64排螺旋CT灌注成像技术在直肠癌术前评估中的应用价值

李现红，李红梅，臧金林，柳晓东，周东风

近年来，随着CT灌注成像技术的日益成熟，尤其在脑、肝、肺、淋巴瘤中应用经验的增加，直接为临床上术前评估直肠恶性肿瘤进展情况提供了新的检测手段。本研究通过对直肠癌患者进行CT灌注成像扫描，探讨其参数与直肠癌的TNM分期以及肿瘤分化程度的关系，以确定CT灌注成像参数对直肠癌术前评估的应用价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料

病例选择标准：(1)未做过任何针对肿瘤治疗的直肠癌病例；(2)无碘对比剂过敏史；(3)能够配合整个扫描过程；(4)无严重的心、肝、肺、肾等基础疾病；(5)有完整的手术和病理检查结果资料。严格按照此标准共入组30例，其中男18例，女12例；年龄45～72岁，平均年龄58.5岁。依据术中发现和术后病理结果进行TNM分期，T分期：T1期4例，T2期11例，T3期9例，T4期6例；N分期：N0期13例，N1～2期17例；M分期：M0期24例，M1期6例(均为多发肝转移)。术后病理诊断：腺癌21例，黏液腺癌9例；肿瘤分化程度：高分化6例，中分化13例，低分化8例，未分化3例。

1.2 CT灌注成像检查方法

1.2.1 肠道准备 检查前3天开始进半流质饮食(戒纤维饮食)，检查前1天晚上将液体石蜡200 ml，平均分2次口服，2次间隔时间为2小时，以达到清洁肠道的目的。检查当天早上禁食，扫描前10分钟肌肉注射盐酸山莨菪碱10 mg以减少肠蠕动，后经Foley氏管经肛门注入温生理盐水300～500 ml，患者有不适时即停止灌肠，尽量使肠管扩张。

1.2.2 64排螺旋CT扫描程序及条件 采用Philips Brilliance 64螺旋CT机。根据常规扫描对肿瘤进行定位，找到肿瘤最大层面作为靶层面，选取肿瘤3.5 cm范围(包括肿瘤的最大层面)为灌注区域进行灌注扫描，层厚为5 mm，螺距为0。选定灌注区域后，开始应用套管针从肘正中静脉以3～5 ml/s的速率注射碘普罗胺注射液(300 mg/ml)40 ml。增强开始后延迟10秒扫描，连续扫描75秒。灌注扫描采用电影模式(1秒/周)，球管旋转每周可获四层图像。共获4个层面的连续动态增强图像。重建时间间隔1秒。扫描管电压100 kV，管电流300 mA。

1.2.3 图像处理及分析 将上述所得的动态图像传送至飞利浦灌注独立工作站，应用飞利浦公司开发的灌注功能软件进行图像分析。先浏览动态扫描所获的同层靶平面图像，舍去不在同一靶平面位置的图像或有严重伪影的图像。采用结直肠肿瘤灌注模式，选取流入靶动脉及流出靶静脉，通过灌注软件计算出CT灌注图像。靶动脉应该选取同层面的腹主动脉、髂外动脉或股动脉，靶静脉取下腔静脉或与动脉伴行的静脉。感兴趣区(region of interest, ROI)的选择原则一般应为避开肉眼可辨的血管影、坏死囊变区；且与病灶的周边部分有一定的距离，从而减少部分容积效应。感兴趣区选取圆形，面积一般为3～6 mm2，大小尽量一致，每层测2～3个感兴趣区，分别在正常肠壁，肿瘤区及靶淋巴结标记ROI。软件自动绘制所选层面靶动脉、靶静脉，肿瘤感兴趣区，正常肠壁及靶淋巴结的时间-密度曲线(time density curve, TDC)，再根据TDC采用体部灌注软件(曲卷计算法)计算出各感兴趣区的血容量(blood volume, BV)、强化峰值(peak enhancement image, PEI)、强化峰值达到时间即达峰时间(time to peak, TTP)及血流量(perfusion, PF)值，把每一层面选取的各ROI参数值的平均数代表这一层面的参数值。

1.3 术后病理分期

手术均遵照全直肠系膜切除(TME)的原则进行，均由同一个经验丰富的手术医师进行手术。术后手术标本由术者沿肠管纵轴切开，经福尔马林固定后送检，标本取材原则是尽可能在与CT扫描时的靶平面图像一致的层面切开标本，并在与靶平面ROI一致的区域取材，TNM分期依照国际抗癌联盟(UICC)和美国癌症联合委员会(AJCC)合作制定的第7版肿瘤TNM分期标准，所有“靶”淋巴结也由手术医师根据术前CT扫描确定的位置单独分离送病理检查，进行最终病理结果确定，靶淋巴结情况：转移淋巴结16例，反应增生淋巴结14例。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 直肠癌组织与癌旁正常肠壁各灌注参数比较(表1)

结果显示，癌组织中的PF、BV明显高于正常组织，差异有统计学意义(均P<0.01)，而PEI、TTP的差异无统计学意义(均P>0.05)。

表1 直肠癌组织与癌旁正常肠壁各灌注参数的比较

2.2 不同TNM分期及肿瘤分化程度的灌注参数的比较(表2)

从T1到T4，总体上PF逐渐减少，而TTP、BV呈逐渐增加的趋势；各组间肿瘤组织的血流灌注量PF、TTP和BV的差异有统计学意义(均P<0.05)，而PEI的差别无统计学意义(P>0.05)。有淋巴结转移组的肿瘤组织的PF和BV明显低于无淋巴结转移组(均P<0.05)，而TTP及PEI的差异无显著性(均P>0.05)。6例有肝转移患者的癌组织的PEI及PF显著低于无肝转移者(均P<0.05)，而TTP、BV差异无显著性(均P>0.05)。随着分化程度的由高到低，TTP明显延长，PF逐渐减少(P<0.05)，BV呈减少趋势但无统计学意义(P>0.05)。

2.3 靶淋巴结灌注参数的比较(表3)

转移淋巴结的血流灌注量PF明显高于反应性增生淋巴结(P=0.000)，而TTP、BV、PEI两组间差异无统计学意义(均P>0.05)。

表3 靶淋巴结的灌注参数的比较

表2 不同TNM分期及肿瘤的分化程度的灌注参数的比较

3 讨论

3.1 CT灌注成像原理

CT灌注成像是依据核医学示踪剂动力学原理，在静脉内快速注入对比剂后，对靶器官ROI进行连续动态扫描，采集ROI内不同时相CT密度数据，获得ROI的TDC，根据TDC计算靶器官ROI内血流变化的多项参数值。这些参数可综合反映病变区域内组织的血管化程度，从而反映该器官组织的血供情况和器官功能状态的信息。本研究选取PF、PEI、TTP、BV为观察指标，其中PF指单位时间内通过单位组织的血流量，反映组织内血管数量及血流速度、压力；PEI指组织达到最大强化时的强化值，反映组织内血管生成水平；TTP指对比剂从注射开始到组织强化到达峰值之间的时间，反映组织的供血特征和血管壁部分功能；BV指单位组织内血管腔内的血容量，反映组织内血管密度和管腔开放情况。

3.2 直肠癌组织的CT灌注成像参数的意义

本组研究结果显示，直肠癌组织血供表现为PF、BV要多于直肠正常组织，差异有统计学意义，说明直肠癌具有高血流量和高血容量的特征，而PEI、TTP无明显差异。单从灌注方面可以分析直肠癌血管生成可能是大量供血血管的增粗增大或动静脉侧支循环的开放，而不是获得新的有效的供血血管。

多层螺旋CT对直肠癌T分期的准确性依赖于对肠壁各层的分辨能力，有报道多层螺旋CT可将正常肠壁分为3层(黏膜层、黏膜下层及浆肌层)[1]，但多数情况下很少能有3层结构的清晰显示。本研究发现，肠壁仅表现为单层结构，因此局限于肠壁内的肿瘤在CT图像上无明确界限。然而根据肠壁外缘的光滑程度和周围脂肪间隙密度、形态，也可以有效地进行术前T分期，但这仅是依靠医者的经验，缺乏准确的有理的证据。有报道提示多层螺旋CT对直肠癌术前T分期中，T1、T2期肿瘤主要存在过度分期问题，T3、T4期肿瘤则主要为分期不足[2]。本研究在对术后标本进行精确的病理T分期后，再对4组T分期患者的血流灌注参数研究发现：在4个T分期中，PF、TTP、BV的差别有统计学意义，PEI的差别无统计学意义，并且从T1到T4，PF有逐渐减少的趋势，而TTP、BV有逐渐增加的趋势。上述结果与孙灿辉等[3]的研究相似。一般来说，肿瘤的生长分为无血管的缓慢生长期(血管前期)和有血管的快速增殖期(血管期)[4]。直肠肿瘤可能与身体其他部位肿瘤血液供应不同，随着肿瘤分期的升高，其微血管密度并不是增加而是呈轻度下降趋势，这可能是由于肿瘤的生长后期，生长迅速并开始向周围侵袭，伴有大量的组织坏死，肿瘤的间质增多造成血管受压而致其PF减少；此外肿瘤后期的这种变化可使肿瘤血管的血流阻力加大，肿瘤组织内血流缓慢，所以其血容量BV增加。

淋巴结转移的判定一直是CT评估肿瘤状态的难点。目前淋巴结影像检查对淋巴结病变定性诊断的主要依据为淋巴结横径的大小，以>1.0 cm为异常，也有以0.5 cm作为淋巴结转移的阈值，但之后的病理结果证实，30%体积增大的淋巴结是由反应性炎性增生所致，而正常大小的淋巴结有可能已有肿瘤转移和浸润[5-6]。在病理特点上，转移性淋巴结病灶由于受肿瘤细胞及各种细胞因子影响。会诱导产生许多纡曲扩张的血管，且新生肿瘤血管分布杂乱不均，形态扭曲，管径大小不等，这些形态特点导致转移性淋巴结在血流动力学上呈高灌注状态。本研究也证实了这样的特点，转移组淋巴结的PF明显高于反应性增生组，其余的参数没有统计学意义。

在有无远处转移的分组中，有肝转移患者的癌组织灌注量PF和PEI明显低于无远处转移患者，说明发生了远处转移的肿瘤内部可能有较多的新生血管生成，这种肿瘤可能有诱导血管生成的潜能。所以PEI 可以作为有无远处转移的一个指标，这也是CT灌注成像对有无远处转移的判定的优点之一。

有研究表明灌注成像只对可灌注的毛细血管敏感，肿瘤分化越高，其组织内部结构越成熟，管腔不成熟的微血管越少，相对成熟有功能的血管就越多，单位时间内流经组织血管结构的血流量即PF越高，TTP就越短[7]。本研究也证实分化程度越高的肿瘤，其血流量多于分化差的肿瘤，参数表现为随着分化程度的由高到低，PF逐渐减少，TTP逐渐增加，差异有统计学意义，可以看出CT灌注成像对肿瘤的分化程度有一定的鉴别意义。

综上所述，CT灌注成像技术在直肠癌术前TNM分期中具有一定的应用价值，可反映正常生理状态下肿瘤的微循环功能，是一种理想的非侵入性的监测肿瘤血管生成的方法。

参考文献：

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[3] 孙灿辉,孟悛非,李子平,等.结直肠癌螺旋CT灌注成像的初步研究[J].临床放射学杂志,2005,24(6):506-510.

[4] Ribatti D,Vacca A.The role of microenvironment in tumor angiogenesis[J].Genes Nutr, 2008, 3(1):29-34.

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