(2019)RAPID Automated CT Perfusion in Clinical Practice

0. Abstract

Automated CTP(CT Perfusion)은 thrombectomy와 medical care를 결정하는데 필수적이다. 각 환자들은 salvageable한 tissue가 있거나 없는 환자 또는 thrombectomy의 위험성이 얻는 이득보다 큰 환자로 구분되어야 한다.

실험에서는 RAPID automated CTP를 사용하여 core infarct과 penumbra를 측정하였다. 이는 RAPID가 뇌졸중 치료와, 특히 증상 발병 후 6시간 이상을 나타내는 환자들에게 필수적임을 보여준다.

본 논문에서는 RAPID가 CTP reports를 생성하는 방법을 설명하고, RAPID reports의 기능을 설명하고, 기술적인 parameters를 검토하고, 예시를 보여주며 기술적으로 또는 생리학적으로 차선책이라는 결과를 보여준다.

1. Technical Parameters

CTP는 40 mL의 bolus contrast를 주입하고 60~70초 동안 얻어진다. 스캔은 1 ~ 3초마다 촬영하며 contrast가 뇌를 통과하는 것을 포착한다. Image data는 RAPID로 전송되며 bolus가 venous system과 parenchymal tissue를 통해 이동할 때 coverage area 내의 모든 pixel에 대한 attenuation curve를 측정한다.

RAPID 프로그램은 자동화된 AIF(Arterial Input Function) 선택 tool을 사용하여 각 pixel의 attenuation curve의 height, width, 도착 시간을 측정하고 평균보다 이른 도착 시간, 평균보다 높은 height, 평균보다 좁은 width의 pixel을 선택한다. VOF(Venous Output Function)은 AIF에서 3 ~ 12초 지연을 가정하여 유사하게 측정이 되며, 이는 일반적으로 posterior location에 있는 주요 cerebral vein 또는 venous sinus에서 찾는다. 그리고 motion과 timing을 자동으로 수정한다.

Circular deconvolution은 CT attenuation을 기반으로 혈관 내 contrast 농도를 추정한다. 그리고 이 information은 각 pixel에 대한 CBV(Cerebral Blood Volume), MTT(Mean Transit Time), Tmax(Time-to-peak concentration), CBF(Cerebral blood Flow)를 계산하는데 사용된다.

VOF는 volume 평균을 수정하는데 사용된다. 왜냐하면 artery는 caliber가 상대적으로 작기 때문에 volume averaging effects와 motion에 민감하기 때문이다. 그에 비해 훨씬 큰 vein에 위치한 VOF는 volume averaging에 영향을 받지 않으므로 AIF curve를 추정하는데 사용할 수 있다. 추가적으로 noise, signal regularization, oscillatory artifact, large vessels와 capillaries 간의 hematocrit differences에 대한 보정이 이루어진다.

2. Clinical Use

모든 pixel에 대해 CBF, CBV, Tmax가 계산이 되면 perfusion map이 생성된다. 위 그림에서 CBF가 30% 미만이면 penumbra로 분홍색으로 표시하고 Tmax가 6초 이상이면 infarct core로 녹색으로 표시한다.

아래 사항은 thrombectomy의 효과를 볼 수 있는 환자를 결정하는데 사용된다.

• Infarct core에 대한 hypoperfused tissue의 비율 > 1.8
• Ischemic core volume(Tmax > 6 초) < 70 mL
• Severely delayed volume(Tmax > 1 초) < 100 mL

3. Map Acquisition

CTP에 대한 구체적인 권장 사항이 위 표에 나타나있다. 이러한 권장 사항을 따르지 않으면 RAPID reports에서 site-specific variation또는 결함이 발생할 수 있다.

4. Map Interpretation

RAPID reports는 interpreting clinician이 평가해야 하는 여러가지 중요한 information이 포함되어 있다. 위 그림과 같이 time-attenuation curve는 기술적 quality를 평가하는데 대부분의 information이 포함되어 있으므로 가장 먼저 평가해야 한다.

x 축은 뇌를 통한 전체 bolus delivery와 transit을 확인할 수 있어야 한다. 그에 따라 curve는 급격하게 상승하고 다시 baseline으로 돌아가야 한다. AIF는 빨간색, VOF는 파란색이며 이상적인 curve는 100 HU 이상의 sharp한 single peak이다. 80 HU 미만 이거나, multi-peak인 AIF curve는 몇 가지 기술적 결함과 관련이 있다.

위 그림과 같이 AIF는 빨간색 point인 major artery, VOF는 파란색 point인 cerebral vein 또는 venous sinus에 위치해야 한다.

5. Summary

RAPID는 consistently하게 실행되고 해석될 때 훌륭한 진단 tool이다. 외부에서의 성공적인 구현을 위해서는 작동 방식에 대한 이해와 기술적 factors를 다룰 수 있어야 한다.