueplasminogen activator for acuteischemic stroke. N Engl J Med333:1581–1587

3. Koenig M, Klotz E, Luka B et al (1998)Perfusion CT of the brain: diagnosticapproach for early detection of ischemicstroke. Radiology 209:85–93

4. Nabavi DG, Cenic A, Craen RA et al(1999) CT assessment of cerebralperfusion: experimental validation andinitial clinical experience. Radiology213:141–149

5. Jain R, Hoeffner EG, Deveikis J et al(2004) Carotid perfusion CT withballoon occlusion and acetazolamidechallenge test: feasibility. Radiology231:906–913

6. Wintermark M, Ko NU, Smith WS et al(2006) Vasospasm after subarachnoidhemorrhage: utility of perfusion CT andCT angiography on diagnosis andmanagement. AJNR Am J Neuroradiol27:26–34

7. Roberts HC, Roberts TP, Lee TY,Dillon WP (2002) Dynamic contrast-enhanced CT of human brain tumors:quantitative assessment of bloodvolume, blood flow and microvascularpermeability–report of two cases. AJNRAm J Neuroradiol 23:828–832

8. Bock JC, Henrikson O, Gotze AH et al(1995). Magnetic resonance perfusionimaging with gadolinium-DTPA. Aquantitative approach for the kineticanalysis of first-pass residue curves.Invest Radiol 30:693–699

9. Eastwood JD, Lev MH, Provenzale JM(2003) Perfusion CT with iodinatedcontrast material. AJR Am J Roentgenol180:3–12

10. Wintermark M, Maeder P, Verdun FR etal (2000) Using 80 kVp versus 120 kVpin perfusion CT measurement ofregional cerebral blood flow. AJNR AmJ Neuroradiol 21:1881–1884

11. Wintermark M, Smith WS, Ko NU et al(2004) Dynamic perfusion CT:optimizing the temporal resolution andcontrast volume for calculation ofperfusion CT parameters in strokepatients. AJNR Am J Neuroradiol25:720–729

12. Konig M, Kraus M, Theek C et al(2001) Quantitative assessment of theischemic brain by means of perfusion-related parameters derived fromperfusion CT. Stroke 32:431–437

13. Mayer TE, Hamann GF, Baranczyk J etal (2000) Dynamic CT perfusionimaging of acute stroke. AJNR Am JNeuroradiol 21:1441–1449

14. Eastwood JD, Provenzale JM, HurwitzLM, Lee TY (2001) Practical injection-rate CT perfusion imaging:deconvolution-derived hemodynamics ina case of stroke. Neuroradiology43:223–226

15. Wintermark M, Reichhart M, Thiran JPet al (2002) Prognostic accuracy ofcerebral blood flow measurement byperfusion computed tomography, at thetime of emergency room admission, inacute stroke patients. Ann Neurol51:417–432

16. Eastwood JD, Lev MH, Azhari T et al(2002) CT perfusion scanning withdeconvolution analysis: pilot study inpatients with acute middle cerebralartery stroke. Radiology 222:227–236

17. Wintermark M, Maeder P, Thiran JP etal (2001) Quantitative assessment ofregional cerebral blood flows byperfusion CT studies at low injectionrates: a critical review of the underlyingtheoretical models. Eur Radiol11:1220–1230

18. Kudo K, Terae S, Katoh C et al (2003)Quantitative cerebral blood flowmeasurement with dynamic perfusionCT using the vascular-pixel eliminationmethod: comparison with H2(15)Opositron emission tomography. AJNRAm J Neuroradiol 24:419–426

19. Koenig M, Klotz E, Luka B et al (1998).Perfusion CT of the brain: diagnosticapproach for early detection of ischemicstroke. Radiology 209:85–93

20. Furukawa M, Kashiwagi S, MatsunagaN et al (2002) Evaluation of cerebralperfusion parameters measured byperfusion CT in chronic cerebralischemia: comparison with xenon CT. JComput Assist Tomogr 26:272–278

21. Eastwood JD, Lev MH, Wintermark Met al (2003) Correlation of earlydynamic CT perfusion imaging withwhole-brain MR diffusion and perfusionimaging in acute hemispheric stroke.AJNR Am J Neuroradiol. 24:1869–1875

22. Lee T, Lev MH, Eastwood JD et al(2001). Effect of choice of artery in themeasurement of cerebral blood flow instroke by CT perfusion (abstr).Radiology 221(P):481

23. Van der Schaaf I, Vonken EJ, Waaijer Aet al (2006). Influence of partial volumeon venous output and arterial inputfunction. AJNR Am J Neruroradiol27:46–50

24. Hacke W, Kaste M, Fieschi C (1998)Randomised double-blind trialplacebocontrolled trial of thrombolytictherapy with intravenous therapy withintravenous alteplase in acute ischaemicstroke (ECASS II). Lancet352:1245–1251

25. Schellinger PD, Fiebach JB, Mohr A etal (2001) Thrombolytic therapy forischemic stroke – a review. Part II. Intra-arterial thrombolysis, vertebrobasilarstrokes, phase IV trials, and strokeimaging. Crit Care Med 29:1819–1825

26. Mayer TE, Schulte-Altedorneburg G,Droste DW, Bruckmann H (2000) SerialCT and MRI of ischaemic cerebralinfarcts: frequency and clinical impactof haemorrhagic transformation.Neuroradiology 42:233–239

27. Warach S (2001) Tissue viabilitythresholds in acute stroke – the 4-factormodel. Stroke 32:2460–2461

28. Rohl L, Ostergaard L, Simonsen CZ etal (2001) Viability threshold of ischemicpenumbra of hyperacute stroke definedby perfusion-weighted MRI andapparent diffusion coefficient. Stroke32:1140–1146

29. Warach S (2002) Thrombolysis in strokebeyond three hours: targeting patientswith diffusion and perfusion MRI. AnnNeurol 51:11–13

30. Hacke W, Albers G, Al-Rawi Y et al(2005) The desmoteplase in acuteischemic stroke trial (DIAS): a phase IIMRI-based 9-hour window acute strokethrombolysis trial with intravenousdesmoteplase. Stroke 36:66–73

31. Gonzales RG (2006) Imaging-guidedacute ischemic stroke therapy: from“time is brain” to “physiology is brain”.AJNR Am J Neruroradiol 27:728–735

32. Powers WJ, Grubb RL, Darriet D,Raichle ME (1985) Cerebral blood flowand cerebral metabolic rate of oxygenrequirements for cerebral function andviability in humans. J Cereb Blood FlowMetab 5:600–608

33. Heiss WD, Sobesky J, Hesselmann V(2004) Identifying thresholds forpenumbra and irreversible tissuedamage. Stroke 35[11 Suppl 1]:2671–2674

34. Butcher KS, Parsons M, Mac Gregor Let al (2005) Refining the perfusion-diffusion mismatch hypothesis. Stroke36:1153–1159

1243


35. Von Kummer R, Allen KL, Holle R et al(1997) Acute stroke: usefulness of earlyCT findings before thrombolytictherapy. Radiology 205:327–333

36. Jones TH, Morawetz RB, Crowell RMet al (1981) Thresholds of focal cerebralischemia in awake monkeys. JNeurosurg 54:773–782

37. Kaufmann AM, Firlik AD, Fukui MB etal (1999) Ischemic core and penumbrain human stroke. Stroke 30:93–99

38. Hossmann KA (1983) Neuronal survivaland revival during and after cerebralischemia. Am J Emerg Med 1:191–197

39. Wintermark M, Reichhart M, CuisenaireO et al (2002) Comparison of admissionperfusion computed tomography andqualitative diffusion- and perfusionweighted magnetic resonance imaging inacute stroke patients. Stroke33:2025–2031

40. Schaefer PW, Roccatagliata L, LedezmaC et al (2006) First-pass quantitative CTperfusion identifies thresholds forsalvageable penumbra in acute strokepatients treated with intra-arterialtherapy. AJNR Am J Neuroradiol27:20–25

41. Nabavi DG, Cenic A, Henderson S et al(2001) Perfusion mapping usingcomputed tomography allows accurateprediction of cerebral infarction inexperimental brain ischemia. Stroke32:175–183

42. Na DG, Ryoo JW, Lee KH et al (2003)Multiphasic perfusion computedtomography in hyperacute ischemicstroke: comparison with diffusion andperfusion magnetic resonance imaging. JComput Assist Tomogr 27:194–206

43. Wintermark M, Fischbein NJ, Smith WSet al (2005) Accuracy of dynamicperfusion CT with deconvolution indetecting acute hemispheric stroke.AJNR Am J Neuroradiol 26:104–112

44. Yamada M, Yoshimura S, Kaku Y et al(2004) Prediction of neurologicdeterioration in patients with lacunarinfarction in the territory of thelenticulostriate artery using perfusionCT. AJNR Am J Neuroradiol25:402–408

45. Smith WS, Roberts HC, Chuang NA etal (2003)Safety and feasibility of a CTprotocol for acute stroke: combined CT,CT angiography, and CT perfusionimaging in 53 consecutive patients.AJNR Am J Neuroradiol 24:688–690

46. Lee T, Lev MH, Eastwood JD et al(2001)Effect of choice of artery in themeasurement of cerebral blood flow instroke by CT perfusion. Radiology221:481

47. Klingebiel R, Busch M, Bohner G et al(2002) Multi-slice CT angiography inthe evaluation of patients with acutecerebrovascular diseases – a promisingnew diagnostic tool. J Neurol 249:43–49

48. Eastwood JD, Alexander MJ, Petrella JRProvenzale JM (2002) Dynamic CTperfusion imaging with acetazolamidechallenge for the preproceduralevaluation of a patient with symptomaticmiddle cerebral artery occlusive disease.AJNR Am J Neuroradiol 23:285–287

49. Webster MW, Makaroun MS, Steed DLet al (1995) Compromised cerebralblood flow reactivity is a predictor ofstroke in patients with symptomaticcarotid artery occlusive disease. J VascSurg 21:338–345

50. Trojanowska A, Drop A, Jargiello T etal (2006) Changes in cerebralhemodynamics after carotid stenting:evaluation with CT perfusion studies. JNeuroradiol 33:169–174

51. Mayberg MR, Batjer HH, Dacey R et al(1994) Guidelines for the managementof aneurismal subarachnoid hemorrhage:special report–a statement for healthcareprofessionals from a special writinggroup of the Stroke Council, AmericanHeart Association. Circulation90:2592–2605

52. Clyde BL, Resnick DK, Yonas H et al(1996) The relationship of bloodvelocity as measured by transcranialDoppler ultrasonography to cerebralblood flow an determined by stablexenon computed tomographic studiesafter aneurysmal subarachnoidhemorrhage. Neurosurgery 38:896–905

53. Wintermark M, Chiolero R, Van MelleG et al (2006) Cerebral vascularautoregolation assessed by perfusion-CTin severe head trauma patients. JNeuroradiol 33:27–37

54. Wintermark M, Van Melle G, SchnyderP et al (2004) Admission perfusion CT:prognostic value in patients with severehead trauma. Radiology 232:211–220

55. Sugahara T, Korogi Y, Kochi M et al(1998) Correlation of MR imaging-determined cerebral blood volume mapswith histologic and angiographicdetermination of vascularity of gliomas.AJR Am J Roentgenol 171:1479–1486

56. Roberts HC, Roberts TP, Brasch RC,Dillon WP (2000) Quantitativemeasurement of microvascularpermeability in human brain tumorsachieved using dynamic contrast-enhanced MR imaging: correlation withhistologic grade. AJNR Am JNeuroradiol 21:891–899

57. Bernsen HJ, van der Kogel AJ (1999)Antiangiogenic therapy in brain tumormodels. J Neurooncol 45:247–255

58. Mills SJ, Patankar TA, Haroon HA et al(2006) Do cerebral blood volume andcontrast transfer coefficient predictprognosis in human glioma ? AJNR AmJ Neuroradiol 27:853–858

59. Patlak CS, Blasberg RG, FenstermacherJD (1983) Graphical evaluation ofblood-to-brain transfer constants frommultiple-time uptake data.J Cereb BloodFlow Metab 3:1–7

60. Eastwood JD, Provenzale JM (2003)Cerebral blood flow, blood volume, andvascular permeability of cerebral gliomaassessed with dynamic CT perfusionimaging. Neuroradiology 45:373–376

61. Cianfoni A, Cha S, Bradley WG et al(2006) Quantitative measurament ofblood-brain barrier permeability usingperfusion-CT in extra-assial braintumors. J Neuroradiol 33:164–168

62. Sanelli PC, Eastwood JD, Lee T et al(2001) CT perfusion imaging of acutestroke: variability in quantification ofperfusion parameters. Radiology221:394

Documents

Brain perfusion CT: Principles, technique and clinical ...consultatsrm.altervista.org/wp-content/uploads/2016/01/Scola-LA-TC... · The blood-brain barrier (BBB) prevents the contrast