胰周脏器恶性肿瘤时胰腺的多层CT灌注成像研究

张喜荣 黄小华 董国礼 张小明 敬宗林 郭 静

胰腺疾病,尤其是早期胰腺病变虽然常见,但其诊断相对其他部位较为困难,原因主要在于胰腺解剖位置特殊。临床影像上诊断胰腺疾病的基础主要依赖于CT增强,观察胰腺形态学改变、病灶的强化以及病灶与胰腺之间密度的差异[1],但仍较难准确地反映疾病的血流动力学改变。为了提高胰腺疾病诊断的准确性,了解胰腺不同状态下的血流灌注特点,笔者对正常胰腺与胰腺合并胰周脏器恶性肿瘤进行多层螺旋CT灌注成像分析,旨在了解与胰腺血运关系较为密切的邻近脏器发生恶性肿瘤时,是否改变胰腺本身的血流灌注,并为胰腺疾病的临床分析提供依据。

方 法

1.临床资料

收集我院2010年8月～2010年12月行上腹或全腹增强CT检查76例,排除因呼吸运动影响(2例)和药液外渗(4例)导致图像模糊、扫描层面变动及灌注药量不足而无法得到准确灌注图像的病例,共70例入选,其中男性61例,女性 9例,年龄 22～75岁,年龄为(50.32±12.78)岁。按以下纳入标准分A、B两组:A 组26例[男23例,女3例,年龄(48.57±14.05)岁]为正常胰腺组;B组44例 [男38例,女6例,年龄(51.36±12.02)岁]为胰腺合并胰周脏器恶性肿瘤组,其中原发性肝癌24例,转移性肝癌7例,贲门癌及胃癌 11例,胆管癌 2例。

2.纳入标准[2-3]

A组:①无临床自觉症状,无影响胰腺血供的心、肝及大血管等疾患;②胰腺酶原及其他胰腺相关的生化指标正常;③无胰腺炎及胰腺占位性病变;④胰腺供血动脉及引流静脉所属脏器CT检查未见恶性肿瘤。

B组:①胰腺形态、大小及胰腺相关功能生化指标正常;②胰腺供血动脉及引流静脉所属脏器合并恶性肿瘤。

3.CT检查技术

3.1 检查前准备:消除患者的紧张心理,呼吸训练,签署知情同意书,并于检查前1h分段饮水或肠道对比剂(显影比乐)300～500ml,于肘前静脉建立静脉通道 ( 型号:TERUMO SURFLOR,21G×3/4,0.8×19mm),所有检查均在医院伦理委员会的监督下进行。

3.2 CT检查方法

(1)CT平扫:患者仰卧位,头先进;扫描范围:剑突平面至髂嵴平面;机型:Toshiba Aquilion 16层螺旋CT;扫描条件:120kV,200mA,1.0s/r,采集层厚1mm×16,重建层厚7mm,重建间隔7mm,螺距 15(0.986)。

(2)胰腺灌注CT扫描:在平扫图像上确定胰腺中心层面为灌注层面。灌注扫描采取不动床连续容积扫描模式,灌注扫描条件:120kV,200mA,1.0s/r,采集层厚2mm×4,间隔1s,以VISTRON高压注射器于肘前静脉团注非离子型碘对比剂 (碘海醇,300mg/ml)50ml,速率6ml/s,延迟6s,数据采集 45s,产生180层灌注图像。灌注扫描结束后再注射对比剂50～60ml完成常规增强扫描。

3.3 数据测量:采集后的影像数据传输到Vitrea 2.0后处理工作站,使用Toshiba软件包 (去卷积算法)处理数据。腹主动脉为输入动脉,门静脉或脾静脉为输出静脉,经工作站处理得到胰腺CT灌注伪彩图,并采集胰腺组织的感兴趣区 (region of interest,ROI),ROI 在5.85～7.34mm2之间,保证所测感兴趣区大小相差小于10%(在胰腺显示最大层面,ROI尽量大,但要远离边缘及血管。同样方法分别测量3次,取其平均值),读出各ROI血流量(blood flow,BF)、血容量 (blood volume,BV)、表面通透性(permeability surface,PS)和平均通过时间 (mean transit time,MT T),计算出所测两组BF、BV、PS和M TT的平均值和标准差,并进行相应记录。

4.统计学分析

应用SPSS 16.0统计软件包分析数据。所有数据表示为均数±标准差。A、B两组样本间的各灌注参数进行独立样本t检验,P＜0.05认为有统计学意义。

结 果

A、B两组血流量(BF)、血容量(BV)、表面通透性(PS)和平均通过时间 (MTT)的测量值分别为:(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。两组灌注参数之间均无统计学意义(P＞0.05)(表1),说明正常胰腺与胰腺合并胰周脏器恶性肿瘤的血供无明显差别,与胰腺血运关系较为密切的邻近脏器发生恶性肿瘤时并不影响胰腺实质的血流灌注(图1,2)。

表1 正常胰腺组(A组)与合并胰周脏器恶性肿瘤胰腺组(B组)CT灌注测量

讨 论

CT灌注成像[4]是指在静脉注射对比剂的同时对选定层面进行连续多次同层动态扫描,并获得该层面内每一像素的时间-密度曲线 (time density curve,TDC),其曲线反映的是对比剂在该器官中的浓度变化,从而间接反映了组织器官灌注量的变化。根据该曲线利用不同的数学模型计算出BF、BV、MT T、PS等灌注参数量值,并对以上参数进行图像重建和伪彩染色处理得到血流灌注图、血容积图、对比剂平均通过时间图、通透性图等,以此来评价组织器官的灌注状态。灌注成像的主要原理为核医学中的放射性示踪剂稀释原理和中央容积定律[4]。Miles等[5]认为,放射学对比剂经静脉注入,具有与放射性示踪剂相同的药物动力学,因此放射性核素的示踪原理同样适用于CT对选定层面进行动态扫描所获得的TDC。自CT灌注成像研究以来,国内外许多学者利用不同的数学模型对此进行了研究,这些数学模型大致分为非去卷积模型和去卷积模型两类。本研究灌注软件采用去卷积模型[6],根据实际情况综合考虑了流入动脉和流出静脉的血液进行数学计算处理,主要反映注射对比剂后组织器官中存留的对比剂随时间的变化量,因此能较真实地反映组织器官的内部血流动力学情况,并在脑卒中、脑肿瘤以及恶性肝肿瘤方面进行了深入研究[7-9],但在胰腺方面的研究较少。鉴于此,本文对胰周脏器恶性肿瘤时的胰腺进行了灌注研究,了解与胰腺血运关系较为密切的邻近脏器发生恶性肿瘤时是否改变胰腺本身的血流灌注。

胰腺的供血动脉丰富且复杂,主要来自肠系膜上动脉和腹腔干的分支,由胰十二指肠上和下动脉、胰背动脉、胰横动脉及脾动脉的分支供血[10]。胰头大部由胰十二指肠上下动脉供应,两者在胰头的前后部形成动脉弓;胰颈主要由胰背动脉及其分支供血;胰体上2/3由发自脾动脉的胰支供血,下1/3由胰下动脉供应;胰尾主要由胰大动脉和胰尾动脉供应血液,胰下动脉也参与供应胰尾部血液。胰腺组织内的血管吻合丰富,这是由于胰动脉弓的存在;胰动脉弓包括前动脉弓、后动脉弓和横动脉弓。胰十二指肠前弓,由胰十二指肠上前动脉和胰十二指肠下前动脉末端吻合而成,胰十二指肠后弓由胰十二指肠上后动脉和胰十二指肠下后动脉的末端吻合而成,横动脉弓由胰十二指肠上前动脉左支与胰背动脉的右支吻合而成。胰腺的静脉多与同名动脉伴行,汇入肝门静脉系统。肠系膜上动脉和腹腔干的分支除供应胰腺外,其他分支还供应肝脏、脾脏、胃、大网膜、升结肠及横结肠等腹腔脏器,因此,胰腺组织与邻近脏器的血运关系较为密切,胰周脏器发生恶性肿瘤时是否会影响胰腺本身的血流灌注,对胰腺疾病的临床分析具有重要意义。

国内外学者对正常胰腺、胰腺癌及胰腺炎的CT灌注研究起步相对较晚,研究结果出入较大[2,11-14],对于胰周脏器恶性肿瘤时胰腺的研究尚未见文献报道。研究结果显示胰周脏器恶性肿瘤时胰腺的BF、BV、M TT、PS各项灌注参数值与正常胰腺无统计学差异,说明与胰腺的血运关系较为密切的邻近脏器发生恶性肿瘤时并不影响胰腺实质的血流灌注,或者说影响较小。笔者认为造成这种改变有以下几方面因素。首先,据上所述胰腺存在多个动脉弓,这就使得胰腺本身有丰富的血管网络,整个正常胰腺表现为富血供器官,那么单一部位的供血病变并不能影响胰腺实质的血流灌注。这也与胰腺在组织生理学上表现为密度均一、血管网络较丰富且分布均匀、毛细血管内皮完整[3]的特征是吻合的。其次,实体肿瘤在处于血管化期时,其进一步生长依赖于新生血管表型的启动,使肿瘤以血流灌注的方式来获取营养[15],但是新生血管的功能较低,其血流常不能满足整个肿瘤的血液供给,这说明供应肿瘤的血管内血容量较小,还不足以使得与其血运关系密切的邻近脏器血流灌注降低。另外,肿瘤的生长是一个复杂且漫长的过程,在这个过程中,与肿瘤血运关系密切的邻近脏器将建立代偿机制以保证本身的血液供应。本研究除了具有无创伤性、空间与时间分辨率高、操作简单、易推广、一次检查可获得多个灌注参数值等CT灌注成像的传统优势外,还具有以下优点:首先,本研究对于ROI进行多次测量取平均值的方法,把因ROI测量所带来的量子噪声及部分容积效应影响降到最低;其次,胰腺体积较小,因此选择较薄的层厚进行灌注研究就显得比较重要,大多数学者胰腺灌注扫描层厚多采用5～10mm,而本研究采用2mm层厚,避免了因层厚太大所带来的部分容积效应,所采集图像的信噪比尚可,后处理得到的灌注伪彩图光滑、细腻,这对于病灶体积较小的胰腺病变进行薄层CT灌注成像检查提供了依据。

本文仅对胰周脏器恶性肿瘤时的胰腺灌注特点进行了初步研究,在此基础上,今后我们将扩大样本量,将研究内容细化,根据肿瘤的恶性程度、大小、血供状态、是否合并癌栓及感兴趣区离恶性肿瘤的远近等因素,以及是否影响胰腺的血供进行分组研究。目前,在研究过程中仍存在呼吸运动和药液外渗导致灌注失败及辐射剂量偏大等不足,有待于今后进一步改进。

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