第3代雙源CT低劑量胰腺CT灌注成像初探

余鑫，陸泓宇，鄭興菊，王玉權，張小勇，唐瀅，張媛，王榮品

CT灌注成像(CT Perfusion,CTP)是一種快速發展的定性評價組織器官血流灌注的影像學技術。對于胰腺疾病的患者，CTP可用于早期疾病的診斷，腫瘤療效和預后評估等[1-3]。盡管CTP有著良好的應用前景，但因輻射劑量及可重復性等因素的影響，使得胰腺CTP的臨床應用受限。隨著CT技術的發展，第3代雙源CT可完成全器官灌注掃描和動態血流的評估， 配合低管電壓及迭代重建等技術，可減少圖像噪聲，提高診斷符合率[4]。本研究通過評估不同低劑量模式掃描下正常胰腺的灌注特點、各組灌注參數之間的差異性以及組間的一致性，旨在探討第3代雙源CT低劑量胰腺CT灌注成像的可行性，為以后胰腺疾病CT灌注的診斷和評估提供對照和基礎依據。

材料與方法

1.病例資料

前瞻性搜集我院2016年8月-2017年10月行正常胰腺第3代雙源CT灌注掃描的24例患者，將24例受檢者按劑量掃描方案不同，隨機分成A、B兩組(每組12例)，A組：管電壓70 kV，管電流100 mA，進行27次連續動態數據采集；B組：管電壓80 kV，管電流80 mA，進行29次連續動態數據采集。病例排除標準為嚴重心、腎功能不全、體質指數(Body Mass Index,BMI)>28 kg/m2及不能配合檢查者。24例受檢者中男15例，女9例，年齡35～73歲，平均(55.75 ±13.69)歲。將24例受檢者按年齡分為兩組：<60歲組13例及≥60歲組11例。本研究經醫院倫理委員會批準，所有受檢者均簽訂知情同意書。

圖1 男，49歲。低劑量正常胰腺掃描參數：管電壓70 kV，管電流100mA，1a～1d為灌注偽彩圖及灌注參數。1e～1f為胰腺TDC圖及灌注參數。a)正常胰腺BF偽彩圖； b)正常胰腺BV偽彩圖； c)正常胰腺MTT偽彩圖； d)正常胰腺TTP偽彩圖； e)正常胰腺TDC曲線； f)正常胰腺灌注參數值。

2.檢查方法

CT檢查采用西門子第3代雙源CT (Somatom Definition Force;Siemens Healthcare，Forchheim，Germany) 。所有受檢者于檢查前3～6 h禁食，檢查前30 min囑其飲清水600～800 mL，使胃腔充盈，減少氣體偽影干擾。檢查開始前對受檢者進行淺慢呼吸及屏氣訓練，并應用加壓腹帶以減少患者呼吸運動偽影。先行上腹部平掃，掃描范圍從橫隔至雙腎下。平掃完成后根據平掃所示確定胰腺灌注掃描范圍。灌注掃描采用DynMulti 4D模式，A組掃描參數：管電壓70 kV，管電流100 mA，進行27次連續動態數據采集，每1.5 s間隔采集1次，總灌注掃描時間為40.91 s；B組掃描參數：管電壓80 kV，管電流80 mA，進行29次連續動態數據采集，每1.5 s間隔采集1次獲得26期圖像，然后每6 s間隔采集一次，獲得3期圖像；總灌注掃描時間為53.03 s。兩組掃描范圍均為176 mm，開啟CARE Dose模式，掃描層厚為3 mm (準直192×0.6 mm)，重建層厚3 mm，重建層間距3 mm。采用雙筒高壓注射器經肘前靜脈注射非離子型對比劑碘帕醇(濃度370 mg I/mL，劑量50 mL，流率5 mL/s)和生理鹽水(劑量40 mL，流率5 mL/s) 。在對比劑注射10 s后開始行灌注掃描。灌注結束后30 min行上腹部診斷性常規增強掃描，掃描參數：管電壓120 kV，管電流250 mAs，層厚5.0 mm，分別于注射對比劑后25～30 s和70～75 s采集動脈期和門脈期圖像。

3.圖像處理與分析

將所有受檢者的灌注掃描圖像傳入西門子Syngovia 工作站，應用Body Perfusion 軟件體部灌注模式進行后處理。輸入動脈選擇胰腺層面腹主動脈，經過工作站后處理獲得各灌注參數圖。測量時分別選取胰頭、體及尾部的最大橫軸面作為興趣區(region of interest,ROI)，并避開胰管、血管及邊緣部分，分別計算各ROI的時間-密度曲線(time density curve，TDC) 和灌注參數，包括血流量(blood flow，BF)、血容量(blood volume，BV)、平均通過時間(mean transit time，MTT)、表面通透性(permeability surface，PS)和達峰時間(time to peak，TTP) ，每部分重復測量3次，取平均值以減少測量誤差(圖1、2) 。最后記錄每例受檢者的CT 容積劑量指數(CT dose index volume，CTDIvol ) 和劑量長度乘積(dose-length product，DLP) ，并計算相應的有效劑量(effective dose，ED) 。

4.統計學分析

采用SPSS 19.0軟件進行統計學分析。計量數據以均數±標準差(x±s)表示，采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient ,ICC)分析2位觀察者間測量CTP參數的一致性，ICC>0.75為一致性良好。各組胰腺內各部位灌注測量值及不同組間胰腺各部位測量值的比較采用單因素方差分析。不同性別、年齡組間數據的比較采用獨立樣本t檢驗。以P<0.05 為差異有統計學意義。

圖2 男，46歲。低劑量正常胰腺掃描參數：管電壓80 kV，管電流80mA，2a～2d為灌注偽彩圖及灌注參數。2e～2f為胰腺TDC圖及灌注參數。a)正常胰腺BF偽彩圖； b)正常胰腺BV偽彩圖； c)正常胰腺MTT偽彩圖 ；d)正常胰腺TTP偽彩圖； e)正常胰腺TDC曲線； f)正常胰腺灌注參數值。

結 果

兩位觀察者對胰腺各部位(胰頭、體、尾部)測得的各灌注參數值(BF、BV、MTT、PS、TTP)的一致性良好(ICC >0.75)，A組各測量值的ICC分別為：BF(0.949～0.968)、BV(0.941～0.977)、MTT(0.843～0.873)、PS(0.857～0.944)、TTP(0.859～0.897)；B組各測量值的ICC分別為：BF(0.908～0.984)、BV(0.858～0.974)、MTT(0.837～0.955)、PS(0.909～0.964)、TTP(0.783～0.944，表1)。

表1 胰腺各部位CTP參數的ICC值

取兩位觀察者的平均值進行后續統計分析。正常胰腺頭部、體部和尾部的不同參數之間及A、B兩組的胰腺組織血流灌注參數之間差異均無統計學意義(P值均> 0.05，表2)。各灌注參數的測量值及統計學分析結果：BF：139.36～155.43 mL/(100 mL·min)，F=0.417，P=0.835；BV：16.86～18.90 mL/100 mL，F=0.308，P=0.906；MTT：7.27～8.41 s，F=1.819，P=0.121；PS：66.76～77.32 mL/(100 mL·min)，F=0.430，P=0.826；TTP：7.41～8.51 s，F=2.293，P=0.055。

再取胰體部灌注參數進行不同性別組與年齡組的統計分析：<60歲組的平均年齡為(45.38±9.14) 歲，≥60歲組的平均年齡為(68.0±5.12) 歲，兩個年齡組的胰腺組織灌注參數差異均無統計學意義(P>0.05，表3)。<60歲組和≥60歲組各灌注參數的測量值及統計學分析結果： BF：(138.39±41.43)vs(143.30±43.69) mL/(100 mL·min)，P=0.106；BV：(17.52±5.08) vs (18.44±4.59) mL/100 mL，P=0.647；MTT：(7.92±0.99)vs(7.76±1.71) s，P=0.784；PS：(67.70±23.16)vs (72.61±17.46) mL/(100 mL·min)，P=0.569；TTP：(8.08±0.77)vs (7.97±1.42) s，P=0.819。

不同性別間胰腺組織灌注參數除MTT[女性為(7.33 ±1.20) s，男性為(8.69 ±1.17) s，P=0.013]差異有統計學意義外，其余參數差異均無統計學意義(P> 0.05，表4)。兩組間各灌注參數的測量值及統計學分析結果：BF：(133.01±29.53)vs (145.23±39.32) mL/(100 mL·min)，P=0.341；BV：(19.01±4.76)vs(17.31±4.83) mL/100 mL，P=0.411；PS：(71.40±27.70)vs(69.08±15.72) mL/(100 mL·min)，P=0.795；TTP：(8.58±1.08)vs(7.70±0.99) s，P=0.053。

表2 胰腺不同部位及不同低劑量掃描模式的灌注參數比較

表3 不同年齡組胰腺組織的CTP參數比較

表4 不同性別胰腺組織的CTP參數比較

灌注期有效輻射劑量分別為：A組DLP為616.7 mGy·cm，有效輻射劑量為9.25 mSv；B組DLP為871.7 mGy·cm，有效輻射劑量為13.07 mSv。

討 論

1.低劑量CTP的研究價值及應用現狀

CTP 是一種無創的影像學功能成像技術，既可反映組織器官的形態結構變化，又可通過測量興趣區的灌注參數來反映靶器官的血流動力學改變[5]。隨著Miles等[6]在1995 年首次將這種技術應用于胰腺中，已有許多關于胰腺CTP 的研究報道[7-11]，目前對胰腺灌注的研究主要集中于胰腺腫瘤良惡性診斷及鑒別診斷、預后評估及胰腺疾病的早期診斷，其臨床價值已經逐漸被認可。

根據輻射防護最優化原則(as low as reasonable achievable,ALARA)的要求，在進行CT檢查時要盡可能降低受檢者所接受的輻射劑量。由于CT 灌注是一個多期動態掃描的過程，患者在檢查過程中所接受的輻射劑量會較常規增強CT明顯增加，其潛在的危害(主要是輻射致癌)引起各方關注。

CT灌注的輻射劑量與以下3個因素有關：掃描時間、管電壓、管電流。在CT灌注掃描過程中通過增加間隔時間，限制掃描次數，可在降低輻射劑量的同時減少運動偽影，間接增加CTP的可重復性[12]。由于輻射劑量與管電壓的平方成正比，因此降低管電壓能最有效地降低輻射劑量。盡管降低管電壓會降低X線輻射劑量，導致圖像噪聲增加，但也提高了圖像中組織的對比度，在使用對比劑后，病灶與正常組織間的對比更明顯，更有利于病變的檢出。有學者將管電壓從120 kV降到80 kV，進行腹部低劑量CT研究，結果表明低管電壓組噪聲增加，但不影響圖像的信噪比和整體質量，輻射劑量降低了37%～42%[13-14]。但是，降低管電壓可能會導致組織器官CT值的改變，從而影響灌注參數計算的準確性，而降低管電流不會影響CT值[15]。第3代雙源CT 采用高級模擬迭代重建(advanced modeled iterative reconstruction，ADMIRE) 技術，綜合了原始數據域、圖像域和模型域3個方面的統計數據，可提高圖像信噪比，保證圖像的空間分辨率和原始結構，對于微小病變的邊緣顯示更具優勢。因此，在CT灌注檢查中使用迭代重建算法與低管電壓、管電流相結合的掃描方式，在保證圖像質量的同時還可大幅降低輻射劑量[16-17]。

對于腫瘤放化療療效目前常使用實體瘤療效標準(Response Evaluation Criteria in Solid Tumors,RECIST)進行評估，但這些標準僅將腫瘤形態學變化作為觀察指標，而目前新興的抗腫瘤化療藥(如靶向藥)，其主要作用于腫瘤的新生血管，在治療初期其體積變化不明顯甚至變大，這就為通過影像學來正確評估腫瘤治療療效帶來了挑戰[18]。CT灌注作為一種無創性的評價組織器官血管灌注狀態的影像學方法，其在治療早期即可敏感反映血流情況的變化，對腫瘤療效及預后評估有很大的幫助。但CTP參數測量誤差與抗腫瘤藥物療效的參數變化存在一定程度的重疊，這就需要對參數基線值的變異性即可重復性進行評價[19]。以往的CT 灌注在長軸方向上覆蓋的范圍有限，無法將整個胰腺或者較大的胰腺占位完整掃描，導致其測量參數的可重復性存在差異。CT灌注參數的基線值變異性應盡可能小，這樣任何灌注參數上的微小變化都能被敏感地用來反映腫瘤療效。第3代雙源CT 灌注掃描其長軸掃描范圍最大覆蓋80 cm，可完成全器官灌注掃描和動態血流評估，同時采用了個性化的低劑量掃描參數及最新的圖像后處理技術，可在獲得穩定的參數基線值的同時有效降低輻射劑量[20]。

本研究將以上因素均納入考慮范疇，調整優化了掃描參數，通過對比兩不同低劑量掃描組胰腺灌注參數的差異性、一致性來評估低劑量灌注成像的可行性及可重復性。

2.低劑量胰腺CTP 結果分析

胰頭部主要由胰十二指腸上動脈、胰十二指腸下動脈供血，兩者在胰頭的前后部形成動脈弓；胰體尾部的血液供應主要來自胰背動脈、胰橫動脈、胰大動脈及胰尾動脈。CTP 成像經多次同層連續動態掃描后可獲得該層面內每一像素的時間-密度曲線，其反映了對比劑在掃描器官中濃度的變化，也間接反映了該組織器官血流灌注的變化。本研究對兩不同低劑量組共24例正常胰腺的灌注特點進行了研究，結果顯示兩組間的灌注參數差異無統計學意義，且胰頭、體、尾間各參數的差異亦無統計學意義(P值均>0.05)，本研究采用去卷積法測得正常胰腺實質的灌注參數：BF為139.5～155.43 mL/(100 mL·min)，BV為16.86～18.90 mL/100 mL，MTT為7.27～8.41 s，TTP為7.41～8.51 mL/(100 mL·min)，PS為66.76～77.32 s，所得測量值與既往報道相近[3,9,21,22]。本研究結果同時說明了胰腺各供血動脈間的吻合豐富，胰腺各部血供灌注均勻；另一方面也間接說明了低劑量CT灌注成像在胰腺中的可行性，這是因為CT灌注反映的是對比劑在組織器官中濃度的變化，低劑量掃描僅會降低原始圖像質量，但不會影響灌注參數值。本研究對兩位觀察者的一致性進行檢驗，結果顯示兩位觀察者對同一組數據進行測量得到的測量值的一致性良好，可重復性高。年齡和性別的差異可能導致個體間胰腺生理機能的改變，本組研究對象中不同年齡組胰腺組織灌注參數的差異無統計學意義(P>0.05) ；不同性別的胰腺組織灌注參數中除MTT差異有統計學意義(P<0.05)外，其余參數差異均無統計學意義(P>0.05)，這與鄧錫佳等[23]的研究結果一致。

本研究兩低劑量組灌注掃描的輻射劑量分別為：A組DLP為616.7 mGy·cm，有效輻射劑量為9.25 mSv，B組DLP為871.7 mGy·cm，有效輻射劑量為13.07 mSv。與以往的研究相比，輻射劑量降低了40%～55%[4,22]。

正常胰腺CTP的掃描方案、參數范圍尚有爭議，不同文獻其研究結果的差異可能源于研究條件、研究對象的不同。本研究中胰腺低劑量CT灌注使用第3代雙源CT，未考慮到不同機型對灌注參數、后處理軟件對胰腺灌注最終結果的影響。由此看來，對灌注掃描參數標準的統一，將勢在必行。

綜上所述，第3代雙源CT低劑量胰腺灌注成像，使用不同低劑量掃描模式得到的胰腺不同部位的灌注參數差異無統計學意義，且可重復性高，為以后更多關于低劑量胰腺病變灌注的研究提供了數據基礎。