胰腺癌的CT灌注成像研究进展

【摘要】  胰腺癌是一种常见的恶性肿瘤,预后差。肿瘤血管生成与肿瘤的发生和转移密切相关。研究肿瘤血流灌注在胰腺癌的诊断和治疗策略方面具有重要价值。本文主要介绍CT灌注成像在胰腺癌诊断和治疗领域的研究进展。

【关键词】  胰腺癌;灌注;CT

　【Abstract】 Pancreatic cancer is a common malignant tumor with a poor prognosis.Tumor angiogenesis plays an important role in tumor growth and metastasis.Therefore,the estimation of perfusion in pancreatic cancer is useful for both diagnosis and selection of the therapeutic strategy.Here the development of CT perfusion imaging on the diagnosis and therapy of pancreatic cancer is reviewed.

　　【Key words】 pancreatic cancer;perfusion;computed tomography

　　胰腺癌(pancreatic cancer)主要指胰外分泌胰腺癌,是一种最常见的胰腺肿瘤。胰腺癌恶性程度高,发展较快,预后较差,在症状出现后平均寿命约1年左右。近年出现的CT灌注成像(computed tomography perfusion imaging,CTPI)技术在良好地显示组织器官解剖结构的同时,还能定量测定其血流灌注量,在肿瘤的诊断及治疗等方面均具有重要的应用价值[113]。本文对CT灌注成像技术在胰腺癌诊治中的研究进展进行综述。

　　1 CT灌注成像的基本原理

　　灌注(perfusion)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,在一定程度上反映器官和组织的血流动力学状态及其功能情况。CT灌注成像就是利用CT快速(增强)扫描,以获取能反映局部组织内血供特性的一种新型影像检查技术。在静脉注射对比剂的同时,对选定的层面进行连续扫描,以获得该层面内每一像素的密度随强化时间而演变的曲线,称为时间密度曲线(timedensity curves,TDC),根据TDC,利用不同的数学模型即可计算出组织的各种灌注参数,以全面评价组织器官的血流灌注状态[1,2,10,14]。

　　在计算CT灌注参数的数学模型中,非去卷积模型(nondeconvolution model)(斜率法)利用了对比剂首过状态下可忽略静脉流出的假定,概念相对简单,便于理解,但要求注射对比剂流率较大,增加了操作的难度和危险性。去卷积模型(deconvolution model)概念较为复杂,根据实际情况考虑了流入动脉和流出静脉的血液进行数学计算处理,主要反映的是注射对比剂后组织器官中存留的对比剂随时间的变化量,计算的灌注参数及意义:(1)血流量(bloodflow,BF):指在单位时间内流经一定量组织血管结构的血流量;(2)血容量(blood volume,BV):指存在于局部区域组织血管结构内的血流量;(3)平均通过时间(mean transfertime,MTT):主要反映的是CT对比剂通过毛细血管网的时间,BF、BV和MTT的关系符合公式:BF =BV/MTT。(4)表面通透性(permeability surface,PS):指对比剂经由毛细血管内皮进人细胞间隙的单向传输速率。

　　2 胰腺CT灌注成像技术

　　胰腺CT灌注成像方法:常规先行上腹部CT平扫,以确定胰腺及病灶的位置。灌注扫描以病变最大层面为中心上下涵盖20～80 mm(根据不同探测器宽度)。层厚选择3～5 mm,120 kV/60～80 mAs,512×512 矩阵。应用高压注射器经肘静脉团注非离子型对比剂,注射速率3～5 ml/s,总量约45～50 ml,数据采集约50 s。扫描期间受检者要求在平静呼吸状态下以腹带控制腹式呼吸。扫描所得原始数据传输到工作站,用CT灌注软件进行数据分析。

　　3 正常胰腺CT灌注成像研究

　　近年,国内外学者均在进行胰腺CT灌注成像研究[10,12,15]。文献中测得正常胰腺各灌注值,以及不同年龄和性别的灌注值有所不同。Miles等[10]对8例正常胰腺进行CT灌注成像扫描,测得正常胰腺灌注值为1.25～1.66 ml·min1·ml1(平均:1.52 ml·min1·ml1)。Xu等[12]采用64层螺旋CT对36例正常胰腺进行CT灌注扫描,结果测得正常胰腺CT灌注值BF、BV和PS值分别为(135.24±48.36) ml·100 g1·min1、(200.55±54.96) ml/100 g和(49.75±24.27) ml·min1·100 g1,胰腺头部、颈部、体部及尾部BF、BV和PS值无显著差异(P>0.05),表现出均匀一致的灌注特征。Tsushima等[15]对23例正常胰腺进行CT灌注扫描,结果发现胰腺灌注量与年龄呈负相关(r=0.699,P<0.000 5),而性别之间没有差异。测量结果不一致可能与各学者采用的胰腺CT灌注扫描方法、对比剂团注速率、样本构成和设备性能等多种因素有关。

　　4 胰腺癌CT灌注成像研究

　　4.1 胰腺癌血流灌注特点

　　胰腺癌CT灌注成像研究表明胰腺癌为少血供肿瘤,胰腺癌组织BF、BV和PS值显著低于正常胰腺组织BF、BV和PS值[11,12,15]。CT灌注成像对胰腺癌的诊断具有重要参考价值[11,12]。

　　4.2 CT灌注参数与肿瘤血管生成

　　CT灌注成像可以很好地区分肿瘤实质组织与坏死组织,肿瘤活跃部位灌注值较高。在穿刺活检之前行CT灌注扫描,可以更好地确定活检部位,避免因取样误差而造成误诊。同时,CT灌注成像在肿瘤的分级方面亦具有重要的应用价值[16]。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是刺激内皮细胞增生最主要而直接的因子,微血管密度(microvessel density,MVD)被认为是判断肿瘤血管生成程度的金标准,与肝癌的生长、转移和预后密切相关[17]。采用活检明确肿瘤MVD不仅是侵入性方法,也受到采样误差的影响,对肿瘤血管生成评价的价值有限。新生肿瘤血管具有一定的MVD,MVD的增加使单位时间内单位组织内血流量增加,虽然在各种影像上不能直接观察到微血管,但可以从组织灌注方面发现相关信息[18]。d'Assignies等[19]采用多层螺旋CT灌注成像研究了28例胰腺内分泌肿瘤,结果发现肿瘤BF与MVD密切相关(r=0.620,P<0.001),有淋巴结转移或肝转移的肿瘤MTT较长。程祝忠等[20]也报道了类似研究结果。传统影像从形态学上有时难以区分病灶的良恶性,如常见的孤立肺结节(solitary pulmonary nodule,SPN)。动态CT扫描可以获得与肿瘤血管生成的相关信息,有助于肿瘤的诊断和鉴别诊断[18,2127]。Miles等[18]采用CT灌注成像技术研究了转移性肝癌血管生成情况,结果发现,肝转移瘤和转移瘤周边肝组织的动脉灌注量高于正常灌注值,并与患者存活率相关,CT灌注成像技术为活体判断肿瘤血管情况提供了一种新方法,并具有与病理组织学一样的价值。Hattori等[27]对23例胰腺癌进行动态增强CT扫描,并对切除标本进行病理对照研究,发现动脉期强化值与VEGF和MVD相关,表明胰腺癌强化类型与肿瘤血管生成相关。与病理组织学方法相比,CT灌注成像技术具有不需要病理标本、无创性和可重复性等优点。

　　4.3 指导穿刺活检

　　对于异质性肿瘤,活检取材部位不同影响到其病理分级。在活体利用CT灌注成像对采样区域进行引导,可以避免异质性肿瘤活检的采样误差,而对活检困难以及肿瘤分级可能随时间而发生变化的病例,CT灌注成像具有同样的应用价值[28]。

　　4.4 治疗反应评价

　　由于肿瘤的血液供应与肿瘤的生物学特性相关,采用CT灌注成像研究胰腺癌及其周围组织的血流动力学信息,有利于临床治疗方案的制定,如侵袭性肿瘤需要附加治疗或终止其无益的侵袭性局部治疗。

　　CT灌注成像技术可以用于肿瘤治疗反应评价[9,2936]。Park等[35]采用64层螺旋CT对采用同步放化疗(concurrent chemotherapy and radiation therapy,CCRT)治疗的30例胰腺癌进行CT灌注成像研究,治疗前测量血浆与细胞血管外之间(blood plasma and extracellular extravascular space,EES)的容积传输常数[volume transfer constant,K(trans)]及BV,根据治疗后3、6个月CT随访结果确定治疗反应,比较反应组和无反应组之间的参数差异,结果治疗后3个月,30例中20例对治疗有反应,其治疗前的K(trans)明显高于无反应组[分别为(50.8±30.5) ml·100 ml1·min1和(19.0±10.8) ml·100ml1·min1,P=0.001];治疗后6个月,18例中10例对治疗有反应,其治疗前的K(trans)明显高于无反应组[分别为(58.6±43.2) ml·100 ml1·min1和(19.8±10.9) ml·100 ml1·min1,P=0.002];对治疗有反应者其BV值较无反应组高,但差异无统计学意义。该研究显示高K(trans)胰腺癌对CCRT反应好,CT灌注成像可以用于预测胰腺癌治疗反应。

　　肿瘤经过化疗、放疗或介入治疗后,瘤体内出现组织坏死及纤维化,但是肿瘤体积改变不明显[37],常规影像检查难以从形态上进行判断和评价。CT灌注成像在显示组织器官解剖结构的同时,还可提供组织灌注定量信息,无创性评价肿瘤治疗后的血流灌注变化[9,24,2931]。Suetomi等[24]对应用吉西他滨治疗的13例胰腺癌进行增强超声及动态CT扫描研究,结果发现治疗后6例胰腺癌肿瘤标志物水平下降50%,在灌注扫描图像上清晰地显示出其少血供区域,动态增强CT和超声显示肿瘤体积减少分别为(13.1±5.5)%和(21.1±14.1)%。Meijerink等[33]采用CT灌注成像观察了13例胸部及腹部肿瘤抗肿瘤治疗前及治疗后4～6周血流动力学变化,发现治疗后肝外病灶血流灌注量下降18%,肝内病灶血流灌注量下降39%,认为CT灌注成像可以用于监测抗肿瘤治疗后肿瘤组织血流灌注变化。

　　综上所述,胰腺癌为少血供肿瘤,胰腺癌组织BF、BV和PS值显著低于正常胰腺组织BF、BV和PS值。CT灌注成像能精确测定胰腺及其周围组织血流灌注量,在胰腺癌的诊断和治疗等方面均具有重要的应用价值。

【参考文献】
  　[1] Rees S.Measurement of tissue perfusion by dynamic computed tomography[J].Br J Radiol,1992,65(774):554555.

　　[2] Miles KA.Measurement of tissue perfusion by dynamic computed tomography[J].Br J Radiol,1991,64(761):409412.

　　[3] Fournier LS,Cuenod CA,de Bazelaire C,et al.Early modifications of hepatic perfusion measured by functional CT in a rat model of hepatocellular carcinoma using a blood pool contrast agent[J].Eur Radiol,2004,14(11):21252133.

　　[4] Yeung WT,Lee TY,Del Maestro RF,et al.Effect of steroids on iopamidol bloodbrain transfer constant and plasma volume in brain tumors measured with Xray computed tomography[J].J Neurooncol,1994,18(1):5360.

　　[5] Lazanyi KS,Abramyuk A,Wolf G,et al.Usefulness of dynamic contrast enhanced computed tomography in patients with nonsmallcell lung cancer scheduled for radiation therapy[J].Lung Cancer,2010 Apr 3[Epub ahead of print].

　　[6] Squillaci E,Manenti G,Cicciò C,et al.PerfusionCT monitoring of cryoablated renal cells tumors[J].J Exp Clin Cancer Res,2009,28(1):138.

　　[7] Ng QS,Goh V,Milner J,et al.Quantitative helical dynamic contrast enhanced computed tomography assessment of the spatial variation in whole tumour blood volume with radiotherapy in lung cancer[J].Lung Cancer,2010,69(1):7176.

　　[8] Pandharipande PV,Krinsky GA,Rusinek H,et al.Perfusion imaging of the liver:current challenges and future goals[J].Radiology,2005,234(3):661673.

　　[9] Tsushima Y,Funabasama S,Aoki J,et al.Quantitative perfusion map of malignant liver tumors,created from dynamic computed tomography data[J].Acad Radiol,2004,11(2):215223.

　　[10] Miles KA,Hayball MP,Dixon AK.Measurement of human pancreatic perfusion using dynamic computed tomography with perfusion imaging[J].Br J Radiol,1995,68(809):471475.

　　[11] Kandel S,Kloeters C,Meyer H,et al.Wholeorgan perfusion of the pancreas using dynamic volume CT in patients with primary pancreas carcinoma:acquisition technique,postprocessing and initial results[J].Eur Radiol,2009,19(11):26412646.

　　[12] Xu J,Liang Z,Hao S,et al.Pancreatic adenocarcinoma:dynamic 64slice helical CT with perfusion imaging[J].Abdom Imaging,2009,34(6):759766.

　　[13] 梁道明，陈嘉勇，张毅，等.人生长激素对人胰腺癌细胞增殖和调亡的影响[J].成都医学院学报,2101,5(2):101104.

　　[14] Miles KA,Hayball M,Dixon AK.Colour perfusion imaging:a new application of computed tomography[J].Lancet,1991,337(8742):643645.

　　[15] Tsushima Y,Kusano S.Agedependent decline in parenchymal perfusion in the normal human pancreas:measurement by dynamic computed tomography[J].Pancreas,1998,17(2):148152.

　　[16] Dugdale PE,Miles KA,Bunce I,et al.CT measurement of perfusion and permeability within lymphoma masses and its ability to assess grade,activity,and chemotherapeutic response[J].J Comput Assist Tomogr,1999,23(4):540547.

　　[17] Weidner N,Folkman J,Pozza F,et al.Tumor angiogenesis:a new significant and independent prognostic indicator in earlystage breast carcinoma[J].J Natl Cancer Inst,1992,84(24):18751887.

　　[18] Miles KA,Leggett DA,Kelley BB,et al.In vivo assessment of neovascularization of liver metastases using perfusion CT[J].Br J Radiol,1998,71(843):276281.

　　[19] d'Assignies G,Couvelard A,Bahrami S,et al.Pancreatic endocrine tumors:tumor blood flow assessed with perfusion CT reflects angiogenesis and correlates with prognostic factors[J].Radiology,2009,250(2):407416.

　　[20] 程祝忠,许国辉,黄娟,等.胰腺癌CT灌注成像表现及其生物学相关性研究[J].四川大学学报(医学版),2009,40(3):521524.

　　[21] Zhang M,Kono M.Solitary pulmonary nodules:evaluation of blood flow patterns with dynamic CT[J].Radiology,1997,205(2):471478.

　　[22] Swensen SJ,Viggiano RW,Midthun DE,et al.Lung nodule enhancement at CT:multicenter study[J].Radiology,2000,214(1):7380.

　　[23] Tateishi U,Nishihara H,Watanabe S,et al.Tumor angiogenesis and dynamic CT in lung adenocarcinoma:radiologicpathologic correlation[J].J Comput Assist Tomogr,2001,25(1):2327.

　　[24] Suetomi Y,Kitano M,Kudo M,et al.Evaluation of therapeutic response to gemcitabine in pancreatic cancer[J].Hepatogastroenterology,2008,55(8687):17851788.

　　[25] Miles KA.Tumour angiogenesis and its relation to contrast enhancement on computed tomography:a review[J].Eur J Radiol,1999,30(3):198205.

　　[26] Li ZP,Meng QF,Sun CH,et al.Tumor angiogenesis and dynamic CT in colorectal carcinoma:radiologicpathologic correlation[J].World J Gastroenterol,2005,11(9):12871291.

　　[27] Hattori Y,Gabata T,Matsui O,et al.Enhancement patterns of pancreatic adenocarcinoma on conventional dynamic multidetector row CT:correlation with angiogenesis and fibrosis[J].World J Gastroenterol,2009,15(25):31143121.

　　[28] Miles KA,Griffiths MR.Perfusion CT:a worthwhile enhancement[J]. Br J Radiol,2003,76(904):220231.

　　[29] Kan Z,Kobayashi S,Phongkitkarun S,et al.Functional CT quantification of tumor perfusion after transhepatic arterial embolization in a rat model[J].Radiology,2005,237(1):144150.

　　[30] Tsushima Y,Unno Y,Koizumi J,et al.Hepatic perfusion changes after transcatheter arterial embolization(TAE)of hepatocellular carcinoma:measurement by dynamic computed tomography(CT)[J].Dig Dis Sci,1998,43(2):317322.

　　[31] Lin WY,Wang SJ,Yeh SH.Hepatic perfusion index in evaluating treatment effect of transcatheter hepatic artery embolization in patients with hepatocellular carcinoma[J].Neoplasma,1995,42(2):8992.

　　[32] Bisdas S,Rumboldt Z,Wagenblast J,et al.Response and progressionfree survival in oropharynx squamous cell carcinoma assessed by pretreatment perfusion CT:comparison with tumor volume measurements[J].AJNR Am J Neuroradiol,2009,30(4):793799.

　　[33] Meijerink MR,van Cruijsen H,Hoekman K,et al.The use of perfusion CT for the evaluation of therapy combining AZD2171 with gefitinib in cancer patients[J].Eur Radiol,2007,17(7):17001713.

　　[34] Molls M,Feldmann HJ,Sievers K.Clinical investigations on blood perfusion in human malignancies of the pelvis and abdomen:significance for tumor therapy[J].EXS,1992,61:368372.

　　[35] Park MS,Klotz E,Kim MJ,et al.Perfusion CT:noninvasive surrogate marker for stratification of pancreatic cancer response to concurrent chemoand radiation therapy[J].Radiology,2009,250(1):110117.

　　[36] Abe H,Murakami T,Kubota M,et al.Quantitative tissue blood flow evaluation of pancreatic tumor:comparison between xenon CT technique and perfusion CT technique based on deconvolution analysis[J].Radiat Med,2005,23(5):364370.

　　[37] Kamel IR,Bluemke DA,Eng J,et al.The role of functional MR imaging in the assessment of tumor response after chemoembolization in patients with hepatocellular carcinoma[J].J Vasc Interv Radiol,2006,17(3):505512.