CT灌注成像技术在肝脏外科领域的研究进展

许宇彪

(广西壮族自治区江滨医院普外科，南宁市 530021)

CT灌注成像是经静脉快速注射增强剂后对靶器官动态扫描，根据扫描结果构建时间密度曲线，根据时间密度曲线计算出靶器官灌注参数并组成图像以评价组织器官的灌注状态的计算机断层扫描技术。应用该技术研究生理及病理条件下的肝脏血流灌注是医学影像学与肝脏外科学相交叉的研究热点，因肝脏具有门静脉及肝静脉共同供血的特点，肝脏CT成像技术较其他器官更为复杂，现就该技术在肝脏外科中的研究进展综述如下。

1 肝脏CT灌注成像理论基础

与其他器官的CT灌注成像一样，肝脏CT灌注成像的物理学基础仍然是中心容积定律和放射性示踪剂稀释原理[1～4]。Miles等[1，2]认为:静脉注射放射学对比剂后，放射学对比剂与放射性示踪剂一样，均遵循相同的药物代谢动力学原理。CT灌注扫描技术中的时间密度曲线以时间为横坐标，以注射增强剂后CT值的增量为纵坐标，注射增强剂后CT值增量的变化反映了增强剂在该器官中浓度的变化，也间接反映出组织器官内血液灌注量等情况，从而实现对病变进行定性及定位。增强剂药物代谢动力学分血管内系统、血管外系统，因此，CT灌注扫描获得的参数也对应地分为血管内期参数和血管外期参数。前者用于评价组织灌注状态，后者用于反映对比剂血管外渗的情况，临床上常用于评价血管的渗透性[5]。Axel[6]首次报道了 CT 灌注成像测定的脑 BF和BV定量数据。和其他脏器的CT灌注成像一样，目前肝脏CT灌注成像采用的数学模型也有非去卷积模型和去卷积模型两类，依据此两类模型测得的灌注值具有相关性，且灌注值的计算已实现了计算机化及自动化。

2 肝脏CT灌注成像的扫描方法

肝脏CT灌注成像扫描方法目前无统一标准，但基本上能体现以下要点:①感兴趣区层面选取包括肝右叶、门静脉主干、主动脉、脾或目标病灶的层面，常选取病灶最大层面或通过第一肝门的层面;②对比剂的注射途径通常为肘前静脉，注射方法通常采用高压注射器快速团注;③在肝实质、主动脉、门静脉进行CT值测量时选择尽量大的感兴趣区。门静脉感兴趣区的选择尽量兼顾所有层面。肝实质感兴趣区的选择尽可能避免包含病灶及病灶周围的异常强化、肝内的大血管等。病变感兴趣区的选择要注意避开成形肿瘤血管、坏死区以及动静脉瘘。

具体扫描时间程序的设置也不尽相同。Miles等[3]在常规平扫后注射增强剂，分别于注射增强剂时、注射增强剂后的 7 s、10 s、13 s、16 s、21 s、26 s、31 s、37 s、44 s扫描，共扫描10次;Leggett等[7]在注射增强剂后0 s、3 s、6 s、9 s、12 s、15 s、18 s、21 s、24 s、27 s、32 s、37 s 各扫描一次，共 12 次;Bader等[8]在注药后 0 s、7 s、9 s、11 s、13 s、15 s、17 s、19 s、21 s、23 s、25 s、27 s、29 s、31 s、33 s、35 s、37 s、39 s、46 s、53 s、60 s、67 s、74 s、81 s、88 s各扫描一次，共25次。由于呼吸运动对扫描质量产生影响，扫描时往往要求患者屏气，甚至使用呼吸门控技术。

3 肝脏CT灌注成像的观察指标

肝脏 CT 的灌注参数主要包括[9～11]:①血流量(BF)，单位时间内流经定量组织的血容量;②血容量(BV)，表示局部区域的血流数量;③平均通过时间(MTT)，对比剂通过感兴趣区毛细血管网所耗费的时间;④总肝灌注量(TLP)，肝动脉灌注量(HAP)、门静脉灌注量(PVP)之和;⑤门静脉灌注量(PVP)，门静脉供给肝脏的血量;⑥肝动脉灌注量(HAP)，肝动脉供给肝脏的血量;⑦肝动脉灌注分数(HAF)，肝动脉灌注量在总肝灌注量占的比例;⑧分布容积(DV)，组织内对比剂所分布空间的体积和组织体积之比;⑨对比剂量到达时间(IRF TO)，表示造影剂到达指定位置的时间，为推动剩余函数不为0时的时间;⑩渗透表面积乘积(Ps)，对比剂由毛细血管内皮进入细胞间隙的单向传输速率。根据中心容积定律及放射性示踪剂稀释原理，血流量、血容量、平均通过时间三者存在如下关系:血容量=血流量 ×平均通过时间，肝动脉灌注量=肝动脉灌注时间密度曲线最大斜率/肝动脉强化峰值，门静脉灌注量=门静脉灌注时间密度曲线最大斜率/门静脉强化峰值。

4 CT灌注成像在肝脏外科领域的应用

4.1 正常肝脏的灌注情况 不同学者报道正常肝脏肝动脉灌注量与门静脉灌注量并不一致，Miles等[3]报道正常肝脏门静脉灌注量值为 0.34 ml·min－1·ml－1。Blomley等[12]测得正常肝脏门静脉灌注量为0.93 ml·min－1·ml－1， 肝 动 脉 灌 注 量 为0.19 ml·min－1·ml－1;而 Van 等[13]研究发现正常肝脏灌注量为(1.08 ± 0.34)ml·min－1·ml－1，肝动脉分数为(17±16)%。Materne等[14]报道正常肝脏的门静脉灌注量为(0.899 ± 0.311)ml·min－1·ml－1，肝动脉灌注量为(0.184 ±0.129)ml·min－1·ml－1。Tsushima 等[15]报道门静脉灌注量为(1.11 ±0.23)ml·min－1·ml－1。肝动脉灌注量与门静脉灌注量之比大致等于肝脏实质内肝动脉、门静脉供血比例，约在1/3～1/4之间。正常肝脏肝动脉灌注量与门静脉灌注量各家报道不一致或许是由于各学者研究中所选病例不同以及扫描时间、增强剂的用量、注射速率不同导致，也反映了肝脏CT灌注成像扫描方法目前无统一标准的现实，阅读文献时应注意不同方法得到的结果具有一定差异。

4.2 肝硬化与门静脉高压症 Miles等[3]的研究结果表明，肝硬化肝脏的门静脉灌注量较正常肝脏下降50%。Tsushima等[15]得出门静脉灌注量在肝硬化组较对照组明显降低，且与凝血酶原比明显相关，而两者的肝动脉灌注量无差别。Blomley等[12]测得肝硬化门静脉灌注量较正常组降低，肝动脉灌注量较正常组增加。van Beers等[13]发现肝硬化肝脏灌注量较非硬化慢性肝病降低，肝动脉分数和平均通过时间升高，且肝脏灌注量、肝动脉分数和平均通过时间与肝硬化病情严重程度相关;这是由于肝硬化导致门脉高压，门静脉灌注减少，肝动脉灌注代偿性增高，但尚不足以维持全肝灌注量，因而肝脏灌注量降低。

肝硬化常常合并门静脉高压，门静脉高压分肝前、肝内、肝后三型，分类依据为门脉血流阻力增加的部位的不同。肝内门脉高压又分窦前、窦后、窦型三种。肝炎后肝硬化是肝窦和窦后性门脉高压的常见病因，血吸虫性肝硬化是肝内窦前性门脉高压的常见病因，不同病因导致的肝硬化或门静脉高压的肝脏CT灌注参数是否有不同之处，即肝硬化患者肝脏灌注参数能否用于区分肝硬化的不同病因，目前未见有报道。

我国是原发性肝癌高发区，且多数患者具有肝炎后肝硬化背景，肝硬化后肝储备功能下降，肝癌肝部分切除术后手术风险增加。功能成像是21世纪影像学研究的热点，CT灌注成像作为功能成像技术，将其应用于评价肝储备功能、预测肝癌手术风险是目前肝脏CT灌注成像研究的焦点。刘剑仑等[16，17]研究表明，肝脏CT灌注成像可评估肝癌患者肝硬化严重程度以及肝储备功能，其不但可以反映肝癌伴肝硬化的肝脏血流灌注特点和对肝硬化程度进行定量分级诊断，而且作为影像学指标用来评估肝癌患者手术安全性优于Child-Pugh分级。

4.3 弥漫性肝病 Tsushima等[18]的研究结果表明，弥漫性肝病患者肝脏门静脉灌注量明显降低，肝动脉灌注量变化不大，门静脉灌注量降低可能是由于肝内组织的阻力增加所致，但门静脉灌注量降低，并不一定出现肝动脉灌注量代偿性升高。

4.4 肝脏肿瘤

4.4.1 肝细胞癌介入治疗监测 肝细胞癌介入治疗后导致的动脉闭塞和化疗药物会引起肝脏器质性损害，进而影响肝脏灌注参数的改变。Tsushima等[19]对比经导管动脉栓塞术前后的无癌肝实质灌注改变，认为经导管动脉栓塞术后损伤所致的动脉和微血管扩张等急性炎症，HAP在肝动脉栓塞化疗(TAE)后2～6 d内出现明显的短暂上升，TAE后1个月再次下降，由于经导管动脉栓塞术后损伤性炎症引起的血管通透性增高，间质水肿则导致门静脉压力持续性增高，PVP在TAE后2～6 d内明显下降，且TAE后1个月无明显变化。Lin等[20]对比TAE后7 d的HPI与TAE前的HPI之比小于0.85时，肿瘤在1个月内明显缩小的可能性增加。因此，肝脏CT灌注成像可以用于预测TAE的疗效。

4.4.2 肝脏良恶性肿瘤的鉴别 在诱导血管生成的基础上形成局部浸润与远处转移灶转移是恶性肿瘤的生物学特性，新生肿瘤血管产生高微血管密度，肝脏CT灌注成像可以间接从组织灌注方面发现微血管的信息。Miles等[21]研究发现，肿瘤病灶内肝动脉灌注量升高与微血管密度升高一致，组织学上可见动脉形成;临近组织肝动脉灌注量升高意味着新生血管化，可能是恶性的，其范围比常规CT范围大，这可能是由于微转移所致。该研究还表明，病人的预后与病灶及病灶周围肝组织的灌注相关。包括原发性肝癌和继发转移瘤等肝脏恶性肿瘤，一般主要由肝动脉供血，理论上肝动脉灌注量应增加，良性肿瘤多不由肝动脉供血，理论上肝动脉灌注量一般正常，因此肝脏CT灌注成像可能成为肝脏良恶性肿瘤鉴别的新途径。

4.4.3 肝转移瘤 研究发现，肝动脉灌注增加与肝转移瘤相关，没有明显病灶的动脉期强化增加预示患者在其后 18 个 月 内 会 出 现 可 观 察 到 的 转 移 灶[22，23]。Tsushima等[18]发现肝转移病人的正常肝实质门静脉灌注量明显减少，肝动脉灌注量较对照组明显增加。

虽然目前尚无明确临床证据论证肝脏CT灌注成像能提早发现隐匿性肝转移瘤，但Cuenod等[24]的动物实验研究发现，有隐匿性微小转移时，门静脉灌注量较对照组减少34%。因此肝脏CT灌注扫描技术有望发展成为隐匿性肝转移的早期诊断技术，为早期治疗肝转移提供依据。

CT灌注成像在肝脏外科领域的研究在以下方面尚需继续探讨:①结合肝脏体积以及预切肝脏体积的测定对肝脏储备功能研究，评估肝脏手术风险。②肝脏CT灌注评价肝脏储备功能指标体系与Child-Pugh分级、马尿酸盐比率、吲哚靛青绿滞留率等传统评价体系的衔接和相互支撑。③建立统一测量标准，推出正常肝脏CT灌注参数的医学参考值范围及疾病诊断阈值。相信在不久的将来，CT灌注成像技术会造福更多的患者。

[1]Miles KA.Measurement of tissue perfusion by dynamic computed tomography[J].Br J Radiol，1991，64(761):409 －412.

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

[3]Miles KA，Hayball MP，Dixon AK.Functional images of hepatic perfusion obtained with dynamic CT[J].Radiology，1993，188(2):405 －411.

[4]Meier P，Zierler KL.On the theory of the indicator-dilution method for measurement of blood flow and volume[J].J Appl Physiol，1954，6(12):731 －744.

[5]Miles KA，Charnsangavej C，Lee FT，et al.Application of CT in the investigation of angiogenesis in oncology[J].Acad Radiol，2000，7(10):840 －850.

[6]Axel L.Cerebral blood flow determination by rapid-sequence computed tomography:theoretical analysis[J].Radiology，1980，137(3):679 －686.

[7]Leggett DA，Kelley BB，Bunce IH，et al.Colorectal cancer:diagnostic potential of CT measurements of hepatic perfusion and implications for contrast enhancement protocols[J].Radiology，1997，205(3):716 －720.

[8]Bader TR，Herneth AM，Blaicher W，et al.Hepatic perfusion after liver transplantation:noninvasive measurement with dynamic single-section CT[J].Radiology，1998，209(1):129－134.

[9]Miles KA，Griffiths MR.Perfusion CT:a worthwhile enhancement?[J].Br J Radiol，2003，76(904):220 －231.

[10]赵心明，周纯武，吴 宁，等.胰腺多层螺旋CT灌注研究[J].中华放射学杂志，2003，37(9):845 －849.

[11]文 利，丁仕义.肝细胞癌的CT灌注研究[J].临床放射学杂志，2005，24(4):333 －336.

[12]Blomley MJ，Coulden R，Dawson P，et al.Liver perfusion studied with ultrafast CT[J].J Comput Assist Tomogr，1995，19(3):424 －433.

[13]van Beers BE，Leconte I，Materne R，et al.Hepatic perfusion parameters in chronic liver disease:dynamic CT measurements correlated with disease severity[J].AJR Am J Roentgenol，2001，176(3):667 －673.

[14]Materne R，Van Beers BE，Smith AM，et al.Non-invasive quantification of liver perfusion with dynamic computed tomography and a dual-input one-compartmental model[J].Clin Sci(Lond)，2000，99(6):517 －525.

[15]Tsushima Y，Blomley JK，Kusano S，et al.The portal component of hepatic perfusion measured by dynamic CT:an indicator of hepatic parenchymal damage[J].Dig Dis Sci，1999，44(8):1632 －1638.

[16]刘剑仑，苏丹柯，杨华伟，等.多层螺旋CT灌注成像技术对肝硬化储备功能的评估[J].世界华人消化杂志，2009，17(5):464 －469.

[17]刘剑仑，苏丹柯，杨华伟，等.螺旋CT灌注成像对肝癌伴肝硬化患者手术安全性预测的价值[J].中国现代普通外科进展，2009，12(7):565 －569.

[18]Tsushima Y，Blomley MJ，Yokoyama H，et al.Does the presence of distant and local malignancy alter parenchymal perfusion in apparently disease-free areas of the liver?[J].Dig Dis Sci，2001，46(10):2113 －2119.

[19]Tsushima Y，Unno Y，Koizumi J，et al.Hepatic perfusion changes after transcatheter arterial embolization(TAE)of hepatocellular carcinoma:measurement by dynamic computed tomography(CT)[J].Dig Dis Sci，1998，43(2):317－322.

[20]Lin WY，Wang SJ，Yeh SH.Hepatic perfusion index in evaluating treatment effect of transcatheter hepatic artery embolization in patients with hepatocellular carcinoma[J].Neoplasma，1995，42(2):89 －92.

[21]Miles KA，Leggett DA，Kelley BB，et al.In vivo assessment of neovascularization of liver metastases using perfusion CT[J].Br J Radiol，1998，71(843):276 －281.

[22]Leen E，Goldberg JA，Anderson JR，et al.Hepatic perfusion changes in patients with liver metastases:comparison with those patients with cirrhosis[J].Gut，1993，34(4):554 －557.

[23]Dugdale PE，Miles KA.Hepatic metastases:the value of quantitative assessment of contrast enhancement on computed tomography[J].Eur J Radiol，1999，30(3):206 －213.

[24]Cuenod C，Leconte I，Siauve N，et al.Early changes in liver perfusion caused by occult metastases in rats:detection with quantitative CT[J].Radiology，2001，218(2):556 －561.