頭頸部腫瘤CT灌注成像與微血管密度（MVD）的相關性研究

王 杰 唐作華△ 王紓宜 曾文嬌 錢 雯 吳靈捷 王文忠 羅劍鋒

（1復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院放射科，2病理科 上海 200031；3復旦大學基礎醫學院病理學系 上海 200032；4復旦大學公共衛生學院衛生統計與社會醫學教研室 上海 200032）

頭頸部腫瘤CT灌注成像與微血管密度（MVD）的相關性研究

王 杰1唐作華1△王紓宜2曾文嬌3錢 雯1吳靈捷1王文忠1羅劍鋒4

（1復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院放射科，2病理科 上海 200031；3復旦大學基礎醫學院病理學系 上海 200032；4復旦大學公共衛生學院衛生統計與社會醫學教研室 上海 200032）

目的研究頭頸部腫瘤CT灌注成像和微血管密度（microvessel density，MVD）的相關性，探討其在評價腫瘤血管豐富程度及鑒別良、惡性腫瘤中的應用價值。方法將41例頭頸部腫瘤分成3組：A組16例，良性乏血供腫瘤；B組13例，良性富血供腫瘤；C組12例，惡性腫瘤。術前對所有腫瘤行CT灌注檢查，用后處理軟件繪制時間-密度曲線（time density curve，TDC），并計算感興趣區的最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、血容量（blood volume，BV）、血流量（blood flow，BF）、平均通過時間（mean transit time，MTT）和毛細血管通透性（capillary permeability，CP）等參數。同時切取與CT灌注相同層面的組織切片，行CD34抗體免疫組織化學染色，觀察分析各CT灌注成像在3組腫瘤之間表現的差異及其與MVD的相關性。結果頭頸部腫瘤CT灌注成像TDC顯示，良性腫瘤（A組+B組）出現I型TDC的頻率明顯高于惡性腫瘤（C組）（P=0.003），惡性腫瘤中以Ⅱ型和Ⅲ型TDC為主。B組和C組的MIP、BV及BF均比A組明顯高（P＜0.01）。MVD在3組腫瘤之間差異無統計學意義（P＞0.05）。Pearson相關性分析表明在3組腫瘤中MVD與MIP、BV均呈正相關（P＜0.05，r值分別為0.41，0.352）。結論CT灌注成像的TDC形態、MIP和BV等可間接反映頭頸部腫瘤血管生成情況，結合MVD有助于鑒別良性乏血供腫瘤、良性富血供腫瘤及惡性腫瘤。

頭頸部腫瘤；體層攝影術，X線計算機；灌注成像；微血管密度（MVD）

*This work was supported by the Crossover Study Fund of Basic＆Clinical Medicine of Shanghai Medical College of Fudan University（Z-259）.

腫瘤血管生成在腫瘤的發生、發展及轉移過程中起關鍵作用［1-2］。多項研究表明在頭頸部腫瘤患者中，腫瘤血管生成會增加局部復發和遠處轉移的風險，降低生存率，顯著影響患者的預后［3-5］。CT灌注成像作為一種功能成像技術可以活體評估腫瘤組織的血流供應情況，從而間接反映腫瘤血管生成的豐富程度［6-8］。腫瘤內微血管密度（microvessel density，MVD）代表了腫瘤新生血管的豐富程度［9-10］，研究報道MVD和頭頸部腫瘤患者的預后密切相關，較高的MVD可提示預后不良，然而MVD測定需依賴活體組織［1，9，11］。本文收集41例頭頸部腫瘤患者資料，探討CT灌注成像表現與MVD的相關性，旨在從全新的角度探討頭頸部腫瘤的影像學表現和分子生物學特性之間的關系，從而為臨床診斷、治療和估計預后提供更多的信息。

材料和方法

病例資料此前瞻性研究已獲得復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院倫理審查委員會的批準，且在試驗前獲得患者的書面知情同意書。本研究包括頭頸部腫瘤患者41例，其中男23例，女18例，年齡22～74歲。原發腫瘤包括腮腺20例、顳骨11例（外耳道7例，乳突部3例及巖尖部1例）、咽旁間隙7例、顳下窩1例、頸靜脈孔1例和翼腭窩1例。所有腫瘤的手術標本均經組織病理學診斷，且被分成了3組（A組16例，良性乏血供腫瘤；B組13例，良性富血供腫瘤；C組12例，惡性腫瘤）。

CT掃描試驗采用16排西門子螺旋CT機進行掃描成像。所有病例于CT灌注掃描前先行CT平掃，選取腫瘤最大直徑相鄰兩層作為靶層面行CT灌注掃描（避開大片鈣化和囊變區）。使用高壓注射器經肘靜脈注入50mL對比劑（碘帕醇，300mg/mL），注射速率4mL/s。注藥4s后開始動態CT掃描，掃描參數：120kV/100mA，層厚12mm×2，時間間隔1s，總共掃描時間40s。灌注掃描結束后3min行常規增強掃描，參數如下：120kV/180mA，層厚5mm，矩陣512×512，視野230mm×230mm。

將灌注掃描所得圖像傳到西門子工作站，根據Patlak算法用Perfusion軟件中的體部腫瘤程序進行計算。所有圖像分析過程由2名雙盲的頭頸部影像醫師共同完成。將同側頸內或頸外動脈作為輸入動脈，生成最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、血容量（blood volume，BV）、血流量（blood flow，BF）、平均通過時間（mean transit time，MTT）和毛細血管通透性（capillary permeability，CP）等灌注參數的偽彩圖。選取腫瘤直徑最大的層面，若腫瘤均勻強化，則感興趣區（region of interest，ROI）至少包括所選層面腫瘤50％的面積；若腫瘤不均勻強化，則以腫瘤強化最明顯處為ROI，避開明顯的血管、壞死囊變區和鈣化灶，選3次取平均值［12］。最后獲得所選ROI的時間ˉ密度曲線（time density curve，TDC）和MIP、BV、BF、MTT、CP等CT灌注參數值。

免疫組化檢查所有患者在CT灌注檢查后均盡快行腫瘤切除術，手術標本用4％甲醛固定，將標本按CT掃描的位置擺放，在腫瘤最大直徑層面切取厚3～5mm的標本并制成蠟塊備用。將石蠟包埋標本制成4μm厚的切片，每例連續2張切片，1張用于常規蘇木精-伊紅（HE）染色，另1張用于鼠抗人CD34單克隆抗體（福州邁新生物技術有限公司）染色并進行MVD計數。先在低倍鏡下（×40）選取5個腫瘤血管最豐富的視野，其中3個在腫瘤的中心部位，2個位于腫瘤的邊緣部位，同時避免壞死等區域。在高倍鏡（×200）下分別觀察所選的5個視野，用I-Solution軟件（加拿大NatureGene公司）自動計算每個視野中血管所占面積的百分比并計算5個視野的平均值［12］。

統計學分析采用SPSS16.0統計軟件對所得數據進行分析。不同類型TDC在3組腫瘤間的分布差異用Fisher確切概率法檢驗，3組腫瘤之間灌注參數的比較用非參數Mann-Whitney檢驗，用Pearson相關系數來評估MVD與各灌注參數的相關性。P＜0.05為差異有統計學意義。

結果

頭頸部腫瘤的TDC形態根據達峰時間（time to peak，TTP）和廓清指數（washout ratio，WR），將TDC分成3種類型［13］。其中，TTP為達到強化峰值所需的時間；WR（％）=（強化峰值-注入造影劑44s后的密度）/（強化峰值-注入造影劑前的密度）×100％。I型TDC（緩慢上升型，圖1）的TTP＞30s且WR≤0；Ⅱ型TDC（速升速降型，圖2）的TTP≤30s且WR＞30％；Ⅲ型TDC（速升緩降型）的TTP≤30s且WR≤30％。3組腫瘤TDC走勢類型見表1。A組出現I型TDC的頻率明顯高于B組和C組（P=0.003，0.000）。Ⅱ型TDC僅在B組和C組中出現。Ⅲ型TDC的出現頻率在3組間差異無統計學意義。良性腫瘤（A組+B組）出現I型TDC的頻率明顯高于惡性腫瘤（C組），良、惡性腫瘤出現I型TDC頻率的差異有統計學意義（P=0.003），惡性腫瘤以Ⅱ型和Ⅲ型曲線為主。

圖1 A組多形性腺瘤的CT灌注偽彩圖及微血管染色結果Fig 1 CTP functional maps and microvessel staining of pleomorphic adenoma of group A

圖2 C組橫紋肌肉瘤CT灌注偽彩圖及微血管染色結果Fig 2 CTP functional maps and microvessel staining of rhabdomyosarcoma of group C

表1 41例病例的病理診斷及TDC類型Tab 1 Histopathologic diagnosis and types of TDC in 41 patients

（續表1）

3組腫瘤之間CT灌注參數及MVD的比較各灌注參數及MVD在3組之間的比較結果見表2和圖3。B組和C組的MIP、BV及BF均比A組明顯高（P＜0.01）；B組的CP值比A組明顯高（P=0.002）；B組的MIP值比C組高（P=0.044），但兩組間的數據有重疊。MTT值和MVD在3組間的差異無統計學意義。良、惡性腫瘤之間的CT灌注參數差異無明顯統計學意義。

表2 CT灌注參數和MVD在3組間的比較Tab 2 Comparison of perfusion parameters and MVD in the three groups

圖3 3組腫瘤之間MIP（A），BV（B）和MVD（C）的比較Fig 3 The comparison of MIP（A），BV（B）and MVD（C）among the three groups

MVD與各灌注參數的關系MVD與各灌注參數的關系見表3。在A組中MVD僅與MIP呈正相關（r=0.526，P=0.036）；B組中MVD和CT灌注參數均無相關性；C組中MVD與MIP、BV、BF均呈正相關（r分別為0.831、0.855、0.591，P值分別為0.001，0.000，0.043）。在3組中，MVD與MIP、BV均有較明顯正相關性（r分別為0.41，0.352，P值分別為0.008，0.024）。

表3 CT灌注參數與MVD的相關性Tab 3 Correlation between CT perfusion parameters and MVD

討論

頭頸部腫瘤灌注TDC的形態CT灌注成像可以評估頭頸部腫瘤的血供情況，不同的TDC形態主要反映了腫瘤血流灌注的差異［14］，從而進一步反映腫瘤微循環情況。本組實驗結果顯示，良性乏血供腫瘤（A組）出現I型TDC的頻率明顯高于良性富血供腫瘤（B組），即I型TDC可以幫助鑒別良性乏血供和富血供腫瘤。此外，良性腫瘤（A+B組）出現I型TDC（緩慢上升型）頻率明顯高于惡性腫瘤（C組）（P=0.003），可能是由于良性腫瘤尤其是良性乏血供腫瘤血液供應相對較少，血管壁較完整［14］，故I型TDC還有助于鑒別頭頸部良、惡性腫瘤。惡性腫瘤以Ⅱ型（速升速降型）和Ⅲ型（速升緩降型）曲線為主，且Ⅱ型TDC僅在B組和C組中出現。惡性腫瘤內新生血管豐富，血管內皮細胞連接松散，內皮基底膜發育不完善［14］，對比劑快速進入后又快速流出，形成一尖波峰，故Ⅱ型TDC可以幫助鑒別良性乏血供腫瘤與良性富血供腫瘤及惡性腫瘤。B組內的某些腫瘤如Warthin瘤和乳頭狀瘤的TDC形態也為Ⅱ型，可能與其內毛細血管網較豐富且血管壁不完整有關［15］。因此，TDC的不同形態可以反映血管微循環的改變，進而幫助鑒別頭頸部良、惡性腫瘤。

頭頸部腫瘤的CT灌注參數關于CT灌注參數鑒別頭頸部良、惡性腫瘤有不同的研究報道［14，16-17］。Rumboldt等［16］的研究表明頭頸部良性腫瘤較惡性腫瘤有較低的BF值及較高的MTT值。然而，Bisdas等［17］報道腮腺良性腫瘤的BV和BF值比惡性腫瘤明顯高。與此兩種觀點不同，楊智云等［14］認為頭頸部良、惡性腫瘤之間的CT灌注參數差異無統計學意義。我們的結果與其結果一致。另外，良性富血供腫瘤（B組）和惡性腫瘤（C組）的MIP，BV及BF值均明顯高于良性乏血供腫瘤（A組）明顯高（P均＜0.01）。MIP參數能反映灌注狀態的整體水平和平均程度［18］，由于B組和C組較A組新生血管更豐富，其整體灌注程度更明顯，故MIP值增高。B組和C組的BV值明顯增高反映了腫瘤內豐富的新生血管所導致的血管床增加；BF值增高則反映了B組和C組內新生血管有大量動靜脈分流［19］。因此，MIP、BV和BF可以反映頭頸部腫瘤血管生成的豐富程度，據此可以將良性乏血供腫瘤分別與良性富血供腫瘤及惡性腫瘤進行鑒別。然而，BV和BF在B組和C組之間差異無統計學意義（P＞0.05）。原因可能是良性富血供腫瘤內有很多微血管，且其細胞及基質的含量也較豐富，從而導致較高的MIP、BV和BF值；同時，惡性腫瘤中的壞死部分會明顯影響CT灌注成像參數［17］，引起MIP、BV和BF值降低。另外，B組的CP值比A組明顯高（P=0.002），可能與B組中某些腫瘤如Warthin瘤和乳頭狀瘤血管壁不完整，導致腫瘤血管的通透性增加有關［15］，從而有助于鑒別良性乏血供與富血供腫瘤。

頭頸部腫瘤的MVD及其與CT灌注成像表現的關系目前廣泛認為腫瘤血管生成對腫瘤生長有極其重要的作用［20］，而MVD是反映腫瘤新生血管的“金標準”［9-10］，有研究認為MVD可間接反映腫瘤的惡性程度［21］。然而，本組實驗中MVD在3組腫瘤間差異無統計學意義，與楊智云等［14］和Li等［22］等的研究結果一致。原因可能為不同病理類型的腫瘤血供差異大、血管豐富程度相近所致［14］，另外MVD計數和組織取材的誤差也會影響實驗結果。因此，我們不能僅依據腫瘤局部MVD來幫助鑒別頭頸部腫瘤的良、惡性情況。

CT灌注參數可以定量評估腫瘤的血管生成情況，且其可有效評估抗血管生成藥物的化療療效［23-24］。因此，CT灌注參數與腫瘤血管生成的組織學指標MVD之間可能有一些相關性。Ash等［1］證實了頭頸部鱗癌中MVD分別和BV及BF呈正相關，楊智云等［14］也證明了頭頸部腫瘤中MVD與BF等參數呈正相關。本研究顯示在A組中MVD與MIP呈正相關，C組中MVD與MIP、BV、BF均呈正相關，雖然在B組中MVD與CT灌注參數無相關性，但在所有3組中MVD與MIP、BV均有較明顯的正相關性，可能由于不同組腫瘤的血管生成情況及微循環不同所造成。因此，MVD結合CT灌注參數可將良性乏血供腫瘤分別與良性富血供腫瘤及惡性腫瘤進行區分，并且由于I型TDC可鑒別良、惡性腫瘤，故MVD結合CT灌注成像表現可進一步鑒別這3組腫瘤。

本研究尚有一些缺點與不足之處。首先，由于樣本量較小及3組腫瘤的CT灌注參數數據有部分重疊，故需要增加樣本量來進一步證實CT灌注成像在評估頭頸部腫瘤血管生成情況中的作用；其次，本實驗中CT灌注掃描時間僅為40s，較長的掃描時間可以提供更多的反映腫瘤微循環的信息；再次，我們的研究使用的是16排螺旋CT，使用更高排數的CT機可以獲得更精確的數據。

總之，本組研究表明CT灌注成像可以鑒別良性乏血供腫瘤、良性富血供腫瘤及惡性腫瘤，且在所有3組中MIP、BV均和MVD呈正相關，即CT灌注可評估頭頸部腫瘤血管生成情況，從而為臨床治療方法選擇、療效判定及預后評估提供更加客觀的依據。

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Head and neck neoplasms：correlation of CT perfusion with microvessel density（MVD）

WANG Jie1，TANG Zuo-hua1△，WANG Shu-yi2，ZENG Wen-jiao3，QIAN Wen1，WU Ling-jie1，WANG Wen-zhong1，LUO Jian-feng4
（1Department of Radtology，2Department of Pathology，Eye，Ears，Nose and Throat Hospttal，Fudan Untverstty，Shanghat200031，Chtna；3Department of Pathology，School of Bastc Medtcal Sctences，Fudan Untverstty，Shanghat200032，Chtna；4Department of Health Stattsttcs and Soctal Medtctne，School of Publtc Health，Fudan Untverstty，Shanghat200032，Chtna）

ObjectiveTo evaluate the correlation between CT perfusion（CTP）and microvessel density（MVD）in head and neck neoplasms（HNNs），and to assess its value in the differential diagnosis of benign HNNs from malignant ones.MethodsForty-one HNNs proved by pathology underwent CTP before the operation.All lesions were divided into three groups：group A（sixteen cases），benign hypovascular lesions；group B（thirteen cases），benign hypervascular lesions；group C（twelve cases），malignant lesions.Time density curve（TDC）and CTP parameters including maximum intensity projection（MIP），blood volume（BV），blood flow（BF），mean transit time（MTT），and capillary permeability（CP）were analyzed respectively.Tissue slices from the same level as CT perfusion were used for anti-CD34 immunohistochemical staining and MVD counts.The relation between perfusion measurements and MVD were analyzed.ResultsTDC could be classified into three types.TDC of type I was more frequently found in benign lesions（group A and B）than in malignant lesions（group C）（P=0.003），while type II and type III were mainly found in group C.MIP，BV and BF were all significantly higher in both group B and C than group A（all P＜0.01）.There was no statistically significant difference in MVD among the three groups（P＞0.05）.Pearson correlation showed a positive correlation between MVD and MIP，BV respectively among the three groups（all P＜0.05，r=0.41，0.352）.ConclusionsTDC，MIP and BV of CTP could reflect angiogenesis of HNNs indirectly.CTP combined with MVD could help differentiating malignant from benign HNNs，as well as benign hypovascular from hypervascular ones.

head and neck neoplasms；tomography，X-ray computed；perfusion imaging；microvessel density

R 445

A

10.3969/j.issn.1672-8467.2014.05.003

復旦大學上海醫學院基礎-臨床醫學交叉研究基金（Z-259）

△Corresponding author E-mail：tzh518sunny@163.com

2014-02-22；編輯：王蔚）