CT灌注成像原理及其在急性胰腺炎中的臨床應(yīng)用

湖南省長沙市中南大學湘雅二醫(yī)院放射科 (湖南 長沙 410011)蔣洪濤 陳 柱 肖恩華

綜 述

CT灌注成像原理及其在急性胰腺炎中的臨床應(yīng)用

湖南省長沙市中南大學湘雅二醫(yī)院放射科 (湖南 長沙 410011)
蔣洪濤 陳 柱 肖恩華

影像醫(yī)學的發(fā)展與影像技術(shù)的發(fā)展有密切關(guān)系，近些年，隨著影像設(shè)備的不斷更新，CT(Computed Tomography)的成像速度逐漸增快，時間分辨率和空間分辨率不斷提高，在這種情況下，研究者們對CT的診斷要求也隨之增高，不僅需要了解以大體病理解剖為基礎(chǔ)的單純形態(tài)學改變，更需要影像學檢查能夠以細胞、分子水平生理生化的變化來反映功能和代謝方面的信息。以CT灌注成像(Computed Tomography Perfusion，CTP)為代表的功能性CT成像技術(shù)正逐步被關(guān)注，已經(jīng)成為研究熱點。

CT灌注成像除了跟普通增強CT一樣能夠顯示病變血供情況以外，還有普通增強CT不具備的優(yōu)點，是一種全新的CT檢查技術(shù)，此項技術(shù)最主要的特點在于能夠無創(chuàng)地反映正常器官或者病變組織局部的毛細血管通透性和血液灌注情況，通過這些信息提供目標器官或組織的血流動力學信息，是一項將傳統(tǒng)形態(tài)學影像與功能性影像相結(jié)合的技術(shù)。CT灌注成像較廣泛的用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，例如：早期腦缺血與腦梗死的鑒別診斷，指導制定溶栓方案及評價療效等[1,2]，在胰腺的應(yīng)用較少，然而胰腺的血運比較豐富，有腹腔動脈和腸系膜上動脈雙重供血，如果能夠了解其灌注信息，將對胰腺疾病的病理生理變化及胰腺的內(nèi)、外分泌功能有更好地評估。隨著胰腺全器官CT灌注成像得以實現(xiàn)[3]，CT灌注成像在胰腺的應(yīng)用日益增多，本文對急性胰腺炎CT灌注成像的研究進展進行綜述。

1 CT灌注成像基本原理 灌注反映的是器官或組織的血流動力學狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上表現(xiàn)功能的變化，灌注的過程是血流通過毛細血管網(wǎng)將攜帶的營養(yǎng)物質(zhì)和氧輸送給組織細胞的過程。灌注成像技術(shù)指的是通過影像學檢查方法直觀顯示活體器官或組織灌注過程，并作定量或半定量分析的一種影像檢查方法[4,5]，具體操作方法是在靜脈注射碘對比劑后對目標層面進行連續(xù)多次掃描，通過掃描的數(shù)據(jù)反映靶器官血流狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上評價器官或組織的灌注狀態(tài)。CT灌注成像有兩個重要的理論基礎(chǔ)，即中心容積定律和核醫(yī)學的放射性示蹤劑稀釋原理[6]。CT灌注成像所得到的數(shù)據(jù)中有一種重要的曲線，即連續(xù)掃描后選定層面內(nèi)每一像素的時間-密度曲線(Time Density Curve，TDC)，橫坐標為時間，縱坐標為注藥后增加的CT值，由于在CT檢查中1mg碘濃度可使1ml的器官或組織CT值增加25Hu，即1mg碘相當于25Hu/ml，所以通常碘對比劑的量可用Hu/ml表示，該曲線反映的是碘對比劑在該器官或組織中的濃度變化，間接反映器官或組織局部血流灌注量的變化[7，8]。在此曲線的基礎(chǔ)上，使用不同的數(shù)學模型可以計算出不同的參數(shù)，例如血流量(Blood Flow，BF)，血容量(Blood Volume，BV)，平均通過時間(Mean Transit Time，MTT)，灌注達峰時間(Time to peak perfusion，TTP)毛細血管表面通透性(Permeability Surface Area Product，PS)等。

CT灌注成像使用的數(shù)學模型主要有兩種[9]：非去卷積模型和去卷積模型。非去卷積模型的理論依據(jù)是Fick原理[10]，即組織內(nèi)造影劑積聚的速率為動脈流入速率與靜脈流出速率之差，因此在指定時間段內(nèi)，器官或組織的造影劑含量為動脈流入量與靜脈流出量之差，此方法人為的假定對比劑由動脈進入毛細血管到達靜脈之前的一段時間內(nèi)沒有對比劑進入靜脈再次循環(huán)，實際情況與此有差別，常導致計算的血流量值比實際要低，為了減少此方面的影響，需要加大對比劑的量，并且加快注射速度，所以會增加出現(xiàn)并發(fā)癥的風險。去卷積模型原理較復雜，根據(jù)實際情況來計算動脈流入量和靜脈流出量，較真實地反映了組織內(nèi)部血液動力學變化[11]，這種方法結(jié)果更加準確，但是采集數(shù)據(jù)時間長，對噪聲敏感，容易受部分容積效應(yīng)及呼吸運動的影響。

2 胰腺CT灌注成像的檢查方法 檢查前8～12小時禁食，掃描前半小時囑患者口服清水使胃腸道，充盈以便更好地顯示胰腺，擺好體位后訓練患者小幅度呼吸，必要時可束腹帶減少呼吸運動偽影。常規(guī)平掃后選胰腺最大層面或者病變中心層面。GE公司灌注軟件推薦經(jīng)肘靜脈高壓注射器團注對比劑約50ml(濃度300mgI/ml)，流速3～5ml/s，國內(nèi)大部分學者采用此條件[12-15]。Siemens公司、Philips公司以及Toshiba公司的造影劑使用參數(shù)大致相同[16-19]。掃描時間長短不一，有學者采用每6秒采集一次數(shù)據(jù)[20]，有學者采用每4秒采集一次數(shù)據(jù)，總掃描時間最多可達到2分鐘[21]，一般來說，掃描時間間隔越短，掃描次數(shù)越多，得到的TDC曲線就越平滑，也就越接近真實狀態(tài)，但實際應(yīng)用中還需要考慮輻射劑量的問題，不論實際掃描時間如何，都應(yīng)該覆蓋胰腺實質(zhì)的強化峰值。掃描的層厚需要適當選擇，要求在保證較少的圖像噪聲的情況下選取較薄的層厚，一般常用5～10mm，不同公司的CT機推薦層厚略有不同[22]，例如Philips公司的256層螺旋CT和GE公司64層螺旋CT都推薦5mm的層厚，而Siemens公司64層螺旋CT則推薦7.2mm的層厚。部分學者認為，為了減少量子噪聲及部分容積效應(yīng)，感興趣區(qū)(ROI)應(yīng)大于50像素[23]，但也有學者選取的ROI面積均小于10mm2[24]。一般來說，胰腺實質(zhì)ROI應(yīng)避開血管及胰管，腫瘤實質(zhì)ROI應(yīng)避開腫瘤壞死區(qū)。

3 CT灌注成像在急性胰腺炎中的應(yīng)用 急性胰腺炎為常見的急腹癥之一，主要臨床表現(xiàn)為上腹痛，按照病理及病情輕重分為水腫型胰腺炎和出血壞死型胰腺炎兩種類型，按照病因分為膽源性、代謝性、醫(yī)源性、血管源性、感染中毒等等[25,26]。急性胰腺炎的主要病理過程為，胰腺組織的水腫、缺血、出血壞死以及合并細菌感染等[27-29]。出血壞死型胰腺炎被稱為重癥胰腺炎，病情較重，預后較差，早期對重癥胰腺炎的診斷對于患者得到及時的治療至關(guān)重要[30,31]。

研究表明，胰腺的灌注水平隨著年齡的增大而逐漸降低，胰腺不同部分的灌注水平無明顯差異[32,33]。急性胰腺炎發(fā)生時出現(xiàn)血液粘稠度增加、微血栓形成及微血管痙攣等，發(fā)生明顯的血流動力學變化，導致局部胰腺組織缺血、血流灌注降低[34-36]，胰頭部和體尾部的BF、BV明顯降低，PS升高，TTP無明顯變化[37]。因為輕癥急性胰腺炎(水腫型胰腺炎)和重癥急性胰腺炎(出血壞死型)的CT灌注參數(shù)BF、BV、PS、TTP有明顯差異，故CT灌注參數(shù)可作為量化急性胰腺炎嚴重程度的指標。

胰腺微循環(huán)障礙常常導致胰腺壞死，急性胰腺炎的這種嚴重并發(fā)癥明顯提高了患者的病死率[38]。傳統(tǒng)的影像檢查手段如胰腺造影、增強CT等可對胰腺壞死作出診斷，然而胰腺造影損傷較大，現(xiàn)在已不常用，增強CT準確率稍差，因為這些檢查都有其局限性，所以需要尋求一種準確而又無創(chuàng)地檢測胰腺壞死的影像學技術(shù)。由于CT灌注成像可直接反映組織缺血的情況，胰腺炎壞死區(qū)域BF、BV、PS值急性胰腺炎非壞死區(qū)域降低，而MTT較高，故CT灌注成像可用于胰腺壞死的早期診斷[39,40]，研究表明[41,42]，CT灌注參數(shù)在評價胰腺壞死的敏感度為100%，特異度為95.3%的。

4 展望 急性胰腺炎患者中大部分為輕癥胰腺炎患者，預后較好，而重癥胰腺炎患者癥狀重，治療較復雜，需要內(nèi)外科以及影像學科等多學科的協(xié)作。早期準確的診斷可以對治療起到至關(guān)重要的作用，在此方面，CT灌注成像已經(jīng)越來越被各科醫(yī)生重視，但仍需要研究出更多更好的方法，通過更多的參數(shù)更進一步對病變進行評價，對臨床處置提供更多更準確的依據(jù)。

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(本文編輯: 丁賀宇)

R657.5+1

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2014.07.34

2014-09-10

肖恩華