基于上腹部CT動態容積灌注掃描行動脈、門靜脈及腎靜脈三維融合成像

張仕勇，明 兵，蘭茜琳，李 潔，張海兵，鄒 慶，王曉玲，謝冬梅，鄧鴻義，郭開燦，劉 婷，宋思思

(德陽市人民醫院放射科，四川 德陽 618000)

三維可視化技術指將傳統增強CT動靜脈期圖像傳輸至特定后處理平臺，獲得腫瘤和動靜脈融合圖像，可反映病變與血管的立體空間解剖關系，近年來已用于肝臟、胰腺及腎臟外科[1-7]；由于單純依靠傳統CT掃描和普通后處理技術平臺難以實現穩定、可靠的動靜脈融合成像，目前基于傳統CT后處理技術平臺實現腫瘤與動靜脈三維融合重建的報道較少。本研究觀察基于CT動態容積灌注(dynamic volume perfusion CT, DVPCT)掃描行上腹部動脈、門靜脈及腎靜脈融合重建的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 于2018年6月—2019年8月前瞻性納入25例德陽市人民醫院上腹部腫瘤患者為試驗組，男17例，女8例，年齡26～78歲，平均(62.0±12.7)歲；包括胰腺癌7例，膽管癌6例，胃癌5例，肝細胞癌4例，食管癌肝轉移、十二指腸癌、肝血管瘤各1例。另隨機選擇22例需接受上腹部掃描的患者作為對照組，男11例，女11例，年齡31～70歲，平均(60.7±10.9)歲；其中肝細胞癌5例，胃癌、胰腺癌各4例，肝血管瘤、腎上腺腺瘤、食管癌腹腔轉移各2例，胃間質瘤、胃息肉、腎錯構瘤各1例。排除標準：①對比劑過敏；②心、腎功能不全；③無法配合接受DVPCT掃描及增強掃描；④肝硬化伴大量側支循環、靜脈癌栓及血栓、動脈栓塞及夾層；⑤曾接受肝、胃、胰、脾或腎切除手術。本研究獲醫院倫理委員會批準(倫理審查號：2020-04-122)。檢查前患者或家屬均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 檢查前囑患者禁食6～8 h。采用Siemens第3代雙源CT(Somatom Definition Force)行上腹部增強CT掃描。試驗組以腹帶束緊患者腹部，囑其掃描期間盡量屏氣或淺慢平靜呼吸，采用雙筒高壓注射器以5.0 ml/s流率團注80 ml碘普美爾注射液(400 mgI/ml)，并以相同流率跟注40 ml生理鹽水，采用DynMulti4D模式、高級建模迭代重建(advanced modelled iterative reconstruction, ADMIRE)延遲2 s行DVPCT掃描，范圍為肝頂至雙腎下段水平，根據身高選擇掃描長度17.6 cm或22.4 cm；參數：體質量<70 kg，管電壓70 kV，管電流100 mAs；體質量≥70 kg，管電壓80 kV，管電流60 mAs；重建層厚及層間隔均為1.50 mm；共掃描27次，包括3次4.5 s、12次1.5 s、3次3 s、6次6 s及3次9 s[8-9]。對照組采用CARE kV模式自動調節管電壓(參考110 kV)行上腹部Body Angio螺旋掃描，CARE Dose 4D模式自動調節管電流(參考90 mAs)，ADMIER重建層厚及層間隔均為1.00 mm；以流率3.5～4.0 ml/s團注對比劑及生理鹽水，追蹤自動觸發技術行動脈早期掃描，監測膈頂處主動脈，閾值設為100 HU，觸發后延遲8 s啟動掃描；于其后9 s行動脈晚期掃描，后30 s行門靜脈期掃描，再后延遲10 s行實質期掃描。

1.3 圖像后處理 于后處理工作站(Syngo.via)對DVPCT圖像進行呼吸校正及降噪。在腹腔干起始層面中的腹主動脈、門靜脈起始處及左腎靜脈最粗處勾畫圓形ROI，生成其時間-密度曲線(time-density curve，TDC)。采用時間-最大密度投影(time maximum intensity projection, t-MIP)選項對3支血管強化峰值起始處至結束處所有圖像進行融合重建(圖1A)，標記為t-MIP；對t-MIP圖像和對照組動脈早期、動脈晚期及門靜脈期圖像進行后處理，行容積再現(volume rendering, VR)(圖1～4)。

圖1 試驗組患者，女，72歲，結腸癌肝轉移 A. 提取DVPCT掃描數據圖，黃線、橙線及綠線分別代表腹主動脈、左腎靜脈及門靜脈TDC，提取3曲線峰值段(兩虛線間)掃描圖像進行融合重建； B.VR圖示動脈、門靜脈及腎靜脈融合顯像良好

1.4 圖像評價 由2名具有4年以上工作經驗的放射科醫師采用盲法測量并計算血管信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和對比度噪聲比(contrast-to-noise ratio, CNR)：SNR=血管CT值/豎脊肌CT值標準差(standard deviation, SD)，CNR=(血管CT值-豎脊肌CT值)/豎脊肌CT值SD；ROI面積為血管截面的2/3，將腹主動脈及豎脊肌的ROI置于腹腔干起始層面，其余血管ROI置于其近心側管徑最粗處；取2名醫師測量的均值作為最終結果。之后由2名具有15年以上工作經驗的放射科主任醫師采用盲法對VR圖像所示血管進行5分制評分：5分，血管亮度好，邊緣光滑，無運動偽影，可識別度非常好；4分，血管亮度較好，邊緣較光滑，無運動偽影，可識別度較好；3分，血管亮度一般，邊緣欠光滑，無運動偽影，不影響識別；2分，血管亮度較差，邊緣不光滑，有輕微運動偽影，影響血管識別；1分，血管亮度差，邊緣毛糙或有運動偽影，難以識別血管；0分，血管未顯示；取2位醫師評分均值為最終評分，以≥3分為合格。上述測量、計算及評分均選用試驗組t-MIP圖像和對照組動脈早期(動脈)、動脈晚期(腎靜脈)及門靜脈期(門靜脈)圖像。

記錄試驗組DVPCT掃描及對照組增強掃描的劑量長度乘積(dose length product, DLP)，計算有效劑量(effective dose, ED)：ED≈0.015×DLP。

1.5 統計學分析 采用SPSS 23.0統計分析軟件。以±s表示符合正態分布的計量資料，行t檢驗；以中位數(上下四分位數)表示不符合正態分布的計量資料及等級資料，行秩和檢驗；以頻數表示計數資料，行χ2檢驗。采用組內相關系數(intra-class correlation coefficient, ICC)評價2觀察者間測量試驗組血管SNR及CNR的一致性，以ICC<0.40為一致性差，0.40≤ICC<0.75一致性中等，ICC≥0.75一致性好；以Kappa檢驗評價觀察者間對試驗組血管評分的一致性，Kappa<0.40為一致性差，0.40≤Kappa<0.75一致性中等，Kappa≥0.75一致性好。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

因存在解剖變異，試驗組肝固有動脈、胃結腸干及門靜脈右支總數目分別為20、21、23支，對照組肝固有動脈和胃結腸干總數目分別為17和16支；試驗組1例因胰腺癌侵犯導致無對比劑進入脾靜脈。

試驗組各血管SNR及CNR均高于對照組(P均<0.001)，見表1。試驗組肝右動脈及第一空腸動脈評分均低于對照組(P均<0.05)，脾靜脈、門靜脈主干、門靜脈左支、門靜脈右支及左、右腎靜脈評分均高于對照組(P均<0.05)，但質量合格率均無明顯組間差異(P均>0.05)；試驗組胃左靜脈評分及合格率均高于對照組(P均<0.05)，而腸系膜下靜脈評分及合格率均低于對照組(P均<0.05)；其余血管評分及合格率組間差異均無統計學意義(P均>0.05)。見圖1～4。

表1 試驗組與對照組患者血管SNR及CNR比較

圖2 試驗組患者，女，66歲，膽管癌 經皮肝穿膽道引流術后VR圖示動脈、門靜脈系統及腎靜脈融合顯像 圖3 試驗組患者，男，78歲，胃癌 VR圖示在動靜脈融合重建基礎上實現了腫瘤(藍色區域)與血管的三維融合

圖4 對照組患者，女，53歲，肝血管瘤 上腹部VR圖(A)示動脈系統顯像良好，而門靜脈系統(B)顯像較差

2名醫師測量試驗組腹腔干SNR的一致性中等(ICC=0.73，P<0.05)，其余各血管SNR及CNR的一致性均好(ICC均≥0.75，P均<0.05)；對第一空腸靜脈及胃結腸干評分的一致性均中等(Kappa=0.72、0.74，P均<0.05)，對其余各血管評分的一致性均好(Kappa均≥0.75，P均<0.05)。

試驗組DLP及ED分別為(657.95±70.36)Gy·cm及(9.87±1.06)mSv，均高于對照組[(391.8±136.05)Gy·cm及(5.88±2.04)mSv](P均<0.05)。

3 討論

得益于新一代CT在探測器Z軸覆蓋范圍方面的突破，上腹部CT灌注成像現已從既往僅能對病變進行小范圍灌注分析擴展到可對上腹部多臟器全器官進行灌注分析[4-8]，并有針對性地選擇病變、臟器或血管最佳強化圖像重建用于診斷和后處理[5-6,8-10]。DVPCT掃描包含動、靜脈最佳強化時相，為提取動、靜脈強化最佳范圍數據，進而實現上腹部動靜脈融合顯像提供了基礎。

本研究通過前期預試驗發現層厚及層間距均為1.00 mm時DVPCT顯示血管質量欠佳，原因可能在于DVPCT呼吸校正難以完全消除呼吸運動的影響，且層厚越薄、影響越大，故將試驗組ADMIER重建層厚及層間距均設為1.50 mm。

本研究發現試驗組上腹部各血管SNR及CNR均明顯高于對照組，且脾靜脈、門靜脈、門靜脈左右支、胃左靜脈及雙腎靜脈評分均高于對照組，可能由于試驗組提取了目標血管峰值強化數據，而對照組所行傳統掃描易受個體差異的影響。此外，試驗組肝右動脈及第一空腸動脈評分均低于對照組，可能原因在于試驗組掃描層厚及層間距均大于對照組(1 mm)，顯示小血管能力不及對照組，或與DVPCT圖像因呼吸校正而丟失信息有關；試驗組腸系膜下靜脈評分亦明顯低于對照組，可能由于腸系膜下靜脈引流臟器位置較低，導致門靜脈強化峰值時間內對比劑回流較少。

得益于第3代雙源CT球管功率的提升[11]，本研究采用低管電壓聯合低管電流掃描，發現DVPCT平均ED僅為(9.87±1.06)mSv，低于部分報道[4-6,10]而與余鑫等[7,9]的結果相仿。

綜上所述，通過提取DVPCT掃描動、靜脈強化最佳時相內的數據，可較好地實現上腹部動脈、門靜脈及腎靜脈三維融合成像。但本研究未觀察肝靜脈融合顯像，且腹主動脈至門靜脈強化峰值段時間內胰腺強化較明顯，對血管存在重疊干擾，有待優化后處理以進一步改善圖像質量。