低劑量CT灌注成像在直腸癌診斷中的應用

焦作煤業(集團)有限責任公司中央醫院影像科 (河南 焦作 454100)

田衛兵* 袁春蘭

直腸癌是指發生在齒狀線與直腸乙狀結腸交界處之間的癌，屬于消化道惡性腫瘤[1]。直腸癌的發病原因與飲食習慣、家族性遺傳病以及潰瘍性結腸炎等因素有關[2]，依據病理角度可以分為腺癌、黏液癌、乳頭狀腺癌、腺鱗癌、膠樣癌、類癌等，手術是治療直腸癌的主要措施[3]。由于直腸癌早期癥狀缺乏特異性，導致多數患者確診時已是癌癥晚期[4]。因此，早期的診斷篩查對預防、治療直腸癌具有重要意義。機體的生理、病理過程均有血管生存參與，在腫瘤的侵襲遷移過程中，豐富的血管網為腫瘤組提供充足的營養物質與氧分[5]。CT灌注成像技術不僅可以反映腫瘤組織的病理學、解剖學變化，還可以顯示組織血流動力學變化，可對腫瘤性質、分期進行鑒別，同時還可以對治療效果進行預測。隨著CT技術不斷發展，CT灌注成像技術的臨床運用范圍越來越廣，但CT灌注成像技術的高輻射劑量會增大誘導腫瘤風險增大，導致其發展受到限制。因此，低劑量CT灌注成像技術研究已成為近年來的研究熱點，已有研究顯示，低劑量CT灌注成像可以清晰顯示乳腺癌腫瘤腫塊的血流灌注特點及形態學變化，客觀性好且重復性高，同時還具有較高的診斷價值[6]。本研究發現低劑量CT灌注成像在直腸癌診斷中具有較好的診斷價值，現將研究結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 一般資料收集2014年12月至2017年12月我院收治的疑似直腸癌病變患者110例臨床資料，以纖維腸鏡檢查結果分為良性組與惡性組，其中良性組(80例)：男59例，女21例，年齡22～65歲，平均年齡(55.88±6.85)歲。惡性組(30例)：男23例，女7例，年齡22～65歲，平均年齡(55.21±6.57)歲。

納入標準：年齡22～65歲；排便習慣改變，便血且臨床觸診檢查疑似直腸癌患者；無碘過敏史者；初診患者；臨床資料完整。

排除標準：CT掃描前接受過微循環治療者；接受過放化療治療者；前列腺增生史者；患有腸道狹窄、擴張、穿孔以及梗阻等疾病者。

1.2 方法檢查前3d患者進食流質食物，檢查前1d口服液體石蠟2次，100mL/次，2次服用間隔時間為2h，進行灌腸清潔。檢查當日早上禁食，檢查前10min肌肉注射山莨菪堿10mg，注入溫生理鹽水1000mL，使腸管擴張充分。所有患者均采用Aquilion one 320層螺旋CT灌注掃描，電壓100kV，電流100mA，層厚0.5mm，螺距0mm，球管旋轉速度0.5s/圈，Z軸覆蓋范圍160mm。患者取仰臥，手臂上舉放置頭頂，起始線定位于胸骨中斷，檢測進行輕呼吸，以降低小腹運動幅度。先進行常規掃描，確定腫瘤的位置，以腫瘤最大的層面作為靶層面，肘靜脈注射40mL碘普羅胺注射液(300mg/mL)，注射流率3mL/s，注射后8s開始掃描，連續掃描70s。

1.3 圖像處理分析所有圖像均傳送至GE獨立工作站，采用GE自帶的灌注功能軟件對圖像進行分析，去掉不在同一平面或者有嚴重偽影的圖像，選擇流入靶動脈與流出靶靜脈，經灌注功能軟件計算出CT灌注圖像并自動繪制靶動脈、靶靜脈感興趣區，得出層面的時間-密度曲線(time-density curve，TDC)，再依據TDC采用自帶軟件計算出感興趣區的血容量(blood volume，BV)、血流量(blood now，BF)、平均通過時間(mean transit time，MTT)及達到峰值時間(time to peak，TTP)，所有重組圖像分別由有10～20年工作經驗的2位放射科醫師單獨閱讀分析，且讀片醫師對患者臨床資料、病歷記錄均不知情，出現意見不統一時，則由另一位高年資醫師進行雙盲閱片。

1.4 統計學方法采用Kappa檢驗低劑量CT灌注診斷結果與鏡檢結果的一致性，若Kappa≥0.75表明一致性較好，0.4≤Kappa＜0.075表明一致性一般，Kappa＜0.4表明一致性較差。計量資料采用(±s)的形式表示，滿足正態分布與方差齊性檢驗則采取獨立樣本t檢驗，若不滿足則采取Mann-Whitney U檢驗，P＜0.05表示差異有統計學意義，應用SPSS 22.0軟件進行統計分析。

2 結 果

2.1 低劑量CT灌注圖像表現所有患者均先進行常規CT掃描，直腸壁呈現出不同程度增厚，部分患者伴有明顯強化或鈣化，見圖1。待確定疑似病灶后再進行低劑量CT灌注掃描，所有患者掃描均順利完成，得到患者病變組織BV、BF及MTT，見圖2。

圖1 直腸組織CT掃描圖。1A：直腸壁呈現出不規則增厚，強化明顯；1B：直腸壁增厚、鈣化，強化不明顯；1C：強化增強，直腸壁增厚不均勻。圖2 同一患者低劑量CT灌注圖。2A：病變部位血流量(BF)；2B：病變部位血容量(BV)；2C：病變部位平均通過時間(MTT)。

2.2 兩組患者灌注參數比較與良性組相比，惡性組患者的BV、BF均增加，而MTT與TTP均升高，差異具有統計學意義(P＜0.05)，見表1。

2.3 低劑量CT灌注與鏡檢結果比較 鏡檢結果顯示(表2)，110例患者中有30例為惡性腫瘤，80例患者為良性；低劑量CT灌注成像診斷29例患者為惡性，81例患者為良性。低劑量CT灌注成像診斷的靈敏度為86.67%，特異度為96.25%，準確率為93.64%，kappa值為0.838。

表1 兩組患者灌注參數比較(±s)

表1 兩組患者灌注參數比較(±s)

組別 例數 BV(mL/100g) BF[mL/(100g·min)] MTT(s) TTP(s)惡性組 30 38.77±5.73 201.94±66.88 10.25±3.55 22.96±5.11良性組 80 22.65±6.29 126.37±38.41 16.88±3.28 31.20±5.38 t 12.254 7.392 9.231 7.250 P 0.000 0.000 0.000 0.000

表2 低劑量CT灌注與鏡檢結果比較(例)

3 討 論

我國直腸癌發病率占惡性腫瘤發病率第3位，其死亡率位居第5位，發病年齡大部分集中在40～50歲，且男性多于女性[7]。直腸為空腔臟器，導致早期小病灶不易發現，只有在注入對比劑后才可以顯現[8]。CT灌注成像是臨床常用的功能成像方法，依據病變組織的供血特點進行鑒別與診斷，在多種疾病診斷中得到較好運用。輻射劑量在CT圖像質量、鑒別診斷準確率中具有重要作用，有研究發現，電離輻射不僅會對組織造成損傷，還會使DNA、染色體斷裂，組織損傷可以通過細胞修復系統進行修復，但DNA雙鏈修復時發生錯誤修復導致點突變、基因融合會增加誘發癌癥病變機率[9-10]。既往研究顯示，CT灌注成像的輻射劑量是普通CT的1倍以上，使重復診斷的慢性疾病與惡性腫瘤患者的輻射接受劑量增多，增大腫瘤發生風險。因此，低劑量CT灌注逐漸受到重視。

CT灌注成像技術的基礎理論是核醫學示蹤劑動力學原理，經靜脈注射碘對比劑，對靶向層面進行動態掃描，能夠獲得該層面的TDC。TDC是以時間為橫坐標、注射后像素CT差值為縱坐標的曲線圖，可以反映碘對比劑在組織器官的濃度變化，由此可以間接反映該組織器官的血流灌注變化。CT灌注成像技術采用的數學模型主要有去卷模型與非去卷模型，非去卷模型的理論基礎為Fick原理，是指測定時間內組織內部的非離子型對比劑含量與動脈流入、靜脈流出的差值相等。去卷模型能夠反映組織留存對比劑與時間的變化，可以更好地反映觀察部位組織中微循環變化，同時對對比劑的注射效率要求低，受影像學噪聲影響小，本研究所采用的灌注軟件模型就是去卷模型，依據TDC曲線計算出觀察組織的BV、BF、MTT與TTP，由此來評估組織的灌注情況。

BV是在某個特定組織血管結構含有的血容量，可以表現功能化血管結構、組織中的血管密度以及官腔開放狀態。BF是指單位時間內通過某個特定組織血管結構的血含量。MTT是指血液經過靜脈、靜脈竇、毛細血管、動脈血管結構的時間。TTP是指對比劑從開始注射時至組織強化達到峰值的時間，可以反映出被觀察組織供血特點與血管壁的部分功能。本研究結果顯示，惡性組患者BV、BF水平顯著高于良性組，而MTT、TTP明顯低于良性組患者。直腸癌組織內部的血供豐富，血管密度較高，同時隨著腫瘤組織生長，新生腫瘤血管增加基底膜通透性，所以直腸癌組織的血流量增大。還有學者認為直腸癌組織中含有大量開放的動靜脈側支血管，所以血容量增大，同時動靜脈側支血管的血流阻力較小，基底膜也呈現出不完整狀態，增加了血管通透性，最終是直腸癌病變組織的血流量增加，血流通過時間降低。周志鵬等[11]研究顯示直腸癌組織的BV、BF值明顯高于良性直腸組織，CT灌注參數對直腸癌組織的鑒別、直腸癌分化程度存在參考價值。羅鳴等[12]研究認為CT灌注成像參數可以反映結直腸癌患者的微血管密度并對腫瘤的侵襲轉移能力存在一定的評定價值，但是與腫瘤分期及分化程度無關。杜彥挺等[13]研究表明CT腦灌注成像可以監測顱骨修補術前后患者腦組織血流灌注變化，孫宏亮等[14]研究表明直腸癌CT腫瘤最大層面灌注成像參數測量的可重復性較好，能夠反映腫瘤組織血管生成情況。本研究結果也顯示直腸癌患者CT灌注參數BV、BF增加，MTT、TTP降低，表明直腸癌病變組織存在較高的血流量、血容量，能夠反映出腫瘤組織的血流灌注狀態。本研究還發現的低劑量CT灌注成像的準確率較高，與鏡檢結果的一致性較高，并且此結果與文獻[15]相似。

綜上所述，低劑量CT灌注成像在能夠降低輻射劑量的基礎上，還可以清楚地顯示直腸癌病變組織形態以及組織中的血流灌注特點，具有更好的客觀性與重復性，對直腸癌具有較好的鑒別診斷價值。