兔肝肿瘤模型中CT能谱成像与灌注成像的相关性研究

阎晓朋　杨学华　吕培杰　柴亚如

(郑州大学第一附属医院 放射科　河南 郑州　450052)



·论著·

兔肝肿瘤模型中CT能谱成像与灌注成像的相关性研究

阎晓朋杨学华吕培杰柴亚如

(郑州大学第一附属医院 放射科河南 郑州450052)

目的探讨兔VX2肝癌模型中CT能谱成像参数与灌注参数及微血管密度(MVD)之间的相关性。方法选取24只种植VX2肝癌的大白兔，于种瘤后第14天行能谱及灌注一站式扫描，同时获得CT灌注图像和CT能谱图像。对肿瘤周边CT强化较明显区域行CD34的免疫组化染色，根据CD34阳性结果计数测定MVD，采用Pearson相关分析能谱图像肿瘤的碘基值与灌注参数值及MVD值的相关性。结果瘤组织动脉期碘基值与BV、BF、HAF、PS及MVD值呈正相关(P均<0.05)，与MTT呈负相关(P<0.05)；瘤组织静脉期碘基值与BV、BF、PS及MVD值呈正相关(P均<0.05)，与HAF、MTT无相关性(P均>0.05)。结论CT能谱图像碘基值与灌注参数及MVD具有较好的相关性，可反映肿瘤的血供变化。

体层摄影术；X线计算机；VX2肝癌；兔；灌注；相关性

CT 灌注成像(computed tomography perfusion，CTP)虽然可以定量评估肝内实质性病灶的血流动力学信息[1-2]，但是其高辐射剂量限制了其在临床的推广使用[1，3]。近年来发展的CT能谱成像(gemstone spectral imaging，GSI)通过物质分离技术可获得碘基物质图像，进而可以获得定量指标碘基值[4]。CT能谱及灌注一站式扫描技术可一次扫描同时获得能谱和灌注两种图像。本研究通过比较CT能谱及灌注一站式扫描获得的能谱成像碘基值与灌注参数值和微血管密度(microvessel density，MVD)的相关性，探讨CT能谱图像碘基值能否反映肝肿瘤的血供变化。

1　材料与方法

1.1实验材料

1.1.1实验动物种植肝VX2肿瘤的新西兰大白兔30只，雌雄不限，体质量2～3 kg，由河南省动物实验中心提供。

1.1.2器材和试剂

1.1.2.1试剂速眠新Ⅱ(0.2 ml/kg，吉林省华牧动物保健品有限公司)，碘佛醇(320 mgI/ml，江苏恒瑞医药股份有限公司)。

1.1.2.2CT扫描仪美国GE公司宝石能谱CT(Discovery CT750 HD)。

1.2实验方法

1.2.1扫描方案于种瘤后第14天行CT能谱及灌注一站式扫描。扫描前准备：禁食12 h，禁水4 h，麻醉好后，将其仰卧位放置于CT扫描床上，耳缘静脉穿刺24 G留置针。先行全腹常规平描，根据平扫图像选择VX2肝转移瘤灌注扫描层面，行能谱及灌注一站式扫描。扫描参数：管电压80 kVp和140 kVp瞬间切换，管电流100 mA，层厚与层间距5 mm，扫描范围4 cm，螺距0.984∶1，重建层厚及层间距：1.25 mm。注药同时开始扫描，全程扫描50 s，每2 s扫描1次，共25个循环。对比剂：碘佛醇，剂量1.8 ml/kg，流率0.5 ml/s，加注5 ml生理盐水。获得5 mm原始图像和1.25 mm灌注图像(见图A)；再根据个体差异选择最佳的循环重建出1.25 mm的双期能谱图像(见图B-E)。将原始图像和重建图像输入ADW4.6工作站进行数据处理。

注：A为灌注图像：肿瘤边缘呈高灌注，中央呈低灌注。B为能谱动脉期图像：肿瘤呈明显强化(高密度)，边界清晰。C为能谱动脉期碘基图像：肿瘤呈高密度，边界清晰。D为能谱静脉期图像：肿瘤呈相对低密度，边界尚清晰。E为能谱静脉期碘基图像：肿瘤呈低密度，边界清晰。

图1兔VX2肿瘤灌注图像和双期能谱图像

1.2.2图像后处理应用能谱分析软件测量能谱双期扫描图像肿瘤组织的碘基值。应用perfusion 4D灌注软件分析测量肿瘤组织的血容量(blood volume，BV)、血流量(blood flow， BF)、平均通过时间(mean transit time，MTT)、肝动脉分数(hepatic arterial fraction，HAF)、表面通透性(permeability surface，PS)、达峰时间(time to peak，TTP)、最大强化积分(positive enhancement integral，PEI)及平均上升斜率(mean slope of increase，MSI)。腹主动脉和门静脉主干或分支作为供血动脉和引流静脉。肿瘤组织选取显示病灶最大层面且边缘强化最明显的区域，所有数据均重复测量3次取平均值。

1.3免疫组化CT扫描后，处死实验动物，取肿瘤组织做免疫组化。以CD34抗体标记样本后，在低倍镜下挑选最高的MVD区(在肿瘤基质细胞边缘或肿瘤间质中寻找)，然后放大200倍，显微镜下计数5个满视野的微血管数量，求平均值，即为肿瘤的平均微血管数。见图2。

2　结果

2.1兔VX2肝癌的解剖结果24只实验兔子中共形成瘤结节33个，呈圆形或类圆形，有包膜，直径约1.0～3.5 cm，切面呈灰白色或鱼肉状，部分中央有液化坏死。2.2能谱图像碘基值与灌注参数的相关性能谱图像组瘤组织动脉期碘基值与BV、BF、HAF、PS呈正相

关，相关系数r分别为0.617、0.778、0.850、0.738(P均<0.05)，与 MTT呈负相关(P<0.05)。能谱图像瘤组织静脉期碘基值与BV、BF、PS呈正相关，相关系数r分别为0.625、0.510、0.719(P均<0.05)，与 HAF、MTT无相关性(P均>0.05)。见表1、2。

2.3能谱图像碘基值与MVD值的相关性能谱图像组肿瘤组织双期碘基值与MVD值均呈正相关，相关系数r为0.869、0.706(P均<0.05)。见表1、2。

注：CD34染色，灰色条状区域均为血管。

图2　兔VX2肿瘤免疫组化图像(200×)

表2　肿瘤组织能谱图像静脉期碘基值与CT灌注参数及MVD的相关性±s，n=33)

3　讨论

能谱成像和灌注成像都属于CT功能成像，已成为后多排螺旋CT时代新的发展方向[5]。CT灌注成像可以直接反映对比剂在组织内的分布情况，并通过灌注参数的定量反映组织的血流灌注情况[6-7]，并已应用于临床，但是由于扫描范围小、辐射剂量大的缺点，限制了其临床推广[3]。CT能谱成像通过物质分离技术和单能量成像技术使CT有解剖成像发展到功能成像，并由基物质图像获得定量参数碘基值[4]。CT能谱及灌注一站式成像结合了能谱成像和灌注成像的双重优点，具有一次扫描同时获得能谱和灌注两种图像的优势。本研究通过CT能谱及灌注一站式成像技术排除了扫描时间差异、个体循环差异和对比剂注射速率差异造成的影响。

本研究发现，能谱图像肿瘤组织动脉期碘基值与BV、BF、HAF、PS及MVD值均具有好的相关性，静脉期碘基值与BV、BF、PS及MVD值均具有相关性，这与Zhang等[3]研究结果一致；能谱图像肿瘤组织动脉期碘基值与MTT呈负相关，这与雷振、魏强等[8-9]研究结果一致；静脉期与MTT无相关性。大量研究证实CT灌注成像可通过血流灌注参数定量分析组织的血流动力学变化，反映组织新生血管情况[10-11]；微血管密度(MVD)直接反映组织新生血管的多少。能谱CT碘基值与血流灌注参数及MVD值均具有很好的相关性，说明能谱CT碘基值也具有定量反映组织血流动力学变化及新生血管情况的能力。

本研究的不足：CT能谱及灌注一站式扫描技术作为一项新的技术尚处于初步研究阶段，且研究对象单一，样本量较小。这些不足之处有待于在以后的研究中不断完善。

总之，本研究发现能谱成像碘基值与灌注参数及MVD具有较好的相关性，能谱成像可作为常规检查检测组织血供变化，并具有潜在的评估抗肿瘤治疗疗效的能力。

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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

国家自然科学青年基金(81301220)；河南省医学科技攻关

杨学华，E-mail：yangxuehua208@126.com。

R 445

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

2015-12-24)

计划普通项目(201403016)；郑州大学第一附属医院青年创新基金([2012]233号)。