Modern computed tomography techniques in stroke management

Technological development of fast multi-sectional, helical computed tomography (CT) scanners has allowed computed tomography perfusion (CTp) and angiography (CTA) in evaluating acute ischemic stroke. This study focuses on new multidetector computed tomography techniques, namely whole-brain and first-pass CT perfusion plus CTA of carotid arteries. Whole-brain CTp data is acquired during slow infusion of contrast material to achieve constant contrast concentration in the cerebral vasculature. From these data quantitative maps are constructed of perfused cerebral blood volume (pCBV). The probability curve of cerebral infarction as a function of normalized pCBV was determined in patients with acute ischemic stroke. Normalized pCBV, expressed as a percentage of contralateral normal brain pCBV, was determined in the infarction core and in regions just inside and outside the boundary between infarcted and noninfarcted brain. Corresponding probabilities of infarction were 0.99, 0.96, and 0.11, R² was 0.73, and differences in perfusion between core and inner and outer bands were highly significant. Thus a probability of infarction curve can help predict the likelihood of infarction as a function of percentage normalized pCBV. First-pass CT perfusion is based on continuous cine imaging over a selected brain area during a bolus injection of contrast. During its first passage, contrast material compartmentalizes in the intravascular space, resulting in transient tissue enhancement. Functional maps such as cerebral blood flow (CBF), and volume (CBV), and mean transit time (MTT) are then constructed. We compared the effects of three different iodine concentrations (300, 350, or 400 mg/mL) on peak enhancement of normal brain tissue and artery and vein, stratified by region-of-interest (ROI) location, in 102 patients within 3 hours of stroke onset. A monotonic increasing peak opacification was evident at all ROI locations, suggesting that CTp evaluation of patients with acute stroke is best performed with the highest available concentration of contrast agent. In another study we investigated whether lesion volumes on CBV, CBF, and MTT maps within 3 hours of stroke onset predict final infarct volume, and whether all these parameters are needed for triage to intravenous recombinant tissue plasminogen activator (IV-rtPA). The effect of IV-rtPA on the affected brain by measuring salvaged tissue volume in patients receiving IV-rtPA and in controls was investigated also. CBV lesion volume did not necessarily represent dead tissue. MTT lesion volume alone can serve to identify the upper size limit of the abnormally perfused brain, and those with IV-rtPA salvaged more brain than did controls. Carotid CTA was compared with carotid DSA in grading of stenosis in patients with stroke symptoms. In CTA, the grade of stenosis was determined by means of axial source and maximum intensity projection (MIP) images as well as a semiautomatic vessel analysis. CTA provides an adequate, less invasive alternative to conventional DSA, although tending to underestimate clinically relevant grades of stenosis.

Aivoverenkiertohäiriö on yleisin aikuisten vammautumista aiheuttava sairaus ja kolmanneksi yleisin kuolinsyy teollistuneissa maissa. Aivoverenkiertohäiriöön sairastuu Suomessa vuosittain noin 14 000 ihmistä. Laskimonsisäinen liuotushoito on asettanut uusia vaatimuksia aivoinfarktin diagnostiikkaan. Kuvantamisen täytyy tapahtua nopeasti, koska liuotushoito on annettava kolmen tunnin sisällä oireiden alusta. Ilman varjoainetta tehtävä pään tietokonetomografia-tutkimus (CT) on pitkään käytössä ollut akuutin aivoiskemian kuvantamismenetelmä. Sillä voidaan poissulkea luotettavasti aivoverenvuoto, mikä on tärkeää ennen liuotuspäätöstä. Kuitenkaan hyvin varhaisessa vaiheessa oleva infarkti ei siinä usein vielä näy, eikä infarktin olemassa oloa tai kehittyvän infarktin laajuutta pystytä tällöin luotettavasti arvioimaan. Koska liuotushoitoon liittyy lisääntynyt vuotoriski, täytyisivät aivoverenkiertohäiriön luonne ja laajuus olla hoitopäätöstä tehtäessä mahdollisimman tarkasti tiedossa. Uusien nopeiden monileike-tietokonetomografia-laitteiden kehittäminen on mahdollistanut toiminnallisten kuvantamismenetelmien, kuten aivojen CT-perfuusion (CTp) ja aivo- ja kaulavaltimoiden angiografian (CTA) käytön akuutin aivoinfarktin kuvantamisessa. CT-perfuusiossa on käytössä kaksi erilaista kuvaustekniikkaa, ns. koko aivo-perfuusio sekä ensikierto-perfuusio, josta saadaan mm. verivolyymia (CBV), verenvirtausta (CBF) ja kauttakulkuaikaa (MTT) kuvaavia karttoja. Tutkimuksessa selvitettiin CTp-tekniikoiden käyttökelpoisuutta aivoinfarktin alkuvaiheen diagnostiikassa ja hoidossa sekä CTA:n käyttökelpoisuutta kaulavaltimoahtauman diagnostiikassa. Akuutin aivoverenkiertohäiriön vuoksi tehdystä koko aivojen CT-perfuusiotutkimuksesta määritettiin infarktin kehittymisen todennäköisyys mittaamalla veritilavuus infarkti-alueelta, joka määräytyi myöhemmän pään kontrolli-CT:n perusteella, sekä kapealta vyöhykkeeltä infarktin reuna-alueen sisä- ja ulkopuolelta. Nämä arvot suhteutettiin terveeseen puoleen. Saaduista normalisoiduista perfusoituneen veritilavuuden (pCBV) arvoista määritettiin infarktin todennäköisyys, joka väheni infarktin ytimestä ulommaksi mentäessä. Tulosten perusteella normalisoiduista pCBV-arvoista on mahdollista arvioida infarktin todennäköisyys. Ensikierto-CTp-tutkimuksessa selvitettiin laskimoon annettavan jodivarjoaineen vahvuuden vaikutusta per-fuusiokarttojen laatuun akuutissa aivoinfarktissa. Tutkittavana oli kolme eri vahvuista varjoainetta. Jodimäärä ja ruiskutusnopeus olivat vakiot riippumatta varjoaineen vahvuudesta. Varjoainekonsentraatio mitattiin itse aivoaineesta sekä valtimosta ja laskimosta. Mittauskohteiden varjoainetehostuminen lisääntyi suoraviivaisesti varjoaineen vahvuuden kasvaessa. Tutkimus puoltaa vahvimman kaupallisesti saatavilla olevan varjoaineen käyttöä aivojen CTp:ssä. Toisessa ensikierto-CTp-työssä tutkittiin, ennustavatko CBV-, CBF- ja MTT- karttalöydökset kolmen tunnin sisällä oireista lopullisen infarktin laajuuden sekä tarvitaanko kaikkia karttoja hoitopäätökseen. Lisäksi verrattiin infarktilta säästyneen aivokudoksen tilavuutta liotushoidon saaneilla ja verrokeilla. Liuotetuilla potilailla pään CT-kontrollikuvauksessa infarktilta säästyneen aivokudoksen määrä oli merkitsevästi suurempi kuin vertailuryhmässä, vaikka alkuvaiheen perfuusiolöydöksissä ei ollut eroja. MTT-kartan löydöstä voidaan yksinään käyttää perfuusiohäiriöalueen ylärajana. Tutkimus osoitti myös, että CBV-kartan perfuusiopuutos ei välttämättä edusta kuollutta kudosta. Sisemmän kaulavaltimon tyven ahtauma on aivoinfarktin tavallinen syy. Erityisesti vaikea-asteisessa ahtaumassa on ahtauman operatiivisesta hoidosta todettu olevan hyötyä. Kajoamaton ja nopea CTA on viime vuosina paljolti syrjäyttänyt perinteisesti käytetyn katetri-angiografian, johon liittyy pieni komplikaatioriski. Aivoverenkiertohäiriö-oireisille potilaille tehtiin kaulavaltimoiden CTA ja katetriangiografia ja saatuja ahtauma-asteita verrattiin keskenään. CTA osoittautui käyttökelpoiseksi menetelmäksi, joskin se hieman aliarvioi ahtauma-astetta. CTA osoitti kaikki neljä täydellistä suonitukosta.