多层螺旋CT灌注成像对肝硬化的诊断价值*

李金平 综述 姜慧杰 审校

在我国，肝硬化是一种常见疾病，目前临床仍以肝穿刺病理学检查作为早期肝硬化的主要诊断手段，但由于其为有创检查，其临床应用受到了极大的限制。传统的CT扫描技术以反映解剖形态为主，多层螺旋CT灌注成像作为一种功能成像技术，可以通过组织、器官血流动力学变化，同时反应形态变化和生理功能改变两方面信息，是一种能在组织水平上非侵入性的测量血流量进而评估正常或病理状态的技术，临床上具有可行性[1-2]。本文就肝脏CT灌注成像的原理及方法、在肝硬化中的研究现状、存在问题及应用前景进行综述。

一、肝脏CT灌注成像的原理及灌注参数分析

微循环的血流动力学状态称为灌注（perfusion），即指血流通过毛细血管网将携带的养和营养物质输送给组织细胞的过程，在一定程度上能反映实质性器官、组织的血流动力学状态和功能情况。依据不同的数学模型计算常用的肝脏灌注参数包括[3]：（1）肝血流量（hepatic blood flow，HBF），单位为m l·min-1·100g-1，指单位时间内流经定量组织的血液容量；（2）肝动脉灌注量（hepatic arterial perfusion，HAP），单位为 ml·min-1·100g-1，指单位时间内流经肝动脉组织的血容量；（3）门静脉灌注量（portal vein perfusion，PVP），单位 m l·min-1·100g-1，指单位时间内流经门静脉组织的血容量；（4）总肝灌注量（total liver perfusion，TLP）单位 m l·min-1·100g-1，为肝动脉灌注量与门静脉灌注量之和，即TLP=HAP+PVP；（5）肝动脉灌注指数（hepatic pefusion index，HPI）或肝动脉灌注分数（hepatic arterial fraction，HAF），肝动脉灌注量在总肝灌注量中所占的百分比，即HPI=HAP/TLP或HAF=HAP/TLP；（6）血容量（hepatic blood volume，HBV），单位为 ml·min-1·100g-1，表示局部区域的血流量，根据中心容积定律，BV=BF×MTT；（7）平均通过时间（mean transit time，MTT），单位为秒 s，为对比剂通过感兴趣区ROI毛细血管网所耗费的时间；（8）表面通透性（permeability surface area product，PS），单位 ml·min-1·100g-1，指对比剂由毛细血管内皮进入细胞间隙的单向传输流率。对获得的参数进行图像重建和伪彩染色处理，又能得到肝动脉灌注指数图，血流灌注图，血流容积图，对比剂平均通过时间图和表面通透性图等全面评价组织器官的灌注状态。

二、肝脏CT灌注成像扫描技术

具体扫描方法因不同研究的具体情况略有不同。目前，多层螺旋CT灌注成像采用“Toggling-table”技术[4]，即多层同层电影扫描技术，是多层螺旋 CT（multi-slice spiral CT，MSCT）特有的，可同时实现多层扫描，增大了同层动态扫描的范围，有利于选择合适的层面设置ROI，使获得的灌注参数更准确。体部脏器灌注扫描模式即采用电影扫描技术：0.5s/r，5mm层厚×4，层间隔0mm，120kV，60mA，采用高压注射器注射非离子型对比剂50m l，流率3.5～4.0m l/s，延迟 5s，数据采集时间50s，使用灌注软件生成对指定类型分析的定量函数图。

CT灌注成像的数学计算模型包括非去卷积模型（nondeconvolution）和去卷积模型（deconvolution）两大类[3]。非去卷积法的优点是概念简单，便于理解。但要求较快的注射流率，不适合于心功能不全及静脉较脆的患者。另外利用此模型的进一步计算常需进行各种与实际情况不完全相符的假设，而造成BF值偏低或偏高。

去卷积法：此模型是Cenic等[5]1999年提出的新的数学模型。去卷积法利用推动剩余函数计算对比剂静脉流出，对灌注的流入动脉和流出静脉综合考虑，计算BF、BV和MTT时与实际的血流动力学相近，计算出的灌注参数和函数图更能反映病变内部的实际情况，对比剂的注射流率不必很快（一般 3.5～4.0ml/s）。

三、肝脏CT灌注成像在肝硬化中的研究现状

（一）正常肝脏灌注研究结果 Miles等[6]对5例正常肝脏对照组测得的 HAP 为 0.17m l·min-1·m l-1，PVP 为 0.34m l·min-1·m l-1。因未考虑到门静脉期尚有肝动脉血流继续注入的重叠及已进入毛细血管外间隙对比剂的影响，故所得PVP值较低。Blomley等[7]改进PVP计算方法后，所得HAP为 0.19ml·min-1·m l-1，PVP 为 0.93ml·min-1·m l-1。Tushima 等[8]得到的 HAP 为（0.102±0.014）m l·min-1·ml-1，PVP 为（1.03±0.43）ml·min-1·ml-1。江利等[9]对 13 例正常肝脏对照组测得的HAP 为（0.2823±0.0969）ml·min-1·m l-1，PVP 为（1.1788±0.4004）ml·min-1·ml-1。Bader等[10]报道 HAP 为 0.16m l·min·ml，PVP为 1.22ml·min·m l。HAP∶PVP≈1∶3～4，准确评价肝正常生理情况下的血液动力学变化。正常肝脏的HAP和PVP之间存在互补性，即PVP降低时HAP升高，反之亦然，从而维持肝脏血液循环的相对稳定，但在肝硬化时，这种稳态就会被打破。

（二）肝硬化时灌注研究结果 肝硬化时肝脏灌注指标有明确变化，而且诸多学者的研究中也存在细微的差别。

1.肝动脉灌注量（HAP）的研究结果 大部学者研究认为HAP在肝硬化组有增高。杨建勇等[11]通过大鼠肝硬化病理模型得出，肝硬化早期HAP下降，中期HAP开始上升，晚期HAP加大上升的幅度。廖锦元等[12]通过16排螺旋CT灌注成像研究，采用最大斜率法得出肝硬化早期由于“自身调节”和血管的代偿作用，HAP的代偿增高，随着病情的加重，HAP下降。管生等[13]成功制作了大鼠肝炎→肝纤维化→早期肝硬化模型，通过单层螺旋CT灌注成像研究，采用去卷积法得出自肝炎纤维化期到早期肝硬化期，HAP增加，但随着病情进一步发展时肝动脉血流量仍会上升。王彩红等[14]对32例不同程度肝硬化研究得出，HPI值逐级升高存在明显统计学差异。

但部分学者认为肝硬化组与正常组对比，HAP无统计学差异：李家平等[15]通过单层螺旋CT去卷积法计算发现，与正常组相比，肝硬化组的HAP下降，但HPI无统计学意义。Tsushima Y等[16]研究表明，肝硬化HAP较对照组略有下降，但差异无统计学意义。江利等[9]对15例已证实的肝硬化病人行CT灌注研究后发现，肝硬化患者的HAP较正常组降低，但无统计学意义。近期研究结果[17]表明肝纤维化组的HAP呈升高趋势，但无统计学差异。

各研究学者研究结果不同的原因可能有以下几方面：①测量对象肝硬化程度有细小差别；②患者之间生理和病理的个体差异；③注射速度、对比剂剂量的不同；④ROI选取、测量的误差；⑤呼吸运动的影响；⑥肝硬化的程度不同。

2.门静脉灌注量（PVP）的研究结果 目前研究结果均认为肝硬化时PVP下降。杨建勇等[11]通过大鼠肝硬化病理模型得出，肝硬化早期PVP下降，中期PVP继续下降，晚期HAP加大上升的幅度，但不足以代偿PVP的降低。廖锦元等[12]通过16排螺旋CT灌注成像研究，较轻的肝硬化主要是以PVP下降为主，随着病情的加重，其继续下降。管生等[13]研究肝炎纤维化期到早期肝硬化期，门静脉血流量下降，随着病情进一步发展时，门静脉血流量会持续下降，随着肝硬化的发展，肝脏的血供由门静脉为主改为肝动脉为主。曹觉[18]研究表明，肝硬化组PVP较正常肝脏组减低，呈逐级递减，各级间有统计学差异。近期肖平[19]将肝硬化组又分为：单纯肝硬化组、出血组、腹水组、混合组进行灌注成像研究也得出肝硬化各组PVP均下降。

3.肝动脉灌注指数或分数（HPI或HAF）的变化 多数报道肝硬化发生发展过程中HPI均有不同程度增高。杨保智[17]研究结果：随着肝纤维化程度的加重，HPI逐级升高，说明在肝纤维化的后期，HAP占TLP的比重在明显上升。史丽静[20]研究结果肝硬化组与正常组相比，HPI升高，提示肝硬化时门静脉的灌流量减少，门静脉血流在肝脏血供中的比例减少，而动脉的灌流比重增加。薛雁山[21]研究表明：失代偿期肝硬化组HPI较正常对照组明显增加。也有学者[9]研究表明肝硬化患者的HPI较正常组略有升高，但无统计学差异。

4.肝血流量（HBF）的变化 多数报道肝硬化发生发展过程中HBF均有不同程度下降。薛雁山[21]等研究提示失代偿期BF明显下降。杨保智[17]等研究发现并随肝纤维化程度的加重呈逐渐降低趋势并存在统计学差异。部分研究[12，16，22，23]认为Child A分级的HBF还能维持在正常水平，Child B和Child C分级的BF明显下降。但沈文[24]等研究得出BF至Child C明显升高，其结论与以往报道不同，笔者认为可能与门静脉侧支血管丰富有关。

5.平均通过时间（MTT）的变化 部分学者[25，26]认为正常组和肝硬化组MTT值无统计学意义。一些学者[11，13，22]等认为MTT延长。理论上由于纤维索条和再生结节的双重作用，肝内门静脉和肝静脉分支狭窄、闭塞，血流的流入和流出均受到障碍，门静脉和肝静脉之间直接通路的开放，MTT应缩短，而实际结果MTT延长的原因在于使用的常规低分子量的造影剂活动性降低，造成造影剂通过毛细血管网的时间MTT延长。因此在将来的灌注成像研究中使用不同分子量的造影剂会对组织间隙的通透性研究提供新的领域。

6.毛细血管表面通透性（PS）的变化 已有文献报道多是研究肿瘤的PS值的研究。在肝硬化毛细血管PS的变化方面研究，国内学者[27]研究结果是PS值增高，他们认为肝硬化时增加的微循环阻力降低毛细血管血流量，通过肝血管动脉化来代偿，从而增加毛细血管灌注量，导致PS值升高。

（三）肝脏CT灌注对肝硬化门静脉高压症的评价 多数研究认为[28，29]：门静脉内径≥1.4cm，脾静脉内径≥0.9cm为诊断门静脉高压的指标。肖平[30]等对31例肝硬化患者采用彩色灌注图获得门静脉径线进行均值测量发现：TLP与门静脉前后径呈负相关。李家平[31]采用去卷积算法显示门静脉自由压（FPP）与PVP之间明显负相关。2009年肖平[19]研究发现，门静脉高压存在时PVP的下降起主导作用致TLP减少，HAP存在相对代偿，但代偿不完全。

（四）CT灌注成像对肝硬化疗效评价 肝硬化门脉高压介入治疗的评价颈静脉肝内门体分流（TIPSS）治疗肝硬化门脉高压被普遍认为有明显效果，它能降低约46%～63%的门脉压力。Weidekamm[32]通过实验比较TIPSS手术前后的灌注参数研究发现，术后即HAP及TLP上升明显，门脉无明显变化，认为灌注成像作为肝硬化门脉高压TIPSS疗效的评价和随访而发挥作用。李家平[33]运用螺旋CT灌注成像评价TIPSS术后肝脏血流灌注的变化评价肝硬化门静脉高压症患者分流术后肝脏血流灌注的变化，包括PVP（术后下降）、HAP（术后升高）、TLP（术后下降）和HAP（术后升高），上述数值术前和术后均有统计学意义，得出螺旋CT灌注成像能客观评价肝硬化门脉高压症TIPSS前后肝血流动力学的变化。倪敬中[34]等观察20例肝硬化门静脉高压伴脾脏功能亢进患者部分脾动脉栓塞术后的肝脏灌注成像血流改变，其中HPI、HAP升高，而PVP、HBF下降，且有统计学意义，得出肝脏CT灌注成像参数可对制定个体化治疗方案和评价疗效提供帮助。

四、MSCT肝脏灌注成像优势和今后的研究方向

MSCT肝脏灌注成像优势在于：（1）操作简单，无创性，易为患者接受，计算方便，易为临床医师接受；（2）准确获得肝脏局部和弥漫病变引起的动脉和门静脉血流量量化指标；（3）高空间分辨率可以鉴别小肿瘤的灌注差异；（4）高时间分辨率可以鉴别通过肿瘤的对比剂动力学特性；（5）可绘制器官或病变血流灌注的动态曲线或组织灌注定量图像，通过示踪剂动力学变化获得灌注参数变化，全面描述了其进展过程中的血流动力学变化规律；（6）全肝灌注能更好做到肿瘤的检测；（7）融合其他功能影像学技术达到对同一病例的共同诊断。MSCT肝脏灌注通过灌注参数反映肝血流动力学变化，增加肝硬化影像诊断的敏感性和特异性，兼顾形态和功能在尚无形态改变之前作出诊断、定量分级，为临床提供更有意义的信息，其有广阔的应用前景。

目前存在的问题及今后的研究方向：（1）建立统一规范的灌注成像扫描方案，避免人为误差；（2）加大研究例数，综合考虑各种影响因素，建立实用的灌注参数的阈值标准；（3）肝脏CT灌注成像与其它功能影像学检查（如核医学、PET、超声、MRI等）及CT多期动态扫描的对照进行比较研究；（4）肝脏CT灌注成像与病变病因及生物学特性的相关研究；（5）评价包括药物、介入、手术的各种治疗手段的疗效，并根据病情选择最佳方案；（6）实现肝脏微小病变的早期检出，尤其是恶性肿瘤的早期定性诊断。

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