基于上腹部CT動(dòng)態(tài)容積灌注掃描行動(dòng)脈、門(mén)靜脈及腎靜脈三維融合成像

張仕勇，明 兵，蘭茜琳，李 潔，張海兵，鄒 慶，王曉玲，謝冬梅，鄧?guó)櫫x，郭開(kāi)燦，劉 婷，宋思思

(德陽(yáng)市人民醫(yī)院放射科，四川 德陽(yáng) 618000)

三維可視化技術(shù)指將傳統(tǒng)增強(qiáng)CT動(dòng)靜脈期圖像傳輸至特定后處理平臺(tái)，獲得腫瘤和動(dòng)靜脈融合圖像，可反映病變與血管的立體空間解剖關(guān)系，近年來(lái)已用于肝臟、胰腺及腎臟外科[1-7]；由于單純依靠傳統(tǒng)CT掃描和普通后處理技術(shù)平臺(tái)難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的動(dòng)靜脈融合成像，目前基于傳統(tǒng)CT后處理技術(shù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)腫瘤與動(dòng)靜脈三維融合重建的報(bào)道較少。本研究觀察基于CT動(dòng)態(tài)容積灌注(dynamic volume perfusion CT, DVPCT)掃描行上腹部動(dòng)脈、門(mén)靜脈及腎靜脈融合重建的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 于2018年6月—2019年8月前瞻性納入25例德陽(yáng)市人民醫(yī)院上腹部腫瘤患者為試驗(yàn)組，男17例，女8例，年齡26～78歲，平均(62.0±12.7)歲；包括胰腺癌7例，膽管癌6例，胃癌5例，肝細(xì)胞癌4例，食管癌肝轉(zhuǎn)移、十二指腸癌、肝血管瘤各1例。另隨機(jī)選擇22例需接受上腹部掃描的患者作為對(duì)照組，男11例，女11例，年齡31～70歲，平均(60.7±10.9)歲；其中肝細(xì)胞癌5例，胃癌、胰腺癌各4例，肝血管瘤、腎上腺腺瘤、食管癌腹腔轉(zhuǎn)移各2例，胃間質(zhì)瘤、胃息肉、腎錯(cuò)構(gòu)瘤各1例。排除標(biāo)準(zhǔn)：①對(duì)比劑過(guò)敏；②心、腎功能不全；③無(wú)法配合接受DVPCT掃描及增強(qiáng)掃描；④肝硬化伴大量側(cè)支循環(huán)、靜脈癌栓及血栓、動(dòng)脈栓塞及夾層；⑤曾接受肝、胃、胰、脾或腎切除手術(shù)。本研究獲醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(倫理審查號(hào)：2020-04-122)。檢查前患者或家屬均簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法 檢查前囑患者禁食6～8 h。采用Siemens第3代雙源CT(Somatom Definition Force)行上腹部增強(qiáng)CT掃描。試驗(yàn)組以腹帶束緊患者腹部，囑其掃描期間盡量屏氣或淺慢平靜呼吸，采用雙筒高壓注射器以5.0 ml/s流率團(tuán)注80 ml碘普美爾注射液(400 mgI/ml)，并以相同流率跟注40 ml生理鹽水，采用DynMulti4D模式、高級(jí)建模迭代重建(advanced modelled iterative reconstruction, ADMIRE)延遲2 s行DVPCT掃描，范圍為肝頂至雙腎下段水平，根據(jù)身高選擇掃描長(zhǎng)度17.6 cm或22.4 cm；參數(shù)：體質(zhì)量<70 kg，管電壓70 kV，管電流100 mAs；體質(zhì)量≥70 kg，管電壓80 kV，管電流60 mAs；重建層厚及層間隔均為1.50 mm；共掃描27次，包括3次4.5 s、12次1.5 s、3次3 s、6次6 s及3次9 s[8-9]。對(duì)照組采用CARE kV模式自動(dòng)調(diào)節(jié)管電壓(參考110 kV)行上腹部Body Angio螺旋掃描，CARE Dose 4D模式自動(dòng)調(diào)節(jié)管電流(參考90 mAs)，ADMIER重建層厚及層間隔均為1.00 mm；以流率3.5～4.0 ml/s團(tuán)注對(duì)比劑及生理鹽水，追蹤自動(dòng)觸發(fā)技術(shù)行動(dòng)脈早期掃描，監(jiān)測(cè)膈頂處主動(dòng)脈，閾值設(shè)為100 HU，觸發(fā)后延遲8 s啟動(dòng)掃描；于其后9 s行動(dòng)脈晚期掃描，后30 s行門(mén)靜脈期掃描，再后延遲10 s行實(shí)質(zhì)期掃描。

1.3 圖像后處理 于后處理工作站(Syngo.via)對(duì)DVPCT圖像進(jìn)行呼吸校正及降噪。在腹腔干起始層面中的腹主動(dòng)脈、門(mén)靜脈起始處及左腎靜脈最粗處勾畫(huà)圓形ROI，生成其時(shí)間-密度曲線(time-density curve，TDC)。采用時(shí)間-最大密度投影(time maximum intensity projection, t-MIP)選項(xiàng)對(duì)3支血管強(qiáng)化峰值起始處至結(jié)束處所有圖像進(jìn)行融合重建(圖1A)，標(biāo)記為t-MIP；對(duì)t-MIP圖像和對(duì)照組動(dòng)脈早期、動(dòng)脈晚期及門(mén)靜脈期圖像進(jìn)行后處理，行容積再現(xiàn)(volume rendering, VR)(圖1～4)。

圖1 試驗(yàn)組患者，女，72歲，結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移 A. 提取DVPCT掃描數(shù)據(jù)圖，黃線、橙線及綠線分別代表腹主動(dòng)脈、左腎靜脈及門(mén)靜脈TDC，提取3曲線峰值段(兩虛線間)掃描圖像進(jìn)行融合重建； B.VR圖示動(dòng)脈、門(mén)靜脈及腎靜脈融合顯像良好

1.4 圖像評(píng)價(jià) 由2名具有4年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師采用盲法測(cè)量并計(jì)算血管信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和對(duì)比度噪聲比(contrast-to-noise ratio, CNR)：SNR=血管CT值/豎脊肌CT值標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation, SD)，CNR=(血管CT值-豎脊肌CT值)/豎脊肌CT值SD；ROI面積為血管截面的2/3，將腹主動(dòng)脈及豎脊肌的ROI置于腹腔干起始層面，其余血管ROI置于其近心側(cè)管徑最粗處；取2名醫(yī)師測(cè)量的均值作為最終結(jié)果。之后由2名具有15年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科主任醫(yī)師采用盲法對(duì)VR圖像所示血管進(jìn)行5分制評(píng)分：5分，血管亮度好，邊緣光滑，無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影，可識(shí)別度非常好；4分，血管亮度較好，邊緣較光滑，無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影，可識(shí)別度較好；3分，血管亮度一般，邊緣欠光滑，無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影，不影響識(shí)別；2分，血管亮度較差，邊緣不光滑，有輕微運(yùn)動(dòng)偽影，影響血管識(shí)別；1分，血管亮度差，邊緣毛糙或有運(yùn)動(dòng)偽影，難以識(shí)別血管；0分，血管未顯示；取2位醫(yī)師評(píng)分均值為最終評(píng)分，以≥3分為合格。上述測(cè)量、計(jì)算及評(píng)分均選用試驗(yàn)組t-MIP圖像和對(duì)照組動(dòng)脈早期(動(dòng)脈)、動(dòng)脈晚期(腎靜脈)及門(mén)靜脈期(門(mén)靜脈)圖像。

記錄試驗(yàn)組DVPCT掃描及對(duì)照組增強(qiáng)掃描的劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product, DLP)，計(jì)算有效劑量(effective dose, ED)：ED≈0.015×DLP。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，行t檢驗(yàn)；以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料及等級(jí)資料，行秩和檢驗(yàn)；以頻數(shù)表示計(jì)數(shù)資料，行χ2檢驗(yàn)。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient, ICC)評(píng)價(jià)2觀察者間測(cè)量試驗(yàn)組血管SNR及CNR的一致性，以ICC<0.40為一致性差，0.40≤ICC<0.75一致性中等，ICC≥0.75一致性好；以Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià)觀察者間對(duì)試驗(yàn)組血管評(píng)分的一致性，Kappa<0.40為一致性差，0.40≤Kappa<0.75一致性中等，Kappa≥0.75一致性好。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

因存在解剖變異，試驗(yàn)組肝固有動(dòng)脈、胃結(jié)腸干及門(mén)靜脈右支總數(shù)目分別為20、21、23支，對(duì)照組肝固有動(dòng)脈和胃結(jié)腸干總數(shù)目分別為17和16支；試驗(yàn)組1例因胰腺癌侵犯導(dǎo)致無(wú)對(duì)比劑進(jìn)入脾靜脈。

試驗(yàn)組各血管SNR及CNR均高于對(duì)照組(P均<0.001)，見(jiàn)表1。試驗(yàn)組肝右動(dòng)脈及第一空腸動(dòng)脈評(píng)分均低于對(duì)照組(P均<0.05)，脾靜脈、門(mén)靜脈主干、門(mén)靜脈左支、門(mén)靜脈右支及左、右腎靜脈評(píng)分均高于對(duì)照組(P均<0.05)，但質(zhì)量合格率均無(wú)明顯組間差異(P均>0.05)；試驗(yàn)組胃左靜脈評(píng)分及合格率均高于對(duì)照組(P均<0.05)，而腸系膜下靜脈評(píng)分及合格率均低于對(duì)照組(P均<0.05)；其余血管評(píng)分及合格率組間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見(jiàn)圖1～4。

表1 試驗(yàn)組與對(duì)照組患者血管SNR及CNR比較

圖2 試驗(yàn)組患者，女，66歲，膽管癌 經(jīng)皮肝穿膽道引流術(shù)后VR圖示動(dòng)脈、門(mén)靜脈系統(tǒng)及腎靜脈融合顯像 圖3 試驗(yàn)組患者，男，78歲，胃癌 VR圖示在動(dòng)靜脈融合重建基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了腫瘤(藍(lán)色區(qū)域)與血管的三維融合

圖4 對(duì)照組患者，女，53歲，肝血管瘤 上腹部VR圖(A)示動(dòng)脈系統(tǒng)顯像良好，而門(mén)靜脈系統(tǒng)(B)顯像較差

2名醫(yī)師測(cè)量試驗(yàn)組腹腔干SNR的一致性中等(ICC=0.73，P<0.05)，其余各血管SNR及CNR的一致性均好(ICC均≥0.75，P均<0.05)；對(duì)第一空腸靜脈及胃結(jié)腸干評(píng)分的一致性均中等(Kappa=0.72、0.74，P均<0.05)，對(duì)其余各血管評(píng)分的一致性均好(Kappa均≥0.75，P均<0.05)。

試驗(yàn)組DLP及ED分別為(657.95±70.36)Gy·cm及(9.87±1.06)mSv，均高于對(duì)照組[(391.8±136.05)Gy·cm及(5.88±2.04)mSv](P均<0.05)。

3 討論

得益于新一代CT在探測(cè)器Z軸覆蓋范圍方面的突破，上腹部CT灌注成像現(xiàn)已從既往僅能對(duì)病變進(jìn)行小范圍灌注分析擴(kuò)展到可對(duì)上腹部多臟器全器官進(jìn)行灌注分析[4-8]，并有針對(duì)性地選擇病變、臟器或血管最佳強(qiáng)化圖像重建用于診斷和后處理[5-6,8-10]。DVPCT掃描包含動(dòng)、靜脈最佳強(qiáng)化時(shí)相，為提取動(dòng)、靜脈強(qiáng)化最佳范圍數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)上腹部動(dòng)靜脈融合顯像提供了基礎(chǔ)。

本研究通過(guò)前期預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)層厚及層間距均為1.00 mm時(shí)DVPCT顯示血管質(zhì)量欠佳，原因可能在于DVPCT呼吸校正難以完全消除呼吸運(yùn)動(dòng)的影響，且層厚越薄、影響越大，故將試驗(yàn)組ADMIER重建層厚及層間距均設(shè)為1.50 mm。

本研究發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組上腹部各血管SNR及CNR均明顯高于對(duì)照組，且脾靜脈、門(mén)靜脈、門(mén)靜脈左右支、胃左靜脈及雙腎靜脈評(píng)分均高于對(duì)照組，可能由于試驗(yàn)組提取了目標(biāo)血管峰值強(qiáng)化數(shù)據(jù)，而對(duì)照組所行傳統(tǒng)掃描易受個(gè)體差異的影響。此外，試驗(yàn)組肝右動(dòng)脈及第一空腸動(dòng)脈評(píng)分均低于對(duì)照組，可能原因在于試驗(yàn)組掃描層厚及層間距均大于對(duì)照組(1 mm)，顯示小血管能力不及對(duì)照組，或與DVPCT圖像因呼吸校正而丟失信息有關(guān)；試驗(yàn)組腸系膜下靜脈評(píng)分亦明顯低于對(duì)照組，可能由于腸系膜下靜脈引流臟器位置較低，導(dǎo)致門(mén)靜脈強(qiáng)化峰值時(shí)間內(nèi)對(duì)比劑回流較少。

得益于第3代雙源CT球管功率的提升[11]，本研究采用低管電壓聯(lián)合低管電流掃描，發(fā)現(xiàn)DVPCT平均ED僅為(9.87±1.06)mSv，低于部分報(bào)道[4-6,10]而與余鑫等[7,9]的結(jié)果相仿。

綜上所述，通過(guò)提取DVPCT掃描動(dòng)、靜脈強(qiáng)化最佳時(shí)相內(nèi)的數(shù)據(jù)，可較好地實(shí)現(xiàn)上腹部動(dòng)脈、門(mén)靜脈及腎靜脈三維融合成像。但本研究未觀察肝靜脈融合顯像，且腹主動(dòng)脈至門(mén)靜脈強(qiáng)化峰值段時(shí)間內(nèi)胰腺?gòu)?qiáng)化較明顯，對(duì)血管存在重疊干擾，有待優(yōu)化后處理以進(jìn)一步改善圖像質(zhì)量。