基于上腹部CT动态容积灌注扫描行动脉、门静脉及肾静脉三维融合成像

张仕勇，明 兵，兰茜琳，李 洁，张海兵，邹 庆，王晓玲，谢冬梅，邓鸿义，郭开灿，刘 婷，宋思思

(德阳市人民医院放射科，四川 德阳 618000)

三维可视化技术指将传统增强CT动静脉期图像传输至特定后处理平台，获得肿瘤和动静脉融合图像，可反映病变与血管的立体空间解剖关系，近年来已用于肝脏、胰腺及肾脏外科[1-7]；由于单纯依靠传统CT扫描和普通后处理技术平台难以实现稳定、可靠的动静脉融合成像，目前基于传统CT后处理技术平台实现肿瘤与动静脉三维融合重建的报道较少。本研究观察基于CT动态容积灌注(dynamic volume perfusion CT, DVPCT)扫描行上腹部动脉、门静脉及肾静脉融合重建的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 于2018年6月—2019年8月前瞻性纳入25例德阳市人民医院上腹部肿瘤患者为试验组，男17例，女8例，年龄26～78岁，平均(62.0±12.7)岁；包括胰腺癌7例，胆管癌6例，胃癌5例，肝细胞癌4例，食管癌肝转移、十二指肠癌、肝血管瘤各1例。另随机选择22例需接受上腹部扫描的患者作为对照组，男11例，女11例，年龄31～70岁，平均(60.7±10.9)岁；其中肝细胞癌5例，胃癌、胰腺癌各4例，肝血管瘤、肾上腺腺瘤、食管癌腹腔转移各2例，胃间质瘤、胃息肉、肾错构瘤各1例。排除标准：①对比剂过敏；②心、肾功能不全；③无法配合接受DVPCT扫描及增强扫描；④肝硬化伴大量侧支循环、静脉癌栓及血栓、动脉栓塞及夹层；⑤曾接受肝、胃、胰、脾或肾切除手术。本研究获医院伦理委员会批准(伦理审查号：2020-04-122)。检查前患者或家属均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 检查前嘱患者禁食6～8 h。采用Siemens第3代双源CT(Somatom Definition Force)行上腹部增强CT扫描。试验组以腹带束紧患者腹部，嘱其扫描期间尽量屏气或浅慢平静呼吸，采用双筒高压注射器以5.0 ml/s流率团注80 ml碘普美尔注射液(400 mgI/ml)，并以相同流率跟注40 ml生理盐水，采用DynMulti4D模式、高级建模迭代重建(advanced modelled iterative reconstruction, ADMIRE)延迟2 s行DVPCT扫描，范围为肝顶至双肾下段水平，根据身高选择扫描长度17.6 cm或22.4 cm；参数：体质量<70 kg，管电压70 kV，管电流100 mAs；体质量≥70 kg，管电压80 kV，管电流60 mAs；重建层厚及层间隔均为1.50 mm；共扫描27次，包括3次4.5 s、12次1.5 s、3次3 s、6次6 s及3次9 s[8-9]。对照组采用CARE kV模式自动调节管电压(参考110 kV)行上腹部Body Angio螺旋扫描，CARE Dose 4D模式自动调节管电流(参考90 mAs)，ADMIER重建层厚及层间隔均为1.00 mm；以流率3.5～4.0 ml/s团注对比剂及生理盐水，追踪自动触发技术行动脉早期扫描，监测膈顶处主动脉，阈值设为100 HU，触发后延迟8 s启动扫描；于其后9 s行动脉晚期扫描，后30 s行门静脉期扫描，再后延迟10 s行实质期扫描。

1.3 图像后处理 于后处理工作站(Syngo.via)对DVPCT图像进行呼吸校正及降噪。在腹腔干起始层面中的腹主动脉、门静脉起始处及左肾静脉最粗处勾画圆形ROI，生成其时间-密度曲线(time-density curve，TDC)。采用时间-最大密度投影(time maximum intensity projection, t-MIP)选项对3支血管强化峰值起始处至结束处所有图像进行融合重建(图1A)，标记为t-MIP；对t-MIP图像和对照组动脉早期、动脉晚期及门静脉期图像进行后处理，行容积再现(volume rendering, VR)(图1～4)。

图1 试验组患者，女，72岁，结肠癌肝转移 A. 提取DVPCT扫描数据图，黄线、橙线及绿线分别代表腹主动脉、左肾静脉及门静脉TDC，提取3曲线峰值段(两虚线间)扫描图像进行融合重建； B.VR图示动脉、门静脉及肾静脉融合显像良好

1.4 图像评价 由2名具有4年以上工作经验的放射科医师采用盲法测量并计算血管信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和对比度噪声比(contrast-to-noise ratio, CNR)：SNR=血管CT值/竖脊肌CT值标准差(standard deviation, SD)，CNR=(血管CT值-竖脊肌CT值)/竖脊肌CT值SD；ROI面积为血管截面的2/3，将腹主动脉及竖脊肌的ROI置于腹腔干起始层面，其余血管ROI置于其近心侧管径最粗处；取2名医师测量的均值作为最终结果。之后由2名具有15年以上工作经验的放射科主任医师采用盲法对VR图像所示血管进行5分制评分：5分，血管亮度好，边缘光滑，无运动伪影，可识别度非常好；4分，血管亮度较好，边缘较光滑，无运动伪影，可识别度较好；3分，血管亮度一般，边缘欠光滑，无运动伪影，不影响识别；2分，血管亮度较差，边缘不光滑，有轻微运动伪影，影响血管识别；1分，血管亮度差，边缘毛糙或有运动伪影，难以识别血管；0分，血管未显示；取2位医师评分均值为最终评分，以≥3分为合格。上述测量、计算及评分均选用试验组t-MIP图像和对照组动脉早期(动脉)、动脉晚期(肾静脉)及门静脉期(门静脉)图像。

记录试验组DVPCT扫描及对照组增强扫描的剂量长度乘积(dose length product, DLP)，计算有效剂量(effective dose, ED)：ED≈0.015×DLP。

1.5 统计学分析 采用SPSS 23.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，行t检验；以中位数(上下四分位数)表示不符合正态分布的计量资料及等级资料，行秩和检验；以频数表示计数资料，行χ2检验。采用组内相关系数(intra-class correlation coefficient, ICC)评价2观察者间测量试验组血管SNR及CNR的一致性，以ICC<0.40为一致性差，0.40≤ICC<0.75一致性中等，ICC≥0.75一致性好；以Kappa检验评价观察者间对试验组血管评分的一致性，Kappa<0.40为一致性差，0.40≤Kappa<0.75一致性中等，Kappa≥0.75一致性好。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

因存在解剖变异，试验组肝固有动脉、胃结肠干及门静脉右支总数目分别为20、21、23支，对照组肝固有动脉和胃结肠干总数目分别为17和16支；试验组1例因胰腺癌侵犯导致无对比剂进入脾静脉。

试验组各血管SNR及CNR均高于对照组(P均<0.001)，见表1。试验组肝右动脉及第一空肠动脉评分均低于对照组(P均<0.05)，脾静脉、门静脉主干、门静脉左支、门静脉右支及左、右肾静脉评分均高于对照组(P均<0.05)，但质量合格率均无明显组间差异(P均>0.05)；试验组胃左静脉评分及合格率均高于对照组(P均<0.05)，而肠系膜下静脉评分及合格率均低于对照组(P均<0.05)；其余血管评分及合格率组间差异均无统计学意义(P均>0.05)。见图1～4。

表1 试验组与对照组患者血管SNR及CNR比较

图2 试验组患者，女，66岁，胆管癌 经皮肝穿胆道引流术后VR图示动脉、门静脉系统及肾静脉融合显像 图3 试验组患者，男，78岁，胃癌 VR图示在动静脉融合重建基础上实现了肿瘤(蓝色区域)与血管的三维融合

图4 对照组患者，女，53岁，肝血管瘤 上腹部VR图(A)示动脉系统显像良好，而门静脉系统(B)显像较差

2名医师测量试验组腹腔干SNR的一致性中等(ICC=0.73，P<0.05)，其余各血管SNR及CNR的一致性均好(ICC均≥0.75，P均<0.05)；对第一空肠静脉及胃结肠干评分的一致性均中等(Kappa=0.72、0.74，P均<0.05)，对其余各血管评分的一致性均好(Kappa均≥0.75，P均<0.05)。

试验组DLP及ED分别为(657.95±70.36)Gy·cm及(9.87±1.06)mSv，均高于对照组[(391.8±136.05)Gy·cm及(5.88±2.04)mSv](P均<0.05)。

3 讨论

得益于新一代CT在探测器Z轴覆盖范围方面的突破，上腹部CT灌注成像现已从既往仅能对病变进行小范围灌注分析扩展到可对上腹部多脏器全器官进行灌注分析[4-8]，并有针对性地选择病变、脏器或血管最佳强化图像重建用于诊断和后处理[5-6,8-10]。DVPCT扫描包含动、静脉最佳强化时相，为提取动、静脉强化最佳范围数据，进而实现上腹部动静脉融合显像提供了基础。

本研究通过前期预试验发现层厚及层间距均为1.00 mm时DVPCT显示血管质量欠佳，原因可能在于DVPCT呼吸校正难以完全消除呼吸运动的影响，且层厚越薄、影响越大，故将试验组ADMIER重建层厚及层间距均设为1.50 mm。

本研究发现试验组上腹部各血管SNR及CNR均明显高于对照组，且脾静脉、门静脉、门静脉左右支、胃左静脉及双肾静脉评分均高于对照组，可能由于试验组提取了目标血管峰值强化数据，而对照组所行传统扫描易受个体差异的影响。此外，试验组肝右动脉及第一空肠动脉评分均低于对照组，可能原因在于试验组扫描层厚及层间距均大于对照组(1 mm)，显示小血管能力不及对照组，或与DVPCT图像因呼吸校正而丢失信息有关；试验组肠系膜下静脉评分亦明显低于对照组，可能由于肠系膜下静脉引流脏器位置较低，导致门静脉强化峰值时间内对比剂回流较少。

得益于第3代双源CT球管功率的提升[11]，本研究采用低管电压联合低管电流扫描，发现DVPCT平均ED仅为(9.87±1.06)mSv，低于部分报道[4-6,10]而与余鑫等[7,9]的结果相仿。

综上所述，通过提取DVPCT扫描动、静脉强化最佳时相内的数据，可较好地实现上腹部动脉、门静脉及肾静脉三维融合成像。但本研究未观察肝静脉融合显像，且腹主动脉至门静脉强化峰值段时间内胰腺强化较明显，对血管存在重叠干扰，有待优化后处理以进一步改善图像质量。