CT灌注扫描结合时间最大密度投影技术评估自体干细胞移植治疗难治性重度肢体缺血疗效的研究

The efficacy of autologous stem cells transplantation treating no-option critical limb ischemia has already been proved to be ideal by the primary studies of our team. The imaging of the angiogenesis is the most direct evidence of the efficacy of the stem cells therapy, but because of the small diameter, the neovascularization after transplantation can’t be observed by CTA or DSA. CT perfusion is a method to evaluate the perfusion status of an organ as a whole, which has already been used in the imaging of myocardium, liver, kidney and brain. Restricted by the poor enhancement, the constructed defect of the bones and the absence of an obvious venous outflow, CT perfusion hasn’t been applied in the imaging of limb and skeletal muscle. The time maximum intensity projection technique can integrate all best vessel voxels of multiple CT images on the time axis into an optimized vessel imaging of the scanned region, which makes the quantitative evaluation of the limb perfusion possible. This project plan to use CT perfusion combined with time maximum intensity projection technique to assess the efficacy of autologous stem cells transplantation treating no-option critical limb ischemia. The success of this project could solve the problem of quantitative evaluation of the neovascularization after stem cells transplantation and help to study the characteristics of the neovascularization.

课题组发现自体干细胞移植治疗难治性重度肢体缺血的疗效理想，前期研究已获初步论证。移植后新生血管的成像，是评估疗效的最直观证据，但由于干细胞移植后新生血管口径较小，目前常用的CTA、DSA等影像学检查手段均无法使其显影。CT灌注可全面评价组织器官血流灌注状态，已在心、肝、肾、脑等器官成像领域广泛应用。但CT灌注在肢体血流灌注成像方面尚未有深入应用，主要受限于骨骼肌较其他脏器增强不明显、周围骨骼伪影影响大、无明显的静脉流出道等因素。时间最大密度投影技术可将整个采集时间轴上多个CT图像的所有最佳血管体素重新组合，从而获得扫描区域的最优血管成像，并可以进行血流灌注的定量分析。本申请开创性地使用CT灌注扫描结合时间最大密度投影技术对自体干细胞移植治疗难治性重度肢体缺血的疗效进行评估，如获成功，可直接解决干细胞移植后新生血管无法量化评估的问题，为探索移植后血管新生的规律打下基础。

细胞疗法用于治疗难治性重度肢体缺血(NOCLI)患者的安全性和有效性已被证实。本项目比较了时间最大强度投影CT灌注(t-MIP CTP)和单相CTA(sCTA)分别获取的缺血下肢血管呈像的质量差异，并同时使用t-MIP技术测量缺血下肢的血流量，以精确描述细胞治疗前后血流量的动态变化，从而确定这种变化与患者预后之间的关系。自2020年1月至2021年3月，31名NOCLI患者被前瞻性地纳入本研究。所有患者均接受了术前sCTA和t-MIP CTP以及术后1个月的t-MIP CTP。临床结果包括术后1月ABI，以及术后3月是否脱离重度缺血状态。对术前sCTA和t-MIP CTP图像质量进行比较，包括客观评分（衰减、信噪比 [SNR]和对比噪声比[CNR]）、主观评分和侧支评分。血管体积被定义为扫描范围内下肢动脉的总体积（mL）。所有图像和计算均由2名放射科医师执行。接受者操作特征曲线（ROC曲线）用于揭示血管体积和ABI预测患者预后的敏感性和特异性。研究结果显示，sCTA和t-MIP CTP图像都具有良好的诊断质量。然而t-MIP CTP图像在所有动脉段中都显示出明显更高的衰减、SNR和CNR。在主观和侧支评分中，与sCTA相比，t-MIP CTP图像均显示显著改善（P<0.05）。移植后1个月，患者血管体积和ABI均有明显改善（P<0.01）。移植后3个月，38.71% (12/31) 的患者脱离CLI状态（卢瑟福等级 <4）。在ROC曲线当中，我们观察到术后1月血管体积增加率显示出更好的预后预测能力（放射科医师 1：AUC，0.757；敏感性，0.750；特异性，0.840；放射科医师 2：AUC，0.803；敏感性 , 0.500；特异性，1.000)，比术后1月ABI变化率（AUC，0.607；敏感性，0.230；特异性，0.820）或ABI绝对值（AUC，0.410；敏感性，0.080；特异性，0.580）更优秀。研究最后得出结论，T-MIP CTP显示出较sCTA更高的缺血肢体血管图像质量。此外，t-MIP CTP可以更准确地揭示侧支血管的分布，这对于接受细胞移植的NOCLI患者具有重要意义。而术后1月血管体积变化率，则可在此基础上更准确地预测患者的早期预后。