CT灌注成像在宮頸癌中的臨床應(yīng)用進(jìn)展

董瑞彤 綜述 董越, 羅婭紅 審校

·宮頸癌影像學(xué)評(píng)估·

CT灌注成像在宮頸癌中的臨床應(yīng)用進(jìn)展

董瑞彤 綜述 董越, 羅婭紅 審校

CT灌注成像是一種在體評(píng)估活體組織器官血供情況的功能成像方式，為宮頸癌的診斷、腫瘤內(nèi)微血管密度(MVD)計(jì)數(shù)、病理學(xué)特征和療效評(píng)估等提供了重要依據(jù)。本文主要對(duì)CT灌注成像的基本原理、掃描技術(shù)及其在宮頸癌中的臨床應(yīng)用進(jìn)行綜述。

體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)； 灌注成像; 宮頸癌； 療效評(píng)估； 腫瘤分期； 預(yù)后

CT灌注成像(CT perfusion imaging，CTP)通過(guò)同層連續(xù)動(dòng)態(tài)掃描，獲得組織的血流灌注信息，可以在體評(píng)估腫瘤的血流動(dòng)力學(xué)情況，間接地反映腫瘤的惡性程度，幫助判斷疾病預(yù)后和指導(dǎo)治療[1-2]。CT灌注技術(shù)的應(yīng)用使CT影像學(xué)從反映腫瘤的形態(tài)學(xué)改變，發(fā)展至對(duì)腫瘤組織微觀血供情況進(jìn)行評(píng)估[3]。近些年來(lái)，CT灌注成像已廣泛應(yīng)用于顱腦[4]、胰腺[5]、肝臟[6]及胃[7]等器官的研究中。宮頸癌是女性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，在中國(guó)女性惡性腫瘤發(fā)病率中居第6位[8]。CT灌注成像為宮頸癌的術(shù)前診斷、了解腫瘤病理學(xué)特征和療效評(píng)估等提供了重要依據(jù)，本文對(duì)此做一綜述。

CT灌注成像技術(shù)

CT灌注成像是在靜脈內(nèi)高速注射對(duì)比劑的同時(shí)，對(duì)靶器官進(jìn)行連續(xù)同層動(dòng)態(tài)掃描，獲得靶器官所在層面組織的時(shí)間-密度曲線(time-density curve，TDC)，反映了該器官中對(duì)比劑隨時(shí)間改變的密度變化趨勢(shì)，從而間接反映了器官血供狀態(tài)的變化。利用不同數(shù)學(xué)模型，對(duì)TDC進(jìn)行處理分析，得到灌注參數(shù)，包括血流量(blood flow，BF)、血容量(blood vo-lume，BV)、平均通過(guò)時(shí)間(mean transit time，MTT)、對(duì)比劑達(dá)峰時(shí)間(time to peak，TTP)、強(qiáng)化峰值(peak enhancement image，PEI)、表面滲透性(permeability surface，PS)等。對(duì)灌注參數(shù)值再進(jìn)行偽彩處理，獲得灌注參數(shù)的偽彩圖，來(lái)評(píng)估組織器官的灌注情況[9-10]。

處理CT灌注成像數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型包括非去卷積模型(non-deconvolution model)和去卷積模型(deconvolution model)。非去卷積模型又分為基于Fick原理的單室模型和基于Patlak分析的雙室模型。單室模型采用快速團(tuán)注法(rapid bolus injection)，對(duì)比劑劑量40～50mL，流率5～10mL/s；有報(bào)道最高注射流率可達(dá)20mL/s。但是高注射流率會(huì)增大局部血管壓力，使對(duì)比劑外滲的風(fēng)險(xiǎn)升高，尤其是對(duì)腫瘤治療后血管條件不佳的患者，不宜廣泛使用[9-10]。去卷積數(shù)學(xué)模型中對(duì)比劑注射速度可降至4mL/s，但需要較長(zhǎng)的掃描時(shí)間，通常會(huì)超過(guò)1分鐘，在胸腹部器官的掃描中，呼吸運(yùn)動(dòng)容易干擾成像結(jié)果，可能會(huì)導(dǎo)致灌注成像的成功率低[9-10]。

首先常規(guī)CT平掃確定灌注成像的掃描位置和范圍。灌注掃描方式為單層連續(xù)動(dòng)態(tài)掃描或者動(dòng)態(tài)容積掃描，掃描開(kāi)始時(shí)間在注射對(duì)比劑后5～10s，通常連續(xù)掃描40～45個(gè)時(shí)相；根據(jù)掃描部位不同，管電壓選擇70～120kV，管電流選擇50～200mAs[9-10]。

隨著大范圍覆蓋多排探測(cè)器CT技術(shù)的發(fā)展，大范圍的CT容積灌注掃描成為可能，一次掃描可以完成70～150mm的覆蓋范圍[5,11-12]。尤其是320排CT的出現(xiàn)，探測(cè)器一次掃描的覆蓋范圍可以達(dá)到160mm，因此能夠完成任一臟器全覆蓋的灌注掃描[6,12]。然而，大范圍全器官CT灌注成像必然會(huì)帶來(lái)輻射劑量的增加，這也是阻礙其臨床應(yīng)用的主要問(wèn)題，因此有效降低輻射劑量是全器官CT灌注成像能否在臨床廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。CT灌注成像的輻射劑量與以下三個(gè)方面有關(guān)：掃描時(shí)間、管電壓和管電流。Li等[5]使用70kV+120mAs和80kV+100mAs兩種方案進(jìn)行CT灌注掃描，結(jié)果顯示患者接受的輻射劑量能一定程度降低 ，并且各灌注參數(shù)有很好的一致性。另有研究表明，保持管電壓不變，降低管電流到72mAs亦可產(chǎn)生圖像質(zhì)量良好的CT灌注圖像[4]。故低劑量全器官CT灌注成像能有效降低輻射劑量，具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。

利用CT灌注軟件對(duì)獲得圖像進(jìn)行后處理和重建，傳統(tǒng)的CT灌注成像通常僅能得到4～8mm范圍的橫軸面灌注影像，而使用容積掃描獲得的容積數(shù)據(jù)包可以重建出橫軸、矢狀及冠狀面的灌注圖像[12]。對(duì)于宮頸的灌注成像而言，輸入動(dòng)脈一般選擇髂外動(dòng)脈[3]；病灶ROI選擇在癌灶實(shí)體部分，注意避開(kāi)血管、壞死和腫瘤邊緣。通常ROI應(yīng)盡量包括整個(gè)病灶的實(shí)體部分，可以減少圖像噪聲的影響，使測(cè)量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。使用灌注軟件得到ROI相對(duì)應(yīng)的時(shí)間-密度曲線和灌注參數(shù)值，并獲得相應(yīng)的灌注參數(shù)偽彩圖[9-10]。

CT灌注成像在宮頸癌中的應(yīng)用

1.CT灌注成像對(duì)宮頸癌的診斷價(jià)值

宮頸癌多為富血供腫瘤，CT灌注成像可以反映宮頸癌的富血供特征，有助于宮頸癌的診斷。與正常宮頸組織相比，宮頸癌的血流量、血容量和峰值CT值均明顯增高，提示宮頸癌組織較正常宮頸組織的血流灌注量大、血供豐富，這一結(jié)果間接反映了病理上宮頸癌腫瘤組織內(nèi)存在大量新生血管[13-14]。宮頸癌組織的時(shí)間-密度曲線顯示在對(duì)比劑注射后宮頸癌組織中對(duì)比劑濃度明顯增加且保持在高水平，強(qiáng)化時(shí)間明顯延長(zhǎng)，反映了腫瘤微血管豐富、扭曲、擴(kuò)張和組織間隙擴(kuò)大的特點(diǎn)，使對(duì)比劑存留時(shí)間延長(zhǎng)、排空緩慢。CT灌注成像能夠發(fā)現(xiàn)早期無(wú)明顯形態(tài)學(xué)改變而只有血流動(dòng)力學(xué)改變的腫瘤。劉艷等[15]發(fā)現(xiàn)，ⅠA期宮頸癌的BV、PS值較正常宮頸組織明顯增高，在偽彩圖上表現(xiàn)為顯著的高灌注區(qū)，因此灌注參數(shù)偽彩圖與CT灰階圖像相比，能夠更直接地顯示ⅠA期宮頸癌病灶，這有助于早期宮頸癌的定位診斷和指導(dǎo)臨床活檢。CT灌注成像亦有助于宮頸良惡性病變的鑒別診斷。周永等[16]研究結(jié)果顯示，宮頸癌組織CT灌注成像的時(shí)間-密度曲線表現(xiàn)為速升緩降型或者持續(xù)中高位強(qiáng)化型，短時(shí)間內(nèi)達(dá)到峰值，且峰值高于宮頸良性病變(慢性宮頸炎、Ⅰ+Ⅱ級(jí)子宮頸上皮內(nèi)瘤變)。

2.CT灌注成像與宮頸癌病理學(xué)特征的相關(guān)性

CT灌注成像與宮頸癌病理學(xué)特征間的關(guān)系：崔志新等[17]研究顯示，在局部侵襲性更強(qiáng)、分期更晚和有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的宮頸癌病例中，血流量值顯著增高；而血容量值表現(xiàn)在局部侵襲性更強(qiáng)和有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移病例中顯著增高；在分化程度低的宮頸癌患者中平均通過(guò)時(shí)間顯著增高；而毛細(xì)血管通透性可以提示淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，在有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的病例中PS值更高。因此CT灌注成像對(duì)宮頸癌的臨床分期、浸潤(rùn)深度等病理學(xué)特征具有一定的提示性作用。

CT灌注成像與宮頸癌微血管密度(microvessel density，MVD)間的關(guān)系：伴隨宮頸癌惡性程度增加，在內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(vascular endothelial cell growth factor，VEGF)的作用下，腫瘤內(nèi)會(huì)有大量的微血管生成，因此微血管密度隨之升高，繼而引起組織血供狀態(tài)的改變。腫瘤微血管的生成會(huì)造成腫瘤組織血容量、血流量和強(qiáng)化峰值的增加。周永等[16]的研究表明，宮頸癌組織的MVD計(jì)數(shù)與灌注參數(shù)BV、BF、PEI和PS值呈正相關(guān)；與TTP和MTT值呈負(fù)相關(guān)。崔志新等[17]的研究結(jié)果顯示，宮頸癌的BV、BF和MTT值與MVD呈明顯正相關(guān)，而PS值與MVD未發(fā)現(xiàn)明顯相關(guān)性，作者認(rèn)為可能與腫瘤內(nèi)新生血管的分布不均勻及成熟度不同有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。由此可見(jiàn)，腫瘤組織的灌注特征可以反映組織的微血管密度特征，灌注參數(shù)是MVD的外在表現(xiàn)形式。通過(guò)檢測(cè)腫瘤組織的BF及BV等灌注參數(shù)，可以反映腫瘤血供情況及腫瘤微血管的生成狀況[18-20]。

3.CT灌注成像對(duì)宮頸癌治療效果的評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)

目前ⅡB期以上宮頸癌患者采取同步放化療治療，其療效評(píng)價(jià)直接關(guān)系到治療方案的調(diào)整和預(yù)后判斷[21]。有研究發(fā)現(xiàn)宮頸癌組織放化療后1個(gè)月內(nèi)灌注參數(shù)BF、BV值較放化療前明顯高。該結(jié)果說(shuō)明經(jīng)治療后病灶部位腫瘤組織充血水腫，強(qiáng)化程度升高[22-23]。而對(duì)于宮頸癌放化療半年以上的患者，灌注參數(shù)BF、BV值顯著低于放化療前，PEI也低于放化療前，表明放化療患者治療結(jié)束后病灶區(qū)腫瘤組織血供減少，組織病理學(xué)提示腫瘤組織內(nèi)血管內(nèi)皮細(xì)胞壞死增多，導(dǎo)致血管減少、閉塞，腫瘤供養(yǎng)減少，最終導(dǎo)致腫瘤完全消退。另有研究[21,24]結(jié)果顯示，宮頸癌放化療患者治療效果越好，其治療前血流灌注參數(shù)BV、PS值越高；對(duì)于療效顯著的患者，BV值明顯高于疾病穩(wěn)定和進(jìn)展的患者，表明灌注量高且血供豐富的腫瘤組織放化療效果好，反之則療效不好；PS值隨療效變好呈遞增趨勢(shì)。由此可見(jiàn)可以通過(guò)治療前CT灌注參數(shù)預(yù)測(cè)放化療效果，CT灌注成像的灌注參數(shù)可以作為評(píng)價(jià)宮頸癌放化療效果、指導(dǎo)治療方式選擇的重要指標(biāo)。

新輔助化療已普遍成為局部晚期宮頸癌患者的重要治療方式。腫瘤化療效果受到腫瘤內(nèi)微環(huán)境中含氧狀況的影響，通常認(rèn)為腫瘤組織含氧量越高其對(duì)化療敏感性就越高，治療效果越好。CT灌注成像提供的血流動(dòng)力學(xué)信息能夠間接反映腫瘤內(nèi)含氧量狀況，從而幫助預(yù)測(cè)化療療效[25]。有研究結(jié)果顯示，化療有效組的BF、BV值均高于化療無(wú)效組，并且BF、BV值與新輔助化療的療效呈正相關(guān)，因此推測(cè)血供豐富的宮頸癌處于高灌注狀態(tài)，組織內(nèi)藥物濃度及含氧量更高，故對(duì)化療具有更高敏感性[25-26]。殷亮等[25]研究發(fā)現(xiàn)組織滲透性是預(yù)測(cè)宮頸癌新輔助化療療效的獨(dú)立影響因素，滲透性越大，化療效果越顯著。滲透性反映血液從血管內(nèi)向組織間隙移動(dòng)的速度，取決于腫瘤血管基膜的完整程度。由于腫瘤新生血管的滲透性高于成熟血管，所以滲透性增高提示腫瘤內(nèi)新生血管比例增大。同時(shí)由于大量新生微血管的生成有助于改善腫瘤內(nèi)部的缺氧環(huán)境，也間接地提高了化療效果。

綜上所述，CT灌注成像在宮頸癌的診斷與鑒別診斷、病理學(xué)特征及療效評(píng)價(jià)等方面具有諸多優(yōu)勢(shì)，但作為一種新興的影像檢查技術(shù)，因其對(duì)人體較高的輻射劑量，此項(xiàng)技術(shù)的成熟應(yīng)用和推廣仍需要大量的科學(xué)研究及臨床實(shí)踐。隨著科技的飛速發(fā)展，相信未來(lái)低劑量CT動(dòng)態(tài)容積灌注成像將有廣闊的應(yīng)用前景。

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110042 沈陽(yáng)，中國(guó)醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院 遼寧省腫瘤醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科

董瑞彤(1993-)，女，陜西寶雞人，碩士研究生，主要從事影像新技術(shù)的臨床應(yīng)用工作。

羅婭紅，E-mail：luoyahong8888@hotmail.com

國(guó)家公益性行業(yè)科研專項(xiàng)基金(201402020)

R814.42；R735.33

A

1000-0313(2017)04-0347-03

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.04.011

2017-03-13

2017-04-01)