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CT灌注技术在乳腺肿瘤研究中的应用

　　作者：周景玮，陈克敏，刘林祥，鲁桂青
【关键词】 CT；灌注技术；乳腺肿瘤
　　［关键词］ CT；灌注技术；乳腺肿瘤
　　Application of CT Perfusion Technic in the Study of Galactophore Tumour
　　Key words:CT; Perfusion technic;Galactophore tumour
　　人的正常生理活动及各种病理活动都与体内血流变化密切相关，因此获取活体组织微循环血流的灌注信息一直是医学影像学关注的热点。组织发生病理改变时，其血流动力学变化往往早于形态学改变，普通CT主要反映解剖形态变化，而动态CT灌注成像为研究生理及病理状态下的血流动力学提供了一种快速准确的技术方法。它反映生理功能的改变，所用对比剂作为一种生理示踪剂，可准确反映局部微血管的功能状况，从组织水平和微循环中获得组织功能方面的信息，因此是一种功能影像(functional imaging)。CT灌注能提供受检组织血流动力学参数的定量分析，是从原来的主要反映解剖形态学改变向着既反映宏观形态、又揭示微观代谢和功能演变的发展，因此得到影像学越来越高的重视和越来越多的应用。
　　1　CT灌注成像技术的基本原理及灌注参数
　　定义　灌注(perfusion)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器官、组织的血流动力学状态和功能情况。通过影像学手段来直观显示活体灌注过程和作定量或半定量分析的方法称为灌注成像(perfusion imaging)。而CT灌注成像(CT perfusion imaging)是指在静脉注射对比剂的同时对选定的层面进行连续多次扫描，以获得该层面内每一像素的时间密度曲线( timedensity curve，TDC)，根据该曲线利用不同的数学模型计算出血容量(blood volume，BV)、对比剂的平均通过时间(mean transit time，MTT)、血流量(blood flow，BF)、对比剂峰值时间(time to peak，TTP)等参数，以此来评价组织器官的灌注状态。其中，BV指存在于一定量组织血管结构内的血容量(ml／g)；血液流经血管结构(包括动脉、毛细血管、静脉窦、静脉)时所经过的路径不同，通过时间也不相同，因此用MTT(mean transit time)表示，主要反映的是CT对比剂通过毛细血管网的时间；BF指在单位时间内流经一定量组织血管结构的血流量(ml／min／ml)；TTP是对比剂首次通过组织观测区至峰值的时间。
　　基本原理　20世纪90年代初Miles［1～4］等提出了CT灌注成像的概念，CT灌注成像的理论基础为核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律(central volume principle)：BF=BV／MTT。早在20世纪70年代就有学者尝试利用注射对比剂后CT值的变化来测量组织器官的灌注状态，将不同时间不同的密度值连成曲线，即得到对比剂通过组织时的TDC，其中横坐标为时间，纵坐标为注药后增加的CT值。在CT中，1 mg／ml的碘浓度相当于25 Hu，即lmg的碘可使1 ml组织的CT值增加25 Hu［5］,这样局部组织CT值的变化可反映对比剂在该器官中浓度的变化，进而间接反映组织器官内灌注量的变化。1980年Axel［6］首先对这一技术进行了理论分析, 他认为碘对比剂基本符合非弥散型示踪剂的要求，在没有对比剂外渗和消除对比剂再循环的情况下利用不同数学模型，根据TDC计算出BF、BV、MTT和TTP等参数。对获得的参数进行图像重组和伪彩染色处理，又能得到血流灌注图、血流容积图、对比剂平均通过时间图和对比剂峰值时间图等，以此来全面评价组织器官的灌注状态［1～4］。CT灌注成像使用的数学模型主要有两种： 非去卷积模型(nondeconvolution mode1)和去卷积模型(deconvolution mode1)。非去卷积模型主要根据Fick原理，即组织器官中对比剂蓄积的速度等于动脉流入速度减去静脉流出速度。该模型利用对比剂首过(firstpass，是指对比剂由动脉进入毛细血管到达静脉之前的一段时间内,没有对比剂进入静脉再次循环的现象)状态下可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等参数［1，2］。CeniC［7］等提出了新的模型即去卷积模型,根据实际情况综合考虑流入动脉和流出静脉的血液进行数学计算处理，主要反映注射对比剂后组织器官中存留的对比剂随时间的变化量,因此较真实地反映了组织器官内部血液动力学情况。二者相比,非去卷积数学模型概念相对简单，便于理解，但易低估BF。并且注射对比剂要求注射速率大(≥8 ml／s)，增加了对比剂外渗的危险性并要求患者有良好的心功能，因此应用不便。去卷积数学模型计算偏差小，注射速度要求不高(一般4 ml/s～5 ml/s)［7］，但采集数据时间较长,对噪声特别敏感，须采用有效的方法抑制噪声才能保证计算值准确，并对于易受呼吸运动影响的部位获得成功的技术难度较大。目前去卷积法的应用日趋广泛。
　　2　CT灌注成像在肿瘤中的应用
　　肿瘤是血管生成依赖性疾病，血管生成之前，由于缺乏营养、氧气和生长因子等，肿瘤生长慢、体积小，常常在2 mm～3 mm；血管生成之后，不但肿瘤生长速度明显加快，并且产生了转移能力。免疫组化测定已证实肿瘤内微血管密度(MVD)计数可反映肿瘤新生血管生成的情况，并与肿瘤的恶性特点密切相关，因此评价MVD是评价肿瘤生长、转移、良恶性及恶性程度的重要指标［8～10］。肿瘤恶性程度越高，其分化程度越低，肿瘤新生血管的内皮细胞越不完整，相邻细胞间隙越大，肿瘤细胞越容易进出血管造成远处转移。常规CT只能反映肿瘤的大体形态学特点，并由此作出可能的定性诊断，而CT灌注成像可反映活体内肿瘤血管生成的微血管变化，进一步了解肿瘤的血供情况、血管分布和血管通透性情况，十分有助于肿瘤的诊断及鉴别诊断、恶性肿瘤的分期、分级、预后以及对肿瘤治疗疗效的评价等。
　　肿瘤血管的特点　肿瘤灌注实质就是研究肿瘤内部的血流特点，肿瘤血管［11］形态学方面特点： 血管杂乱不规则，内径粗细不均，可见广泛吻合的血管网及血管池； 血管基底膜不完整。功能方面特点有： 前毛细血管不能正常调节毛细血管直径与血流量； 毛细血管通透性增加，可达正常血管的8倍； 血流量较大，而流阻较低； 间质为正常组织间质的3倍～5倍，缺乏淋巴管引流，而血管通透性增加，导致瘤内血管受压。肿瘤组织复杂的血管特点决定了肿瘤灌注的多样性与复杂性，因此不能像分析脑缺血［12，13］一样去研究肿瘤血管。它不单纯是一进一出的容积计算，对肿瘤内部的血管情况应全面分析，不仅要进行BF、BV、MTT等参数的综合研究，而且要对肿瘤整体进行评价，因为肿瘤不同部位的微血管密度及结构可能不同，如恶性肿瘤周边肿瘤细胞增殖活跃，其MVD较高且通透性增加，增强后病灶的边缘早期即呈现明显强化，而中心微血管较少，增强后强化延迟或无明显强化。
　　肿瘤CT灌注的价值
　　CT灌注可观察组织水平的血流量改变，从而发现隐匿性肿瘤并鉴别其良、恶性　虽然影像不能直接看到微血管，但可以从组织灌注方面发现相关信息。恶性肿瘤组织内有大量促血管生成因子，它们促进肿瘤血管生成，使恶性肿瘤呈现高灌注状态，因为新生微血管壁的内皮细胞发育不成熟，细胞间隙大，且血管基底膜不完整，血管通透性较大，对比剂外渗较快［8，9］。恶性程度高的肿瘤，不但灌注量高，表面通透性大，而且其函数图呈明显不均一性。因此CT灌注可以早期发现形态学无改变而仅有血流动力学改变的病变。Gandhi等［14］利用去卷积法CT灌注l4例头颈部鳞状细胞癌，与舌根部及相邻肌肉结构相比，BF、BV均升高，MTT减少，因此认为CT灌注有助于鉴别头颈部鳞状细胞癌和相邻正常组织。隐匿性微小病灶的发现有助于临床医生正确选择治疗方案，并且CT灌注技术可以对淋巴结增强程度进行量化，有助于肿瘤分期。
　　CT灌注成像能提示预后　血管生成促进肿瘤的生长、进展，且与肿瘤的预后有一定关系。CT灌注成像可提示肿瘤灌注值和表面通透性改变，从而间接反映肿瘤的血管生成过程，微血管密度高的肿瘤预后较差。脑星形细胞瘤的血管增生程度与恶性程度和预后相关［15］；中晚期肺癌血供丰富，灌注量大；肝转移瘤患者肝动脉灌注量增加，门静脉血流减少，当肝门静脉血流量0．3 ml/(min・ml)时，肝转移瘤对化疗不敏感，并且患者的生存时间与转移瘤周围的肝组织的动脉灌注量关系更大；胰腺癌虽是乏血供肿瘤，但恶性程度高，预后差［4］。另外，CT灌注成像也可用于评价淋巴瘤，当BF /(min・ml) 时，提示肿瘤呈高度或中度恶性［16］。
　　CT灌注成像能用于对疗效的评价及随访　CT灌注成像不仅可显示肿瘤对类固醇激素、缓激肽等药物治疗过程中灌注量和通透性的改变，而且可反映肿瘤对放疗、化疗的反应。另外，CT灌注成像在监测抗血管生成药物抑制肿瘤生长方面也有重要价值［17］。CT灌注成像在评价慢性脑缺血、肝硬化、肝移植、肾小球滤过和肾动脉狭窄等方面也有很高的应用价值［18～23］。
　　肿瘤CT灌注成像中影响灌注参数测定的几个因素　肿瘤血流的测定需要选择流入和流出血管，但如何准确确定流入或流出血管(选择或超选择)则是关键性问题，这将影响灌注参数的准确性;部分容积效应会低估兴趣区内动静脉强化的真实值，尤其对横向走行的血管CT值测量的低估，从而影响灌注测量的最终结果，使BF和BV值高估，而对MTT值影响不大; 灌注参数受体重和心输出量影响，有学者在计算灌注参数时考虑到这一问题，但如何科学矫正这一影响因素还有待研究。可先让患者平静休息30 min后再行CT灌注，以减少其影响。
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