胰周臟器惡性腫瘤時胰腺的多層CT灌注成像研究

張喜榮 黃小華 董國禮 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主要依賴于CT增強,觀察胰腺形態學改變、病灶的強化以及病灶與胰腺之間密度的差異[1],但仍較難準確地反映疾病的血流動力學改變。為了提高胰腺疾病診斷的準確性,了解胰腺不同狀態下的血流灌注特點,筆者對正常胰腺與胰腺合并胰周臟器惡性腫瘤進行多層螺旋CT灌注成像分析,旨在了解與胰腺血運關系較為密切的鄰近臟器發生惡性腫瘤時,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。

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CT檢查76例,排除因呼吸運動影響(2例)和藥液外滲(4例)導致圖像模糊、掃描層面變動及灌注藥量不足而無法得到準確灌注圖像的病例,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。按以下納入標準分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,其中原發性肝癌24例,轉移性肝癌7例,賁門癌及胃癌 11例,膽管癌 2例。

2.納入標準[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的生化指標正常;③無胰腺炎及胰腺占位性病變;④胰腺供血動脈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、大小及胰腺相關功能生化指標正常;②胰腺供血動脈及引流靜脈所屬臟器合并惡性腫瘤。

3.CT檢查技術

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

3.2 CT檢查方法

(1)CT平掃:患者仰臥位,頭先進;掃描范圍:劍突平面至髂嵴平面;機型: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。灌注掃描采取不動床連續容積掃描模式,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注非離子型碘對比劑 (碘海醇,300mg/ml)50ml,速率6ml/s,延遲6s,數據采集 45s,產生180層灌注圖像。灌注掃描結束后再注射對比劑50～60ml完成常規增強掃描。

3.3 數據測量:采集后的影像數據傳輸到Vitrea 2.0后處理工作站,使用Toshiba軟件包 (去卷積算法)處理數據。腹主動脈為輸入動脈,門靜脈或脾靜脈為輸出靜脈,經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 (region of interest,ROI),ROI 在5.85～7.34mm2之間,保證所測感興趣區大小相差小于10%(在胰腺顯示最大層面,ROI盡量大,但要遠離邊緣及血管。同樣方法分別測量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)和平均通過時間 (mean transit time,MT T),計算出所測兩組BF、BV、PS和M TT的平均值和標準差,并進行相應記錄。

4.統計學分析

應用SPSS 16.0統計軟件包分析數據。所有數據表示為均數±標準差。A、B兩組樣本間的各灌注參數進行獨立樣本t檢驗,P＜0.05認為有統計學意義。

結 果

A、B兩組血流量(BF)、血容量(BV)、表面通透性(PS)和平均通過時間 (MTT)的測量值分別為:(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。兩組灌注參數之間均無統計學意義(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,與胰腺血運關系較為密切的鄰近臟器發生惡性腫瘤時并不影響胰腺實質的血流灌注(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灌注測量

討 論

CT灌注成像[4]是指在靜脈注射對比劑的同時對選定層面進行連續多次同層動態掃描,并獲得該層面內每一像素的時間-密度曲線 (time density curve,TDC),其曲線反映的是對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。根據該曲線利用不同的數學模型計算出BF、BV、MT T、PS等灌注參數量值,并對以上參數進行圖像重建和偽彩染色處理得到血流灌注圖、血容積圖、對比劑平均通過時間圖、通透性圖等,以此來評價組織器官的灌注狀態。灌注成像的主要原理為核醫學中的放射性示蹤劑稀釋原理和中央容積定律[4]。Miles等[5]認為,放射學對比劑經靜脈注入,具有與放射性示蹤劑相同的藥物動力學,因此放射性核素的示蹤原理同樣適用于CT對選定層面進行動態掃描所獲得的TDC。自CT灌注成像研究以來,國內外許多學者利用不同的數學模型對此進行了研究,這些數學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],根據實際情況綜合考慮了流入動脈和流出靜脈的血液進行數學計算處理,主要反映注射對比劑后組織器官中存留的對比劑隨時間的變化量,因此能較真實地反映組織器官的內部血流動力學情況,并在腦卒中、腦腫瘤以及惡性肝腫瘤方面進行了深入研究[7-9],但在胰腺方面的研究較少。鑒于此,本文對胰周臟器惡性腫瘤時的胰腺進行了灌注研究,了解與胰腺血運關系較為密切的鄰近臟器發生惡性腫瘤時是否改變胰腺本身的血流灌注。

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

國內外學者對正常胰腺、胰腺癌及胰腺炎的CT灌注研究起步相對較晚,研究結果出入較大[2,11-14],對于胰周臟器惡性腫瘤時胰腺的研究尚未見文獻報道。研究結果顯示胰周臟器惡性腫瘤時胰腺的BF、BV、M TT、PS各項灌注參數值與正常胰腺無統計學差異,說明與胰腺的血運關系較為密切的鄰近臟器發生惡性腫瘤時并不影響胰腺實質的血流灌注,或者說影響較小。筆者認為造成這種改變有以下幾方面因素。首先,據上所述胰腺存在多個動脈弓,這就使得胰腺本身有豐富的血管網絡,整個正常胰腺表現為富血供器官,那么單一部位的供血病變并不能影響胰腺實質的血流灌注。這也與胰腺在組織生理學上表現為密度均一、血管網絡較豐富且分布均勻、毛細血管內皮完整[3]的特征是吻合的。其次,實體腫瘤在處于血管化期時,其進一步生長依賴于新生血管表型的啟動,使腫瘤以血流灌注的方式來獲取營養[15],但是新生血管的功能較低,其血流常不能滿足整個腫瘤的血液供給,這說明供應腫瘤的血管內血容量較小,還不足以使得與其血運關系密切的鄰近臟器血流灌注降低。另外,腫瘤的生長是一個復雜且漫長的過程,在這個過程中,與腫瘤血運關系密切的鄰近臟器將建立代償機制以保證本身的血液供應。本研究除了具有無創傷性、空間與時間分辨率高、操作簡單、易推廣、一次檢查可獲得多個灌注參數值等CT灌注成像的傳統優勢外,還具有以下優點:首先,本研究對于ROI進行多次測量取平均值的方法,把因ROI測量所帶來的量子噪聲及部分容積效應影響降到最低;其次,胰腺體積較小,因此選擇較薄的層厚進行灌注研究就顯得比較重要,大多數學者胰腺灌注掃描層厚多采用5～10mm,而本研究采用2mm層厚,避免了因層厚太大所帶來的部分容積效應,所采集圖像的信噪比尚可,后處理得到的灌注偽彩圖光滑、細膩,這對于病灶體積較小的胰腺病變進行薄層CT灌注成像檢查提供了依據。

本文僅對胰周臟器惡性腫瘤時的胰腺灌注特點進行了初步研究,在此基礎上,今后我們將擴大樣本量,將研究內容細化,根據腫瘤的惡性程度、大小、血供狀態、是否合并癌栓及感興趣區離惡性腫瘤的遠近等因素,以及是否影響胰腺的血供進行分組研究。目前,在研究過程中仍存在呼吸運動和藥液外滲導致灌注失敗及輻射劑量偏大等不足,有待于今后進一步改進。

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