动态增强磁共振成像定量评估健康志愿者胰腺灌注的可行性

赵娓娓，任 静，印 弘，宦 怡

(第四军医大学西京医院放射科，陕西 西安 710032)

动态增强磁共振成像定量评估健康志愿者胰腺灌注的可行性

赵娓娓，任 静，印 弘，宦 怡*

(第四军医大学西京医院放射科，陕西 西安 710032)

目的 探讨动态增强磁共振成像(DCE-MRI)量化评估胰腺灌注的可行性。方法 将68名健康志愿者分为青年组、中年组和老年组。对所有志愿者均行DCE-MRI，将数据传至Research-DCEMRI Tool诊断分析工作站，计算胰腺灌注的定量参数：容积转运常数(Ktrans)、间质-血浆速率常数(Kep)、间质容积(Ve)和血浆容积(Vp)。采用两独立样本t检验和单因素方差分析评估不同性别、年龄组和胰腺部位的灌注参数。结果 不同性别志愿者Ktrans、Kep、Ve和Vp差异均无统计学意义(P均>0.05)；老年组Ve高于青年组和中年组(P=0.036、0.001)；胰头区Vp高于胰体部和胰尾部(P=0.011、0.023)。结论 DCE-MRI可无创、较稳定、定量评估胰腺灌注情况。胰腺DCE-MRI定量灌注参数不随性别差异而不同，但随年龄和胰腺部位的不同而有差异。

胰腺；灌注成像；磁共振成像；对比剂；定量参数

表1 不同性别志愿者胰腺DCE-MRI量化参数比较

灌注成像可提供组织微循环信息、反映微循环特征，已被广泛应用于临床[1-2]。磁共振灌注成像无辐射，其中动态增强磁共振成像(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging, DCE-MRI)不仅可提供反映灌注的半定量信息，而且依据合适的药代动力学模型，可计算反映血管渗透性的定量信息[3]。但由于扫描技术及扫描部位的限制，其在胰腺等易受呼吸及胃肠蠕动影响的腹部脏器中的应用受到一定限制。本研究旨在探讨不同性别、年龄健康志愿者胰腺及其不同胰腺部位DCE-MRI量化参数特征。

1 资料与方法

1.1一般资料 2014年5月—2016年3月，本影像中心招募68名健康志愿者，并分为3组：青年组，24名，男、女各12名，年龄23～39岁，中位年龄32岁；中年组，24名，男、女各12名，年龄41～58岁，中位年龄52岁；老年组，20名，男、女各10名，年龄60～74岁，中位年龄68岁。所有志愿者均身体健康，无影响胰腺的系统性疾病。本研究获得本院伦理委员会批准，且受检者均签署知情同意书。

1.2仪器与方法 患者扫描前禁食4 h，扫描前10 min肌注山莨菪碱10 mg(654-2，杭州民生药业有限公司)。采用GE Discovery 750 3.0T MR扫描仪，8通道相控阵体部线圈。先行3D梯度回波序列的T1W扫描，采用可变翻转角方法获得T1图，扫描参数：TR 3.2 ms，TE 1.5 ms，翻转角3°、6°、9°、12°，层数60，层厚4 mm，矩阵260×160，FOV 360 mm×360 mm。后采用3D快速梯度回波序列行DCE-MRI，TR 3.2 ms，TE 1.5 ms，翻转角12°，FOV 360 mm×360 mm，矩阵260×160，层厚4 mm，层数60，带宽83.33 Hz/pixel，每期扫描时间8 s，共40期，总用时320 s。扫描3期后团注对比剂Gd-DTPA(0.1 mmol/kg体质量)，速率2 ml/s，后立即推注20 ml生理盐水。由于DCE-MR扫描总用时320 s，受试者无法一次屏气完成扫描，故扫描中嘱受试者在平静状态下每次屏气20～60 s(根据每个受试者情况而定)，然后最小动度换气后再继续屏气，如此重复直至扫描完成。

1.3图像分析 将DCE-MRI图像传至Research-DCEMRI Tool(Omni Kinetics，Version 2.00)工作站。首先将所有图像配准，以减少运动和呼吸伪影；然后分别载入翻转角图像和配准图像；于腹主动脉勾画ROI，计算动脉输入函数(AIF)；最后分别于胰头、胰体、胰尾区勾画圆形ROI(面积12.56 mm2；避开胰管及胰腺组织边缘)，多层面多点放置ROI(每层面胰腺头、体、尾区分别放置3个ROI，层数依胰腺大小而定，一般3～5层)，选择Extended Tofts Linear模型计算量化参数：容积转运常数(volume transfer constant, Ktrans)、间质-血浆速率常数(interstitium-to-plasma rate constant, Kep)、间质容积(interstitial volume, Ve)和血浆容积(plasma volume, Vp)，并取每个区域所有ROI测量参数的均值作为该区域最终参数值。

2 结果

68名健康志愿者胰腺的Ktrans值为(0.061 8±0.003 2)ml/min，Kep值为(0.106 6±0.005 1)ml/min， Ve值为0.610 1±0.037 0，Vp值为0.247 4±0.006 4。胰腺灌注的量化参数图见图1。

不同性别志愿者胰腺Ktrans、Kep、Ve和Vp差异无统计学意义(P均>0.05)，见表1。不同年龄组胰腺Ktrans、Kep和Vp差异无统计学意义(P均>0.05)；不同年龄组胰腺Ve差异有统计学意义(F=5.371，P=0.005)，且老年组Ve高于青年组和中年组(P=0.036、0.001)，见表2。胰腺不同位置Ktrans、Kep和Ve差异无统计学意义(P均>0.05)；胰腺不同位置Vp差异有统计学意义(F=4.317，P=0.032)，且胰头区Vp高于胰体部和胰尾部(P=0.011、0.023)，见表3。

表2 不同年龄志愿者胰腺DCE-MRI量化参数比较±s)

表3 胰腺不同位置DCE-MRI量化参数比较

图1 志愿者男，36岁，胰腺增强图像及灌注参数图 A.MRI增强图; B.Ktrans图; C.Kep图; D.Ve图; E.Vp图

3 讨论

DCE-MRI由一系列快速增强的T1W序列组成(20～60期，每期5～8 s)。用合适的数学模型分析DCE-MRI图像可获得有关体素或ROI的生理信息，包括血流量、血管通透性以及组织容积分数[4]。有2种方法分析DCE-MRI信号强化模式，分别为采用信号强度改变的半定量分析，以及采用房室模型分析对比剂浓度改变的定量分析。定量方法可产生动力学参数，如Ktrans、Kep、Ve和Vp。DCE-MRI在诊断、鉴别诊断病变、肿瘤分期和疗效评估方面已成为一种有前景的方法[4-6]。

胰腺CT灌注扫描时，一次屏气可完成多期扫描。但在DCE-MRI中由于扫描时间较长，无法一次屏气完成，故图像质量易受呼吸运动的影响。另外胰腺虽位于腹膜后，但前方紧邻胃，后方及左右围以肠道，故扫描时也易受胃肠蠕动的影响。因此本研究在扫描前10 min，对受检者肌注山莨菪碱以减少胃肠蠕动，且行DCE-MRI时嘱患者每次屏气20～60 s(视患者自身情况而定)，然后以最小动度换气后再行屏气，直至扫描完成；在数据分析前，将DCE-MRI数据均进行配准及运动校准，最大可能使得每期图像均在相同层面，尽可能避免运动错层造成的误差。

目前，DCE-MRI在胰腺的应用虽不成熟，但Kim等[7]采用DCE-MRI量化对比评估了胰腺腺癌及邻近无瘤区胰腺实质的Ktrans、Kep差异。Thangasamy等[8]发现DCE-MR有助于发现、检测异位胰腺的急性胰腺炎。Raatschen等[9]研究发现，DCE-MRI在肿瘤形态学发生变化之前即可监测抗血管生成药物治疗胰腺癌的疗效。在疾病评估的研究中，为评估胰腺病变灌注的改变[10]，常以病变胰腺相对正常区或无瘤区的灌注作为对照(组)，虽可直观反映胰腺病变的灌注改变情况，但并不准确，因为邻近无瘤区胰腺实质的灌注因胰腺病变的存在可能已经发生改变。故笔者认为在同一扫描和分析体系下，以相同部位健康胰腺的灌注情况与病变胰腺病变区灌注相对照可能更为准确。

研究[11]表明，血管生成和异质性在疾病的发生、发展中起重要作用。同时，血管异质性影响相应组织的灌注和渗透性[12]。另外，不同的胰腺病变有不同的好发年龄、好发部位和性别差异。本研究发现不同性别正常志愿者胰腺灌注的差异无统计学意义，而胰头区Vp高于胰体部和胰尾部(P=0.011、0.023)。胰腺有复杂的动脉供应，胰腺不同位置有不同的血供来源，尤其是胰头[13]。因此，胰腺头、体、尾Vp差异可能与不同部位血供差异有关。本研究也发现，老年组的Ve高于青年组和中年组(P=0.036、0.001)。随着年龄的增长胰腺可发生萎缩和脂肪替代[14]。有研究[15]表明，胰腺体积和CT密度与年龄有显著的相关性。Caglar等[15]发现40岁时胰腺体积最大，60岁保持不变，然后逐渐萎缩，且胰腺的CT密度持续增加直到50岁，后随年龄增大而降低。因此推测老年组Ve最高的原因可能与胰腺的萎缩和脂肪替代有关。

本研究的不足：量化分析时，虽然ROI为同一大小，但手动放置ROI时因位置的差异可能会产生误差，另外ROI的平均值也不能准确代表整体的情况，随着基于体素或异质性分析研究的发展，可消除现有研究引起的偏差；在相同体系下或在不同体系和不同扫描方案下，DCE-MRI结果的可重复性目前也较难实现，随着DCE-MRI软硬件平台的发展会克服这一难点，DCE-MRI将成为研究疾病诊断和治疗的更有价值的工具。

总之，DCE-MRI可静态、无创、无辐射地量化分析不同年龄、性别、部位的正常胰腺灌注，通过量化分析，其可探讨胰腺组织特征和胰腺微循环的通透性，为进一步研究疾病状态下胰腺灌注奠定理论和实践基础。

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Feasibility of quantitative assessment of pancreatic perfusion with dynamic contrast-enhanced MRI in healthy volunteers

ZHAOWeiwei,RENJing,YINHong,HUANYi*

(DepartmentofRadiology,XijingHospital,FourthMilitaryMedicalUniversity,Xi'an710032,China)

Objective To explore the feasibility of quantitative assessment of pancreatic perfusion using dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI). Methods Totally 68 healthy volunteers were divided into youth, middle and old groups according to ages. All volunteers underwent pancreas DCE-MRI examination. Images were transmitted to Research-DCE MRI Tool workstation to calculate the quantitative parameters, including volume transfer constant (Ktrans), interstitium-to-plasma rate constant (Kep), interstitial volume (Ve) and plasma volume (Vp). Independent samplettest andone-wayANOVAtest were used to evaluate the differences of pancreatic perfusion. Results There were no significant differences of Ktrans, Kep, Veand Vpbetween male and female; Vein old group was higher than that in youth and middle groups (P=0.036, 0.001); Vpof pancreatic head was higher than that of pancreatic body and tail (P=0.011, 0.023). Conclusion DCE-MRI can be applied to provide a reliable quantitative assessment of pancreatic perfusion noninvasively. The parameters of DCE-MRI of pancreatic perfusion are independent of gender but vary with age and pancreatic sites.

Pancreas; Perfusion imaging; Magnetic resonance imaging; Contrast media; Quantitative parameters

国家自然科学基金(81220108011)。

赵娓娓(1984—)，女，河南洛阳人，在读博士，主治医师。研究方向：腹部CT与MRI诊断。E-mail: pretywei@163.com

宦怡，第四军医大学西京医院放射科，710032。E-mail: huanyi3000@163.com

2016-09-27

2017-03-16

R322.491; R445.2

A

1003-3289(2017)06-0893-04

10.13929/j.1003-3289.201609129