范例影像信息引导的灌注CT缺血半暗带定量成像新方法研究

Perfusion CT can identify the ischemic penumbra in the ischemic stroke region rapidly and quickly, which can help reperfusion treatment accurately and effectively. However, there is a lack of golden standard to identify the ischemic penumbra quantitatively. At the same time, perfusion CT examination performs continuous scans of a brain region of interest, imposing higher radiation dose on the patient than conventional CT, which might increase the underlying risk of cancer. Thus, on the premise of lowering X-ray radiation dose in perfusion CT, the project intends to carry out the research of new methods of exemplars information induced quantitative ischemic penumbra imaging in perfusion CT on basis of building exemplars-based prior information to yield accurate ischemic penumbra regions, and the highlights include: (1) to build exemplars information induced perfusion CT imaging model, aiming to reconstruct high-quality perfusion CT images; (2) to build exemplars information induced flow-scaled residue function estimation model on the basis of research (1), so as to achieve accurate cerebral perfusion hemodynamic parameters; (3) to build exemplars information induced quantitative ischemic penumbra imaging model on the basis of researches (1) and (2), in order to yield accurate ischemic penumbra region; (4) to carry out the research on quality and clinical evaluation of the ischemic penumbra imaging.

在缺血性脑卒中发病中，灌注CT能够实时快速进行缺血半暗带成像，此可有效协助再灌注精准治疗。然而，现阶段在灌注CT成像中，尚未存在一种“金标准”用于实现缺血半暗带定量成像；与此同时，灌注CT需要重复多次扫描脑部感兴趣区域，其辐射剂量较常规CT极度增加，易增加未来患癌症风险。囿于此，在降低X射线辐射剂量前提下，本项目以构建大样本范例影像先验信息为基础，开展范例影像信息引导的缺血半暗带的定量成像研究，以获得精准的缺血半暗带定量成像，其重点研究包括：（1）构建范例影像信息引导的灌注CT图像成像模型，重建出优质的灌注CT图像数据；（2）在研究内容（1）基础上，构建范例影像信息引导的灌注CT剩余函数估计模型，以获得高质量少噪声的脑血流动力学灌注参数；（3）基于研究内容（1）和（2），提出范例影像信息引导的半暗带区域定量成像模型，精准估计缺血半暗带区域；（4）开展缺血半暗带定量成像质量与临床评价研究。

在缺血性脑卒中发病中，灌注CT能够实时快速进行缺血半暗带成像，此可有效协助再 灌注精准治疗。然而，现阶段在灌注CT成像中，尚未存在一种“金标准”用于实现缺血半 暗带定量成像；与此同时，灌注CT需要重复多次扫描脑部感兴趣区域，其辐射剂量较常规CT极度增加，易增加未来患癌症风险。囿于此，在降低X射线辐射剂量前提下，本项目以构建大样本范例影像先验信息为基础，开展范例影像信息引导的缺血半暗带的定量成像研究，以获得精准的缺血半暗带定量成像。本项目以课题组多年来在CT定量成像领域的科研积累为基础，按照项目研究计划，重点研究了低剂量条件下实现灌注CT定量成像的新方法，主要包括构建范例灌注CT影像数据库，从灌注CT成像特点出发，挖掘灌注CT图像结构特点和噪声分布特性，构建了范例影像信息引导的灌注CT定量成像模型；从图像迭代重建和迭代去卷积角度分别提出了相应的灌注CT精准定量成像新模型，并发展新模型优化算法，能实现快速重建高质量灌注CT图像并准确估计高精度缺血半暗带区域。在本项目资助下，课题组共发表期刊论文16篇（其中SCI收录论文12篇），发表国际会议会议论文16篇，申报国家专利2项。协助培养硕士生5人，已毕业3人，超额完成了项目既定目标。