兔肝腫瘤模型中CT能譜成像與灌注成像的相關性研究

閻曉朋　楊學華　呂培杰　柴亞如

(鄭州大學第一附屬醫院 放射科　河南 鄭州　450052)

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·論著·

兔肝腫瘤模型中CT能譜成像與灌注成像的相關性研究

閻曉朋楊學華呂培杰柴亞如

(鄭州大學第一附屬醫院 放射科河南 鄭州450052)

目的探討兔VX2肝癌模型中CT能譜成像參數與灌注參數及微血管密度(MVD)之間的相關性。方法選取24只種植VX2肝癌的大白兔，于種瘤后第14天行能譜及灌注一站式掃描，同時獲得CT灌注圖像和CT能譜圖像。對腫瘤周邊CT強化較明顯區域行CD34的免疫組化染色，根據CD34陽性結果計數測定MVD，采用Pearson相關分析能譜圖像腫瘤的碘基值與灌注參數值及MVD值的相關性。結果瘤組織動脈期碘基值與BV、BF、HAF、PS及MVD值呈正相關(P均<0.05)，與MTT呈負相關(P<0.05)；瘤組織靜脈期碘基值與BV、BF、PS及MVD值呈正相關(P均<0.05)，與HAF、MTT無相關性(P均>0.05)。結論CT能譜圖像碘基值與灌注參數及MVD具有較好的相關性，可反映腫瘤的血供變化。

體層攝影術；X線計算機；VX2肝癌；兔；灌注；相關性

CT 灌注成像(computed tomography perfusion，CTP)雖然可以定量評估肝內實質性病灶的血流動力學信息[1-2]，但是其高輻射劑量限制了其在臨床的推廣使用[1，3]。近年來發展的CT能譜成像(gemstone spectral imaging，GSI)通過物質分離技術可獲得碘基物質圖像，進而可以獲得定量指標碘基值[4]。CT能譜及灌注一站式掃描技術可一次掃描同時獲得能譜和灌注兩種圖像。本研究通過比較CT能譜及灌注一站式掃描獲得的能譜成像碘基值與灌注參數值和微血管密度(microvessel density，MVD)的相關性，探討CT能譜圖像碘基值能否反映肝腫瘤的血供變化。

1　材料與方法

1.1實驗材料

1.1.1實驗動物種植肝VX2腫瘤的新西蘭大白兔30只，雌雄不限，體質量2～3 kg，由河南省動物實驗中心提供。

1.1.2器材和試劑

1.1.2.1試劑速眠新Ⅱ(0.2 ml/kg，吉林省華牧動物保健品有限公司)，碘佛醇(320 mgI/ml，江蘇恒瑞醫藥股份有限公司)。

1.1.2.2CT掃描儀美國GE公司寶石能譜CT(Discovery CT750 HD)。

1.2實驗方法

1.2.1掃描方案于種瘤后第14天行CT能譜及灌注一站式掃描。掃描前準備：禁食12 h，禁水4 h，麻醉好后，將其仰臥位放置于CT掃描床上，耳緣靜脈穿刺24 G留置針。先行全腹常規平描，根據平掃圖像選擇VX2肝轉移瘤灌注掃描層面，行能譜及灌注一站式掃描。掃描參數：管電壓80 kVp和140 kVp瞬間切換，管電流100 mA，層厚與層間距5 mm，掃描范圍4 cm，螺距0.984∶1，重建層厚及層間距：1.25 mm。注藥同時開始掃描，全程掃描50 s，每2 s掃描1次，共25個循環。對比劑：碘佛醇，劑量1.8 ml/kg，流率0.5 ml/s，加注5 ml生理鹽水。獲得5 mm原始圖像和1.25 mm灌注圖像(見圖A)；再根據個體差異選擇最佳的循環重建出1.25 mm的雙期能譜圖像(見圖B-E)。將原始圖像和重建圖像輸入ADW4.6工作站進行數據處理。

注：A為灌注圖像：腫瘤邊緣呈高灌注，中央呈低灌注。B為能譜動脈期圖像：腫瘤呈明顯強化(高密度)，邊界清晰。C為能譜動脈期碘基圖像：腫瘤呈高密度，邊界清晰。D為能譜靜脈期圖像：腫瘤呈相對低密度，邊界尚清晰。E為能譜靜脈期碘基圖像：腫瘤呈低密度，邊界清晰。

圖1兔VX2腫瘤灌注圖像和雙期能譜圖像

1.2.2圖像后處理應用能譜分析軟件測量能譜雙期掃描圖像腫瘤組織的碘基值。應用perfusion 4D灌注軟件分析測量腫瘤組織的血容量(blood volume，BV)、血流量(blood flow， BF)、平均通過時間(mean transit time，MTT)、肝動脈分數(hepatic arterial fraction，HAF)、表面通透性(permeability surface，PS)、達峰時間(time to peak，TTP)、最大強化積分(positive enhancement integral，PEI)及平均上升斜率(mean slope of increase，MSI)。腹主動脈和門靜脈主干或分支作為供血動脈和引流靜脈。腫瘤組織選取顯示病灶最大層面且邊緣強化最明顯的區域，所有數據均重復測量3次取平均值。

1.3免疫組化CT掃描后，處死實驗動物，取腫瘤組織做免疫組化。以CD34抗體標記樣本后，在低倍鏡下挑選最高的MVD區(在腫瘤基質細胞邊緣或腫瘤間質中尋找)，然后放大200倍，顯微鏡下計數5個滿視野的微血管數量，求平均值，即為腫瘤的平均微血管數。見圖2。

2　結果

2.1兔VX2肝癌的解剖結果24只實驗兔子中共形成瘤結節33個，呈圓形或類圓形，有包膜，直徑約1.0～3.5 cm，切面呈灰白色或魚肉狀，部分中央有液化壞死。2.2能譜圖像碘基值與灌注參數的相關性能譜圖像組瘤組織動脈期碘基值與BV、BF、HAF、PS呈正相

關，相關系數r分別為0.617、0.778、0.850、0.738(P均<0.05)，與 MTT呈負相關(P<0.05)。能譜圖像瘤組織靜脈期碘基值與BV、BF、PS呈正相關，相關系數r分別為0.625、0.510、0.719(P均<0.05)，與 HAF、MTT無相關性(P均>0.05)。見表1、2。

2.3能譜圖像碘基值與MVD值的相關性能譜圖像組腫瘤組織雙期碘基值與MVD值均呈正相關，相關系數r為0.869、0.706(P均<0.05)。見表1、2。

注：CD34染色，灰色條狀區域均為血管。

圖2　兔VX2腫瘤免疫組化圖像(200×)

表2　腫瘤組織能譜圖像靜脈期碘基值與CT灌注參數及MVD的相關性±s，n=33)

3　討論

能譜成像和灌注成像都屬于CT功能成像，已成為后多排螺旋CT時代新的發展方向[5]。CT灌注成像可以直接反映對比劑在組織內的分布情況，并通過灌注參數的定量反映組織的血流灌注情況[6-7]，并已應用于臨床，但是由于掃描范圍小、輻射劑量大的缺點，限制了其臨床推廣[3]。CT能譜成像通過物質分離技術和單能量成像技術使CT有解剖成像發展到功能成像，并由基物質圖像獲得定量參數碘基值[4]。CT能譜及灌注一站式成像結合了能譜成像和灌注成像的雙重優點，具有一次掃描同時獲得能譜和灌注兩種圖像的優勢。本研究通過CT能譜及灌注一站式成像技術排除了掃描時間差異、個體循環差異和對比劑注射速率差異造成的影響。

本研究發現，能譜圖像腫瘤組織動脈期碘基值與BV、BF、HAF、PS及MVD值均具有好的相關性，靜脈期碘基值與BV、BF、PS及MVD值均具有相關性，這與Zhang等[3]研究結果一致；能譜圖像腫瘤組織動脈期碘基值與MTT呈負相關，這與雷振、魏強等[8-9]研究結果一致；靜脈期與MTT無相關性。大量研究證實CT灌注成像可通過血流灌注參數定量分析組織的血流動力學變化，反映組織新生血管情況[10-11]；微血管密度(MVD)直接反映組織新生血管的多少。能譜CT碘基值與血流灌注參數及MVD值均具有很好的相關性，說明能譜CT碘基值也具有定量反映組織血流動力學變化及新生血管情況的能力。

本研究的不足：CT能譜及灌注一站式掃描技術作為一項新的技術尚處于初步研究階段，且研究對象單一，樣本量較小。這些不足之處有待于在以后的研究中不斷完善。

總之，本研究發現能譜成像碘基值與灌注參數及MVD具有較好的相關性，能譜成像可作為常規檢查檢測組織血供變化，并具有潛在的評估抗腫瘤治療療效的能力。

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The correlation between spectral CT parameters and perfusion parameters in rabbit liver tumor model

Yan Xiaopeng, Yang Xuehua, Lv Peijie, Chai Yaru

(DepartmentofRadiology,theFirstAffiliatedHospitalofZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052,China)

ObjectiveTo assess the correlation between spectral CT parameters and perfusion parameters in rabbit VX2 liver tumor model. Methods24 rabbits with VX2 liver tumor underwent GSI perfusion one-stop CT scan to generate spectral images and perfusion images. The enhanced borders of tumors were stained immunohistochemically with CD34, MVD was shown by anti-CD34. The correlation of iodine concentration of tumor with perfusion parameters and MVD were analyzed by using Pearson’s correlation analysis. ResultsThe tumor iodine based in value of arterial phase had an positive correlation with BV, BF, HAF, PS and MVD(allP<0.05), and had a negative correlation with MTT(P<0.05). The tumor iodine based value of venous phase had an positive correlation with BV, BF, PS and MVD(allP<0.05)，and had no correlation with HAF，MTT. ConclusionThe tumor iodine based value obtained from spectral CT images correlates strongly with perfusion parameters and MVD, which can reflect tumor blood supply changes.

tomography；X-ray computed；VX2 liver tumor；rabbit；perfusion；correlation

國家自然科學青年基金(81301220)；河南省醫學科技攻關

楊學華，E-mail：yangxuehua208@126.com。

R 445

10.3969/j.issn.1004-437X.2016.08.002

2015-12-24)

計劃普通項目(201403016)；鄭州大學第一附屬醫院青年創新基金([2012]233號)。