胃癌多層螺旋CT灌注成像研究現狀與進展

鐘星，張俊祥，陳自謙，倪萍

1.蚌埠醫學院 醫學影像學系，安徽 蚌埠 233030；2.南京軍區福州總醫院a.醫學影像中心；b.醫學工程科，福建 福州 350025

0 前言

胃癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，全國胃癌死亡率約為24.34/10萬[1]，居惡性腫瘤死因第3位，堪稱“頭號殺手”，因此胃癌的早期診斷一直是醫學界不斷研究的課題。CT灌注成像（CT Perfusion，CTP）是形態與功能相結合的新型成像技術，能夠反映活體局部組織的血流灌注狀態，從組織細胞水平和微循環水平揭示局部微血管的功能狀況及其病理生理水平的改變，為胃癌早期診斷提供了新方法。1991年Miles[2]等首先提出CTP的概念，隨后CT灌注的研究迅速展開，在腦卒中、心肌缺血以及空腔臟器腫瘤如結腸癌等多種疾病的診斷中有了大量研究。但由于胃壁較薄，且不斷蠕動，使得灌注成像的應用有諸多困難，對胃癌灌注成像研究還處于初步探索階段。本文對胃癌CTP研究現狀及進展作一綜述。

1 胃CT灌注成像原理及觀察指標

灌注是指血流通過毛細血管網將攜帶的氧和營養物質輸送給組織細胞的過程，在一定程度上能反映實質性器官、組織的血流動力學狀態和功能的情況，一般將之等同于微循環的血流過程。CTP的理論依據是核醫學灌注成像的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律（Central Volume Principle），即血流量（Blood Flow，BF）=血容量（Blood Volume，BV）/平均通過時間（Mean Transit Time，MTT）[2]。通過在外周靜脈注射對比劑的同時對選定的層面進行同層連續多次動態掃描，獲得該層面內每一像素的密度隨強化時間而演變的曲線，稱為時間-密度曲線（Time-Density Curve，TDC），根據該曲線利用不同的數學模型計算出各種偽彩功能圖像及灌注參數值。

CT灌注的應用數學模型主要分為非去卷積模型和去卷積模型。非去卷積模型主要利用對比劑首過狀態下忽略靜脈流出的假定，在沒有對比劑外滲的情況下，獲得增強的TDC，并計算BF、BV、MTT等灌注參數。計算出的BF往往偏低，因為其圖像質量要求有良好的對比度和信噪比，因此對比劑應≥50 mL，且要求采用較高的注射流速（≥7 mL/s）[3]。去卷積模型是建立在卷積的概念上，反映注射對比劑后組織器官中存留的對比劑隨時間變化的函數，其計算偏差小，注射流速要求不高，一般4 mL/s即可，是灌注成像使用的主要數學模型。

CT灌注參數、單位及在腫瘤學中的應用[3-5]:① 血流量（BF），單位為mL/(100g·min)，指血液在單位腫瘤組織內流動的速率，主要與腫瘤血管生成及腫瘤分級有關。②血容量（BV），單位為mL/100g，指血液在腫瘤組織內的容量，反映組織內部的血流灌注量，與血管數量的多少及毛細血管開放的數量有關。③ 平均通過時間（MTT），單位為s，指血液流過血管系統的時間，因不同血管長度差異，通過時間采用平均數來表示，與灌注壓有關。④ 表面通透性（Permeability Surface，PS），單位是 mL/(100g·min)，表示血液通過毛細血管內皮進入細胞間質的速率，反映了腫瘤內部血管內皮細胞的管壁通透性及完整性。⑤ 達峰時間（Time To Peak，TTP）是對比劑在組織中達到強化峰值需要的時間，單位是s，反映腫瘤組織內的灌注壓。⑥ 強化峰值（Peak Enhancement Intensity，PEI）是組織內注入對比劑的最大強化值，單位是Hu，反映了腫瘤組織的血容量。

2 胃癌CTP掃描方法及后處理方法

2.1 掃描方法

CT灌注掃描前需空腹4～8 h，使胃內容物排空。為提高檢查的可靠性和準確性，需盡可能抑制胃蠕動，減少呼吸運動幅度。一般在掃描前15～20 min無禁忌癥者（青光眼、前列腺增生等）肌注抗膽堿藥山莨菪堿（654-2）10 mg，同時口服800～1000 mL溫水，檢查時立即口服300 mL溫水，使胃腔充盈良好。掃描時一般采用仰臥位，囑檢查者平穩而緩慢的呼吸，并加用腹帶限制腹式呼吸運動幅度。

文獻中報道的掃描方法不盡相同，主要根據掃描儀的數學模型和研究目的具體設定。康秀梅[6]采用GE LihgtsPeedVCT64排螺旋CT掃描儀以胃癌病變最大層面為中心，上下選4層進行CT灌注，管電壓120 kV；管電流80 mA；總曝光時間為50 s。李春志[7]采用西門子雙源CT體部灌注掃描序列對胃癌患者實行灌注掃描，覆蓋范圍28.8 mm，掃描時間為40 s。層厚的選擇需要適中，有的推薦采用5 mm層厚[6]，太高影響空間分辨率，太低則會增加圖像噪聲，影響計算結果。

2.2 后處理及計算方法

將原始圖像傳到工作站計算機處理系統，采用體部灌注軟件分析計算，選擇腹主動脈作為輸入動脈，軟件自動生成不同感興趣區的灌注參數。其中感興趣區（ROI）的選擇十分關鍵，具體方法是選定癌腫最大層面作為分析計算的層面，ROI面積應大于腫塊截面積實性部分的60%～70%，部分容積效應、液化壞死及肉眼可見的大血管區均會影響灌注參數的準確性，應盡量避免上述區域，按上述方法至少取3次，分別測得各自的灌注參數，取平均值作為結果。

3 CTP在胃癌診斷中的研究現狀

3.1 胃癌灌注特點及其與正常胃壁的灌注差別

文獻報道正常胃壁灌注結果不盡相同。李春志等[7]利用雙源CT對胃癌及正常胃組織灌注做對比研究，測得正常胃組織 BF為 52.17±23.20 mL/(l00g·min)，BV 為95.39±58.5 mL/100g，低于胃癌組織的相應灌注參數（P<0.05）。康秀梅[6]應用美國GE公司64排螺旋CT對胃行灌注掃描，得出胃癌組的BF、BV及PS值較正常胃組一致性升高，MTT值明顯降低，差異均具統計學意義，見表1。而姚晉等[8]應用Philips Brilliance 64層CT掃描儀首過時間技術了解胃癌灌注的CT表現特征，胃癌病人的CT灌注數據與正常胃進行了比較，4個灌注參數包括灌注值（PF）、峰值強度（PE）、TTP和BV在對照組和病例組間比較，只有BV這一參數具有統計學差異，即胃癌BV均高于正常胃壁，并確定區分胃癌和正常胃壁臨界值的BV為8.6 mL/100g。

表1 64排螺旋CT灌注掃描胃組織對照

3.2 胃癌的CT灌注與腫瘤生物學行為的關系

有學者從不同角度探討胃癌CT灌注與其生物學行為的關系。Huan Zhang等[9]對CT灌注特征與臨床及病理上公認的決定胃癌預后的關鍵因素（包括病理分級、腫瘤大小、TNM分期、微血管密度、病理分級、淋巴結轉移、漿膜侵犯、遠處轉移）之間的相關性進行研究，結果發現PS在低分化病例組普遍高于中分化病例組，在有無淋巴結轉移組間及不同TNM分期組間均存在統計學差異，高攀等[10]對73例胃癌患者進行了CT灌注研究，也得出相似結論，即分化程度越低，PS值越大。JIN Yao等[11]應用Philips Brilliance 64層CT對58例胃癌病人進行研究，認為灌注參數PF、PEI、BV、TTP在有無胃癌淋巴結轉移組間差異不具統計學意義，在腫瘤的不同分期組間也未見統計學差異。此研究差異可能與不同廠家CT掃描儀應用的數學模型不同和檢查方法的差異有關。

3.3 胃癌與其他病理類型胃腫瘤CT灌注的差別

不同病理類型的胃部腫瘤，通過傳統的影像檢查有時較難鑒別。不同來源的胃部腫瘤，其組織的生物學特點各異，可能具有不同的血供特點，因此CTP特點也不相同，這是CTP鑒別胃部腫瘤性質的基礎。康秀梅等[6]的研究認為胃癌的灌注參數值與胃間質瘤相比，BF、BV、PS值均升高，差異具有統計學意義。劉卓靈[12]等研究得出，其中胃癌及胃間質瘤的BF及BV值大于胃淋巴瘤，胃癌、胃淋巴瘤和胃間質瘤的PS值依次遞減，差異均具有顯著統計學意義，見表2。張龍江等[13]研究得出：胃癌的BF、BV分別為89.14±39.22 mL/(min·100g)、7.40±3.04 mL/100g，淋巴瘤的 BF、BV 值分別 為 27.94±21.05 mL/(min·100g)、3.72±1.01 mL/100g，胃癌的BF、BV值明顯高于淋巴瘤，所以認為BF、BV值有可能是鑒別胃部腫瘤性質有價值的參數。

表2 不同胃部腫瘤的CTP差異

3.4 CT灌注與胃癌腫瘤血管生成間的相關性研究進展

腫瘤血管生成與腫瘤的生長、浸潤、轉移密切相關[14]，且能引起血容量、血流量及毛細血管通透性的變化。CTP能很好地反映這些改變。微血管密度（MVD）是公認的評價腫瘤血管生成的金標準，而血管內皮生長因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）是腫瘤血管生成過程中的關鍵因子[15-16]，上述兩個免疫組化指標與CT灌注的相關性一直是CT灌注研究中的熱點。姚晉等[15]用Philips Brilliance 64層CT對30例胃竇癌的研究表明，胃竇癌的MVD與BV呈正相關，胃竇癌VEGF的表達與BV、PF、PEI、TTP等4個灌注參數無相關性，這可能是由于腫瘤血管生成受多種因素的調控，而且VEGF也受包括缺氧、pH值、生長因子、內源性信號傳輸系統等多因素的調控有關，不能因VEGF單一結果評價腫瘤血管生成狀況。Asami Satoh[17]等應用GE16排螺旋CT對40例胃癌病人的研究表明MVD與BF不存在任何相關性，他們認為由于MVD是通過免疫組化方式獲得，在部分只做活檢的病例中免疫組化切片只反映腫瘤的一部分血管生成情況，而不能完全代表腫瘤的血管生成。李春志[18]等分析雙源CTP參數與胃腫瘤MVD計數、VEGF表達之間的相關性，結果表明胃癌的雙源CT灌注參數BF、BV值與MVD計數、VEGF表達評分值呈正相關。上述研究差異要求未來的灌注研究進一步統一灌注數學模型及方法，以達到研究間的一致性和可比性。

4 胃癌CT灌注的展望

胃癌CT灌注研究目前多集中在腫瘤術前分期、預后的估計及腫瘤血管發生方面，對于放化療后的療效評價及腫瘤復發方面國內外尚無文獻涉及。康秀梅等[6]認為抗血管生成治療時，血管通透性早期即發生明顯改變，因此，可以預見通過CTP獲得的PS值將有助于胃癌抗血管生成治療有效性的早期評價和預測。與此同時，胃癌組織的血管通透性將影響到化療藥物在腫瘤內的積聚，所以對胃癌PS值的測定可能有助于預測化學治療療效及其劑量，基于PS值的變化可能有助于預測病人是否需要進一步的治療。腫瘤術后復發是影響胃癌患者生存的又一重要因素，金觀橋等[19]回顧性分析150例鼻咽癌患者放療后經CT灌注掃描資料，利用受試者工作特征（ROC）曲線分析BF、PS值對診斷鼻咽癌放療后局部復發最佳臨界值，結果顯示CTP對診斷鼻咽癌放療后局部復發具有較高價值。可見CTP具有從微血管水平發現早期復發病灶的潛能，對腫瘤病人的預后有重大意義。

胃癌病人淋巴結轉移的術前評估對于腫瘤的分期、手術方案的制度及預后的評估均具有重要意義。CT、MR通常根據淋巴結的大小來判斷有無轉移（判斷閾值通常為10 mm），但部分腫大的淋巴結經病理檢查后證實為反應性增生，而一些正常大小的淋巴結則有存在微轉移的可能[20-21]。Fukuya等[22]對胃癌引起的轉移性淋巴結研究顯示，依據量化的CT值能提高淋巴結轉移的診斷率。這表明多排螺旋CTP可用于胃癌轉移性淋巴結的診斷。康秀梅等[6]研究發現胃癌轉移淋巴結與胃癌原發灶灌注參數值BF、BV呈正相關，并且與BF值具有明顯相關性（P<0.01），但是能否應用CT灌注方法確定淋巴結是否為轉移性淋巴結仍需要進一步的研究。

由于CT灌注需要對選定層面做連續動態掃描，輻射劑量較大一直是其推廣應用中不可忽視的問題。降低灌注掃描的管電壓、管電流，縮短圖像采集時間均是降低輻射劑量的有效方法。羅沛霖等[23]采用GE LightSpeed VCT 64排螺旋CT掃描機分析管電流與正常顱腦各灌注參數及圖像質量之間的關系，探討低電流顱腦CT灌注掃描的可行性。分別用200 mA、150 mA、120 mA、100 mA的管電流進行顱腦CT灌注掃描，分別對灌注參數和圖像質量進行統計學分析，結果顯示以150 mA的低管電流行顱腦CT灌注掃描對灌注參數和圖像質量無明顯影響，與常規劑量組對比，輻射劑量降低25%，可用于低劑量顱腦CT灌注掃描。因此低劑量CT灌注的合適參數，需要在臨床研究中不斷探索。

隨著多層螺旋CT，尤其是128排及320排螺旋CT的廣泛應用，由于其具有更快的時間分辨率，更大的覆蓋范圍、更先進的灌注軟件，使得CT灌注不再只局限性于對病灶本身的局部灌注，甚至可以實現全器官灌注及多器官灌注。吳任國等[24]采用Philips Brilliance iCT（256層）掃描儀，運用螺旋Jog灌注模式（床板循環往復移動螺旋掃描）成像，實現全頸部掃描，以評價CT灌注掃描對鼻咽癌頸部淋巴結轉移的臨床應用價值，可見CTP具有對原發病灶及轉移灶同時進行功能評價的潛能。

5 小結

胃癌CTP已經在腫瘤術前分期、預后的估計及腫瘤血管發生方面有了較深入研究，隨著多層螺旋CT，尤其是128排及320排螺旋CT的廣泛應用，其更快的時間分辨率、更大的覆蓋范圍、更先進的灌注軟件，使得低劑量灌注及多器官功能評價成為可能，將會在胃癌的早期診斷及鑒別診斷、胃癌的治療及轉歸預測方面發揮更重要作用。

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