256排螺旋CT灌注成像在肝臟疾病中的應(yīng)用進(jìn)展

李靖翊(綜述)，劉建濱(審校)

(湖南師范大學(xué)第一附屬醫(yī)院 湖南省人民醫(yī)院放射科，長沙 410005)

肝臟疾病在我國是一類常見且多發(fā)的疾病，以往對于肝臟疾病的影像學(xué)檢查主要是B超、普通CT及增強(qiáng)掃描和磁共振成像檢查，這些檢查手段僅限于病灶形態(tài)學(xué)的檢查，盡管動態(tài)增強(qiáng)掃描可以顯示血流的異常，但是其功能也十分有限。CT灌注成像的應(yīng)用可以很好地解決這些問題，將形態(tài)學(xué)及功能性完美地結(jié)合在一起，有利于對肝臟疾病的診斷以及鑒別診斷。

1 肝臟CT灌注成像的原理及數(shù)學(xué)方法

CT灌注成像由Axel[1]率先提出，20世紀(jì)90年代初Miles等[2-3]又提出了肝臟灌注的概念，在很大程度上推動了器官灌注的發(fā)展。

CT灌注成像的原理是在靜脈注入對比劑的同時(shí)對所選定的層面進(jìn)行快速連續(xù)多次同層掃描，以獲得所選層面內(nèi)每一像素的時(shí)間密度曲線，然后再經(jīng)過不同的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出血流量、血容量、對比劑的平均通過時(shí)間(mean transit time，MTT)、對比劑峰值時(shí)間、毛細(xì)血管通透性等灌注參數(shù)，再對以上參數(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)后處理，得到相對應(yīng)的偽彩色灌注圖，用以反映組織的血流動力學(xué)變化。

肝臟灌注參數(shù)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型主要有斜率法和去卷積法。斜率法是Miles等[2]提出的，他們把肝臟增強(qiáng)過程分為肝動脈期和門靜脈期，但是斜率法所測得的門靜脈灌注量(portal vein perfusion,PVP)沒有考慮肝血流中肝動脈的影響，因此計(jì)算出的PVP偏低。Blomley等[4]對其進(jìn)行改良，在PVP計(jì)算前將肝臟時(shí)間密度曲線中肝動脈血流的影響去除，計(jì)算出來的結(jié)果更加符合實(shí)際情況。去卷積法是在非去卷積法的基礎(chǔ)上由Cenic等[5]于1999年提出，去卷積法綜合考慮了肝臟的流入動脈和流出靜脈，主要反映的是注射對比劑后組織中殘留對比劑隨時(shí)間的變化。由于去卷積法對灌注的流入及流出血管進(jìn)行綜合性的考慮，與實(shí)際血流動力學(xué)更加相近。去卷積法數(shù)學(xué)模型復(fù)雜，但是去卷積數(shù)學(xué)方法計(jì)算的偏差小，注射速度要求不高(一般為4～5 mL/s),因此去卷積法將來會應(yīng)用更加廣泛。

2 CT灌注的臨床應(yīng)用

2.1正常肝臟的灌注指標(biāo) 對于正常肝臟的研究頗多，但是由于設(shè)備及選擇患者標(biāo)準(zhǔn)的不同，測量的數(shù)據(jù)存在一些差別。Miles等[2]測得5例正常組人的肝動脈灌注量(hepatic arterial perfusion，HAP)為0.17 mL/(min·mL)，PVP為0.34 mL/(min·mL),肝動脈灌注指數(shù)(hepatic arterial perfusion index,HAPI)為32%,但是未考慮到門靜脈期仍有肝動脈血流供血肝臟,所以測得的PVP值偏低。1995年，Blomley等[4]對其進(jìn)行改進(jìn)，測得HAP為0.19 mL/(min·mL),PVP為0.93 mL/(min·mL),總肝灌注量(total liver perfusion,TLP)為1.11 mL/(min·mL)，門靜脈灌注指數(shù)(portal perfusion index，PPI)為84%。何寶明等[6]用最大斜率法測量20例正常肝臟，得到HAP為(0.18±0.08)mL/(min·mL),PVP為(0.98±0.33) mL/(min·mL)，TLP為(1.1±0.12) mL/(min·mL)，HAPI為19.2%，PPI為80.8%。以上學(xué)者測量的數(shù)據(jù)很好地證實(shí)了CT灌注成像可以反映肝臟血流動力學(xué)變化，并反映了肝臟雙重供血的特點(diǎn)。

2.2肝臟腫瘤

2.2.1原發(fā)性肝癌 原發(fā)性癌在我國是一種發(fā)病率高且預(yù)后欠佳的疾病，其中以肝細(xì)胞癌的發(fā)病率最高。臨床上對原發(fā)性肝癌的研究較多，其中以肝細(xì)胞癌為主。以往對于肝細(xì)胞癌診斷的金標(biāo)準(zhǔn)是血管造影檢查。但是，血管造影對于病灶的組織學(xué)分型及血流動力學(xué)的改變的顯示十分有限，隨著CT灌注成像的逐步使用，以上問題得到了很好的解決。

朱石柱等[7]研究報(bào)道，肝細(xì)胞癌組的血流量、HAP、HPI、毛細(xì)血管表面通透性較對照組顯著升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，PVP、MTT顯著降低，差異也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。燕平[8]對25例肝細(xì)胞癌患者行CT灌注掃描，結(jié)果顯示，肝細(xì)胞癌組的血流量及HAPI較正常組顯著增高，而MTT顯著降低。上述灌注參數(shù)印證了肝細(xì)胞癌以動脈供血為主的特點(diǎn),通過CT灌注研究可以反映原發(fā)性肝細(xì)胞癌血流動力學(xué)變化,從而為肝細(xì)胞癌的診斷提供線索與依據(jù)。Fournier等[9]對14只化學(xué)誘導(dǎo)原發(fā)性肝癌及15只正常對照大鼠模型行CT灌注掃描發(fā)現(xiàn)，在肝癌發(fā)生過程中，HAP逐漸增加，PVP逐漸減少，說明隨著腫瘤逐漸向惡性分化，病灶的動脈供血更占優(yōu)勢，符合肝癌供血的特征。文利等[10]對18例不同分化程度的肝細(xì)胞癌患者進(jìn)行CT灌注研究并分析其與微血管密度(microvessel density，MVD)的相關(guān)性，結(jié)果表明，不同分化程度的肝細(xì)胞癌其灌注指標(biāo)會發(fā)生變化，同時(shí)肝細(xì)胞癌的惡性程度與MVD呈正相關(guān),腫瘤惡性程度越高,MVD越高,而且在腫瘤內(nèi)的分布區(qū)不一，說明灌注指數(shù)是反映腫瘤惡性程度及MVD的可靠指標(biāo)，為肝細(xì)胞癌的診斷、分級及化療提供可靠的依據(jù)。

2.2.2轉(zhuǎn)移瘤 肝臟轉(zhuǎn)移瘤在肝臟惡性腫瘤中居第二位。轉(zhuǎn)移瘤的診斷對于原發(fā)灶的診療及判斷患者的生存率有重要幫助,但其早期明確診斷是一個十分棘手的問題。近年來,隨著CT灌注成像技術(shù)的發(fā)展,將功能成像與形態(tài)成像相結(jié)合,由灌注參數(shù)和不同的灌注后處理圖像分析肝臟的血流動力學(xué)改變,間接反映腫瘤血管血流動力學(xué)的變化，有助于診斷、鑒別診斷、判斷腫瘤血管生成的情況,并且有助于判斷腫瘤的預(yù)后情況。

王守安等[11]對28例肝轉(zhuǎn)移瘤進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)富血供轉(zhuǎn)移瘤的HAP、HAPI顯著增加,PVP、PPI顯著降低,與周圍肝實(shí)質(zhì)相比呈顯著HAP、PVP倒置傾向，但是其TLP顯著低于周圍肝實(shí)質(zhì)，TLP主要由增高的HAP增多構(gòu)成；乏血供轉(zhuǎn)移瘤的TLP、PVP和PPI均顯著低于周圍肝實(shí)質(zhì),HAPI略高于周圍肝實(shí)質(zhì)，TLP降低主要由PVP降低所致，在各灌注彩圖上呈不同程度的低灌注改變。王守安等[11]發(fā)現(xiàn)，富血供和乏血供轉(zhuǎn)移瘤的共同點(diǎn)是HAPI均增加,因此可以推測無論是富血供轉(zhuǎn)移瘤還是乏血供轉(zhuǎn)移瘤,其供血血管均主要是肝動脈,而不是門靜脈,只不過血供程度不一樣,在一定程度上證實(shí)肝轉(zhuǎn)移瘤的血供特點(diǎn)。王玉理等[12]對21例肝轉(zhuǎn)移瘤進(jìn)行了更深一步的灌注研究，發(fā)現(xiàn)腫瘤邊緣的血容量、HAP、HAPI顯著增高，其中Patlak血容量反映了新生血管的密度,說明轉(zhuǎn)移瘤周邊的新生血管生長迅速。這一結(jié)論與Miles等[3]研究的結(jié)果相一致。研究顯示，如果病灶周圍的HAP、HAPI顯著增高,提示腫瘤新生血管形成和腫瘤組織向周圍延伸,說明周邊區(qū)域可能存在微小轉(zhuǎn)移灶[5]。同時(shí)也提示臨床醫(yī)師，對于此類患者的手術(shù)切除范圍應(yīng)更加謹(jǐn)慎。Miles等[13]的后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)，患者的生存時(shí)間與腫瘤周圍的HAP關(guān)系密切，這一結(jié)果為患者預(yù)后及生存率的估計(jì)提供了可靠的依據(jù)。

2.3肝硬化 肝硬化是臨床上常見的慢性進(jìn)行性肝病，由一種或者多種病因長期、反復(fù)作用的彌漫性肝損害。在肝硬化早期，肝臟的形態(tài)學(xué)并未發(fā)生改變，但有研究證明，肝硬化早期肝臟內(nèi)部的血流動力學(xué)已經(jīng)發(fā)生改變，因此可以為高危患者行CT灌注研究，在肝硬化的早期作為診斷[14]。

王汝良等[15]對30例肝硬化患者組及24例正常組進(jìn)行對比CT灌注研究，結(jié)果顯示肝硬化組血流量、血容量均下降，并隨肝硬化程度加重呈逐漸降低趨勢；與正常組比較，肝硬化組MTT顯著延長，且隨肝硬化程度加重而延長；肝硬化組與正常組比較，HAP、HAPI上升，PVP、TLP下降，除TLP外，兩組間比較均差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；肝硬化程度不同時(shí)，PVP、HPI組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而HAP、TLP沒有差異。這與賀長斌等[16]的研究基本一致。在肝硬化的早期，肝臟通過“自身調(diào)節(jié)”作用維持血流量相對恒定，同時(shí)肝臟血管特有的代償機(jī)制也參與到肝臟血流調(diào)節(jié)中。但是到了后期，肝臟自身調(diào)節(jié)作用有限，此時(shí)僅靠肝動脈灌注的增加并不能完全代償門靜脈灌注的下降，從而導(dǎo)致肝血流量的下降。在肝硬化的早期，肝臟灌注參數(shù)就已經(jīng)發(fā)生改變，并且隨著肝硬化程度的不同，灌注參數(shù)也是動態(tài)變化的，因而認(rèn)為CT灌注對于肝硬化是一種無創(chuàng)的、高效的診斷手段。

2.4肝移植術(shù)后監(jiān)測 肝移植是終末期肝病患者肝功能得到良好恢復(fù)的一種外科治療手段。其中，血管并發(fā)癥是肝移植后最嚴(yán)重且常見的并發(fā)癥，它也是導(dǎo)致肝臟移植失敗和患者死亡的直接原因。而CT灌注是監(jiān)測肝臟血流變化的有效手段。

黃勇慧等[17]對9例終末期肝病行肝移植術(shù)后的患者行CT灌注研究，結(jié)果顯示在慢性終末期肝病肝移植后早期,門靜脈和總灌注量呈現(xiàn)明顯上升趨勢。HAP變化不明顯,但其個體間變化增大,提示在術(shù)后早期HAP存在不穩(wěn)定的變化過程。Bader等[18]測量30例肝移植術(shù)后無并發(fā)癥患者，發(fā)現(xiàn)患者HAP及HAPI較對照組顯著性增加,而PVP及TLP沒有變化。肝移植術(shù)后肝動脈血流量的顯著增加，可能與肝動脈對于某些代謝產(chǎn)物(如腺苷)的反應(yīng)十分敏感有關(guān)，因而使肝動脈擴(kuò)張，肝動脈血流量顯著增加，而門靜脈對于此類代謝產(chǎn)物不夠敏感，所以對門靜脈的影響較小。對于門靜脈血流量的增加，合理的解釋是慢性終末期肝病患者在肝移植術(shù)前已經(jīng)存在高動力循環(huán)狀態(tài)、脾大、腹水、腸道靜脈淤血、門靜脈側(cè)支循環(huán)開放等狀況,當(dāng)病變肝被置換后,這些病理狀況不會在短時(shí)間完全消除，因此門靜脈血流量會增加。CT灌注對于肝動脈及門脈血流量的檢測成為預(yù)防血管并發(fā)癥的良好手段。

2.5肝動脈化療栓塞術(shù)后監(jiān)測 臨床上許多肝癌患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)無法行外科手術(shù)治療，而此時(shí)首選的有效治療手段是肝動脈化療栓塞(transcatheter arterial chemoembolization，TACE)，但其并不能一次性地將腫瘤細(xì)胞完全殺死，而通道hi(一種離子通道)可以通過許多外界因素影響TACE的療效。因此，如何來客觀地評價(jià)TACE的治療效果，成為一個難題。以往評價(jià)TACE的治療效果，多用動態(tài)增強(qiáng)CT，但是CT上腫瘤內(nèi)沉積的碘油會掩蓋強(qiáng)化的活性腫瘤組織[19]。隨著CT灌注成像的發(fā)展，可以很好的解決這一問題，CT灌注通過測量一系列的灌注參數(shù)來反映腫瘤組織是否存在活性。黃淵泉等[20]研究發(fā)現(xiàn)，所有患者術(shù)前、術(shù)后6～8 d及腫瘤殘留患者復(fù)發(fā)前后的腫瘤組織HAP、HAPI比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。陳昆濤等[21]通過建立兔VX2(一種可移植性腫瘤)肝癌模型發(fā)現(xiàn)，對照組的HAP、PVP較栓塞組顯著增高，同時(shí)對照組的MVD及血管內(nèi)皮生長因子表達(dá)程度也高于栓塞組。從中可以看出，上述灌注參數(shù)與MVD及血管內(nèi)皮生長因子呈正相關(guān)。因?yàn)槟[瘤的生長與MVD及血管內(nèi)皮生長因子密切相關(guān)，因而CT灌注成像特征可間接反映腫瘤血管生成,判斷化療栓塞的效果。這與黃淵泉等[20]的研究結(jié)果相一致。由此可見，CT灌注成像可以很好地檢測TACE術(shù)后腫瘤內(nèi)血供的改變，進(jìn)而評價(jià)TACE的治療療效。

3 256排螺旋CT的肝臟灌注成像的優(yōu)點(diǎn)

飛利浦Brilliancei256排CT是目前世界上十分先進(jìn)的高端CT，它掃描速度快，檢查時(shí)間短，每圈掃描只需0.27 s，即可得256層圖像，僅需10 s就能完成全身CT檢查。其可以很好地解決以往CT灌注成像所面臨的由于患者移動、呼吸運(yùn)動會出現(xiàn)灌注層面不同層面情況,影響灌注值的準(zhǔn)確性問題。其輻射劑量低，能夠以較少的X射線得到高質(zhì)量的診斷影像，將X射線輻射劑量降低了80%，盡可能地減少了對人體的損傷。因?yàn)镃T灌注成像要反復(fù)多次的對病變區(qū)域進(jìn)行連續(xù)掃描，輻射劑量成為一個敏感的話題，而256排CT通過低劑量掃描，較好地解決了這個難題。同時(shí)，其圖像精度更高，可精確顯示人體細(xì)小的正常結(jié)構(gòu)及各種病灶，并可多角度重建圖像，使病灶顯示更加清晰。

4 結(jié) 語

CT灌注成像是一種功能成像，它通過觀察血流灌注的改變在肝臟疾病中的運(yùn)用也越來越廣泛。256排CT更是通過全肝掃描的模式，對肝臟進(jìn)行整體性的分析。該機(jī)器在圖像掃描及后處理上有著不可替代的優(yōu)勢；可以盡可能在肝臟疾病早期對其進(jìn)行診斷及鑒別診斷。總之，256排CT肝臟灌注成像將會有更好的發(fā)展趨勢。

[1] Axel L.Cerebral blood flow determination by rapid-sequence computed tomography:theretical analysis[J].Radiology,1980,137(3):679-686.

[2] Miles KA,Hayball MP,Dixon AK.Colour perfusion imaging:a new application of computed tomography[J].Lancet,1991,337(3):643-645.

[3] Miles KA,Hayball MP,Dixon AK.Functional images of hepatic perfusion obtained with dynamic CT[J].Radiology,1993,188(2):405-411.

[4] Blomley MJ,Coulden R,Dawson P,etal.Liver perfusion studied with ultrafast CT[J].J Comput Assist Tomogr,1995,19(3):424-433.

[5] Cenic A,Nabavi DG,Craen RA,etal.Dyamic CT measurement of cerebral blood flow:a validation study[J].AJNR,1999,20(1):63-73.

[6] 何寶明,由昆,鄒一平,等.正常肝臟CT灌注成像與肝臟儲備功能對照研究[J].中國體視學(xué)與圖像分析,2012，15(4):411-414.

[7] 朱石柱,黃麗雪,吳俊峰,等.CT灌注成像在原發(fā)性肝癌中的臨床應(yīng)用[J].疑難病雜志,2012,11(2):112-114.

[8] 燕平.多層螺旋CT 灌注成像對原發(fā)性肝癌的評價(jià)[J].中西部醫(yī)學(xué),2011，23(4):643-645.

[9] Fournier LS,Cuenod CA,de Bazelaire C,etal.Early modifications of hepatic perfusion measured by functional CT in a rat model of hepatocellular carcinoma using a blood pool contrast agent[J].Eur Radiol,2004,14(11):2125-2133.

[10] 文利,丁仕義,牟偉,等.肝細(xì)胞癌CT灌注參數(shù)與微血管密度的相關(guān)性研究[J].中華放射學(xué)雜志,2005,39(3):280-284.

[11] 王守安,白人駒,孫浩然,等.肝轉(zhuǎn)移瘤的CT灌注成像[J].實(shí)用放射學(xué)雜志,2007，23(9):1193-1197.

[12] 王玉理,郭順林,郭吉剛,等.肝轉(zhuǎn)移瘤64層CT灌注成像的臨床應(yīng)用[J].實(shí)用放射學(xué)雜志，2008，24(8):1043-1046.

[13] Miles KA,Leggett DA,Kelley BB,etal.In vivo assessment of neovascularization of liver metastases using perfusion CT[J].Br J Radiol,1998,71(843):276-281.

[14] Orrego H,Blendis LM,Crossley IR,etal.Correlation of in trah-epatic pressure with collagen in the Disse space and hepatomegaly in humans and in the rat[J].Gastroenterology,1981,80(3):546-556.

[15] 王汝良,李強(qiáng),李為民,等.早期肝硬化64排螺旋CT灌注成像的臨床研究[J].牡丹江醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,32(2):25-27.

[16] 賀長斌,陳鶴,朱勇,等.16 層螺旋CT 灌注成像在肝硬化中的臨床應(yīng)用研究[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志,2012,29(1):3139-3144.

[17] 黃勇慧,楊建勇，李家平，等.CT灌注成像對終末期肝病肝移植后肝臟雙期灌注量的監(jiān)測[J].世界華人消化雜志，2005,13(13):133-135,1615-1617.

[18] Bader TR,Herneth AM,Blaicher W,etal.Hepatic perfusion after liver transplantation:noninvasive measurement with dynamic single-section CT[J].Radiology,1998,209(1):129-134.

[19] Bartolozzi C，Lencioni R，Caramella D，etal.Hepatocellular carcinoma：CT and MR features after transcatheter arterial embolization and percutaneous ethanol injection[J].Radiology，1994，191(1)：123-128.

[20] 黃淵泉,賈中芝，馮耀良,等.CT灌注成像在肝癌TACE術(shù)后療效評價(jià)中的應(yīng)用價(jià)值[J].介入放射學(xué)雜志,2009,18(6):437-441.

[21] 陳昆濤,何建恒,劉建民,等.兔VX2 肝癌化療栓塞前后CT 灌注特征與腫瘤血管生成相關(guān)性研究[J].實(shí)用醫(yī)技雜志,2006,13(19):3344-3347.