特異性能譜CT評估阿西替尼抗兔VX2肝腫瘤血管生成效果

呂培杰，陳 巖，柴亞如，劉 杰，郭 華，高劍波

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，河南 鄭州 450052)

相對于灌注CT注射對比劑后可采用多個(gè)掃描時(shí)間點(diǎn)對病灶行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，能譜CT動(dòng)脈增強(qiáng)掃描于固定時(shí)間點(diǎn)采集[1]，易錯(cuò)過病灶峰值強(qiáng)化時(shí)間而致漏診，影響其量化分析的準(zhǔn)確性，原因在于根據(jù)碘濃度評估腫瘤血供變化受對比劑濃度和動(dòng)態(tài)采集時(shí)間的影響[2]。既往文獻(xiàn)[3]報(bào)道基于肝癌病灶灌注CT時(shí)間-強(qiáng)度曲線(time-intensity curve, TIC)可獲得CT增強(qiáng)最佳動(dòng)脈采集時(shí)間，但針對該時(shí)間條件下碘濃度值與灌注參數(shù)間的相關(guān)性是否最佳，以及碘濃度對腫瘤血供變化的評估能力是否與灌注參數(shù)相當(dāng)尚無定論。本研究探討特異性能譜CT增強(qiáng)掃描評估阿西替尼抗兔VX2肝腫瘤血管生成療效的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 雄性新西蘭大白兔由河南省動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供[動(dòng)物許可證編號(hào)SCXK(豫)2015-0005]，3～4月齡，平均體質(zhì)量2.8 kg。

1.2 制作動(dòng)物模型及分組 采用速眠新Ⅱ(0.2 ml/kg體質(zhì)量) 麻醉動(dòng)物，在CT引導(dǎo)下通過經(jīng)皮穿刺將VX2瘤塊置于肝臟左葉內(nèi)，制成肝腫瘤模型[4]。2周后40只荷瘤兔(腫瘤直徑為10～25 mm)納入研究。

將荷瘤兔隨機(jī)分為2組。對實(shí)驗(yàn)組(n=25)采用胃管灌食法予血管內(nèi)皮生長因子受體(vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR)抑制劑阿西替尼(12 mg/kg體質(zhì)量，2次/天)[4]；對照組(n=15)予等量生理鹽水，干預(yù)時(shí)間均為14天。

1.3 儀器與方法 采用GE Discovery CT590機(jī)(引導(dǎo)穿刺)和GE Discovery CT寶石能譜機(jī)(CT掃描)，先以100 kVp管電壓及自動(dòng)管電流模式行腹部平掃，確定全腫瘤和門靜脈掃描范圍，而后對實(shí)驗(yàn)組采用方案1，對照組依次采用方案2和3進(jìn)行掃描。

方案1為一站式灌注聯(lián)合能譜CT掃描，管電壓80、140 kVp，電流260 mA，螺距1.375，轉(zhuǎn)速0.6 r/s，于注藥同時(shí)開始掃描，每2 s掃描1次，共采集25次，全程50 s；容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index, CTDIvol)為222.75 mGy，劑量長度乘積(dose length product, DLP)為891.00 mGy·cm。

方案2為能譜CT增強(qiáng)掃描，管電壓、電流、螺距和轉(zhuǎn)速同方案1，以基于方案1的時(shí)間密度曲線值所獲最佳肝腫瘤采集時(shí)間進(jìn)行掃描；CTDIvol為13.83 mGy，DLP為183.21 mGy·cm。

方案3為常規(guī)灌注CT，于方案2結(jié)束后10 min后開始掃描[3]，管電壓100 kVp，有效電流150 mAs，其余灌注參數(shù)同方案1；CTDIvol為76.54 mGy，DLP為306.16 mGy·cm。

所有方案對比劑均采用碘佛醇(320 mgI/ml)，劑量5 ml，流率0.5 ml/s，通過耳緣靜脈注射，隨后采用相同流率注射10 ml生理鹽水沖洗。

所有圖像重組層厚、層間距均為1.25 mm，自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)(adaptive statistical iterative reconstruction， ASIR)比例為40%。重建方案1各時(shí)相常規(guī)140 kVp圖像、70 keV圖像和碘基(水對)圖，方案2的70 keV圖像和碘基(水對)圖以及方案3各采集時(shí)相100 kVp圖像。

1.4 圖像分析 采用GE HealthCare AW 4.6工作站進(jìn)行圖像分析和相關(guān)數(shù)據(jù)測量。

1.4.1 灌注圖像分析 采用Perfusion 4D軟件去卷積算法進(jìn)行分析，以腹主動(dòng)脈和門靜脈主干或分支作為供血?jiǎng)用}和引流靜脈。將ROI分別置于常規(guī)140 kVp圖像全腫瘤和周圍正常肝實(shí)質(zhì)，面積分別約為102～458 m2、300～400 m2，獲得25個(gè)循環(huán)采集的TIC，記錄肝腫瘤與肝實(shí)質(zhì)CT值，計(jì)算比值最大時(shí)的采集時(shí)間[3]并以之為肝腫瘤最佳采集時(shí)間(圖1)。測量全腫瘤血流量(blood flow, BF)、血容量(blood volume, BV)、肝動(dòng)脈分?jǐn)?shù)(hepatic arterial fraction, HAF)、平均通過時(shí)間(mean transit time, MTT)和表面通透性(permeability surface, PS)，見圖2。

圖1 ROI時(shí)間密度曲線圖 A.實(shí)驗(yàn)組兔140 kVp圖像，于肝腫瘤和周圍正常肝實(shí)質(zhì)放置ROI示意圖； B.基于實(shí)驗(yàn)組兔一站式灌注聯(lián)合能譜CT掃描中灌注數(shù)據(jù)的平均TIC圖

圖2 一站式灌注聯(lián)合能譜CT掃描圖像 A～F依次為BF、BV、HAF、MTT、PS和動(dòng)脈期能譜增強(qiáng)碘基圖

1.4.2 能譜圖像分析 測量最佳采集時(shí)間條件下碘基圖上全腫瘤碘濃度(iodine concentration, IC)，計(jì)算腫瘤相對同層主動(dòng)脈的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度值(normalized iodine concentration, NIC)，使測量區(qū)域和位置與同組灌注圖像相匹配。

1.5 VEGFR-2表達(dá)檢測 完成CT檢查后處死動(dòng)物，取出肝腫瘤組織進(jìn)行包埋固定，采用免疫組織化學(xué)染色法測定VEGFR-2表達(dá)，將胞質(zhì)呈棕黃色或黃褐色判定為VEGFR-2表達(dá)陽性。于放大40倍視野中任意選取3個(gè)陽性細(xì)胞分布較高密度區(qū)域作為“熱點(diǎn)(hot spot)”，于放大400倍視野下計(jì)算陽性細(xì)胞數(shù)占比并分為4級：1級<25%，2級25%～50%，3級51%～75%，4級>75%[5]；取平均值作為最終結(jié)果。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。對實(shí)驗(yàn)組分別采用PearsonR分析每個(gè)采集時(shí)間兔肝腫瘤灌注參數(shù)與NIC的相關(guān)性，以Spearman分析觀察干預(yù)結(jié)束時(shí)灌注參數(shù)及NIC與VEGFR-2的相關(guān)性，采用cocor R軟件包(1.1-0版本)比較相關(guān)系數(shù)間的差異[6-7]。以Mann-WhitneyU檢驗(yàn)比較干預(yù)結(jié)束時(shí)實(shí)驗(yàn)組和對照組間灌注參數(shù)、NIC及VEGFR-2之間的差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 選擇與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)組肝腫瘤能譜增強(qiáng)最佳時(shí)間 開始注射對比劑后，基于實(shí)驗(yàn)組灌注數(shù)據(jù)TIC獲得的兔肝腫瘤達(dá)峰時(shí)間為14～22 s，平均(20±6)s；肝腫瘤與肝實(shí)質(zhì)比值最大時(shí)間為14～24 s，平均(18±4)s。對照組以上述時(shí)間行能譜動(dòng)脈期增強(qiáng)掃描，其中73.33%(11/15)荷瘤兔達(dá)到肝腫瘤最大對比度，且兔肝腫瘤能譜增強(qiáng)最大CT值[(94±12)HU]占肝灌注最大CT值[(118±18)HU]的比例均大于80%。

2.2 實(shí)驗(yàn)組各采集時(shí)間灌注參數(shù)與NIC的相關(guān)性 實(shí)驗(yàn)組25個(gè)灌注CT采集時(shí)間中，MTT、PS與NIC相關(guān)性差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；BF、BV及HAF與NIC均呈正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)隨時(shí)間增加均呈先增大后減小趨勢，3個(gè)參數(shù)最大相關(guān)系數(shù)所在時(shí)間分別為16～26 s[(19±4)s]、24～38 s[(32±6)s]及18～28 s[(22±3)s]，平均采集時(shí)間(25±7)s。BV與NIC間最大相關(guān)系數(shù)大于對比度最大時(shí)所獲得的相關(guān)系數(shù)，其余差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)組各灌注參數(shù)、NIC及相關(guān)性 (n=25)

2.3 灌注參數(shù)及NIC與VEGFR-2的相關(guān)性 免疫組織化學(xué)染色結(jié)果顯示，VEGFR-2陽性表達(dá)主要位于腫瘤細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞膜內(nèi)，呈簇狀分布或大片狀分布的棕黃色顆粒，在瘤周及其血管周圍密集分布。對照組VEGFR-2陽性表達(dá)級別(3.63±0.52)明顯高于實(shí)驗(yàn)組(1.25±0.46)(Z=3.965,P=0.001)，見圖3。干預(yù)14天結(jié)束時(shí)，實(shí)驗(yàn)組BF及NIC均低于對照組，而PS高于對照組(P均<0.05)，見表2。實(shí)驗(yàn)組BF(r=0.828、P=0.008)及NIC(r=0.820、P=0.010)與VEGFR-2呈正相關(guān)，PS與VEGFR-2呈負(fù)相關(guān)(r=-0.782、P=0.010)，BV、HAF、MTT與VEGFR-2無明顯相關(guān)(P均>0.05)。

圖3 腫瘤組織VEGFR-2免疫組織化學(xué)染色圖片(×400) A.實(shí)驗(yàn)組； B.對照組

表2 實(shí)驗(yàn)組和對照組灌注參數(shù)及NIC比較(±s)

表2 實(shí)驗(yàn)組和對照組灌注參數(shù)及NIC比較(±s)

組別BF[ml/(100 g·min)]BV(ml/100 g)HAF(%)MTT(s)PS(%)NIC實(shí)驗(yàn)組(n=25)69.87±7.8910.35±3.210.63±0.1614.56±3.2313.88±3.920.05±0.01對照組(n=15)84.21±32.339.91±5.670.48±0.1711.78±4.264.33±3.650.07±0.03Z值-2.7221.0780.5891.6873.254-2.254P值0.0050.5240.6340.151<0.0010.021

3 討論

3.1 腫瘤特異性和個(gè)體特異性能譜CT增強(qiáng)掃描的價(jià)值 本研究實(shí)驗(yàn)組采用一站式灌注聯(lián)合能譜掃描方案，基于灌注的TIC及肝腫瘤與肝實(shí)質(zhì)的最大比值來確定肝腫瘤最佳動(dòng)脈采集時(shí)間，經(jīng)對照組灌注CT掃描驗(yàn)證，能譜動(dòng)脈增強(qiáng)掃描時(shí)可于73.33%荷瘤兔顯示腫瘤最佳，與GORDIC等[3]采用常規(guī)灌注CT獲得雙能CT驗(yàn)證的效果(70%)相當(dāng)；而本研究能譜碘含量與灌注參數(shù)均來源于同一次掃描[8-10]而非GORDIC等[3]所采用的2次掃描，有利于減少個(gè)體差異，更準(zhǔn)確地反映能譜與灌注參數(shù)間的相關(guān)性。

本研究結(jié)果顯示最佳腫瘤對比度時(shí)間條件下灌注參數(shù)BF、BV及HAF與肝腫瘤動(dòng)脈期NIC均呈顯著正相關(guān)，與既往研究[11-12]結(jié)果相符；且各相關(guān)系數(shù)與所有采集時(shí)間中的最大相關(guān)系數(shù)相當(dāng)，表明除BV外，該時(shí)間條件可以充分反映灌注參數(shù)與NIC間的相關(guān)性。這是由于BV與NIC間相關(guān)系數(shù)最大的采集時(shí)間為32 s，明顯大于腫瘤最佳采集時(shí)間(18 s),更偏向于潛在的靜脈期采集時(shí)間，與MULé等[12]關(guān)于靜脈期碘濃度與BV的相關(guān)系數(shù)大于動(dòng)脈期碘濃度與BV的相關(guān)系數(shù)的研究結(jié)果相符。

3.2 特異性能譜CT碘含量和灌注參數(shù)對抗腫瘤效果的評估能力比較 阿西替尼是一種小分子酪氨酸激酶抑制劑，通過靶向拮抗VEGFR-1、2、3抑制腫瘤新生血管生成。VEGFR-2是參與肝癌血管生成的主要受體[13]。本研究以VEGFR-2作為評價(jià)阿西替尼治療兔VX2肝腫瘤效果的指標(biāo)，所制備轉(zhuǎn)移性肝癌兔模型的肝動(dòng)脈供血和生物學(xué)侵襲特性與人肝癌類似[14]；實(shí)驗(yàn)組BF、PS、NIC均與VEGFR-2相關(guān)，提示灌注參數(shù)及NIC均可反映腫瘤血供變化，與既往研究[2,12]結(jié)果一致。本研究采用靶向藥物針對性受體VEGFR-2，而非泛用的微血管密度作為血供變化分析評價(jià)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)灌注參數(shù)和NIC與VEGFR-2間相關(guān)系數(shù)無明顯差異，提示二者評估腫瘤血供變化能力相當(dāng)，但NIC評估腫瘤血供更為簡捷、輻射劑量更低，有利于臨床推廣。

本研究的局限性：①動(dòng)物模型僅代表富血供侵襲性轉(zhuǎn)移性肝癌；②所獲結(jié)果僅適用于能譜CT機(jī)，而非所有雙能CT機(jī)；③未對荷瘤兔終點(diǎn)生存時(shí)間進(jìn)行評估；④受掃描時(shí)間限制，未對靜脈期NIC進(jìn)行評估。

綜上所述，基于腫瘤特異性和個(gè)體特異性的能譜CT單期動(dòng)脈期增強(qiáng)掃描可用于評估兔VX2肝腫瘤抗血管生成療效，且評估能力與灌注參數(shù)相當(dāng)，具有替代灌注參數(shù)評估腫瘤血供變化的潛能。