胰腺癌定量双能CT碘图与CT灌注参数相关性研究

赵常红， 郝粉娥， 刘挨师

胰腺癌是最具侵袭性的恶性肿瘤之一，预后差，5年生存率低[1]。CT是临床疑似胰腺癌患者重要影像学检查方法。CT灌注技术在胰腺疾病早期诊断、微小病变探查、恶性肿瘤治疗后早期局部反应监测中具有重要临床价值[2-4]。但完成CT灌注需同一解剖部位多次采样，辐射剂量高，既往文献报道腹部体模CT灌注辐射剂量高达20 mSv，人体腹部、盆腔CT灌注有效辐射剂量7～18 mSv不等[5-7]。

二代双源双能CT具有相互垂直发射不同能级X射线的两套球管(80 kVp/140 kVp)，扫描时探测器收集不同能级下不同物质的X线衰减信息，利用图像域分离技术将原始数据进行后处理，把组织的每一体素均分解为脂肪、软组织及碘(骨、钙、尿酸)3种基物质。然后，在基物质分解的空间图中识别含碘像素，利用彩色编码技术生成物质碘分布图，从而对组织器官和病变进行碘定量[8]。Dai等[9]认为碘图中局部病灶的碘值，由新生血管灌注量决定，当对比剂浓度和注射流率一定时，IC即相当于病灶局部的血流灌注量。单期双能CT较CT灌注最显著的优势为辐射剂量明显降低。本研究旨在重点探讨胰腺癌时间特异性双能CT碘图参数IC与CT灌注参数间是否存在相关性?时间特异性单期双能CT能否成为CT灌注临床应用的有效替代方法？

材料与方法

1.研究对象

搜集2015年12月-2016年11月间临床疑似，超声、CT平扫疑似胰腺癌患者36例，其中1例壶腹癌、1例胆总管癌、2例全胰腺癌被排出，剩余32例成功入组本次研究，其中男19例，女13例，年龄(61±7)岁，范围(49～74)岁。32例胰腺癌患者病灶均为单发，经手术病理(22例)、CT引导下经皮穿刺活组织检查(1例)、病史结合临床表现、实验室检查、其它影像学检查方法和后期3个月随访(9例)均获得明确诊断[10]。

排除标准：①任何方式干预后的胰腺癌患者；②胰腺富血供肿瘤；③全胰腺癌者；④心肾功能不全者；⑤甲亢、妊娠哺乳期、碘对比剂过敏、不同意此项检者。

此研究经我院伦理委员会批准，所有患者均签署研究知情同意书。检查期间所有患者均未出现严重对比剂不良反应。

2.扫描体位及参数设置

所有被检者仰卧位于检查床上，束腹带，行二代双源CT(Definition Flash，Siemens Healthcare，Forchheim/Germany)腹部平扫，管电压120 kV，启用管电流自动调控技术(Care Dose 4D，Siemens Healthcare，Germany)，层厚5.0 mm，螺距0.8，扫描范围膈顶至肝脏下缘。在平扫基础上定位CT灌注扫描位置，管电压80 kV，管电流200 mAs，层厚3 mm，螺距0.6，转速0.28 s，覆盖范围84 mm。使用双筒高压注射器(Stellant，Medrad，Indianola，PA，USA)经肘正中静脉以5.0 mL/s流率注入碘对比剂(碘普罗胺370 mg I/mL，拜耳先灵药业，德国)50 mL，生理盐水冲洗量50 mL。于碘对比剂注入后7 s启动扫描，共计扫描17次，间隔2.5 s，总检查时间49.49 s。所有被检者CT灌注后留置于检查床上15 min，采用与第一次相同的流率，经肘正中静脉注入碘普罗胺370 mg I/mL 70 mL，生理盐水30 mL，依CT灌注时间-密度曲线(time-attenuation curve，TAC)记录的正常胰腺组织实质期时间，确定单期双能CT启动扫描的延迟时间。管电压80/Sn140 kVp，管电流采用Care Dose 4D 调节技术，螺距0.6，扫描层厚3 mm，扫描范围84 mm。

3.数据处理

灌注数据代入西门子后处理工作站(Multimodality Workspace，MMWP，Siemens Healthcare，Forchheim Germany)，使用VPCT-Body灌注软件包进行数据分析，绘制正常胰腺组织TAC曲线，分别测量胰腺癌、正常胰腺组织的各CT灌注参数，包括BF、BV、表面通透性(permeability，PMB)、平均通过时间(mean transit time，MTT)。时间特异性双能数据传输入Syngo via双能后处理工作站，使用VNC虚拟平扫软件，生成组织器官碘图，分别测量胰腺癌、正常胰腺组织IC值(图1)。所有测量值均测量3次取其平均值。感兴趣区(region of interest，ROI)直径规定为1 cm，采用复制粘贴方式，尽可能避开血管及肿瘤坏死区。双能碘图与CT灌注测量尽可能选择病变相同位置。

4.辐射剂量统计

记录全胰腺CT灌注与单期双能CT扫描的剂量长度乘积(dose length product，DLP)，并计算有效辐射剂量(effective dose，ED)。

5.统计学处理

使用SPSS17.0统计软件包行数据分析，所有计量资料采用均数±标准差表示，检验水准α=0.05。胰腺癌与正常组织IC进行独立样本t检验；胰腺癌、正常胰腺组织IC与对应部位各CT灌注参数间进行Pearson相关分析；单期双能CT与全胰腺CT灌注辐射剂量进行两独立样本t检验。

结 果

所有被检者均顺利完成检查。符合纳入、排除标准且经病理、临床资料明确诊断为胰腺癌者共32例。胰头癌21例，胰体癌7例，胰尾癌4例，其中10例发生区域淋巴结或远处转移，区域淋巴结转移4例，肝转移3例，区域淋巴结伴肝转移2例，区域淋巴结伴肺转移1例。入组患者BMI为21.09±1.38，范围18.59～23.87。正常胰腺组织强化峰值时间为对比剂注入后的(31.75±3.50)s，时间范围在(28～45)s之间，多集中于32s(图2)。

图1 患者，女，60岁，病理证实胰腺体部胰腺癌，实体肿瘤大小1.3cm×1.2cm×1.5cm。胰腺癌组织(白箭)；胰腺癌周围正常胰腺组织(紫箭)。a) 灌注Avera图像; b) 灌注BF图; c) 灌注BV图;

胰腺癌和正常胰腺组织IC分别为(2.50±0.42)mg/mL、(3.62±0.92)mg/mL，t=6.32，二者间差异有统计学意义(P=0.000)。

胰腺癌IC与CT灌注参数BF、BV间存在中度相关，分别r=0.644(P=0.000)，r=0.523(P=0.002)，胰腺癌IC与CT灌注参数PMB、MTT间无相关(分别r=0.261，r=0.120，P>0.05，表1、图3、4)。

表1 胰腺癌双能CT碘图参数IC与CT灌注参数间的相关性

正常胰腺组织IC与CT灌注参数BF、BV间存在中度相关，分别r=0.547 (P=0.001)、r=0.511(P=0.003)。正常胰腺组织IC与CT灌注参数PMB、MTT间无相关(分别r=0.122，r=-0.014，P>0.05，表2、图5、6)。

表2 正常胰腺组织双能CT碘图参数IC与CT灌注参数间相关性

本研究中全胰腺CT灌注与单期双能CT扫描共生成DLP (649.09±9.27) mGY·cm，ED (9.73±0.14) mSv；全胰腺CT灌注与单期双能CT扫描生成DLP分别为(573.72±0.00) mGy·cm、(75.37±9.27) mGY·cm；ED分别为(8.61±0.00) mSv、(1.13±0.14)mSv，t=302.22，二者间差异有统计学意义(P=0.000)。

讨 论

研究结果显示胰腺癌、正常胰腺组织时间特异性单期双能CT碘图参数IC与对应部分CT灌注参数BF、BV间有中度相关。

文献报道CT灌注对胰腺疾病鉴别诊断、预后评价具有重要价值[2，11]。当胰腺癌周围1 cm内BF值升高时，预示患者预后不良[11]。但CT灌注辐射剂量高成为限制其推广于临床的主要因素。单期双能CT辐射剂量较其显著降低，且在肿瘤治疗后可敏感的检测肿瘤内碘含量变化，反应肿瘤微灌注情况[12]。目前，探讨碘图参数替代灌注参数的研究正成为人们关注的热点。本研究选用胰腺癌病灶，对两种成像技术定量参数进行相关性研究，旨在为双能碘图替代CT灌注提供一定理论依据，目前国内相关文献尚少。

图3、4 胰腺癌双能CT参数IC与CT灌注参数BF、BV间的相关性散点图。 图5、6 正常胰腺组织双能CT参数IC与CT灌注参数BF、BV间的相关性散点图。

Stiller等[13]在对24例胰腺癌患者行多期双能CT灌注扫描中发现实质期IC与病变(r=0.89)和正常组织(r=0.56)BF间存在高度、中度相关。本研究胰腺癌和正常胰腺组织IC与对应部分BF值间相关程度较其偏低，究其原因可能主要与以下因素有关：①Stiller等采用最大斜率算法计算灌注值(BF)，本研究所有灌注值的获得均为去卷积核算法。去卷积核算法综合考虑了对比剂的动脉流入和静脉流出，更符合人体血流动力学变化，同时可计算PMB、MTT等灌注参数，但去卷积核算法计算复杂，更易受呼吸运动伪影影响[14]。②Stiller等对所有被检者行多期双能灌注扫描，可有效避免二次扫描时因患者呼吸运动造成的图像位置偏移。本研究先行灌注扫描，15 min后行单期双能CT扫描，ROI的选取尽可能采用两次扫描病变相同位置，但无法避免因患者呼吸运动造成扫描层面改变而引起的差异。③研究中考虑到对比剂肾毒性及胰腺癌患者体重普遍偏低，单期双能CT扫描采用最低固定对比剂容积，未根据患者BMI进行个性化设置，可能会影响不同患者病灶、正常组织IC值，进而影响IC值与灌注参数间的相关程度。

本研究与Stiller等[13]研究结果的另一不同之处为胰腺癌、正常胰腺组织IC与CT灌注参数BV间存在中度相关。CT灌注参数BV为区域组织的血液容积总量，用于反映特定组织所包含的血供情况，在去卷积核算法中BV=BF×MTT。Fuld等[15]在4头实验猪肺CT灌注参数研究中认为同一区域双能CT灌注参数BV与CT灌注参数BF强相关(r=0.91～0.98)，此结论可对本研究结果予以解释。但我们发现胰腺癌、正常胰腺组织IC与相应部位BV间的相关性较BF低，这可能与MTT的影响有关。

本研究中胰腺癌、正常胰腺组织IC与CT灌注参数PMB、MTT间均无相关。既往Zhang等[16]在9例VX2肝癌模型实验兔研究中认为碘图肝癌强化值与PMB呈强相关(r=0.98)。本研究结果与其不同可能与两种病变自身病理发展过程不同，入组患者胰腺癌病灶分化分期程度不一致有关。目前所见文献均未见IC与MTT间存在相关性的报道，但MTT在疾病进展分期、部分药物治疗后疗效评价中具有一定价值[17]。对于上述情况双能CT碘图临床应用价值有待进一步研究。

准确获得胰腺实质期时间是实现IC与CT灌注参数最大相关的关键。既往多期增强、双能增强CT检查，胰腺实质期的选择主要包括两种方法，经验值法和主动脉自动触发延迟扫描法。但二者均未真正实现特定脏器时间特异性扫描。本研究利用CT灌注获取正常胰腺组织TAC曲线，记录不同个体胰腺实质期时间，从而行单期相胰腺双能CT扫描，实现了个性化胰腺增强。

本研究获得的胰腺实质期时间为注射对比剂后的(31.75±3.50) s，时间范围在28～45 s之间，多集中于32 s。图1显示胰腺癌TAC曲线为缓升-平台(或缓降)型，正常胰腺组织TAC曲线为速升-速降型，二者于32 s附近CT值差值最大。但由于标准差的存在，若要实现单期特定器官最佳双能CT扫描，须首先明确可进行最佳评估的准确时间点。在以后的研究中，是否可以通过先“团注”小剂量碘对比剂，然后行极低剂量下多期动态扫描，获得特定器官强化峰值时间的方法，指导个性化双能CT扫描，还需要更多的研究予以解答。

本研究胰腺癌IC较正常胰腺组织明显减低，与既往研究结果一致，但定量值间比较，本研究结果较以往文献报道偏高[18]。考虑可能与本研究在CT灌注TAC曲线的指导下完成胰腺癌和正常胰腺组织实质期IC的测量，CT灌注后虽间隔15 min待对比剂在胰腺组织廓清，但不足以完全消除灌注所用碘对比剂对IC值的影响。

CT灌注研究中虽采取部分低剂量措施，全胰腺CT灌注有效辐射剂量仍达8.61 mSv。单期双能CT扫描有效辐射剂量为(1.13±0.14) mSv，较CT灌注降低约85%～90%。

本研究局限性：①研究对象BMI均为正常值或偏低，未搜集到肥胖患者，随患者BMI升高，单期双能CT扫描辐射剂量会随之增加，以后的研究可能会与本研究结果略有不同。②所有ROI均在二维平面测量，忽视了病变空间异质性对测量结果的影响。③本课题为小样本研究，研究结果显示IC与CT灌注参数BF、BV间存在中度相关，而IC与CT灌注参数PMB、MTT间无相关，扩大样本量后，结果如何有待进一步研究。

CT灌注指导下的时间特异性单期双能CT碘图参数IC与CT灌注参数BF、BV间有中度相关。双能CT碘图在显著降低患者辐射剂量前提下可为临床提供部分近似于CT灌注测量的组织器官生理病理学信息，在某些临床疾病的诊断与评估中可能成为替代CT灌注的有效检查方法。

随着今后所收胰腺癌患者数量的增加，我们将根据患者有无转移进行分组，通过定量IC界值，对胰腺癌发生远期转移的机率进行预测评估。

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