犬多層螺旋CT肝多期增強掃描技術(shù)研究

廖 云，郭譯文，李翎旭，蘇澤楠，蔣懷德，楊德吉，趙艷兵，姚大偉

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院獸醫(yī)影像診斷中心，南京 210095)

肝是動物機體最大的實質(zhì)性器官，也是最大的腺體，具有獨特的血流動力學(xué)特征和復(fù)雜的生理功能。世界小動物獸醫(yī)協(xié)會(WSAVA)將小動物肝疾病劃分為4類：血管性疾病、膽道疾病、實質(zhì)性疾病和腫瘤性肝膽疾病。影像學(xué)檢查對于肝疾病的診斷和治療可提供極大的幫助，其中，以增強CT的診斷準確性最高。在醫(yī)學(xué)上，腹部CT對于超過95%的腫塊性病變診斷是有用的。CT掃描可以診斷肝腫瘤、肝囊腫、肝結(jié)節(jié)增生等，并且可以清楚的看到病變部位、形態(tài)、數(shù)量，并測量其大小，而肝多期增強掃描可以明顯提高小病灶的檢出率，觀察病變的強化特性，對病變進行定性、鑒別診斷，其中肝血管造影是診斷血管性肝疾病的金標準。隨著獸醫(yī)領(lǐng)域CT設(shè)備的引進，小動物腫瘤性疾病的診斷率大大提高，雖然在醫(yī)學(xué)上已經(jīng)建立了詳細的CT多期增強掃描方案，但在小動物上對于肝的多期增強掃描方案的研究卻很匱乏。因此本研究以不同體型的犬為研究對象，重點研究了造影劑劑量、注射速率以及掃描延遲時間對多期增強掃描獲得肝圖像質(zhì)量的影響，以期建立小動物肝多期增強掃描方案標準。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

9只健康本地雜種犬，小型犬(<10 kg)3只，中型犬(10～20 kg)4只，大型犬(>20 kg)2只。在試驗前進行血常規(guī)和血液生化檢查，未發(fā)現(xiàn)各指標異常。試驗犬飼養(yǎng)在通風(fēng)良好、環(huán)境整潔的房間。

1.2 主要藥品及儀器設(shè)備

碘海醇100 mL：35 g(I)(湖南金健藥業(yè)有限公司)，舒眠寧II(本實驗室制備)；X射線計算機斷層攝影設(shè)備supria 32排16層(日立)；高壓注射泵Zenith-C11(深圳市信冠機電有限公司)。

1.3 試驗方法

1.3.1 動物準備 試驗犬禁食、禁水12 h，麻醉前肌內(nèi)注射阿托品(0.04 mg·kg)，舒眠寧II肌內(nèi)注射(0.05 mL·kg)麻醉，前肢頭靜脈埋置22 G留置針。

1.3.2 CT平掃 試驗犬麻醉后俯臥于檢查床上，將患犬前肢向前牽拉，后肢向后牽拉，腹部貼在檢查床上，正中矢狀面與檢查床垂直，固定患犬后將檢查部位送入掃描架，使矢狀面激光定位線與棘突重合，基線位于橫隔前緣。常用參數(shù)：層厚1.25～2.50 mm，管電壓120 kV，管電流200 mA，螺距1，窗寬、窗位分別為300、40 HU。掃描范圍為橫膈前緣至左側(cè)腎門，掃描模式為容積掃描。

1.3.3 造影劑劑量及速率優(yōu)化 選擇碘海醇(350 mg·mL，以I含量計，下同)作為造影劑。采用動態(tài)掃描模式優(yōu)化碘海醇的使用劑量(500、575、650 mg·kg)，優(yōu)化造影劑注射速率(2、3 mL·s)。首先進行CT平掃，選擇適合觀察的橫斷面作為檢測層，如圖1所示，該檢測層位于門靜脈右干分叉處橫斷面，此斷面可同時測量主動脈、門靜脈和肝實質(zhì)值。前肢頭靜脈注射造影劑，然后注射生理鹽水(1 mL·kg)，速率同碘海醇。掃描和造影劑推注同時啟動，從開始注射造影劑起，每0.75 s掃描一次檢測層，掃描模式為動態(tài)掃描。連續(xù)監(jiān)測75 s。掃描條件：電壓120 kV，電流200 mA，球管旋轉(zhuǎn)時間0.75 s，層厚1.25 mm。所有CT圖像采用相同的窗寬(300 HU)和窗位(40 HU)進行評價。在檢測層斷面上于主動脈中心、門靜脈中心和肝左外葉、左內(nèi)葉、右外葉放置圓形感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，測量各部位的值，肝實質(zhì)測量需避開肝血管及膽道系統(tǒng)(圖1虛線圓圈所示)。以掃描時間作為橫坐標，值作為縱坐標，繪制時間-密度曲線。統(tǒng)計造影前后主動脈、門靜脈及肝實質(zhì)值。如圖2所示，造影前主動脈值：掃描開始后到造影劑未到達主動脈之前所有時間點的值的平均值。造影前門靜脈值：掃描開始后14個時間點的值的平均值。造影前肝實質(zhì)值：掃描開始后14個時間點的值的平均值。造影后主動脈值：主動脈峰值附近CT值較高的14個時間點的值的平均值。造影后門靜脈值：門靜脈峰值附近值較高的14個時間點的值的平均值。造影后肝實質(zhì)值：肝實質(zhì)峰值附近值較高的14個時間點的值的平均值。計算主動脈、門靜脈、肝實質(zhì)增強值(Δ=造影后值-造影前值)。造影劑劑量和速率選擇標準：選擇主動脈、門靜脈、肝實質(zhì)Δ最大的組別，在Δ差異不顯著的情況下，考慮到造影劑對腎功能的影響，選擇劑量最少的組別作為最佳造影劑劑量和速率標準。

a.主動脈；b.后腔靜脈；c.肝右外葉；d.門靜脈；e.肝右內(nèi)葉；f.肝左外葉；g.肝左內(nèi)葉a. Aorta；b. Posterior vena cava；c. Right outer lobe of liver；d. Portal vein; e. Right inner lobe of liver；f. Left outer lobe of liver；g. Left inner lobe of liver圖1 檢測層Fig.1 Detection layer

I.造影前主動脈CT值；II.造影前門靜脈CT值；III.造影前肝實質(zhì)CT值；IV.造影后主動脈CT值；V.造影后門靜脈CT值；VI.造影后肝實質(zhì)CT值I. CT value of aorta before angiography；II. CT value of portal vein before angiography；III. CT value of liver parenchyma before angiography；IV. CT value of aorta after angiography；V. CT value of portal vein after angiography；VI. CT value of liver parenchyma after angiography圖2 時間-密度曲線Fig.2 Time-density curve

1.3.4 確定最佳掃描延遲時間 使用最佳造影劑劑量、速率對不同體型的犬進行動態(tài)掃查，測量主動脈、門靜脈、肝實質(zhì)的值，方法同“1.3.3”，以掃描時間作為橫坐標，值作為縱坐標，繪制時間-密度曲線，統(tǒng)計造影后主動脈、門靜脈及肝實質(zhì)達到峰值的時間即達峰時間()。計算主動脈、門靜脈及肝實質(zhì)達峰時間與注射時間的差值，即Δ/Δ/Δt，Δ：主動脈與注射時間的差值，Δ：門靜脈與注射時間的差值；Δ：肝實質(zhì)與注射時間的差值。根據(jù)上述結(jié)果確定掃描延遲時間，延遲時間=注射時間+Δ/Δ/Δ-1/2掃描時間，其中,注射時間為造影劑注射時間與生理鹽水注射時間的總和(精確到個位數(shù)，四舍五入)，具體計算方法為注射時間=體重(kg)×碘劑量/碘濃度/注射速率+體重(kg)×生理鹽水劑量(1 mL·kg)/注射速率(s)，本研究采用碘劑量為575 mg·kg，碘濃度為350 mg·mL。掃描時間為CT掃描設(shè)備根據(jù)動物掃描范圍系統(tǒng)計算得到。

1.3.5 臨床應(yīng)用 使用最佳造影劑劑量、速率，最佳掃描延遲時間進行臨床病例掃查，獲取圖像，兩名獸醫(yī)放射科醫(yī)生在不事先了解對比劑注射方案的情況下，使用4分制評分系統(tǒng)(1分：動脈期肝動脈未充盈，門脈期門靜脈未充盈，實質(zhì)期肝實質(zhì)增強值<50 HU；2分：動脈期肝動脈充盈不佳，門脈期門靜脈充盈不佳，肝實質(zhì)值增強<50 HU；3分：動脈期肝動脈充盈良好，門脈期門靜脈充盈良好，肝實質(zhì)增強值>50 HU；4分：動脈期肝動脈充盈良好，外周分支顯現(xiàn)良好，門脈期門靜脈充盈良好，外周分支顯現(xiàn)良好，實質(zhì)期肝實質(zhì)增強>50 HU，圖像質(zhì)量良好)。3分及以上效果良好，可以用于診斷。

2 結(jié) 果

2.1 最佳造影劑量和注射速率優(yōu)化

采用不同的造影劑劑量和注射速率進行動態(tài)掃描，獲得主動脈、門靜脈、肝實質(zhì)的值，計算主動脈、門靜脈、肝實質(zhì)的Δ，結(jié)果如表1所示，相同的注射速率下，隨著造影劑劑量的增加，主動脈、門靜脈、肝實質(zhì)Δ增加。對于主動脈和門靜脈Δ，650 和575 mg·kg碘用量差異不顯著，但顯著高于500 mg·kg。對于肝實質(zhì)，650、575、500 mg·kg3個用量之間沒有顯著差異。相同造影劑用量，注射速率對主動脈、門靜脈、肝實質(zhì)Δ影響不顯著。因此研究選擇575 mg·kg碘海醇用量和3 mL·s注射速率進行后續(xù)延遲時間的研究。

表1 主動脈、門靜脈、肝實質(zhì)區(qū)域ΔCTEmaxTable 1 ΔCTEmax of aorta, portal vein and liver parenchyma

2.2 最佳延遲時間

采用最佳造影劑劑量(575 mg·kg)、速率(3 mL·s)進行動態(tài)掃描，獲得主動脈、門靜脈、肝實質(zhì)的值，統(tǒng)計主動脈、門靜脈、肝實質(zhì)的達峰時間()，結(jié)果如表2所示。達峰值時間隨體重、注射時間的增加而增加，且隨著體重的不斷增加，大型犬的增加幅度變小，Δ變小。動物的體重對延遲時間有較明顯的影響，將動物分為3種體型，計算得到小、中、大型犬Δ分別為7、9、和4 s，Δ分別為21、23和17 s，Δ分別為41、44和34 s。肝各期的掃描延遲時間如表3所示，不同體型，掃描延遲時間存在差異，掃描時間亦存在差異，各期掃描延遲時間以“注射時間+Δ/Δ/Δ-1/2掃描時間”表示。

表2 主動脈、門靜脈、肝實質(zhì)tmaxTable 2 tmax of aorta, portal vein and liver parenchyma

表3 各期延遲時間Table 3 Delay time of each period

2.3 臨床應(yīng)用圖像質(zhì)量分析

采用最佳造影劑劑量(575 mg·kg)、速率(3 mL·s)及最佳掃描延遲時間應(yīng)用于100例臨床病例，獲取圖像如圖3所示，可以看到的動脈期主動脈、肝動脈及其遠端分支充盈良好，門脈期門靜脈及其遠端分支充盈良好，實質(zhì)期肝實質(zhì)值上升>50 HU，各期圖像質(zhì)量良好。兩名獸醫(yī)放射科醫(yī)生對圖像質(zhì)量評分，100例病例評分結(jié)果如表4所示，兩位醫(yī)生對所有病例的評分均在3分以上，對超過80%的病例評分4分，說明使用本研究所采用的造影劑劑量(575 mg·kg)、速率(3 mL·s)及最佳掃描延遲時間，絕大多數(shù)病例獲得的圖像質(zhì)量良好，對于肝疾病的診斷效果良好。

A.動脈期；B.門脈期；C.實質(zhì)期A. Arterial phase；B. Portal phase；C. Substantive period圖3 肝多期增強掃描圖像Fig.3 Multi-phase enhance scanning image of live

表4 圖像質(zhì)量評分結(jié)果Table 4 Image quality score results %

3 討 論

CT平掃可通過對肝實質(zhì)密度的檢測反映肝的病變，而造影檢查在平掃的基礎(chǔ)上可以更加清楚的顯示病變的輪廓，并根據(jù)不同病變的造影增強特點進行鑒別診斷。因此肝CT多期增強掃描有助于鑒別診斷肝占位性病變，為臨床治療奠定基礎(chǔ)。

在肝多期增強掃描中，對于造影劑條件，能改變的因素共有4個，即造影劑劑量、濃度、注射速率和注射時間。劑量、濃度、注射速率均主要影響肝增強時間密度曲線的縱軸，即CT增強值，而注射時間則主要影響時間密度曲線的橫軸，即各期在時間上的分布。

在考慮造影劑劑量時，均以mg·kg(以I含量計)表示，而不是以mL·kg表示，這是因為，碘總量才是影響肝成像能力真正因素。從研究結(jié)果來看，相同注射速率下，劑量越高，肝實質(zhì)增強值越高。醫(yī)學(xué)研究表明，與增強前相比，肝值上升50 HU以上將利于肝腫瘤的診斷，確定最佳劑量為600 mg·kg。而在大多數(shù)獸醫(yī)研究中，基本為800 mg·kg的劑量，遠遠高于醫(yī)學(xué)上造影劑劑量。醫(yī)學(xué)研究表明，碘制劑存在引發(fā)對比劑腎病、對比劑外滲及其他全身不良反應(yīng)的風(fēng)險。也已經(jīng)有很多獸醫(yī)研究者在嘗試通過增加鹽水沖刷來降低造影劑的用量。在本研究中，選取了3個造影劑劑量進行優(yōu)化，最終選擇了575 mg·kg的造影劑劑量，此劑量既能達到最佳的造影增強效果(使所有試驗動物的肝實質(zhì)CT增強值>50 HU)，且遠小于大部分獸醫(yī)文獻造影劑劑量，對于健康動物腎功能無明顯影響。

對于造影劑的濃度，研究表明，造影劑濃度對于肝多期增強掃描的影響，遠小于造影劑用量及注射速率的影響。當用量能夠滿足肝實質(zhì)增強的條件，對比劑注射速率能滿足動脈期動脈CT增強值時，使用低濃度的造影劑也可以獲得較好的造影效果。所以，本研究在對造影條件進行優(yōu)化時，并未比較各濃度下造影增強效果，而直接選取市面上最常見的造影劑濃度(100 mL：35 g I)。

注射速率是影響單位時間碘量的最直接也是最重要的因素，而碘流率直接決定了動脈期主動脈的增強和富血供腫瘤的增強。醫(yī)學(xué)研究表明，對富血供肝細胞癌檢出能力方面，注射速率最少需要3 mL·s以上。在獸醫(yī)臨床上，對于肝多期增強掃描，注射速率從0.5～5 mL·s不等。由于病例數(shù)量有限，目前并未有明確的研究統(tǒng)計注射速率對富血供肝細胞瘤檢出率的影響。相比較人的造影增強來說，造影劑對于犬主動脈的增強有所不同。對于體重小的犬，高的注射速率可以形成較大的主動脈峰值，但造成了主動脈時間-密度曲線的高斜率，并不利于16層螺旋CT的掃描。有研究表明，造影劑注射時間越短，動脈期的延遲時間就越難確定。所以對于體重較輕動物的掃描，往往存在難以抓住最佳動脈期延遲時間的問題。在本研究中，設(shè)定的兩個速率(2、3 mL·s)之間并未發(fā)現(xiàn)明顯的肝實質(zhì)峰值到達時間差別。最終根據(jù)主動脈、門靜脈及肝實質(zhì)CT增強值確定最佳造影劑速率為3 mL·s。

本研究并未深入探討固定注射時間對造影效果的影響，一方面，是由于犬的體重差異過大，導(dǎo)致造影劑劑量差異過大，若固定造影劑注射時間，則小型犬注射速率過低，導(dǎo)致主動脈峰值過低，大型犬造影劑劑量過大，將出現(xiàn)注射速率過高的問題，增加了造影劑的注射風(fēng)險。在本研究中，注射時間對各期延遲時間的影響可由公式推導(dǎo)而來，也就無需過多擔心經(jīng)驗性掃描錯過最佳延遲時間的問題了。

在獲取最佳造影條件后，如何讓造影效果在多期增強掃描中得到最大化的呈現(xiàn)，一個至關(guān)重要的因素就是選擇合適的掃描時間了，合適的掃描時間直接決定了各期增強掃描的成敗。肝相比較其他臟器特殊，為動脈和門靜脈雙重血供，所以肝的多期增強掃描主要分為3期：①動脈(晚)期：肝動脈濃度達到峰值，門靜脈逐漸強化，肝靜脈無強化，利于診斷肝富血供腫瘤。②門脈期：門靜脈、肝動脈、肝靜脈強化良好，利于診斷肝血管瘤和膽道異常等。③肝實質(zhì)期：肝濃度達到峰值所有血管對比度強化均勻，利于診斷肝單純囊性病變、乏血供腫瘤等。本研究根據(jù)肝增強的時間-密度曲線所反映的增強特點，統(tǒng)計造影后主動脈、門靜脈及肝實質(zhì)達到CT峰值的時間即達峰時間()，計算主動脈、門靜脈及肝實質(zhì)達峰時間與注射時間的差值平均值，即Δ/Δ/Δ，根據(jù)統(tǒng)計及計算結(jié)果確定各期掃描延遲時間公式為“延遲時間=注射時間+Δ/Δ/Δ-1/2掃描時間”。有研究表明，延遲時間=達峰時間-1/2掃描時間，而對于CT造影檢查中的對比劑注射，達峰時間主要受注射時間影響，并受到一部分團注時間影響。所以在本研究所得到的公式中引入了“注射時間”這個因素，在此公式中，注射時間為造影劑和生理鹽水的總注射時間，Δ為達峰時間與注射時間的差值平均值，而掃描時間直接由CT機器的系統(tǒng)決定，低排的CT機器掃描時間長，掃描范圍也影響掃描時間。使用本研究所得到的最佳造影劑條件：劑量575 mg·kg、生理鹽水1 mL·kg、速率3 mL·s以及最佳各期掃描延遲時間“注射時間+Δ/Δ/Δ-1/2掃描時間”(表3)，即使16層螺旋CT在犬的掃描上也可達到一個令人滿意的效果，完全可以應(yīng)用于臨床上犬肝疾病的CT造影檢查，獲得的圖像質(zhì)量良好，對于肝疾病的診斷效果良好。

4 結(jié) 論

本研究建立了犬肝多期增強掃描操作規(guī)范，采用碘海醇劑量575 mg·kg(I含量)、生理鹽水劑量1 mL·kg、注射速率3 mL·s的條件進行造影。肝動脈期、門脈期、實質(zhì)期最佳掃描延遲時間可用公式“注射時間+-1/2掃描時間”計算得到，其中，小、中、大3種體型犬的分別為7、9和4 s，分別為21、23、和17 s，分別為41、44和34 s。