CT对不同海拔成人肝脏血流动力学及体积研究

史小平¹ SHI Xiaoping

鲍海华² BAO Haihua

赵希鹏² ZHAO Xipeng

邹家基¹ ZOU Jiaji

CT对不同海拔成人肝脏血流动力学及体积研究

史小平¹ SHI Xiaoping

鲍海华² BAO Haihua

赵希鹏² ZHAO Xipeng

邹家基¹ ZOU Jiaji

中国医学影像学杂志

2014年 第22卷 第9期：689-693

Chinese Journal of Medical Imaging

2014 Volume 22(9): 689-693

目的通过多层螺旋CT肝脏灌注成像探讨在不同海拔高度正常成人肝脏血流灌注及体积的变化，以评估正常人肝脏在缺氧状态下的灌注状态，为肝脏疾病的诊断及治疗提供依据。资料与方法60例志愿者按海拔高度分为3组：A组22例来自海拔2260～3100 m，B组20例海拔3260～4100 m，C组18例海拔4260～5260 m，以肝门区为中心，绘制感兴趣区时间-密度曲线，采用去卷积法计算肝动脉灌注量（HAP）、门静脉灌注量（PVP）、肝脏总灌注量（TLP）、肝动脉灌注指数（HPI）；采用点圈法人工测量肝脏体积。结果A、B、C组HAP分别为（10.50±3.62）ml/（100 ml·min）、（15.03±4.27）ml/（100 ml·min）、（18.39±7.20）ml/（100 ml·min），其中A组与C组差异有统计学意义（P＜0.05）；3组PVP分别为（138.78±14.29）ml/（100 ml·min）、（80.42±16.80）ml/（100 ml·min）、（63.78±7.79）ml/（100 ml·min），两两比较差异均有统计学意义（P＜0.05）；3组TLP分别为（149.30±15.55）ml/（100 ml·min）、（95.57±18.75）ml/（100 ml·min）、（82.19±10.56）ml/（100 ml·min），两两比较差异均有统计学意义（P＜0.05）；3组HPI分别为7.00±2.17、16.27±4.22、22.05±7.90，两两比较差异均有统计学意义（P＜0.05）。3组肝脏体积分别为（1173.5±155.2）cm3、（1282.9±362.2）cm3、（1525.4±352.2）cm3，其中A组与C组差异有统计学意义（P＜0.05）。结论海拔高度直接影响肝脏的血流灌注，随着海拔增高，HAP、HPI逐渐升高，PVP、TLP逐渐降低，肝脏体积逐渐增大，提示高原低氧环境对肝脏有一定的损伤。多层螺旋CT肝脏灌注成像可以反映肝组织的血流动力学变化，有助于肝脏疾病的诊断及治疗。

高海拔；肝；体层摄影术，螺旋计算机；血流动力学；成年人

高原地区低气压、低氧分压、辐射强等因素影响人的身体健康，高原病为高原地区特有的常见病和多发病，对于高原病的发病机制、临床症状、预防及治疗等成为研究热点。既往高原病研究主要集中在高原肺损伤、高原脑损伤及高原性心脏病等方面[1]，本研究拟初步采用CT灌注成像评价不同海拔地区正常人群肝脏血流灌注状态的差别，以有助于肝脏疾病的诊断与治疗。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2009-04～2010-10青海大学附属医院收集西宁市、玉树藏族自治州、果洛藏族自治州60例健康志愿者，均为高原世居者，高海拔志愿者到低海拔1周之内均完成检查。纳入标准：既往无心、肝、脑、肾疾病，体格检查无阳性体征，肝功能实验室检查各项指标及肝炎病毒标志物均正常。60例志愿者年龄20～50岁，平均（40.1±5.6）岁，按海拔高度分为A、B、C组，各组志愿者年龄和性别差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。本研究经医学伦理委员会审核批准，所有受检者均签署知情同意书。

表1 3组受检者一般资料比较

1.2 仪器与方法 CT扫描采用Philips Brillance 16层螺旋CT机，检查前禁食4 h，扫描前30 min口服清水750～1000 ml充盈胃肠道。先常规行全肝平扫，然后选定灌注扫描层面，以肝门区为中心，门静脉、肝动脉显示清晰，包括脾的层面。灌注扫描使用非离子型对比剂碘普罗胺注射液（300 mgI/ml，广州先灵药业有限公司）50 ml，注射速度5 ml/s，Nemoto CT用双筒高压注射器。管电压120 kV，管电流150 mA，层厚6 mm，层间距6 mm，矩阵512×512，取2 s间隔，共扫描40次，得到40×4幅图像。

1.3 图像测量 将重建图像传至工作站，选取灌注图像，然后分别在主动脉、门静脉、脾脏和肝脏上选取感兴趣区（ROI），选取ROI时不应达到靶区边缘，应避开大血管，每一个ROI大小尽量保持一致。然后记录时间-密度曲线参数，获得该层面的肝动脉灌注量（hepatic artery perfusion, HAP）、门静脉灌注量（portal vein perfusion, PVP）、肝脏总灌注量（total liver perfusion, TLP）、肝脏灌注指数（hepatic arterial perfusion index, HPI）等灌注参数图像。肝脏体积测定，测量结果用体重指数进行校正，采用点圈法人工勾画出每一层面肝脏的边缘，必要时调整轮廓线定义点位置使其更加准确，然后应用工作站CT灌注软件得出各层面积，再根据层厚计算出每一切片的体积，将每一层切片的体积相加即得到肝脏体积（V=ΣArea）[2]。圈定时注意避开肝裂、胆囊、下腔静脉及门静脉肝内主要分支。

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，3组间计量资料比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD法，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同海拔高度受检者肝脏血流灌注参数比较①A、B、C组HAP逐渐增加，差异有统计学意义（F=8.484, P＜0.05），其中A组与C组间差异有统计学意义（P＜0.05），A组与B组、B组与C组间差异无统计学意义（P＞0.05）。②A、B、C组PVP逐渐减小，差异有统计学意义（F=127.544, P＜0.05），3组间两两比较，差异均有统计学意义（P＜0.01）。③A、B、C组TLP逐渐减小，差异有统计学意义（F=80.560, P＜0.05），3组间两两比较，差异均有统计学意义（P＜0.01）。④A、B、C组HPI逐渐升高，差异有统计学意义（F=30.558, P＜0.05），3组间两两比较，差异均有统计学意义（P＜0.01），提示随着海拔高度的增加，HAP逐渐增加，PVP及TLP逐渐减小，HPI逐渐升高。见表2及图1。

2.2 不同海拔高度受检者肝脏体积比较 A、B、C组肝脏体积逐渐增大，差异有统计学意义（F=3.883, P＜0.05），A组与C组间差异有统计学意义（P＜0.05），A组与B组、B组与C组间差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 3组受检者肝脏血流灌注参数及肝脏体积比较

图1 不同海拔高度正常成人肝脏血流灌注状态，红色→蓝色代表血流高灌注区→低灌注区。海拔2295 m（A）、3298 m（B）及4051 m（C）受检者的HAP分别为（10.50±3.62）ml/（100 ml·min）、（15.03±4.27）ml/（100 ml·min）、（18.39±7.20）ml/（100 ml·min），随着海拔升高，彩图中肝脏蓝色色彩逐渐变浅，提示HAP升高；海拔分别为2295 m（D）、3298 m（E）及4051 m（F）的PVP分别为（138.78±14.29）ml/（100 ml·min）、（80.42±16.80）ml/（100 ml·min）、（63.78±7.79）ml/（100 ml·min），随着海拔升高，彩图中肝脏的色彩以黄绿色为主逐渐变为以蓝色为主，提示PVP逐渐降低；海拔分别为2295 m（G）、3298 m（H）及4051 m（I）的TLP分别为（149.30±15.55）ml/（100 ml·min）、（95.57±18.75）ml/（100 ml·min）、（82.19±10.56）ml/（100 ml·min），随着海拔升高，彩图中肝脏的色彩以红色为主逐渐变为绿色为主，提示TLP逐渐降低；海拔分别为2295m（J）、3298m（K）及4051 m（L）的HPI分别为7.00±2.17、16.27±4.22、22.05±7.90，随着海拔升高，彩图中肝脏的红色色彩逐渐消失，提示HPI逐渐增加

3 讨论

3.1 正常肝脏的灌注特点 肝脏为双重供血器官，其中肝动脉约占肝脏供血的25%，门静脉约占肝脏供血的75%。既往报道正常肝脏的HAP、HPP、TLP、HPI结果不同：Weidekamm等[3]报道HAP为（0.20±0.08）ml/min·ml，PVP为（1.02±0.35）ml/min·ml，总肝血流量（THBF）为（1.22±0.39）ml/min·ml；李家平等[4]测得正常肝脏HAP、HPP、HAP分别为0.26 ml/min·ml、1.27 ml/min·ml和0.20；文利等[5]测得正常肝脏HAP为0.378 ml/min·ml，PVP为1.125 ml/ min·ml；史丽静等[6]测得正常肝脏HAP、PVP及HPI分 别 为（0.30±0.10）ml/min·ml、（0.60±0.16）ml/ min·ml、33±6；Hashimoto等[7]应用去卷积模型测得正常肝脏THBF、BV、MTT、HAF分别为（103.9±18）ml/min·100 g、（12.5±2.0）ml/100 g、（11.1±1.6）s和（18.4±5.6）%。对比剂的用量、注射速度、扫描持续时间不同可能是造成结果不一致的原因，但总体符合HAP/HPP=1/4～1/3，与肝脏实质内肝动脉及门静脉供血比例大致相似。

3.2 高海拔下肝脏的病理生理及灌注特点 高海拔下机体长时间处于缺氧状态，肾小球旁细胞大量分泌红细胞生成酶，加速红细胞的产生和释放，从而使血中胆红素代谢增加，胆红素升高。红细胞增多使血液黏度升高，可以增加血液的携氧能力，血红蛋白增高可以导致肝脏血流减少。红细胞大量增加还会激活血小板，使阻塞部位的血液更容易形成血栓，血液淤积和血管阻塞使得肝血管阻力进一步增加。此外，高海拔下机体长时间处于缺氧状态还可以引起肺血管收缩、肺动脉高压、右心房压力增加，肝静脉回流受阻可能导致肝静脉淤血。同时缺氧本身可以引起肝脏充血、肿胀，肝脏功能受损。高海拔环境使肝脏处于相对乏氧状态，产生大量的活性氧类物质，如ON等，特别是饮酒者，乙醇和乙醛在肝脏中的氧化分解代谢不全，又可以产生大量的氧自由基，进一步加重肝细胞的损伤，加速肝细胞脂肪变性的形成，长期大量的肝细胞内脂肪堆积，使其血供、氧供及自身的代谢受到影响，造成肝细胞大量肿胀、炎症浸润及变性坏死[8]，以上因素引起肝脏受损，使得肝小叶结构和血液循环途径逐渐被改建，导致肝脏血流灌注下降，体积代偿性增大，病变进展可以出现不同程度的门静脉高压、门静脉回流受阻及异常吻合支形成。门静脉压力增高造成门静脉灌注量减少，由于肝脏双重血供的特点，HAP增加可以起到一定程度的代偿作用，但这种补偿不足以维持正常的TLP，因此TLP亦随之下降，HPI相应地升高。本研究通过MSCT观察了不同海拔下正常成人的肝脏血流动力学特征，发现海拔高度直接影响着肝脏的灌注量，随着海拔增高，HAP、HPI及肝脏体积逐渐增加，PVP、TLP逐渐降低，表明MSCT肝脏灌注成像可以反映生理状态下肝组织的血流动力学变化，实现了肝脏血流的定量研究，有利于高原地区对高原性肝脏疾病的诊断、治疗及评价功能成像在疾病诊断中的价值。MSCT能够快速扫描，其高时间、高空间分辨率可以快速、准确、无创地评价肝的血流动力学变化，MSCT灌注成像的肝血流动力学研究具有广阔的临床应用前景。

3.3 高海拔肝脏体积特点 1979年，Heymsfeld等[2]首先采用CT断层显像方法测量尸体肝及离体肝脏的体积，得到肝脏的体积值并且与排水法所得到的肝脏相对真实的体积比较后得到的误差＜5%。我国成人男性肝的重量为1157～1447 g，女性为1029～1379 g，最重可达2000 g左右，肝的长、宽、厚约为25.8 cm、15.2 cm、5.8 cm。高海拔居住者血液长期处于低氧高黏滞状态，低氧抑制三羧酸循环，肝细胞对脂肪酸的氧化能力降低，促进脂肪酸的合成，引起脂肪在肝内堆积，超过了肝脏的转运能力，而且低氧干扰了正常的磷脂代谢过程，降低了肝脏的转运能力，长期大量的肝细胞内脂肪堆积造成肝细胞大量肿胀。高海拔下机体长时间处于缺氧状态还可以引起肝静脉淤血。同时，缺氧本身可以引起肝脏充血、肿胀、功能受损，造成肝细胞大量肿胀，导致肝脏体积增大[9]。肝脏体积作为反映肝脏储备功能的一项重要指标，可以客观地反映肝脏的大小和肝实质的容量，间接反映肝脏的血流灌注和代谢能力。肝细胞的数量占肝实质的70%～80%，肝脏体积可以直观地反映肝脏容量和肝细胞数量的变化，肝脏的储备功能又与有功能的肝细胞总数密切相关，所以肝体积的测量能够反映肝细胞数量的变化及肝硬化的程度，从而反映肝脏的储备功能[10]。CT测量肝脏体积技术具有良好的准确性和可重复性，与Child分级同为评价肝脏储备功能的重要指标[11]。肝脏体积测量有助于确定肝脏疾病的病程，还可以用于衡量肝脏恶性肿瘤的生长速度。准确测量肝脏体积已经成为肝移植术前的一项常规检查，能够反映受体肝区的容积与供体肝脏体积是否匹配，使移植肝的选择更为精确、科学[9,12]。

3.4 不足与展望 本研究仅对高原地区正常人的肝脏CT灌注成像进行了研究，并初步探讨了CT灌注成像的临床应用，其局限性在于：①使用非去卷积计算方法能够评价肝脏的血流灌注状况，但是与去卷积计算方法相比容易低估肝脏血流灌注，进一步研究应使用更完善的计算方法和数学模型，从而得到更加精确的数据。②不同CT机型所带的灌注软件有所不同，故本研究所得肝脏血流灌注结果在其他CT机型和不同扫描条件下的具体数值有待进一步研究。③因高原地区正常志愿者不易收集资料，样本量较小，不能确定高原正常人肝脏血流灌注值的范围。④未纳入民族人群之间的肝脏灌注情况以及不同组别间门静脉的差异。⑤肝脏灌注成像灌注参数和图像质量受扫描条件、对比剂剂量、计算法则、呼吸运动伪影、感兴趣区大小、检查范围等诸多因素的影响[13]，有待于今后进一步研究。随着肝脏CT灌注软件的开发和CT灌注成像技术的成熟，对肝脏灌注的研究也会进一步提高，以能更好地评价高原肝脏血流动力学特点。

总之，MSCT肝脏灌注成像可以反映肝组织的血流动力学变化，实现了肝脏血流的定量研究，有利于肝脏疾病的诊断、治疗及评价功能成像在疾病诊断中的价值。

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（本文编辑 张春辉）

CT in Measurement Hepatic Hemodynamics and Volume for Adults Living at Different Altitudes

PurposeChanges of hepatic perfusion and volume of normal adults living at different altitudes are investigated with hepatic perfusion imaging using multi-slice spiral CT to explore the perfusion status of normal human liver in hypoxia condition, and to provide the basis for the diagnosis and treatment of liver diseases.Materials and MethodsSixty volunteers were divided into three groups according to altitude: 22 cases in group A with altitude from 2260 to 3100 meters, 20 cases in group B with altitude from 3260 to 4100 meters, and 18 cases in group C with altitude from 4260 to 5260 meters, time-density curves within the ROI was drawn with hepatic hilar region as the center, and hepatic artery perfusion (HAP), portal vein perfusion (PVP), total hepatic perfusion (TLP), hepatic arterial perfusion index (HPI) were calculated using deconvolution method; and point circle method was used to measure the volume of liver manually.ResultsHAP of group A, B, C were (10.50±3.62) ml/(100 ml·min), (15.03±4.27) ml/(100 ml·min) and (18.39±7.20) ml/(100 ml·min) respectively, and there was significant difference between group A and group C (P＜0.05); PVP of three groups were (138.78±14.29) ml/ (100 ml·min), (80.42±16.80) ml/(100 ml·min), and (63.78±7.79) ml/(100 ml·min) respectively, signifcant differences (P＜0.05) can be detected for the comparison between each two of them; TLP of the three groups were (149.30±15.55) ml/(100 ml·min), (95.57±18.75) ml/(100 ml·min) and (82.19±10.56) ml/(100 ml·min) respectively, statistically signifcant differences (P＜0.05) can also be found for the comparison between each two of them. HPI of the three groups were 7.00±2.17, 16.27±4.22 and 22.05±7.90 respectively, statistically signifcant differences (P＜0.05) were observed for the comparison between each two of them; liver volume of the three groups were (1173.5±155.2) cm3, (1282.9±362.2) cm3and (1525.4±352.2) cm3, difference between group A and group C was statistically signifcant (P＜0.05).ConclusionLiver perfusion can be affected by altitude, with the altitude increasing, HAP and HPI will also raise gradually, while PVP and TLP will decrease accordingly, indicating that hypoxia environment due to high altitude will do certain damage on the liver. MSCT perfusion imaging is able to refect the hemodynamic changes of liver, thus is useful in clinical diagnosis and treatment of liver diseases.

Altitude; Liver; Tomography, spiral computed; Hemodynamics; Adult

1. 广东省博罗县人民医院放射科 广东博罗516100

史小平

2013-12-19

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.09.012

2014-04-26

2. 青海大学附属医院影像中心 青海西宁810001

Department of Radiology, People's Hospital of Boluo County, Boluo 516100, China

Address Correspondence to: SHI Xiaoping

E-mail: shixiaop8@163.com

R333.4；R445.3