msct肠道血流灌注成像方法初探-投稿

CT 肠道血流灌注成像方法初探 陈明 李选 谢敬霞 张晓峰 【摘要】 目的 对肠道 CT 灌注成像方法及其在肠缺血诊断中的可能应 用价值进行初步探讨。方法 采用 SIEMENS Sensation 16 对 12 例实验动物于栓 塞前后进行灌注扫描，造影剂总量 40ml，流速 6ml/S。延迟 6s，次/2s，连续扫 描 37 次。采用 Dyn 软件进行处理，得出兴趣区时间密度曲线，根据曲线计算 灌注参数。对实验动物进行活检取材及病理学检查。结果 所有实验动物均出现 缺血改变。与正常肠管相比，缺血肠管的时间密度曲线和灌注参数均有明显变 化，表现为：平均峰值降低，分别为（74.47±10.41）HU 和（164.64±24.28） HU；平均峰值时间延长，分别为（57.34±4.45）s 和（41.78±3.07）s；平均 血流量降低，分别为（0.0021±0.0004） ml.s-1ml-1 和（0.0056±0.0006） ml.s- 1ml-1；平均血容量减低，分别为（0.0888±0.0264）×100%和 （0.1590±0.0339）×100%。均有显著性差异(p0.05) 。结论 CT 灌注检查可反 映缺血肠管的低灌注状态，可提供缺血的量化指标。 【关键词】缺血，肠；体层摄影术，X 线计算机；灌注 CT 灌注成像是指在静脉注射造影剂的同时对选定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（Time-density curve, TDC） ，根据 曲线计算血流量 (Blood flow, BF)、血容量（Blood volume, BV） 、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，反映生理功 能的改变，是一种功能成像 (13) 。目前已较广泛应用于颅脑、肝脏等实质脏器， 对缺血性改变和肿瘤血供显示及定性诊断起着积极重要的临床作用 (13) 。但肠 道 CT 灌注成像尚未见报道。笔者通过实验研究，对肠道 CT 灌注成像方法及其 在肠缺血诊断中可能应用价值进行初步探讨。 材料与方法 一、动物模型的制作 北京大学第三医院放射科 100083 杂种犬 12 只，雌雄不限，体重 1216kg。禁食 12 小时，腹腔注射 6%戊 巴比妥钠（0.5ml/kg） ，全麻后行气管插管，连接呼吸机（ NEWPORT 100） ，静 脉注射肌松剂万可松（N.V.ORGANON,OSS,HOLLAND） ，调节呼吸参数使动 物呼吸平稳。开放一侧股静脉，用于追加麻醉药。将实验动物仰卧位固定于血 管造影机（SIEMENS AngioStar）床上，采用 Seldinger 技术经股动脉插管行选 择性肠系膜上动脉造影，均未发现血管变异。取自体动脉血 1520ml 于空气中 静置 2030 分钟，自然凝固制成血栓；将医用真丝线（爱惜康 40，直径 0.15mm）制成 24cm 线段。置管于肠系膜上动脉主干，经导管依次将血栓及 真丝线段注入肠系膜上动脉，栓塞肠系膜上动脉远端主干（达近端回肠动脉分 支水平）及回肠分支。半小时后再次行 DSA 检查明确栓塞部位。 DSA 检查即 刻关闭呼吸机，在屏气状态下进行。 二、CT 检查方法及结果分析 1CT 灌注扫描：以注入栓塞剂即刻计算栓塞时间，按栓塞时间将栓塞后 实验动物分为 3 小时、6 小时和 12 小时三组。在栓塞前和栓塞后既定时间行 CT 灌注成像检查。将动物仰卧位固定于 CT（SIEMENS Sensation 16）检查床， CT 扫描时关闭呼吸机，动物均为屏气状态。选取下腹部回肠部位肠管并能同时 选取腹主动脉作为参照血管处进行扫描。扫描参数为 120KV，100mAs，层厚 3mm。造影剂总量 40ml，流速 6ml/s。扫描方法：延迟 6s，扫描 37 次，次 /2s。 2CT 图像处理及灌注参数计算：在工作站使用 Dyn 软件进行处理。剔除 位置变动明显图像，去除小于 20HU 的像素，以消除肠腔内液体和肠管周围脂 肪的影响。选择兴趣区尽可能大于 50 个像素，消除量子噪声，同时避免容积效 应影响。栓塞前图像取主动脉、回肠区域肠管三处，栓塞后图像取主动脉和栓 塞区肠管（尽可能与栓塞前选取肠管区域一致）三处进行测量。得出兴趣区的 时间密度曲线、峰值时间、峰值，曲线横坐标为时间，纵坐标为 CT 值。CT 值 的变化反应了对比剂在组织中浓度的变化，即灌注量的变化，根据参考文献3， 忽略静脉流出，根据 BF Q(t)的最大初始斜率/C a(t)峰值计算肠管血流量，即血 流量肠管时间密度曲线的最大初始斜率/主动脉峰值，血容量（ BV）肠管 灌注峰值/主动脉峰值。 三、病理检查 CT 检查结束后立即进行活检取材，每段送检肠管病理取材均取 6 处，两端 非缺血肠管各一处，大体标本判断缺血最严重处取材两处，缺血最重和两端非 缺血肠管之间的过渡区各一处。对组织块进行石蜡包埋，HE 染色，以正常肠管 为对照判断缺血程度。 四、统计学处理 利用 SPSS 统计学软件，对缺血与非缺血肠管的灌注参数比较采用配对 t 检 验。以 p0.05 为差异有显著性意义。 结果 一、时间密度曲线形态及灌注参数 正常肠管的时间密度曲线呈速升缓降型。缺血肠管的异常时间密度曲线主 要表现为三种（图 12） ，第一种为时间密度曲线为低平直线，峰值为 5464HU；第二种曲线为峰值时间延长，峰值正常；第三种曲线为峰值时间延 长，峰值减低。还有部分栓塞动脉供血区的肠管时间密度曲线为正常曲线。与 正常肠管相比，缺血肠管平均峰值时间延长、平均峰值降低、平均血容量和平 均血流量减低，均有显著性差异（p 0.05） 。具体见表 1。 二、病理 所有实验对象病理均出现缺血改变，为进行比较，按缺血程度将病理改变 分为四类：坏死局限于粘膜层、坏死至粘膜下层、坏死至肌层和全层坏死，各 实验对象以最重的坏死程度进行分组。缺血 3 小时组 4 例均为粘膜层坏死，粘 膜下层、肌层和浆膜层为充血改变。缺血 6 小时组 1 例坏死至肌层，2 例坏死 至粘膜下层，1 例坏死局限于粘膜层。缺血 12 小时组 1 例发生全层坏死，3 例 坏死至肌层。各组组内一致性良好，随缺血时间延长，坏死程度逐渐加重。 讨论 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：BF=BV/MTT。CT 灌注成像能够准确反映组织血流灌注情况需具备对比剂 团注和高时间分辨率两个条件，团注速度通常超过 5ml/s。由于计算灌注量的理 论前提是到达该器官的对比剂必须是首次通过该器官，要求造影剂的注射在瞬 间完成，但这只是理想模型，实际中不可能达到。由于受实验动物的限制，为 了尽可能减小灌注参数的误差，造影剂注射速度为 6ml/s。理论上讲在同样的注 射速度下，总量越小，团注的效果越好，但难以获得具有良好信噪比的图像， 综合考虑上述因素，采用造影剂总量为 40ml。考虑容积效应和噪声的影响，扫 描层厚定为 3mm，Siemens Sensation 一次扫描可同时获取相邻两层灌注图像， 因此可获取 6mm 层厚内肠管的信息。采样率的高低也影响参数的准确性，若偏 低则会使主动脉峰值偏低，从而高估组织灌注量，但同时需考虑放射剂量以及 动物屏气时间的限制，采用延迟 6s 扫描，次/2s，连续扫描 37 次。 异常肠管时间密度曲线主要可分为三种类型：呈低平直线形式，未见峰值 出现；峰值时间延长，峰值减低；峰值时间延长，峰值正常。第一类型的曲线 反映了该处肠管供血动脉完全闭塞，且无侧支循环，完全没有血液供应，最终 结果将是完全坏死。后两种类型曲线反映了局部肠管的不同侧支循环状态。另 外，还见到栓塞区部分肠管的时间密度曲线表现为正常，分析其原因可能为局 部肠管已具备丰富的侧支循环，在供血动脉完全栓塞的情况下，侧支循环完全 可满足正常生理功能的需要。缺血肠管时间密度曲线的多样性提示我们，供血 动脉的闭塞不一定造成肠缺血，肠缺血的发生与否和严重程度取决于多种因素。 虽然不能通过曲线的形态判断具体的缺血程度，但对病情的进展判断有一定作 用，当曲线正常时，栓塞区肠管基本未出现缺血，当曲线表现为低平直线时， 若未及时干预将会发生透壁坏死。 与正常肠管相比缺血肠管的峰值减低，峰值时间延长，血流量和血容量均 减低，反映了缺血肠管的低灌注状态。由于肠管活动度大，且受活检手术的影 响，灌注检查不能准确的与病理检查定位一致。因而未对不同缺血程度灌注参 数及曲线的变化进行探讨，这也是继续研究的方向。由于各组实验动物数量较 少，未对不同缺血时间的灌注参数变化进行探讨，将会进一步研究。 本文主要就肠管灌注成像方法进行尝试，初步探讨了肠道灌注的意义，CT 灌注检查可反映生理与病理情况下肠道的血流动力学变化，可提供更多有关肠 管血供的量化信息，对今后肠道血流灌注的定量研究、肠缺血研究及肠道肿瘤 研究提供了新的方法和思路。 参考文献 1. Miles KA. Funtional images of hepatic perfusion obtained with dynamic CT. Radiology 1993;88(2):405-411.PMID：8327686 2. 张敬. CT 灌注成像技术的临床应用. 临床放射学杂志 2001;20（10）:803- 806. 3. 文利. CT 灌注成像在肝脏疾病中的应用. 国外医学临床放射学分册 2001;24(4):228-231. 收稿日期：20057 本文编辑：隋行芳 附图说明 附图 1：曲线 1 为主动脉时间密度曲线，曲线 2 为缺血肠管时间密度曲线，呈低平直线。 附图 2：曲线 1 为主动脉时间密度曲线，曲线 24 为缺血肠管时间密度曲线。曲线 3 表现 为速升缓降型，反映了肠管的正常灌注状态；曲线 2 峰值低于正常，峰值时间延长，曲线 上升缓慢，反映了供血动脉中断，侧支血管建立，但血供不充分；曲线 4 为低平曲线，反 映了无灌注。 英文摘要 The preliminary study of CT perfusion methods in intestinal ischemia CHEN Ming, LI Xuan, XIE Jing-xia, ZHANG Xiao-feng Department of Radiology, Third Hospital, Beijing University, Beijing 100083, China 【Abstract 】Objective To discuss the CT perfusion methods of intestine and its diagnostic value of intestinal ischemia. Methods Before and after embolization, CT perfusion was performed on twelve mongrel dogs. A SIEMENS Sensation 16 CT system was used. The total volume of contrast was 40 ml, injection rate was 6ml/s. The scanning delay was 6 seconds; the acquisition was 37 scans at 2-second intervals, which accounted for a total acquisition time of 74 seconds. The time-attenuation curves of ROI were analyzed, the perfusion parameters were calculated. Results Comparing with the normal intestine, the perfusion parameters of ischemic intestine dropped significantly: the mean peak value decreased (74.47±10.41)HU and （164.64±24.28）HU,the mean time to peak prolonged (57.34±4.45)s and (41.78±3.07)s, the mean blood flow decreased (0.0021±0.0004) ml.s-1ml-1 and (0.0056±0.0006 )ml.s-1ml-1, the mean blood volume decreased (0.0888±0.0264)×100% and (0.1590±0.0339)×100%, which were statistically significant(p0.05). Conclusion The time-attenuation curve and perfusion parameters can reflect the lower perfusion states of ischemic intestine, CT perfusion may provide the quantitative parameters of ischemic intestine. 【Key Words】 ischemia, intestine; Tomography, X-ray computed; perfusion 表 1：正常肠管和缺血肠管的灌注参数( ±s)x 峰值（HU） 峰值时间(S) 血流量(ml.s -1ml-1) 血容量(%) ±sx±sx±sx±sx 正常肠管 （n36 ） 164.64±24.28 41.78±3.07 0.0056±0.0006 0.1590±0.0339 缺血肠管 （n36 ） 74.47±10.41 57.34±4.45 0.0021±0.0004 0.0888±0.0264 作者 陈明 李选 谢敬霞 张晓峰 100083 北京，北京大学第三医院放射科， 13552717805，wgchmsina.com