胰周臟器惡性腫瘤時(shí)胰腺的多層CT灌注成像研究

張喜榮 黃小華 董國(guó)禮 張小明 敬宗林 郭 靜

胰腺疾病,尤其是早期胰腺病變雖然常見,但其診斷相對(duì)其他部位較為困難,原因主要在于胰腺解剖位置特殊。臨床影像上診斷胰腺疾病的基礎(chǔ)主要依賴于CT增強(qiáng),觀察胰腺形態(tài)學(xué)改變、病灶的強(qiáng)化以及病灶與胰腺之間密度的差異[1],但仍較難準(zhǔn)確地反映疾病的血流動(dòng)力學(xué)改變。為了提高胰腺疾病診斷的準(zhǔn)確性,了解胰腺不同狀態(tài)下的血流灌注特點(diǎn),筆者對(duì)正常胰腺與胰腺合并胰周臟器惡性腫瘤進(jìn)行多層螺旋CT灌注成像分析,旨在了解與胰腺血運(yùn)關(guān)系較為密切的鄰近臟器發(fā)生惡性腫瘤時(shí),是否改變胰腺本身的血流灌注,并為胰腺疾病的臨床分析提供依據(jù)。

方 法

1.臨床資料

收集我院2010年8月～2010年12月行上腹或全腹增強(qiáng)CT檢查76例,排除因呼吸運(yùn)動(dòng)影響(2例)和藥液外滲(4例)導(dǎo)致圖像模糊、掃描層面變動(dòng)及灌注藥量不足而無法得到準(zhǔn)確灌注圖像的病例,共70例入選,其中男性61例,女性 9例,年齡 22～75歲,年齡為(50.32±12.78)歲。按以下納入標(biāo)準(zhǔn)分A、B兩組:A 組26例[男23例,女3例,年齡(48.57±14.05)歲]為正常胰腺組;B組44例 [男38例,女6例,年齡(51.36±12.02)歲]為胰腺合并胰周臟器惡性腫瘤組,其中原發(fā)性肝癌24例,轉(zhuǎn)移性肝癌7例,賁門癌及胃癌 11例,膽管癌 2例。

2.納入標(biāo)準(zhǔn)[2-3]

A組:①無臨床自覺癥狀,無影響胰腺血供的心、肝及大血管等疾患;②胰腺酶原及其他胰腺相關(guān)的生化指標(biāo)正常;③無胰腺炎及胰腺占位性病變;④胰腺供血?jiǎng)用}及引流靜脈所屬臟器CT檢查未見惡性腫瘤。

B組:①胰腺形態(tài)、大小及胰腺相關(guān)功能生化指標(biāo)正常;②胰腺供血?jiǎng)用}及引流靜脈所屬臟器合并惡性腫瘤。

3.CT檢查技術(shù)

3.1 檢查前準(zhǔn)備:消除患者的緊張心理,呼吸訓(xùn)練,簽署知情同意書,并于檢查前1h分段飲水或腸道對(duì)比劑(顯影比樂)300～500ml,于肘前靜脈建立靜脈通道 ( 型號(hào):TERUMO SURFLOR,21G×3/4,0.8×19mm),所有檢查均在醫(yī)院倫理委員會(huì)的監(jiān)督下進(jìn)行。

3.2 CT檢查方法

(1)CT平掃:患者仰臥位,頭先進(jìn);掃描范圍:劍突平面至髂嵴平面;機(jī)型:Toshiba Aquilion 16層螺旋CT;掃描條件:120kV,200mA,1.0s/r,采集層厚1mm×16,重建層厚7mm,重建間隔7mm,螺距 15(0.986)。

(2)胰腺灌注CT掃描:在平掃圖像上確定胰腺中心層面為灌注層面。灌注掃描采取不動(dòng)床連續(xù)容積掃描模式,灌注掃描條件:120kV,200mA,1.0s/r,采集層厚2mm×4,間隔1s,以VISTRON高壓注射器于肘前靜脈團(tuán)注非離子型碘對(duì)比劑 (碘海醇,300mg/ml)50ml,速率6ml/s,延遲6s,數(shù)據(jù)采集 45s,產(chǎn)生180層灌注圖像。灌注掃描結(jié)束后再注射對(duì)比劑50～60ml完成常規(guī)增強(qiáng)掃描。

3.3 數(shù)據(jù)測(cè)量:采集后的影像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絍itrea 2.0后處理工作站,使用Toshiba軟件包 (去卷積算法)處理數(shù)據(jù)。腹主動(dòng)脈為輸入動(dòng)脈,門靜脈或脾靜脈為輸出靜脈,經(jīng)工作站處理得到胰腺CT灌注偽彩圖,并采集胰腺組織的感興趣區(qū) (region of interest,ROI),ROI 在5.85～7.34mm2之間,保證所測(cè)感興趣區(qū)大小相差小于10%(在胰腺顯示最大層面,ROI盡量大,但要遠(yuǎn)離邊緣及血管。同樣方法分別測(cè)量3次,取其平均值),讀出各ROI血流量(blood flow,BF)、血容量 (blood volume,BV)、表面通透性(permeability surface,PS)和平均通過時(shí)間 (mean transit time,MT T),計(jì)算出所測(cè)兩組BF、BV、PS和M TT的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,并進(jìn)行相應(yīng)記錄。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件包分析數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)表示為均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。A、B兩組樣本間的各灌注參數(shù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),P＜0.05認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

A、B兩組血流量(BF)、血容量(BV)、表面通透性(PS)和平均通過時(shí)間 (MTT)的測(cè)量值分別為:(168.53±103.15)ml?100g-1?min-1,(54.00±22.15)ml?100g-1,(196.38±133.18)ml?100g-1?min-1,(365.31±130.98)0.1s和 (130.03±66.58)ml?100g-1?min-1,(48.15±24.52)ml?100g-1,(259.89±206.66)ml?100g-1?min-1,(389.26±207.63)0.1s。兩組灌注參數(shù)之間均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)(表1),說明正常胰腺與胰腺合并胰周臟器惡性腫瘤的血供無明顯差別,與胰腺血運(yùn)關(guān)系較為密切的鄰近臟器發(fā)生惡性腫瘤時(shí)并不影響胰腺實(shí)質(zhì)的血流灌注(圖1,2)。

表1 正常胰腺組(A組)與合并胰周臟器惡性腫瘤胰腺組(B組)CT灌注測(cè)量

討 論

CT灌注成像[4]是指在靜脈注射對(duì)比劑的同時(shí)對(duì)選定層面進(jìn)行連續(xù)多次同層動(dòng)態(tài)掃描,并獲得該層面內(nèi)每一像素的時(shí)間-密度曲線 (time density curve,TDC),其曲線反映的是對(duì)比劑在該器官中的濃度變化,從而間接反映了組織器官灌注量的變化。根據(jù)該曲線利用不同的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出BF、BV、MT T、PS等灌注參數(shù)量值,并對(duì)以上參數(shù)進(jìn)行圖像重建和偽彩染色處理得到血流灌注圖、血容積圖、對(duì)比劑平均通過時(shí)間圖、通透性圖等,以此來評(píng)價(jià)組織器官的灌注狀態(tài)。灌注成像的主要原理為核醫(yī)學(xué)中的放射性示蹤劑稀釋原理和中央容積定律[4]。Miles等[5]認(rèn)為,放射學(xué)對(duì)比劑經(jīng)靜脈注入,具有與放射性示蹤劑相同的藥物動(dòng)力學(xué),因此放射性核素的示蹤原理同樣適用于CT對(duì)選定層面進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描所獲得的TDC。自CT灌注成像研究以來,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用不同的數(shù)學(xué)模型對(duì)此進(jìn)行了研究,這些數(shù)學(xué)模型大致分為非去卷積模型和去卷積模型兩類。本研究灌注軟件采用去卷積模型[6],根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮了流入動(dòng)脈和流出靜脈的血液進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算處理,主要反映注射對(duì)比劑后組織器官中存留的對(duì)比劑隨時(shí)間的變化量,因此能較真實(shí)地反映組織器官的內(nèi)部血流動(dòng)力學(xué)情況,并在腦卒中、腦腫瘤以及惡性肝腫瘤方面進(jìn)行了深入研究[7-9],但在胰腺方面的研究較少。鑒于此,本文對(duì)胰周臟器惡性腫瘤時(shí)的胰腺進(jìn)行了灌注研究,了解與胰腺血運(yùn)關(guān)系較為密切的鄰近臟器發(fā)生惡性腫瘤時(shí)是否改變胰腺本身的血流灌注。

胰腺的供血?jiǎng)用}豐富且復(fù)雜,主要來自腸系膜上動(dòng)脈和腹腔干的分支,由胰十二指腸上和下動(dòng)脈、胰背動(dòng)脈、胰橫動(dòng)脈及脾動(dòng)脈的分支供血[10]。胰頭大部由胰十二指腸上下動(dòng)脈供應(yīng),兩者在胰頭的前后部形成動(dòng)脈弓;胰頸主要由胰背動(dòng)脈及其分支供血;胰體上2/3由發(fā)自脾動(dòng)脈的胰支供血,下1/3由胰下動(dòng)脈供應(yīng);胰尾主要由胰大動(dòng)脈和胰尾動(dòng)脈供應(yīng)血液,胰下動(dòng)脈也參與供應(yīng)胰尾部血液。胰腺組織內(nèi)的血管吻合豐富,這是由于胰動(dòng)脈弓的存在;胰動(dòng)脈弓包括前動(dòng)脈弓、后動(dòng)脈弓和橫動(dòng)脈弓。胰十二指腸前弓,由胰十二指腸上前動(dòng)脈和胰十二指腸下前動(dòng)脈末端吻合而成,胰十二指腸后弓由胰十二指腸上后動(dòng)脈和胰十二指腸下后動(dòng)脈的末端吻合而成,橫動(dòng)脈弓由胰十二指腸上前動(dòng)脈左支與胰背動(dòng)脈的右支吻合而成。胰腺的靜脈多與同名動(dòng)脈伴行,匯入肝門靜脈系統(tǒng)。腸系膜上動(dòng)脈和腹腔干的分支除供應(yīng)胰腺外,其他分支還供應(yīng)肝臟、脾臟、胃、大網(wǎng)膜、升結(jié)腸及橫結(jié)腸等腹腔臟器,因此,胰腺組織與鄰近臟器的血運(yùn)關(guān)系較為密切,胰周臟器發(fā)生惡性腫瘤時(shí)是否會(huì)影響胰腺本身的血流灌注,對(duì)胰腺疾病的臨床分析具有重要意義。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)正常胰腺、胰腺癌及胰腺炎的CT灌注研究起步相對(duì)較晚,研究結(jié)果出入較大[2,11-14],對(duì)于胰周臟器惡性腫瘤時(shí)胰腺的研究尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。研究結(jié)果顯示胰周臟器惡性腫瘤時(shí)胰腺的BF、BV、M TT、PS各項(xiàng)灌注參數(shù)值與正常胰腺無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,說明與胰腺的血運(yùn)關(guān)系較為密切的鄰近臟器發(fā)生惡性腫瘤時(shí)并不影響胰腺實(shí)質(zhì)的血流灌注,或者說影響較小。筆者認(rèn)為造成這種改變有以下幾方面因素。首先,據(jù)上所述胰腺存在多個(gè)動(dòng)脈弓,這就使得胰腺本身有豐富的血管網(wǎng)絡(luò),整個(gè)正常胰腺表現(xiàn)為富血供器官,那么單一部位的供血病變并不能影響胰腺實(shí)質(zhì)的血流灌注。這也與胰腺在組織生理學(xué)上表現(xiàn)為密度均一、血管網(wǎng)絡(luò)較豐富且分布均勻、毛細(xì)血管內(nèi)皮完整[3]的特征是吻合的。其次,實(shí)體腫瘤在處于血管化期時(shí),其進(jìn)一步生長(zhǎng)依賴于新生血管表型的啟動(dòng),使腫瘤以血流灌注的方式來獲取營(yíng)養(yǎng)[15],但是新生血管的功能較低,其血流常不能滿足整個(gè)腫瘤的血液供給,這說明供應(yīng)腫瘤的血管內(nèi)血容量較小,還不足以使得與其血運(yùn)關(guān)系密切的鄰近臟器血流灌注降低。另外,腫瘤的生長(zhǎng)是一個(gè)復(fù)雜且漫長(zhǎng)的過程,在這個(gè)過程中,與腫瘤血運(yùn)關(guān)系密切的鄰近臟器將建立代償機(jī)制以保證本身的血液供應(yīng)。本研究除了具有無創(chuàng)傷性、空間與時(shí)間分辨率高、操作簡(jiǎn)單、易推廣、一次檢查可獲得多個(gè)灌注參數(shù)值等CT灌注成像的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)外,還具有以下優(yōu)點(diǎn):首先,本研究對(duì)于ROI進(jìn)行多次測(cè)量取平均值的方法,把因ROI測(cè)量所帶來的量子噪聲及部分容積效應(yīng)影響降到最低;其次,胰腺體積較小,因此選擇較薄的層厚進(jìn)行灌注研究就顯得比較重要,大多數(shù)學(xué)者胰腺灌注掃描層厚多采用5～10mm,而本研究采用2mm層厚,避免了因?qū)雍裉笏鶐淼牟糠秩莘e效應(yīng),所采集圖像的信噪比尚可,后處理得到的灌注偽彩圖光滑、細(xì)膩,這對(duì)于病灶體積較小的胰腺病變進(jìn)行薄層CT灌注成像檢查提供了依據(jù)。

本文僅對(duì)胰周臟器惡性腫瘤時(shí)的胰腺灌注特點(diǎn)進(jìn)行了初步研究,在此基礎(chǔ)上,今后我們將擴(kuò)大樣本量,將研究?jī)?nèi)容細(xì)化,根據(jù)腫瘤的惡性程度、大小、血供狀態(tài)、是否合并癌栓及感興趣區(qū)離惡性腫瘤的遠(yuǎn)近等因素,以及是否影響胰腺的血供進(jìn)行分組研究。目前,在研究過程中仍存在呼吸運(yùn)動(dòng)和藥液外滲導(dǎo)致灌注失敗及輻射劑量偏大等不足,有待于今后進(jìn)一步改進(jìn)。

1.Bluemke DA,CameronJL,HrubanRH,et al.Potentiallyresectable pancreatic adenocarcinoma:spiral CT assessment with surgical andpathologiccorrelation.Radiology,1995,197:381-385

2.王芳軍,陳衛(wèi)昌,郭 亮,等.正常胰腺64層螺旋CT灌注成像的特征研究.CT理論與應(yīng)用研究,2009,18:83-91

3.黃小華,敬宗林,張小明,等.胰腺多層螺旋CT照射劑量與噪聲的關(guān)系分析 .放射學(xué)實(shí)踐,2010,25:688-690

4.Axel L.Cerebral blood flow determination byrapid-sequence computed tomography:theoretic alanalysis.Radiology,980,137:679-686

5.Miles KA,Hayball M,Dixon AK.Colourperfusion imaging:a new application of computed tomography.Lancet,1991,337:643-645

6.Meier P,Zierler KL.On the theory of the indicator-dilution methodfor measurement of blood flow and volume.Appl Physiol,1954,6:731-744

7.Lee JY,Kim SH,Lee MS,et al.Prediction of clinical outcome withbaseline and 24-hourperfusion CT inacute middle cerebral arteryterritoryischemic stroke treated with intravenous recanalization therapy.Neuroradiology,2008,50:391-396

8.Schramm P.High-concentration contrast media in neurological multidetector-row CT applications:Implications for improved patient management in neurology and neurosurgery.Neuroradiology,2007,49:35-45

9.Karademir S,Sokmen S,Terzi C,et a1.Tumor angiogenesis as a prognostic predictor in pancreatic cancer.J Hepatobiliary Pancreat Surg,2000,7:489-495

10.Takeda K,Mikami Y,Fukuyama S,et a1.Pancreatic ischemia associated with vasospasm in the early phase of human acute necrotizing pancreatitis.Pancreas,2005,30:40-49

11.Lu N,FengXY,HaoSJ,et al.64-Slice CTperfusion imagingof pancreatic adenocarcin-oma and mass-formingchronicpancreatitis.Acad Radiol,2011,18:81-88

12.陸 娜,郭啟勇,任 瑩,等.64層CT灌注在胰腺癌診斷中的價(jià)值 .中國(guó)臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2007,18:554-558

13.Tsuji Y,Yamamoto H,Yazumi S,et al.Perfusion computerized tomography can predict pancreatic necrosis in early stages of severe acutepancreatitis.Clin Gastroenterol Hepatol,2007,5:1484-1492

14.Bize PE,Platon A,Beeker CD,et al.Perfusion measurement in acutepancreatitis usingdynamicperfusion MDCT.AJR,2006,186:114-118

15.Pepper MS.Manipulating angiogenesis from basic science to the bed side.Arteriosler Thromb Vasc Biol,1997,17:605-619