胃癌多层螺旋CT灌注成像研究现状与进展

钟星，张俊祥，陈自谦，倪萍

1.蚌埠医学院 医学影像学系，安徽 蚌埠 233030；2.南京军区福州总医院a.医学影像中心；b.医学工程科，福建 福州 350025

0 前言

胃癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，全国胃癌死亡率约为24.34/10万[1]，居恶性肿瘤死因第3位，堪称“头号杀手”，因此胃癌的早期诊断一直是医学界不断研究的课题。CT灌注成像（CT Perfusion，CTP）是形态与功能相结合的新型成像技术，能够反映活体局部组织的血流灌注状态，从组织细胞水平和微循环水平揭示局部微血管的功能状况及其病理生理水平的改变，为胃癌早期诊断提供了新方法。1991年Miles[2]等首先提出CTP的概念，随后CT灌注的研究迅速展开，在脑卒中、心肌缺血以及空腔脏器肿瘤如结肠癌等多种疾病的诊断中有了大量研究。但由于胃壁较薄，且不断蠕动，使得灌注成像的应用有诸多困难，对胃癌灌注成像研究还处于初步探索阶段。本文对胃癌CTP研究现状及进展作一综述。

1 胃CT灌注成像原理及观察指标

灌注是指血流通过毛细血管网将携带的氧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的情况，一般将之等同于微循环的血流过程。CTP的理论依据是核医学灌注成像的放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律（Central Volume Principle），即血流量（Blood Flow，BF）=血容量（Blood Volume，BV）/平均通过时间（Mean Transit Time，MTT）[2]。通过在外周静脉注射对比剂的同时对选定的层面进行同层连续多次动态扫描，获得该层面内每一像素的密度随强化时间而演变的曲线，称为时间-密度曲线（Time-Density Curve，TDC），根据该曲线利用不同的数学模型计算出各种伪彩功能图像及灌注参数值。

CT灌注的应用数学模型主要分为非去卷积模型和去卷积模型。非去卷积模型主要利用对比剂首过状态下忽略静脉流出的假定，在没有对比剂外渗的情况下，获得增强的TDC，并计算BF、BV、MTT等灌注参数。计算出的BF往往偏低，因为其图像质量要求有良好的对比度和信噪比，因此对比剂应≥50 mL，且要求采用较高的注射流速（≥7 mL/s）[3]。去卷积模型是建立在卷积的概念上，反映注射对比剂后组织器官中存留的对比剂随时间变化的函数，其计算偏差小，注射流速要求不高，一般4 mL/s即可，是灌注成像使用的主要数学模型。

CT灌注参数、单位及在肿瘤学中的应用[3-5]:① 血流量（BF），单位为mL/(100g·min)，指血液在单位肿瘤组织内流动的速率，主要与肿瘤血管生成及肿瘤分级有关。②血容量（BV），单位为mL/100g，指血液在肿瘤组织内的容量，反映组织内部的血流灌注量，与血管数量的多少及毛细血管开放的数量有关。③ 平均通过时间（MTT），单位为s，指血液流过血管系统的时间，因不同血管长度差异，通过时间采用平均数来表示，与灌注压有关。④ 表面通透性（Permeability Surface，PS），单位是 mL/(100g·min)，表示血液通过毛细血管内皮进入细胞间质的速率，反映了肿瘤内部血管内皮细胞的管壁通透性及完整性。⑤ 达峰时间（Time To Peak，TTP）是对比剂在组织中达到强化峰值需要的时间，单位是s，反映肿瘤组织内的灌注压。⑥ 强化峰值（Peak Enhancement Intensity，PEI）是组织内注入对比剂的最大强化值，单位是Hu，反映了肿瘤组织的血容量。

2 胃癌CTP扫描方法及后处理方法

2.1 扫描方法

CT灌注扫描前需空腹4～8 h，使胃内容物排空。为提高检查的可靠性和准确性，需尽可能抑制胃蠕动，减少呼吸运动幅度。一般在扫描前15～20 min无禁忌症者（青光眼、前列腺增生等）肌注抗胆碱药山莨菪碱（654-2）10 mg，同时口服800～1000 mL温水，检查时立即口服300 mL温水，使胃腔充盈良好。扫描时一般采用仰卧位，嘱检查者平稳而缓慢的呼吸，并加用腹带限制腹式呼吸运动幅度。

文献中报道的扫描方法不尽相同，主要根据扫描仪的数学模型和研究目的具体设定。康秀梅[6]采用GE LihgtsPeedVCT64排螺旋CT扫描仪以胃癌病变最大层面为中心，上下选4层进行CT灌注，管电压120 kV；管电流80 mA；总曝光时间为50 s。李春志[7]采用西门子双源CT体部灌注扫描序列对胃癌患者实行灌注扫描，覆盖范围28.8 mm，扫描时间为40 s。层厚的选择需要适中，有的推荐采用5 mm层厚[6]，太高影响空间分辨率，太低则会增加图像噪声，影响计算结果。

2.2 后处理及计算方法

将原始图像传到工作站计算机处理系统，采用体部灌注软件分析计算，选择腹主动脉作为输入动脉，软件自动生成不同感兴趣区的灌注参数。其中感兴趣区（ROI）的选择十分关键，具体方法是选定癌肿最大层面作为分析计算的层面，ROI面积应大于肿块截面积实性部分的60%～70%，部分容积效应、液化坏死及肉眼可见的大血管区均会影响灌注参数的准确性，应尽量避免上述区域，按上述方法至少取3次，分别测得各自的灌注参数，取平均值作为结果。

3 CTP在胃癌诊断中的研究现状

3.1 胃癌灌注特点及其与正常胃壁的灌注差别

文献报道正常胃壁灌注结果不尽相同。李春志等[7]利用双源CT对胃癌及正常胃组织灌注做对比研究，测得正常胃组织 BF为 52.17±23.20 mL/(l00g·min)，BV 为95.39±58.5 mL/100g，低于胃癌组织的相应灌注参数（P<0.05）。康秀梅[6]应用美国GE公司64排螺旋CT对胃行灌注扫描，得出胃癌组的BF、BV及PS值较正常胃组一致性升高，MTT值明显降低，差异均具统计学意义，见表1。而姚晋等[8]应用Philips Brilliance 64层CT扫描仪首过时间技术了解胃癌灌注的CT表现特征，胃癌病人的CT灌注数据与正常胃进行了比较，4个灌注参数包括灌注值（PF）、峰值强度（PE）、TTP和BV在对照组和病例组间比较，只有BV这一参数具有统计学差异，即胃癌BV均高于正常胃壁，并确定区分胃癌和正常胃壁临界值的BV为8.6 mL/100g。

表1 64排螺旋CT灌注扫描胃组织对照

3.2 胃癌的CT灌注与肿瘤生物学行为的关系

有学者从不同角度探讨胃癌CT灌注与其生物学行为的关系。Huan Zhang等[9]对CT灌注特征与临床及病理上公认的决定胃癌预后的关键因素（包括病理分级、肿瘤大小、TNM分期、微血管密度、病理分级、淋巴结转移、浆膜侵犯、远处转移）之间的相关性进行研究，结果发现PS在低分化病例组普遍高于中分化病例组，在有无淋巴结转移组间及不同TNM分期组间均存在统计学差异，高攀等[10]对73例胃癌患者进行了CT灌注研究，也得出相似结论，即分化程度越低，PS值越大。JIN Yao等[11]应用Philips Brilliance 64层CT对58例胃癌病人进行研究，认为灌注参数PF、PEI、BV、TTP在有无胃癌淋巴结转移组间差异不具统计学意义，在肿瘤的不同分期组间也未见统计学差异。此研究差异可能与不同厂家CT扫描仪应用的数学模型不同和检查方法的差异有关。

3.3 胃癌与其他病理类型胃肿瘤CT灌注的差别

不同病理类型的胃部肿瘤，通过传统的影像检查有时较难鉴别。不同来源的胃部肿瘤，其组织的生物学特点各异，可能具有不同的血供特点，因此CTP特点也不相同，这是CTP鉴别胃部肿瘤性质的基础。康秀梅等[6]的研究认为胃癌的灌注参数值与胃间质瘤相比，BF、BV、PS值均升高，差异具有统计学意义。刘卓灵[12]等研究得出，其中胃癌及胃间质瘤的BF及BV值大于胃淋巴瘤，胃癌、胃淋巴瘤和胃间质瘤的PS值依次递减，差异均具有显著统计学意义，见表2。张龙江等[13]研究得出：胃癌的BF、BV分别为89.14±39.22 mL/(min·100g)、7.40±3.04 mL/100g，淋巴瘤的 BF、BV 值分别 为 27.94±21.05 mL/(min·100g)、3.72±1.01 mL/100g，胃癌的BF、BV值明显高于淋巴瘤，所以认为BF、BV值有可能是鉴别胃部肿瘤性质有价值的参数。

表2 不同胃部肿瘤的CTP差异

3.4 CT灌注与胃癌肿瘤血管生成间的相关性研究进展

肿瘤血管生成与肿瘤的生长、浸润、转移密切相关[14]，且能引起血容量、血流量及毛细血管通透性的变化。CTP能很好地反映这些改变。微血管密度（MVD）是公认的评价肿瘤血管生成的金标准，而血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）是肿瘤血管生成过程中的关键因子[15-16]，上述两个免疫组化指标与CT灌注的相关性一直是CT灌注研究中的热点。姚晋等[15]用Philips Brilliance 64层CT对30例胃窦癌的研究表明，胃窦癌的MVD与BV呈正相关，胃窦癌VEGF的表达与BV、PF、PEI、TTP等4个灌注参数无相关性，这可能是由于肿瘤血管生成受多种因素的调控，而且VEGF也受包括缺氧、pH值、生长因子、内源性信号传输系统等多因素的调控有关，不能因VEGF单一结果评价肿瘤血管生成状况。Asami Satoh[17]等应用GE16排螺旋CT对40例胃癌病人的研究表明MVD与BF不存在任何相关性，他们认为由于MVD是通过免疫组化方式获得，在部分只做活检的病例中免疫组化切片只反映肿瘤的一部分血管生成情况，而不能完全代表肿瘤的血管生成。李春志[18]等分析双源CTP参数与胃肿瘤MVD计数、VEGF表达之间的相关性，结果表明胃癌的双源CT灌注参数BF、BV值与MVD计数、VEGF表达评分值呈正相关。上述研究差异要求未来的灌注研究进一步统一灌注数学模型及方法，以达到研究间的一致性和可比性。

4 胃癌CT灌注的展望

胃癌CT灌注研究目前多集中在肿瘤术前分期、预后的估计及肿瘤血管发生方面，对于放化疗后的疗效评价及肿瘤复发方面国内外尚无文献涉及。康秀梅等[6]认为抗血管生成治疗时，血管通透性早期即发生明显改变，因此，可以预见通过CTP获得的PS值将有助于胃癌抗血管生成治疗有效性的早期评价和预测。与此同时，胃癌组织的血管通透性将影响到化疗药物在肿瘤内的积聚，所以对胃癌PS值的测定可能有助于预测化学治疗疗效及其剂量，基于PS值的变化可能有助于预测病人是否需要进一步的治疗。肿瘤术后复发是影响胃癌患者生存的又一重要因素，金观桥等[19]回顾性分析150例鼻咽癌患者放疗后经CT灌注扫描资料，利用受试者工作特征（ROC）曲线分析BF、PS值对诊断鼻咽癌放疗后局部复发最佳临界值，结果显示CTP对诊断鼻咽癌放疗后局部复发具有较高价值。可见CTP具有从微血管水平发现早期复发病灶的潜能，对肿瘤病人的预后有重大意义。

胃癌病人淋巴结转移的术前评估对于肿瘤的分期、手术方案的制度及预后的评估均具有重要意义。CT、MR通常根据淋巴结的大小来判断有无转移（判断阈值通常为10 mm），但部分肿大的淋巴结经病理检查后证实为反应性增生，而一些正常大小的淋巴结则有存在微转移的可能[20-21]。Fukuya等[22]对胃癌引起的转移性淋巴结研究显示，依据量化的CT值能提高淋巴结转移的诊断率。这表明多排螺旋CTP可用于胃癌转移性淋巴结的诊断。康秀梅等[6]研究发现胃癌转移淋巴结与胃癌原发灶灌注参数值BF、BV呈正相关，并且与BF值具有明显相关性（P<0.01），但是能否应用CT灌注方法确定淋巴结是否为转移性淋巴结仍需要进一步的研究。

由于CT灌注需要对选定层面做连续动态扫描，辐射剂量较大一直是其推广应用中不可忽视的问题。降低灌注扫描的管电压、管电流，缩短图像采集时间均是降低辐射剂量的有效方法。罗沛霖等[23]采用GE LightSpeed VCT 64排螺旋CT扫描机分析管电流与正常颅脑各灌注参数及图像质量之间的关系，探讨低电流颅脑CT灌注扫描的可行性。分别用200 mA、150 mA、120 mA、100 mA的管电流进行颅脑CT灌注扫描，分别对灌注参数和图像质量进行统计学分析，结果显示以150 mA的低管电流行颅脑CT灌注扫描对灌注参数和图像质量无明显影响，与常规剂量组对比，辐射剂量降低25%，可用于低剂量颅脑CT灌注扫描。因此低剂量CT灌注的合适参数，需要在临床研究中不断探索。

随着多层螺旋CT，尤其是128排及320排螺旋CT的广泛应用，由于其具有更快的时间分辨率，更大的覆盖范围、更先进的灌注软件，使得CT灌注不再只局限性于对病灶本身的局部灌注，甚至可以实现全器官灌注及多器官灌注。吴任国等[24]采用Philips Brilliance iCT（256层）扫描仪，运用螺旋Jog灌注模式（床板循环往复移动螺旋扫描）成像，实现全颈部扫描，以评价CT灌注扫描对鼻咽癌颈部淋巴结转移的临床应用价值，可见CTP具有对原发病灶及转移灶同时进行功能评价的潜能。

5 小结

胃癌CTP已经在肿瘤术前分期、预后的估计及肿瘤血管发生方面有了较深入研究，随着多层螺旋CT，尤其是128排及320排螺旋CT的广泛应用，其更快的时间分辨率、更大的覆盖范围、更先进的灌注软件，使得低剂量灌注及多器官功能评价成为可能，将会在胃癌的早期诊断及鉴别诊断、胃癌的治疗及转归预测方面发挥更重要作用。

[1]邹小农,孙喜斌,陈万青,等.2003-2007年中国胃癌发病与死亡情况分析[J].肿瘤,2012,329(2):109-114.

[2]Miles KA,Hayball M,Dixon AK.Colour perfusion imaging:a new application of computed tomography[J].Lancer,1991,337(8742):643-645.

[3]Kambadakone AR,Sahani DV.Body perfusion CT:technique,clinical applications,and advances[J].Radiol Clin N Am,2009,47(1):161-178.

[4]Li Y,Yang ZG,Chen TW,et al.Whole tumor perfusion of peripheral lung carcinoma: evaluation with first-pass CT perfusion imaging at 64-detector row CT[J].Clin Radiol,2008,63(6):629-635.

[5]Ma SH,Le HB,Jia BH,et al.Peripheral pulmonary nodules:relationship between multi-slice spiral CT perfusion imaging and tumor angiogenesis and VEGF expression[J].BMC Cancer,2008,30(8):186.

[6]康秀梅.胃癌64排螺旋CT灌注成像研究[D].郑州:郑州大学,2010:14-45.

[7]李春志,徐荣天,李响,等.双源CT灌注成像诊断胃癌的初步研究[J].中国临床医学影像杂志,2009,17(5):329-332.

[8]姚晋,杨志刚,袁元,等.胃癌64层螺旋CT灌注表现初探[J].生物医学工程学杂志,2010,27(4):773-778.

[9]Huan Zhang,Zilai Pan,Lianjun Du,et al.Advanced gastric cancer and perfusion imaging using a multidetector row computed tomography:correlation with prognostic determinants[J].Korean J Radiol,2008,9(2):119-127.

[10]李攀,高剑波,岳松伟,等.胃肿瘤64层螺旋CT灌注成像的初步研究[J].放射学实践,2011,27(4):552-555.

[11]Yao J,Yang ZG,Chen TW,et al.Perfusion changes in gastric adenocarcinoma:evaluation with 64-section MDCT[J].Abdominal Imaging,2010,35(1):195-202.

[12]刘卓灵,龚水根,张水国,等.胃肿瘤多层螺旋CT灌注参数的临床价值初探[J].第三军医大学学报,2008,30(20):1922-1925.

[13]张龙江,姜滨,沈文,等.胃CT灌注成像的初步研究[J].放射学实践,2007,22(8):830-832.

[14]魏学明,顾国利,任力,等.胃癌组织中EGFR、C-erbB-2、VEGF及COX-2的表达及意义[J].中国普外基础与临床杂志,2009,16(11):900-905.

[15]姚晋,陈卉娇,黄娟.胃窦癌64层螺旋CT灌注成像特点及其与肿瘤血管生成的关系[J].中国普外基础与临床杂志,2010,17(7):755-759.

[16]董进,马志娟,彭红芬,等.肺癌DCE-CT技术与肿瘤血管生成的相关研究[J].中国医疗设备,2012,(7):40-43.

[17]Asami Satoh,Kiyohiko Shuto,Shinichi Okazumi,et al.Role of perfusion CT in assessing tumor blood flow and malignancy level of gastric cancer[J].Digestive Surgery,2010,27(4):253-260.

[18]李春志,徐荣天,李响,等.双源CT灌注成像参数与胃癌肿瘤管生成的相关性研究[J].中国临床医学影像志,2010,21(4):283-286.

[19]金观桥,苏丹柯,刘丽东,等.CT灌注参数BF、PS临界值对鼻咽癌放疗后复发的诊断性研究[J].临床放射学杂志,2011,30(2):175-178.

[20]汪俊萍,廖茜,张云亭.良恶性淋巴结鉴别的影像学研究进展[J].医学综述,2011,17(6):925-928.

[21]赵艳华,董伟华.高频超声在颈部淋巴结性肿块中的诊断价值[J].中国医疗设备,2007,(12):84-85.

[22]Fukuya T,Honda H,Hayahi T,et al.Lymph-node metastases:efficacy of detection with helical CT in patients with gastric cancer[J].Radiology,1995,197(3):705-711.

[23]罗沛霖,李龙,周毅方,等.不同管电流对正常颅脑CT灌注参数和辐射剂量的影响[J].临床放射学杂志,2012,31(2):277-282.

[24]吴任国,唐秉航,何亚奇,等.256层CT全颈灌注成像在鼻咽癌颈部淋巴结转移中的应用研究[J].临床放射学杂志,2011,30(2):179-182.