動態對比增強磁共振成像對急性胰腺炎血流灌注的研究

胡然，陳勇，解超蓮，湯夢月，曾南林，陳天武，張小明*，李昕

急性胰腺炎(acute pancreatitis，AP)是常見的急腹癥之一，并發癥多，發病率高，在過去10年內發病率至少增加了20%[1]。微循環障礙在急性胰腺炎的發生發展過程中起著重要的作用[2]。目前CT灌注成像，MRI多種技術成像均可直接或間接反映胰腺的微循環變化。然而，相對于MRI來說，CT的輻射劑量大，軟組織分辨率差，膽胰管顯示欠佳。目前新發展起來的動態對比增強磁共振成像(dynamic contrast enhanced MRI，DCEMRI)通過靜脈團注對比劑后快速獲取一系列T1加權圖像，可動態監測對比劑從血管進入病變組織的情況，從而反映病變組織的微循環及血流灌注狀態[3]。該項技術在胰腺方面的應用中，主要集中在正常胰腺、胰腺腫瘤等方面的研究[4-8]。雖然目前DCE-MRI在急性胰腺炎方面的研究尚未見報道，但是我們有理由相信DCE-MRI憑借其獨特的優勢，有望用于評價及監測急性胰腺炎發生發展過程中微循環變化情況。本研究旨在通過DCEMRI量化評估急性胰腺炎患者胰腺的微循環灌注情況，從而為進一步研究急性胰腺炎灌注奠定理論和實踐基礎。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究獲得本院倫理委員會批準，且受檢者均簽署知情同意書。急性胰腺炎組(AP組)：搜集2016年11月至2017年8月在我院住院治療的急性胰腺炎患者，納入標準：(1)首次發作典型急性上腹痛的病史；(2)血清淀粉酶和(或)脂肪酶活性高于正常值3倍以上；(3)腹部影像學檢查符合AP影像學改變；(4)入院3 d內行MRI檢查；(5)無MRI檢查禁忌證。排除標準：(1)慢性胰腺炎病史；(2)胰腺癌、腹膜后腫瘤、腹腔腫瘤等引起的胰腺炎；(3)合并慢性肝病、低蛋白血癥及腹膜透析等疾病。共納入45例，男27人，女18人，年齡20～81歲，中位年齡47歲。對照組：搜集2016年11月至2017年8月在我院體檢、或因CT或超聲提示肝血管瘤、肝囊腫、腎囊腫而行上腹部MRI平掃+增強掃描的受檢者，所有受檢者均無胰腺及其相關的系統性疾病。共納入20例，男8人，女12人，年齡31～67歲，中位年齡47歲。

1.2 掃描方法及序列

采用美國GE公司的Discovery 750 3.0 T超導性磁共振成像掃描儀，32通道相控陣表面線圈。所有受檢者空腹6～8 h。在MRI檢查前對患者進行呼吸訓練，訓練患者平穩均勻呼吸，呼吸頻率、幅度盡量保持一致，同時訓練患者在呼氣或吸氣末進行屏氣，要求患者堅持20 s，并對患者常規加用腹帶。對所有受檢者均行常規的橫斷位T1WI、T2WI及脂肪抑制T2WI掃描，初步觀察胰腺的形態及信號。符合納入標準的受檢者行多反轉角T1WI-LAVA及T1WI-LAVA動態對比增強掃描序列。橫軸面多反轉角T1WI-LAVA序列掃描參數：TR 3.3 ms，TE 1.5 ms，層厚6.0 mm，矩陣256×192，FOV 360 mm×280 mm，帶寬83.33 Hz/pixel，依次掃描反轉角為3°、6°、9°、12°、15°。后采用橫軸面T1WI-LAVA序列行DCE-MRI掃描，掃描參數為：TR 3.3 ms，TE 1.5 ms，層厚 6.0 mm，矩陣 256×192，FOV 360 mm×280 mm，帶寬83.33 Hz/pixel，反轉角為15°。平掃3期后，以雙筒高壓注射器于肘前靜脈留置通道團注對比劑歐乃影(GE Healthcare Ireland生產)，注射劑量為0.1 mmol/kg，速率為2.5 ml/s，隨后以相同速率注入生理鹽水20 ml，共行40期連續掃描，用時304 s。由于DCE-MRI掃描總共用時304 s，受檢者無法一次屏氣完成，故囑受檢者在平靜狀態下屏氣，然后以最小動度換氣后再繼續屏氣，如此重復至掃描完成。

1.3 圖像分析

通過Omni-Kinetics Version V2.0.10后處理軟件OmitkDCEMRITool工具，對多反轉角T1WI-LAVA及T1WI-LAVA動態對比增強掃描序列進行處理分析。首先將多反轉角的圖像及動態增強圖像導入后處理軟件中。再于腹主動脈勾畫ROI，計算動脈輸入函數(AIF)。最后分別在胰頭、胰體、胰尾勾畫圓形ROI (大小在20 mm×20 mm～40 mm×40 mm，保證所取的感興趣區大小不超過10%，盡量避開主胰管及大血管，且不靠近胰腺邊緣)，同時多層面多點勾畫ROI，一般選取3層，每層選取3個ROI。若發現胰腺壞死，則測量對應非壞死區域，選取非壞死區域的灌注參數值作為急性胰腺炎患者胰腺的灌注參數值，方法同前。選取Extended Tofts Linear模型計算定量及半定量參數：容積轉運常數(volume transfer constant，Ktrans)、血漿容積(plasma volume，Vp)、曲線下面積(area under the curve，AUC)，并取每個區域所有ROI參數值的均值作為該區域最終參數值。

1.4 統計學分析

采用SPSS 13.0統計學軟件進行分析。計量資料采用(M，四分位間距)表示。采用Wilcoxon符號秩和檢驗方法，分析比較對照組胰頭、體、尾灌注參數兩兩之間的差異。采用Wilcoxon秩和檢驗方法，分析比較對照組與AP組灌注參數的差異。P＜0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 患者情況

45例AP患者中，由膽源性引起的有25例(55.56%)，高脂血癥引起的有9例(20%)，酗酒引起的有4例(8.89%)，不明原因的有7例(15.56%)。急性間質水腫型胰腺炎43例，壞死型胰腺炎2例。

2.2 對照組胰腺的灌注參數值

20例受檢者胰腺的Ktrans值為(0.762，0.389～0.918) ml/min，Vp值為(0.222，0.111～0.347)，AUC值為(6.597，4.646～9.226)。胰腺灌注圖見圖1。對照組胰頭、胰體、胰尾的Ktrans、Vp、AUC值見表1，對照組胰頭、體、尾的Vp值兩兩比較差異無統計學意義，對照組胰頭的Ktrans值、AUC值要高于胰體與胰尾，且差異有統計學意義，而胰體與胰尾的Ktrans值、AUC值的差異無統計學意義。

圖1 男，42歲，正常胰腺。A：脂肪抑制T1WI；B：脂肪抑制T2WI；C：增強掃描T1WI；D：Ktrans圖；E：Vp圖；F：AUC圖 圖2 男，53歲，AP患者。A： 脂肪抑制T1WI；B：脂肪抑制T2WI；C：增強掃描T1WI；D：Ktrans圖；E：Vp圖；F：AUC圖Fig. 1 A 42-year-old male patient, and the pancreas is normal. A: T1WI. B: Fat suppression T2WI. C: MRI enhanced map. D: Ktrans map. E: Vp map. F: AUC map. Fig. 2 A 53-year-old male patient with AP. A: T1WI. B: Fat suppression T2WI. C: MRI enhanced map. D: Ktrans map. E: Vp map. F: AUC map.

表1 胰腺不同部位DCE-MRI灌注參數值比較(20例，M，四分位間距)Tab. 1 Comparison of DCE-MRI perfusion parameters in different parts of pancreas (n=20, M, interquartile)

表2 AP組與對照組胰腺灌注參數的比較(M，四分位間距)Tab. 2 Comparison of pancreatic perfusion parameters between AP group and control group (M, interquartile)

2.3 AP組與對照組胰腺灌注參數的比較

AP組的胰腺的Ktrans、Vp，AUC值分別為(0.417，0.132～0.746) ml/min、(0.058，0.028～0.12)、(4.467，3.594～7.447)。AP組胰腺的Ktrans、Vp，AUC值均低于對照組，且差異有統計學意義(P均＜0.05)。詳見表2，胰腺灌注圖見圖2。

3 討論

DCE-MRI是由一系列連續動態增強的T1WI圖像構成，其通過模型構建及計算，可得到反映組織微循環灌注情況的定量及半定量參數。本研究選取了DCE-MRI所得的定量參數Ktrans、Vp及半定量參數AUC，對AP患者胰腺血流灌注情況進行分析。容積轉運常數(Ktrans)：描述的是對比劑從血管流向血管外細胞外間隙(extravascular extracellular space，EES)的速率，它可評估毛細血管的滲透性和感興趣組織中的血流灌注量。血漿容積：反映功能性血管容量，隨著血管生成而增加[9]。AUC可整體反映感興趣區的血流量情況，其大小不受灌注參數模型的影響[10]。

3.1 DCE-MRI對正常胰腺灌注的評估

胰腺是一個血供較豐富的器官。胰頭和胰體尾部的供血有所不同。胰頭主要是由來自于胃十二指腸動脈的胰十二指腸上動脈和來自于腸系膜上動脈的胰十二指腸下動脈相互吻合供血；胰體尾部的血液則是來自于脾動脈或直接來自腹腔動脈的胰背動脈及其分支胰橫動脈，以及由脾動脈的分支胰大動脈和胰尾動脈供應。本研究結果顯示對照組20例受檢者胰頭與胰體、胰頭與胰尾的Ktrans、AUC值的差異有統計學意義，而胰體與胰尾的Ktrans、AUC值差異無統計學意義，提示胰腺不同部位Ktrans、AUC值的差異可能與胰腺血供差異有關。趙娓娓等[4]通過DCE-MRI量化評估68名健康志愿者胰腺的灌注，發現胰腺不同部位的Ktrans值無差異，而胰頭的Vp值高于胰體尾部，而本研究中胰頭的Ktrans值高于胰體尾部，胰腺不同部位的Vp值無差異。除此之外本研究的Ktrans值要高于趙娓娓等[4]研究的Ktrans值。推測其原因可能有：(1)掃描的參數、對比劑的種類及其的注射速率不同；(2)本組研究樣本量不夠大；(3)不同地區不同人群胰腺灌注有一定的差異。

3.2 DCE-MRI對急性胰腺炎患者胰腺灌注的評估

本研究中急性胰腺炎患者胰腺的灌注參數Ktrans、Vp、AUC值均要低于對照組，且差異有統計學意義。該發現也清楚的反映了急性胰腺炎的病理特征。在急性胰腺炎發生發展的過程中，胰腺腺泡細胞受損，從而激活胰蛋白酶原及其他蛋白水解酶，并產生氧自由基，這些激活的蛋白水解酶及氧自由基又會刺激促炎細胞因子及血管活性因子的釋放(如：白細胞介素、一氧化氮等)。釋放的蛋白水解酶、促炎細胞因子及血管活性物質可損傷內皮，引起微循環功能的障礙，從而導致胰腺水腫，胰腺灌注不良及內皮功能障礙[11-12]。本研究結果與之前CT灌注結果也有相似之處。Tian等[13]對39例輕癥急性胰腺炎與18名正常胰腺行灌注CT，發現輕癥急性胰腺炎患者的胰腺血流量及血容量均要低于正常胰腺，但是其平均通過時間及滲透面積高于正常胰腺。本研究中可表示血管滲透性的Ktrans卻是降低的，推測其可能得原因有：(1)本研究45例急性胰腺炎患者并非只含有輕度胰腺炎；(2) Ktrans值取決于毛細血管滲透性和感興趣組織中的血流灌注量之間的平衡[9]，Ktrans的降低也可能是由于血流灌注量的減少抵消了血管滲透性的增加所致。

3.3 本研究的不足

本研究樣本量較小，尚不能闡明急性胰腺炎不同嚴重程度、不同種類及不同病因是否有不同灌注表現，為此，我們將會搜集臨床病例進一步研究。在DCE-MRI連續重復的掃描中，病人無法通過一次屏氣完成掃描，病人的呼吸偽影可能會影響圖像質量，從而影響灌注參數值。DCE-MRI成像方法尚沒有統一，不同機構使用的設備、掃描序列都有所不同，這可能會影響到各機構間研究結果的比較。

3.4 小結

總之，DCE-MRI可以無創、無輻射的量化評估胰腺的微循環灌注情況，從而為進一步研究急性胰腺炎灌注奠定理論和實踐基礎。

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