螺旋CT肝動(dòng)脈期最佳掃描時(shí)像研究的進(jìn)展

張皓，李琳，呂發(fā)金

1. 重慶市墊江縣人民醫(yī)院 a. 放射科；b. 藥劑科，重慶 408300；2. 重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 放射科，重慶 400016

引言

肝細(xì)胞癌是肝臟最常見的原發(fā)性惡性腫瘤，是目前世界第二大癌癥相關(guān)死亡原因[1]。有癥狀的肝癌患者，其5年生存率僅有1%～10%，若早期被發(fā)現(xiàn)并接受外科治療，其5年生存率可顯著提高到50%以上[2]。目前大多數(shù)臨床實(shí)踐指南認(rèn)為，在病灶的影像學(xué)表現(xiàn)典型的情況下，CT和MRI可以取代活檢作為診斷原發(fā)性肝癌的首選方法[3]。所以，肝癌被早期檢出和肝內(nèi)病變被正確診斷的重要性，使得螺旋CT肝臟多期增強(qiáng)掃描的技術(shù)參數(shù)備受關(guān)注。肝癌以肝動(dòng)脈供血為主，但肝動(dòng)脈明顯較門靜脈和肝靜脈細(xì)小，且高對(duì)比度的持續(xù)強(qiáng)化時(shí)間也明顯較后兩者短[4]，而外科手術(shù)及介入治療有術(shù)前充分了解肝動(dòng)脈血管結(jié)構(gòu)的需求[5]。所以，如何成功抓住肝動(dòng)脈最佳時(shí)相是研究的焦點(diǎn)之一。放射科醫(yī)師和技術(shù)人員了解其相關(guān)資料，能充分發(fā)揮螺旋CT肝臟對(duì)比增強(qiáng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，故本文對(duì)其做一綜述。

1 對(duì)比增強(qiáng)常用技術(shù)

對(duì)比增強(qiáng)常用技術(shù)目前主要有三種，其中經(jīng)驗(yàn)法在對(duì)比增強(qiáng)技術(shù)中是最早被廣泛應(yīng)用和深入研究的，這與早期CT機(jī)型掃描（4排螺旋及以下CT機(jī)型）時(shí)間較長有關(guān)[6]（表1）。隨著CT機(jī)及計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展，16排螺旋及以上CT機(jī)型開始有采用閾值觸發(fā)法[7]或小劑量測(cè)試法[8]來確定肝臟增強(qiáng)掃描的最佳起始時(shí)間。三種常用技術(shù)各有優(yōu)劣勢(shì)（表2）。

表1 Siemens CT機(jī)型和掃描時(shí)間的對(duì)比

表2 常用檢查技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

1.1 經(jīng)驗(yàn)法

經(jīng)驗(yàn)法基于估算既定掃描配置方案下的肝動(dòng)脈起始、結(jié)束及持續(xù)時(shí)間的平均值開啟掃描，其中時(shí)間和期相是其重點(diǎn)。

（1）正常肝動(dòng)脈起始、結(jié)束、持續(xù)和峰值時(shí)間的均值 （范圍）分別為 16.9±4（12～21）、39.6±5.7（29～48）、22.7（10～33）、32.7（23～37）s，其中持續(xù)時(shí)間22.7 s可劃分為肝動(dòng)脈前期和后期，兩者的均值（范圍）分別為 16.7（10～23）、5.9（8～16）s，推薦肝動(dòng)脈期掃描時(shí)間為注射造影劑后的25～28 s[9]。

（2）時(shí)間期相可進(jìn)一步劃分為肝動(dòng)脈早期、肝動(dòng)脈中期、肝動(dòng)脈晚期（門靜脈流入期）、門靜脈期、門靜脈-肝靜脈期、肝靜脈期及延遲期，分別為 16～25、20～30、26～38、45～60、55～70、65～75 s及 3～5 min，各期相間存在明顯交叉[10]。

（3）注射速率在3 mL/s和4 mL/s時(shí)，主動(dòng)脈強(qiáng)化峰值平均時(shí)間分別為32.1 s和30 s，肝實(shí)質(zhì)強(qiáng)化峰值平均時(shí)間分別為66.4 s和60 s，建議肝動(dòng)脈期、門靜脈期延遲掃描時(shí)間分別設(shè)置為 30 s和50～60 s[11]。

（4）正常肝臟者和肝硬化者的造影劑劑量(注射速率)建議配置方案為1.5 mL/kg（2.5 mL/s）和2.0 mL/ kg（3.0 mL/s），在此方案下兩者的主動(dòng)脈、門靜脈及肝實(shí)質(zhì)強(qiáng)化達(dá)到峰值時(shí)間分別是28、52、73 s，肝硬化者31、68、77 s；肝硬化者的注射速率較常人有更高的需求[12]。

（5）直徑小于3 cm（平均直徑2.1 cm）的小肝癌（n=91個(gè)）[13]和直徑小于1 cm的小肝癌（n=61個(gè)）[14]在肝動(dòng)脈早期、肝動(dòng)脈晚期、門靜脈期的檢出率分別為45.1%、83.5%、78%和32%、87%、82%，凸顯了肝動(dòng)脈晚期的重要性；小肝癌檢出率在“動(dòng)脈晚期+門脈期”（94.5%）與“雙動(dòng)脈期+門脈期”（97.8%）之間的比較差異無顯著性意義[15]。

（6）若檢查中含有肝動(dòng)脈CTA和常規(guī)診斷，64排螺旋CT的掃描啟動(dòng)時(shí)間分別設(shè)置為注射造影劑后的21 s和34 s，可用于分別獲取肝血管像及肝動(dòng)脈晚期[5]。

綜前所述，在經(jīng)驗(yàn)法中，肝動(dòng)脈期的建議啟動(dòng)掃描時(shí)間為25～30 s，但仍需要根據(jù)具體CT機(jī)型掃描參數(shù)和造影劑注射配置方案，以及受檢者具體狀況的不同做相應(yīng)調(diào)整。例如5 mm相較于8 mm的準(zhǔn)直，因全肝掃描時(shí)間延長而需要相對(duì)提前啟動(dòng)掃描時(shí)間；64排較16排螺旋CT掃描速度快，則需相對(duì)延遲啟動(dòng)掃描時(shí)間；不同年齡段受檢者的血流循環(huán)具有差異性，掃描的啟動(dòng)時(shí)間也應(yīng)適當(dāng)予以調(diào)節(jié)[16]；肝硬化受檢者啟動(dòng)掃描時(shí)間根據(jù)病情嚴(yán)重程度延遲3～5 s[12]。

1.2 閾值觸發(fā)法

閾值觸發(fā)法是一種利用Sure-Star軟件技術(shù)的造影劑自動(dòng)跟蹤掃描技術(shù)，在腹主動(dòng)脈靶層面感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）設(shè)置觸發(fā)閾值，多選擇在腹腔干或第一肝門層面[17]，偶有脾臟[18]。根據(jù)患者血液循環(huán)速度的差異定制掃描，以獲取優(yōu)良的肝動(dòng)脈期相[19-20]，成功率優(yōu)于經(jīng)驗(yàn)法[21-22]。觸發(fā)閾值和閾值觸發(fā)后的診斷延遲掃描時(shí)間是其主要研究點(diǎn)

（1）腹主動(dòng)脈觸發(fā)閾值正常組均值（范圍）為165±15（150～180）HU，肝硬化組均值為200±20（180～220）HU[19]。

（2）以腹主動(dòng)脈強(qiáng)化凈值150 HU為標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)掃描，也可獲得較好的肝動(dòng)脈期，且造影劑用量75 mL即可滿足螺旋CT肝臟增強(qiáng)的要求[20]。

（3）觸發(fā)閾值100 HU，在注入造影劑后，肝動(dòng)脈開始出現(xiàn)強(qiáng)化的時(shí)間平均為17 s，比小肝癌平均早4（0～14）s；小肝癌開始出現(xiàn)強(qiáng)化的時(shí)間平均為21.6 s，強(qiáng)化幅度逐漸升高，到達(dá)峰值平均時(shí)間為45 s；在平均36.3 s時(shí)的肝動(dòng)脈期相顯示小肝癌效果較好[23]。

（4）觸發(fā)閾值設(shè)置為腹主動(dòng)脈的CT凈值增加100 HU，腹主動(dòng)脈和肝動(dòng)脈峰值的最佳延遲時(shí)間分別為觸發(fā)閾值后15～17 s和19～21 s，腹主動(dòng)脈峰值時(shí)間后的4～7 s達(dá)到腫瘤-肝臟對(duì)比期相峰值，此時(shí)腫瘤顯影較好，檢出率高[24]。

綜前所述，閾值觸發(fā)法的觸發(fā)閾值通常設(shè)置在100～160 HU（或強(qiáng)化凈值50～100 HU），根據(jù)CT掃描和造影劑注射方案，以及臨床成像應(yīng)用目標(biāo)的不同，配搭不同的診斷延遲掃描時(shí)間。

1.3 小劑量測(cè)試法

小劑量測(cè)試法預(yù)注射小劑量造影劑（15～20 mL），應(yīng)用smart軟件監(jiān)測(cè)腹主動(dòng)脈ROI的時(shí)間-密度曲線和達(dá)峰時(shí)間，了解對(duì)比劑在受檢者體內(nèi)的循環(huán)過程。然后通過軟件處理分析后，對(duì)注射造影劑后的延遲掃描時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，使肝動(dòng)脈期相與對(duì)比增強(qiáng)的峰值區(qū)重合，實(shí)現(xiàn)個(gè)體的定制掃描，最大限度減少不同受檢者的心輸出量和外周血管阻力等差異的干擾，能有效地提高肝臟三維血管重組圖像質(zhì)量[25-26]。在應(yīng)用于肝動(dòng)脈或門靜脈血管成像時(shí)，兩者的峰值時(shí)間分別為16～19 s和24～32 s，它隨年齡增大而延長，20～35歲組與＞60歲組分別相差5～10 s，4～8 s，最佳掃描啟動(dòng)時(shí)間分別為小劑量預(yù)注射的峰值時(shí)間延遲6 s和8 s[8]。但此項(xiàng)技術(shù)存在著包括檢查時(shí)間長、檢查通量低，額外的造影劑用量和X射線輻射劑量等缺陷[27-28]，使得它近年在肝臟CT多期增強(qiáng)掃描的臨床應(yīng)用中報(bào)導(dǎo)較少，MRI偶有報(bào)道錯(cuò)誤，未找到引用源。

2 對(duì)比增強(qiáng)影響因素

它分為受檢者、造影劑注射和CT掃描三部分。造影劑的增強(qiáng)是由受檢者的生理狀況和注射造影劑所決定的，與CT掃描無關(guān)。然而，CT掃描/圖像采集的參數(shù)優(yōu)化能夠使我們最佳地可視化對(duì)度增強(qiáng)。雖然它們都與對(duì)比增強(qiáng)是高度相關(guān)的因素，但一些因素更密切地影響對(duì)比增強(qiáng)的強(qiáng)化幅度，而另一些因素更密切地影響對(duì)比增強(qiáng)的時(shí)間[29]。

2.1 受檢者因素

2.1.1 體重和心輸出量

受檢者的體重和心輸出量（心血管循環(huán)時(shí)間）是重要影響因素[30]，其他包括性別、年齡、身高、腎功能和各種病理?xiàng)l件為非重要因素。體重是決定血管及實(shí)質(zhì)造影增強(qiáng)程度的最重要的患者相關(guān)因素（圖1）[31-32]。體重大者的血容量比體重小者更大，因此注射到前者血腔內(nèi)的造影劑比注射到后者稀釋得更多，導(dǎo)致增強(qiáng)幅度減低。體重和強(qiáng)化幅度是一對(duì)一的線性關(guān)系[33]。對(duì)于固定造影劑劑量的對(duì)比增強(qiáng)，增強(qiáng)幅度與體重成比例降低，見圖1[32]。

2.1.2 心輸出量

心輸出量是影響造影增強(qiáng)時(shí)機(jī)的最重要的受檢者相關(guān)因素。心輸出量減少→造影劑循環(huán)減慢→主動(dòng)脈和實(shí)質(zhì)增強(qiáng)峰值延遲（圖2[32]）以及主動(dòng)脈峰值增高，它們也呈線性相關(guān)。隨著心輸出量的減少，首先造影劑到達(dá)心臟血腔后被清除得更慢，導(dǎo)致增強(qiáng)期延長；其次造影劑彌散的減少，主動(dòng)脈峰值增強(qiáng)幅度增加。所以個(gè)性化的延遲掃描對(duì)于不同心輸出量受檢者的對(duì)比增強(qiáng)效果會(huì)更好一些，它可以通過閾值觸發(fā)法或小劑量測(cè)試法實(shí)現(xiàn)。

圖1 四種不同體重對(duì)增強(qiáng)曲線的影響

圖2 不同心輸出量對(duì)增強(qiáng)曲線的影響

2.2 造影劑注射因素

與造影劑注射相關(guān)的關(guān)鍵因素包括注射持續(xù)時(shí)間、注射速率、造影劑量（= 注射時(shí)間 × 注射速率）、濃度和使用生理鹽水沖洗。

2.2.1 注射持續(xù)時(shí)間

注射持續(xù)時(shí)間由注射造影劑量和注射速率決定（注射持續(xù)時(shí)間=造影劑量除以注射速率）。對(duì)比增強(qiáng)的大小和時(shí)間都受到注射時(shí)間的嚴(yán)重影響[34-35]。在固定注射速度下，隨著注射時(shí)間的增加，碘的沉積量增加，血管和實(shí)質(zhì)增強(qiáng)的程度與注射時(shí)間成正比（圖3[32]）。造影劑注射的持續(xù)時(shí)間是影響掃描時(shí)機(jī)的最重要技術(shù)因素。隨著造影劑量的增大，動(dòng)脈或?qū)嵸|(zhì)造影劑增強(qiáng)達(dá)到峰值所需要的時(shí)間也增加。相反，固定造影劑量僅增加注射速率，達(dá)到峰值的時(shí)間縮短（圖4[29]）。因此，低量造影劑（和/或高注射率）方案導(dǎo)致早期動(dòng)脈和實(shí)質(zhì)的峰值增強(qiáng)，并需要較短的掃描延遲。較長的注射時(shí)間（即高量造影劑和/或低注射速率）方案會(huì)導(dǎo)致較晚的峰值增強(qiáng)，掃描時(shí)間應(yīng)相對(duì)延遲。

2.2.2 注射速率

當(dāng)注射速率增加時(shí)（固定注射持續(xù)時(shí)間），碘的釋放速率和總量都增加，血管和實(shí)質(zhì)增強(qiáng)峰值隨之增加；主動(dòng)脈對(duì)比增強(qiáng)效果顯著大于實(shí)質(zhì)[36]，肝臟增強(qiáng)峰值的增加較為緩慢，只有在注射速率相對(duì)較低（＜3 mL/s）時(shí)才明顯（圖5[35]）。當(dāng)固定造影劑量時(shí)，注射速率增加會(huì)使對(duì)比增強(qiáng)持續(xù)時(shí)間縮短。注射速率的增加導(dǎo)致動(dòng)脈增強(qiáng)時(shí)間縮短但幅度升高，有利于快速的動(dòng)脈CT掃描，而較長時(shí)間的血管增強(qiáng)（較長的注射時(shí)間）是較慢的CT掃描首選。注射速率越高，動(dòng)脈與肝實(shí)質(zhì)對(duì)比增強(qiáng)平衡的間隔時(shí)間越長，有利于動(dòng)脈和門靜脈的期相分離[37]，改善病灶的檢出和其影像特征的呈現(xiàn)（圖 6[36]）。

圖3 三種不同對(duì)比劑劑量對(duì)增強(qiáng)曲線的影響

圖4 三種不同對(duì)比劑注入速率對(duì)增強(qiáng)曲線的影響

圖5 對(duì)比劑注射速率對(duì)增強(qiáng)峰值幅度的影響

2.2.3 造影劑的碘濃度

在固定注射時(shí)間、注射速度和注射量下，碘濃度越高的造影劑，其碘負(fù)荷越大，反應(yīng)越快，所得到的峰值增強(qiáng)幅度增大，在給定增強(qiáng)水平上的時(shí)間窗增大[38]。然而，因?yàn)樽⑸涞臅r(shí)間和速率保持不變，達(dá)到峰值的時(shí)間不受影響。相反，當(dāng)?shù)饪偭亢妥⑸渌俾时３植蛔儠r(shí)，注射量和注射時(shí)間隨造影劑濃度的變化而變化。在此條件下，高碘濃度造影劑的體積小于低碘濃度造影劑。由于造影劑體積的減小，增強(qiáng)劑濃度越高，增強(qiáng)時(shí)間越短。然而，造影劑濃度較高的單位時(shí)間內(nèi)提供更多的碘質(zhì)，從而導(dǎo)致早期和更大的峰值主動(dòng)脈強(qiáng)化（圖7[29]）。這種效應(yīng)相同于高注射率的注入因素，增加碘量交付率和縮短注入持續(xù)時(shí)間，適用于CTA成像和富血供腫瘤的檢出。

圖6 高對(duì)比劑注射速率對(duì)增強(qiáng)曲線的影響

圖7 三種不同濃度對(duì)比劑（總碘量相等）對(duì)增強(qiáng)曲線的影響

2.2.4 生理鹽水沖洗

生理鹽水沖洗將注射造影劑的末尾部分推入心腔，否則它們將被保留在注射管和周圍靜脈中，不能有效參與成像。因此，生理鹽水沖洗既提高了造影劑的增強(qiáng)效果，又提高了造影劑的使用效率，還可以用于補(bǔ)償?shù)蛣┝吭煊皠┑氖褂肹39-40]；注射超過30 mL的生理鹽水沖洗可能不會(huì)導(dǎo)致增強(qiáng)效果的進(jìn)一步改善。

3 存在的問題

國內(nèi)外的造影劑應(yīng)用參數(shù)的差異，造影劑總量、注射速率和注射時(shí)間均有明顯差異。國內(nèi)多采用固定的造影劑總量，以80～90 mL居多，固定造影劑注射速率3.0～4.0 mL/s （根據(jù)受檢者年齡及血管壁彈性情況調(diào)節(jié)）；歐美多采用依據(jù)受檢者公斤體重（0.2 mg/kg）的方法計(jì)算造影劑總量，總量大多在150～180 mL，固定造影劑注射時(shí)間（30 s），而不固定注射速率。例如對(duì)于一位75 kg的受檢者，國內(nèi)外造影劑的用量分別為90 mL和150 mL。國外以每公斤體重計(jì)算造影劑總量是為盡可能消除個(gè)體差異的一種標(biāo)準(zhǔn)方案[41]，并多采用閾值觸發(fā)法，觸發(fā)設(shè)置于腹主動(dòng)脈（腹腔干水平層面）ROI的閾值（100 HU）后延遲15～20 s掃描[42]；國內(nèi)多采用小于100 mL的造影劑總量是出于適合亞洲人體型的肝動(dòng)脈期掃描需要、造影劑腎損害、經(jīng)濟(jì)因素等方面的考量[10,15]。雖然兩者能滿足診斷所需，但在SCI論文的撰寫前可能需要注意研究設(shè)計(jì)中造影劑注射劑量以歐美的標(biāo)準(zhǔn)為宜。

2011年3月，美國放射學(xué)院發(fā)布了肝臟影像報(bào)告和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)[43]。該指南的第二版（2013年）至第五版（2018年）均推薦了使用含肝動(dòng)脈期（強(qiáng)烈推薦肝動(dòng)脈晚期）的多期對(duì)比增強(qiáng)掃描技術(shù)對(duì)肝細(xì)胞癌進(jìn)行診斷、分期。因?yàn)楦渭?xì)胞癌通常在肝動(dòng)脈晚期強(qiáng)化更明顯；事實(shí)上，還有部分肝細(xì)胞癌僅在此期表現(xiàn)出強(qiáng)化[44]。不少研究認(rèn)為大約在注射造影劑后32～36 s（或觸發(fā)閾值[100 HU]后延遲20 s）啟動(dòng)掃描獲取肝動(dòng)脈晚期，門靜脈顯影良好，可以較好的顯示富血供病灶[12,31,45-48]，但也有研究認(rèn)為此時(shí)門靜脈顯影較多，不利于充分顯示和觀察肝動(dòng)脈分布走行以及滿足外科手術(shù)或介入治療術(shù)前準(zhǔn)備的需求，建議注射造影劑后25～30 s（或觸發(fā)閾值[100 HU]后延遲10 s）為肝動(dòng)脈期的啟動(dòng)掃描時(shí)間[27,49-52]。在這兩者間，可能需要根據(jù)放射科醫(yī)師的閱片習(xí)慣和（或）臨床需求做一平衡。

延遲診斷時(shí)間是指設(shè)定的監(jiān)測(cè)閾值被觸發(fā)后延遲曝光掃描時(shí)間，它與觸發(fā)閾值搭配使用，是對(duì)比增強(qiáng)掃描中的另一項(xiàng)非常重要的掃描參數(shù)。一般包含準(zhǔn)直寬度、螺距比、機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間、自動(dòng)語音控制所需時(shí)長。這通常由CT機(jī)安裝時(shí)工程師設(shè)定或依科室掃描習(xí)慣設(shè)定，不同的放射科間多存在差異。例如我科目前的設(shè)置為Siemens128層Stellar光子CT機(jī)為7 s，而3、4、5、6、10 s均有報(bào)導(dǎo)[20,47,53-55]，還有一些研究沒有給出此項(xiàng)參數(shù)[19,21,23,56-59]。所以需注意參數(shù)描述的完整性，便于讀者研究學(xué)習(xí)及復(fù)制其技術(shù)方案；同時(shí)，此項(xiàng)參數(shù)或還有優(yōu)化統(tǒng)一的規(guī)范化可能性。

4 總結(jié)

三種技術(shù)可因受檢者和臨床成像應(yīng)用目標(biāo)的不同而擇優(yōu)選用。經(jīng)驗(yàn)法在早期CT機(jī)型較長掃描時(shí)間的背景下應(yīng)運(yùn)而生，簡單快捷省時(shí)，閾值觸發(fā)法和小劑量測(cè)試法作為后起之秀，獲取優(yōu)良肝動(dòng)脈期相的成功率高。小劑量測(cè)試法對(duì)已知血循環(huán)異常（例如肝硬化或心輸出量異常等)的受檢者或高要求的血管成像等更具優(yōu)勢(shì)?？紤]到工作效率和實(shí)用性，以及輻射劑量和造影劑注射劑量等，閾值觸發(fā)法是臨床工作中更常用的選項(xiàng)，但它獲取的優(yōu)良肝動(dòng)脈期相成功率低于小劑量測(cè)試法，因此值得深入研究學(xué)習(xí)，以期獲得進(jìn)一步提高。多種與受檢者和注射相關(guān)的因素影響肝動(dòng)脈、肝實(shí)質(zhì)對(duì)比增強(qiáng)的幅度和時(shí)機(jī)。雖然這些因素是相互關(guān)聯(lián)的，但一些因素（體重、造影劑總量和碘濃度、生理鹽水沖洗）對(duì)增強(qiáng)強(qiáng)度的影響更大，而另一些因素（心輸出量、造影劑注射時(shí)間、注射速率）對(duì)增強(qiáng)的時(shí)間模式影響更大。了解各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)和常用參數(shù)以及對(duì)比增強(qiáng)影響因素，注意CT掃描和造影劑應(yīng)用的參數(shù)配搭，有助于合理調(diào)試對(duì)比增強(qiáng)技術(shù)方案。近來，在迭代重建技術(shù)[60-61]的幫助下，低濃度造影劑結(jié)合低輻射劑量的雙低聯(lián)合增強(qiáng)掃描研究已展開[62-63]，可以預(yù)期隨著螺旋CT肝動(dòng)脈掃描最佳時(shí)相掃描技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，將令更多受檢者受益。