多层螺旋CT灌注扫描成像技术评价正常胰腺和胰腺癌的

多层螺旋CT灌注扫描成像技术评价正常胰腺和胰腺癌的
血流动力学特点☆

文戈，张雪林，李颖嘉，吴慧莹，曲华丽，石珍

文戈☆，男，1967年生，山东省潍坊市人，汉族，南方医科大学在读博士，主要从事移植干细胞分子影像研究。
wen_ge37@yahoo.com.cn

Haemodynamic characteristics of normal human pancreas and pancreatic carcinoma evaluated with multi-slice CT dynamic perfusion technique

Ａｂｓｔｒａｃｔ

ＡＩＭ: To evaluate and analyze the haemodynamics of normal pancreas and pancreatic carcinoma quantitatively with multi-slice CT (MSCT) perfusion imaging software.
ＭＥＴＨＯＤＳ: ①Thirty normal controls and twenty pancreatic carcinoma patients were selected from Nanfang Hospital of Southern Medical University from January 2005 to December 2006.②GE Lightspeed 16-row CT was used to perform dynamic perfusion in all the subjects, with scanning parameters of 120 kV, 60 mA, 5-mm thick × 4 layers, matrix 512×512, 1 frame/s. Before scanning, 20-G detaining pin was embedded into elbow vein, injecting 50 mL (300 mg I per milliliter) non-ionic contrast medium with high-pressure syringe, at the velocity of 4.0 mL/s, 6 seconds delaying, for totally 60 seconds.③The measured value included time to peak (TTP), peak value (PV), blood flow (BF), blood volume (BV), mean transit time (MTT), and vascular permeability-surface (PS). Data were collected and analyzed with perfusion-3 software pack in GE AW4.2 station.
ＲＥＳＵＬＴＳ: All of 50 subjects were involved in the result analysis.①Compared with control group, the TTP was prolonged [(27.75±9.87), (22.12±4.26) s, P < 0.05], and PV was shortened in pancreatic carcinoma group [(23.12±7.03), (69.47±14.46) Hu, P < 0.01].②BF and BV were significantly lower in pancreatic carcinoma group than in control group (P < 0.01), while MTT and PS were larger than those in control group (P < 0.01).
ＣＯＮＣＬＵＳＩＯＮ: ①The MSCT dynamic perfusion technique has a kind of utility within clinical applications in terms of pancreatic carcinoma qualitative diagnosis.②As for pancreatic carcinoma group, BF and BV sharply decrease, PV and PS degrade, TTP and MTT dramatically extend.

Wen G, Zhang XL, Li YJ, Wu HY, Qu HL, Shi Z.Haemodynamic characteristics of normal human pancreas and pancreatic carcinoma evaluated with multi-slice CT dynamic perfusion technique.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2007;11(22):4284-4287(China) [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/07-22/22k-4284(ps).pdf]

摘要
目的：利用多层螺旋CT的肿瘤灌注软件，对胰腺生理及病理情况下的血流动力学变化进行定量分析和评价。
方法：①分组：2005－01/2006－12南方医科大学南方医院收治的确诊胰腺癌患者20例为胰腺癌组，30例正常胰腺（健康查体或胰外病变）为对照组。②扫描方法：所有受试者均用GE Lightspeed 16 排螺旋CT机行胰腺CT灌注检查，采用轴扫方式，120 kV，60 mA，5 mm层厚×4层，矩阵512×512，成像速度1帧/s。扫描前肘部静脉埋置20G留置针，采用高压注射器注射非离子型对比剂50 mL(每毫升含300 mg I)，注射速率4.0 mL/s，延迟6 s，总扫描时间60 s。③评估指标：所得数据传输至GE AW4.2工作站，利用Perfusion 3中的胰腺灌注软件进行数据处理，分别测量达峰时间、峰值高度、血流量、血容量、平均通过时间和毛细血管表面通透性的平均值。
结果：50例均进入结果分析。①胰腺癌组的达峰时间较对照组长[（27.75±9.87），(22.12±4.26) s，P < 0.05]，峰值高度小于对照组[（23.12±7.03），（69.47±14.46）Hu，P < 0.01]。②胰腺癌组的血流量、血容量明显小于对照组(P 均< 0.01)，毛细血管通透性和平均通过时间大于对照组(P < 0.01)。
结论：①多层螺旋CT灌注成像可定量分析胰腺生理及病理情况下的血流动力学变化，有一定临床应用价值。②胰腺癌组织血流量和血容量减少，灌注峰值降低，毛细血管同头性增高，灌注达峰时间和平均通过时间延长。
关键词:体层摄影术，X线计算机；胰腺癌；灌注

文戈，张雪林，李颖嘉，吴慧莹，曲华丽，石珍.多层螺旋CT灌注扫描成像技术评价正常胰腺和胰腺癌的血流动力学特点[J].中国组织工程研究与临床康复，2007，11(22):4284-4287 [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/07-22/22k-4284(ps).pdf]

胰腺癌是消化系统恶性程度高、预后最差的瘤，而且是近期发病率及病死率升高最为明显的恶性肿瘤。由于胰腺癌起病隐匿，早期常无症状，大多数患者在临床确诊时已属晚期，胰腺癌的手术切除率只有15%左右，其5年生存率仅为5%。因此，早期诊断和准确的术前评估便成为提高生存率的关键。CT灌注成像技术反映的是器官实质水平的血供情况，实质脏器的血流灌注对于维持脏器正常生理功能非常重要，其功能学的改变早于形态学的改变。本实验通过CT灌注成像比较胰腺癌、正常胰腺的灌注指标的差别，了解胰腺癌的血流动力学变化，探讨CT 灌注成像在胰腺癌诊断中的作用。

设计：病例－对照观察。
单位：南方医科大学南方医院影像中心。
对象：2005－01/2006－12在南方医科大学南方医院影像中心行16层CT灌注扫描的胰腺癌患者20例(11例经手术病理证实，4例经穿刺活检病理证实，5例影像学改变典型并有肝脏及腹膜后转移)为胰腺癌组，男12例，女8例；年龄31～74岁，平均52.25岁。30例正常胰腺（健康查体或胰外病变）为对照组，男17例，女13例；年龄28～72岁，平均50.43岁。胰腺癌组均未进行过介入治疗、放射治疗和全身化学药物治疗。受试者对实验的内容、方法、目的等内容知情，并均有签字同意书，实验方案得到院伦理委员会批准。
设计、实施、评估者：设计为第一作者，实施为全部，评估为第二作者，评估者经过正规培训。
方法：
检查方法：应用GE Light speed 16排螺旋CT（美国GE公司生产）进行灌注扫描。患者加腹带并训练平稳呼吸，行常规CT扫描，确定灌注层面后，对病灶行层厚5 mm灌注扫描。非离子型对比剂(每毫升含300 mg I) 50 mL，用高压注射器(MEDRAD EnvisionCTTM)经肘正中静脉注射，注药速度4.0 mL/s，延迟6.0 s，矩阵512×512，层厚5 mm，总扫描时间为60 s。采用轴扫方式，成像速度1帧/s，120 kV，60 mA，FOV 26 cm，共产生120层图像。
灌注分析：应用ADW4.2工作站上Perfusion-3胰腺灌注软件包进行CT灌注成像分析。正常胰腺及病变感兴趣区的选择尽量避开血管，腹主动脉为灌注动脉，根据去卷积模型法，分别计算出对照组及胰腺癌病例组的灌注指标。
主要观察指标：达峰时间、峰值高度、血流量、血容量、平均通过时间、表面通透性。
统计学分析：由第一作者应用SPSS 13.0统计学软件分析处理，数据两组样本间的各参数用x ±s表示，进行配对t检验， P < 0.01为差异有非常显著意义，P < 0.05为差异有显著意义。

2.1 参与者数量分析除1例胰腺癌患者在造影剂注射到约20 mL时出现了造影剂的外渗而停止检查，经局部处理后于第2天完成检查外，均顺利完成检查，50例受试者的数据均进入结果分析。
2.2 两组的达峰时间、峰值高度值比较两组达峰时间和峰值高度值比较见表1。

由表1可见，胰腺癌组的达峰时间较对照组长（P < 0.05），峰值高度小于对照组，差异有非常显著性意义（P < 0.01）。
2.3 两组的CT灌注血流参数比较见表2。

由表2可见，胰腺癌组的血流量、血容量明显小于对照组（P < 0.01），毛细血管通透性和平均通过时间大于对照组（P < 0.01，0.05）。
2.4 典型病例男性患者65岁，腹痛伴黄疸10 d，经手术证实为中分化腺癌。图1a 为时间－密度曲线。

图2a为CT增强扫描，图2b～e分别为血流量、血容量、毛细血管通透性和平均通过时间图像。

3.1 CT灌注成像原理 CT灌注成像原理是基于对比剂具有核素的弥散特点，通过不同的数学模型，计算出灌注参数。CT 灌注成像使用的数学模型主要有两种：①非去卷积模型。②去卷积模型。非去卷积模型主要根据Fick 原理，认为组织器官中对比剂蓄积的速度等于动脉流入速度减去静脉流出速度，因此在某一时间段内组织器官中对比剂的含量等于在该段时间内动脉流入量减去静脉流出量[1－4]。去卷积数学模型概念复杂，根据实际情况综合考虑了流入动脉和流出静脉的血液进行数学计算处理，主要反映的是注射对比剂后组织器官中存留的对比剂随时间的变化量，因此较真实地反映组织器官的内部血液动力学情况。非去卷积数学模型概念相对简单，便于理解，但易低估血流量，且注射对比剂时要求注射流率大( ≥8 mL/s) ，增加了操作难度和危险性。Pandharipande等[5]用前一种方法测量了肝脏的灌注参数。
目前CT灌注成像应用的多层螺旋CT的灌注软件采用当今常用的去卷积算法，计算出的灌注参数和图像更真实地反映了肿瘤组织的内部情况。采用去卷积算法，对比剂的注射流率不必要求很高[6]，作者采用的对比剂注射流率为4.0 mL/s。在静脉注射对比剂的同时对选定的层面进行连续多次同层扫描，获得该层面内每一象素的时间－密度曲线，其曲线反映的是对比剂在该器官中浓度的变化，间接反映了组织器官灌注量的变化。根据该曲线利用不同的数学模型计算出血流量、血容量、对比剂的平均通过时间、毛细血管通透性等参数，对以上参数进行图像重建和伪彩染色处理得到血流灌注图、血容积图、对比剂平均通过时间图、通透性毛细血管通透性图、对比剂峰值时间图等，以此来评价组织器官的灌注状态。国外Kojima等[7]利用肠系膜上动脉行CTAP测量肝癌的血流量、血容量、平均通过时间，Fournier等[8]用动物实验测量肝癌血流量的动态变化过程，国内江利等[9]得出肝硬化时肝脏血流灌注的变化与疾病的严重程度相关。另外，Tsushima等[10]对肝癌治疗后的灌注参数进行研究，发现明显下降，Weidelamm等[11]发现肝移植术后，肝动脉及总肝灌注量上升明显，门脉无明显变化。不同性质的肿瘤，性质相同而恶性程度不同的肿瘤，其血流动力学改变不尽相同，CT灌注能准确反映上述变化。
3.2 正常胰腺及胰腺癌的CT灌注特点正常胰腺是腹膜后位器官，其血液供应较丰富，动脉供血主要由腹腔干的分支胰十二指肠上动脉、脾动脉和肠系膜上动脉供血。胰腺癌是临床上较常见的疾病，由于早期胰腺癌形态学的改变不明显且位置较深，常常难于诊断，而此时功能学的改变早已发生。胰腺血流灌注的测定对于胰腺癌的早期诊断理论上具有重要作用。
文献报道CT灌注技术参数中毛细血管通透性和血流量价值最大[12－14]，毛细血管通透性这个参数主要应用于肿瘤的评价，并且毛细血管通透性与肿瘤的良恶性有关[15]。本研究所测正常胰腺血流量值为(1 147.34±326.75)mL/（g·min），国内赵心明等[16]报道的血流量值平均为3.386 12 L/（min·L），林晓珠等[17]测得正常胰腺头部和体尾部组织血流量分别为(2.87±0.89)，(3.15±0.91)L/（min·L），胰头及胰尾没有显著差异。王琦等[18]测得的数值为(1.77±0.76) L/（min·L）。郝强等[19]测得的数值为(0.84±0.32) L/（min·L）。李震等[20]测得的数值为(3.40±1.30) L/（min·L），李震等认为，当局部血流量、血容量降低一半，毛细血管通透性升高1倍时，提示胰腺癌的可能。分析上述结果间存在差异，可能与使用的机器及测量的方法不同有关，因此建议用各自的对照组正常值作标准较好。
经过统计学分析，胰腺癌组与对照组的CT灌注血流参数有显著的差异。胰腺癌组的血流量、血容量明显低于对照组，而平均通过时间、毛细血管通透性高于对照组，胰腺癌组与对照组之间的血流量、血容量、平均通过时间、毛细血管通透性均有显著的统计学意义。多数认为由于肿瘤引起局部组织纤维化；肿瘤邻近的小动脉新生内膜增生，导致血管硬化；肿瘤侵犯血管引起血流减慢以及肿瘤的坏死具有硬癌的特点。王中秋等[21]认为这是由于胰腺癌瘤体的微血管构成和其他部位的肿瘤不同有关，即实质肿瘤细胞散在分布于纤维间质和对照组织中，恶性程度越高，残存的对照组织就越少，微血管密度总数也就越少。本文结果显示胰腺癌的血流量和血容量较对照组织明显减少，与上述病理学特点相符合。胰腺癌毛细血管通透性较对照组织明显增高，反映恶性肿瘤血管壁不完整的特点，毛细血管通透性值是否与恶性程度有关，有待进一步研究。胰腺癌的平均通过时间高于正常胰腺。可能的解释为肿瘤的间质成分较多，血管通透性增加，导致血管外间隙压力增加，部分抵消了肿瘤血管壁不完整造成的平均通过时间增加的因素。
肿瘤的灌注(强化)峰值时间较正常胰腺晚，而且所得的强化峰值也低，两组间比较有显著性差异，反映了胰腺癌作为低血供且易坏死肿瘤，其在血流动力学方面指标普遍下降。彩色灌注图亦显示了同样的结果，而胰腺癌的低灌注表现及占位效应正是胰腺癌的影像特征，也是诊断胰腺癌的基本点。总之，随着CT设备及扫描和后处理技术的不断改进，CT胰腺灌注成像技术将会在胰腺癌诊断中发挥越来越重要的作用。

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