CT能谱及灌注一站式成像的兔模型实验

[基金项目]国家自然科学青年基金(81301220)、河南省医学科技攻关计划普通项目(201403016)、郑州大学第一附属医院青年创新基金([2012]233号)。

[第一作者]阎晓朋(1987—),男,河南南阳人,在读硕士。

研究方向:胸腹部疾病的综合影像诊断。

E -m a i l :y x p 871015@163.c o m [通信作者]杨学华,郑州大学第一附属医院放射科,450052。

E -m a i l :y a n g x u e h u a 208@126.c o m [收稿日期]2015-08-24 [修回日期]2016-02-05
实验研究
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[K e y w
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.1003-3289.2016.04.001C T 能谱及灌注一站式成像的兔模型实验
阎晓朋,吕培杰,柴亚如,杨学华*,高剑波
(郑州大学第一附属医院放射科,河南郑州 450052
)[摘 要] 目的 初步探讨C T 能谱及灌注一站式成像(G S I P E R F U S I O N )的应用价值。

方法 选取30只被种植V X 2肝癌14天的新西兰大白兔行G S I P E R F U S I O N 扫描和常规能谱C T 扫描,获得C T 灌注图像、G S IP E R F U S I O N 能谱图像(A 组)和常规能谱图像(B 组)。

测量两组能谱图像的肿瘤、正常肝、竖脊肌、腹主动脉、门静脉的C T 值和碘含量(I C )
、图像噪声、肿瘤的对比噪声比(C N R )和灌注参数。

对肿瘤周边C T 强化较明显区域行C D 34的免疫组化染色,测定微血管密度(MV D )
,采用配对样本检验和相关性分析进行统计学处理。

结果 A 组肿瘤组织动脉期C T 值和I C 均高
于B 组(均<0.01),而两组的C N R 、噪声、竖脊肌和主动脉/门静脉C T 值、正常肝和静脉期瘤灶C T 值及I C 的差异均无统计学意义(均>0.05)。

两组瘤组织动脉期I C 均与血容量(B V )、血流量(B F )、肝动脉分数(H A F )、表面通透性(P S
)及·
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MV D呈正相关(均<0.05),A组中其与平均通过时间(M T T)呈负相关(<0.05)。

两组瘤组织静脉期I C均与B V、B F、P S及MV D呈正相关(均<0.05)。

结论 G S I P E R F U S I O N的能谱图像与常规能谱图像具有相似的图像质量,可用以反映V X2兔肝癌模型肿瘤新生血管情况。

[关键词] 体层摄影术,X线计算机;肝肿瘤;能谱;灌注成像
[中图分类号] R814.42;R-332 [文献标识码] A [文章编号] 1003-3289(2016)04-0483-05
C T能谱成像和灌注成像是近年来研究的热点[1-3],二者均属于C T功能成像范畴,可反映组织血供变化[4-6]。

C T能谱及灌注一站式成像(g e m s t o n e s p e c t r a l i m a g i n g a n d p e r f u s i o n o n e-s t o p s c a n,G S I P E R F U S I O N)是宝石能谱C T的一项新的扫描技术,结合了前两者的优点,一次扫描同时获得能谱和灌注两种图像和更多的参数。

本研究通过比较G S IP E R-F U S I O N和常规能谱成像,评估两组能谱图像肿瘤碘含量(i o d i n ec o n c e n t r a t i o n s,I C)与灌注参数的相关性,初步探讨G S IP E R F U S I O N的应用价值。

1 材料与方法
1.1实验材料 实验动物为30只被种植V X2肝癌14天的新西兰大白兔(河南省医学动物实验中心提供),雌雄不限,体质量2~3k g。

麻醉药剂采用速眠新Ⅱ(吉林省敦化市圣达动物药品有限公司);C T扫描仪为G ED i s c o v e r y C T750H D宝石能谱C T机。

1.2方法
1.2.1G S IP E R F U S I O N扫描 扫描前对实验兔禁饲12h,禁饮4h,经肌肉注射速眠新Ⅱ(0.2m l/k g)麻醉后,将其仰卧位放置于C T扫描床上,经耳缘静脉穿刺24G留置针。

用G S IP E R F U S I O N扫描软件行灌注扫描,参数:管电压80k V p和140k V p瞬间切换,管电流100m A,层厚、层间距均为5m m,扫描范围4c m(以肿瘤最大层面为中心,分别向上、向下延伸2c m),螺距0.984,重建层厚及层间距均为1.25m m。

注药同时开始扫描,全程扫描50s,每2s扫描一次,共25个循环。

对比剂采用碘佛醇(320m g I/m l),剂量1.8m l/k g体质量,流率0.5m l/s。

获得能谱灌注图像;由1名放射科医师选择最佳的循环图像、重建双期能谱图像(A组,多为灌注图像的第6~9个循环,即注药后10~16s),以门静脉刚有对比剂充盈、肝静脉仍然为低密度的循环为动脉期,门静脉和肝静脉同时有对比剂充盈的循环为静脉期[7]。

1.2.2能谱增强扫描 G S IP E R F U S I O N扫描后只给予实验兔清水,24h后行能谱增强扫描。

扫描前准备同前。

采用G S I模式行双期增强扫描,参数:管电压80 k V p和140k V p瞬时切换,管电流375m A,层厚、层间距均为5m m,螺距0.984∶1,重建层厚及层间距均为1.25m m。

对比剂采用碘佛醇(320m g I/m l),剂量1.8m l/k g体质量,流率0.5m l/s。

注射对比剂后延迟15s行动脉期扫描,再延迟20s行静脉期扫描,获得双期常规能谱图像(B组)。

1.3图像后处理 于G E AW4.6工作站测量数据;选取R O I时尽量避开大血管、坏死及硬化伪影明显的区域;同部位R O I的形状、大小和位置尽量保持一致,数值均重复测量3次,取平均值。

应用能谱分析软件测量两组能谱图像的C T值和I C,R O I包括肿瘤、正常肝、腹主动脉、门静脉及竖脊肌。

能谱数据均在70k e V单能量图像上测量,图像噪声选取竖脊肌C T值的标准差;肿瘤相对于正常肝的对比噪声比(c o n t r a s tn o i s er a t i o,C N R)=(C T病灶-C T肝脏)/ S D肝脏,C T病灶为肿瘤的C T值,C T肝脏为瘤旁正常肝组织的C T值,S D肝脏为正常肝组织C T值的标准差[8]。

应用P e r f u s i o n4D灌注软件分析测量肿瘤的血容量(b l o o d v o l u m e,B V)、血流量(b l o o d f l o w,B F)、平均通过时间(m e a nt r a n s i t t i m e,M T T)、肝动脉分数(h e-p a t i c a r t e r i a l f r a c t i o n,H A F)、表面通透性(p e r m e a b i l i t y s u r f a c e,P S)、达峰时间(t i m e t o p e a k,T T P)。

将腹主动脉和门静脉主干或分支作为供血动脉和引流静脉。

1.4免疫组化 C T扫描后,处死实验动物,观察V X2兔肝癌模型的成瘤结节,取肿瘤组织行免疫组化检查。

以C D34抗体标记样本,于低倍镜下挑选微血管数量最多的区域,然后放大200倍,显微镜下计数5个满视野的微血管数量
,计算平均值,即为肿瘤的平均微血管密度(m i c r o v e s s e l d e n s i t y,MV D)。

1.5统计学分析采用S P S S21.0软件进行统计学分析,计量资料以表示,采用配对样本检验、相关进行统计学分析。

<0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1V X2兔肝癌模型 30只实验兔中共形成瘤结节41个,呈圆形或类圆形,有包膜,直径1.0~
3.5c m,切面呈灰白色或鱼肉状,部分中央液化坏死;C D34免疫组化见图1。

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图1 肿瘤组织免疫组化图 微血管分布增多,棕褐色区域为C D 34阳性 (×200
)2.2能谱图像测量值比较 A 组肿瘤组织动脉期C T
值和I C 均高于B 组(均<0.01),而两组的C N R 、
噪声、竖脊肌和主动脉/门静脉C T 值、正常肝和静脉期瘤灶C T 值及I C 的差异均无统计学意义(均<
0.05)。

见表1、2,图2、32.3I C 与灌注参数及MV D 的相关性 C T 灌注参数:B V 为(19.22±8.30)m l /100g ,B F 为(92.19±
24.04)m l /(m i n ·100g ),MT T 为(14.28±6.51)s ,H A F 为0.58±0.22,T T P 为(33.02±9.83)s ,P S 为(15.58±9.10)m l /(m i n ·100g );MV D 为18.21±4.90。

见图4。

A 组瘤组织动脉期I C 与
B V 、B F 、H A F 、P S 、MV D 呈正相关,相关系数分别为0.617、0.778、0.850、0.738、0.869(均<0.05),与MT T 呈负相关(=-0.550,均<0.05)。

B 组瘤组织动脉期I
C 与
B V 、B F 、H A F 、P S 、MV D 呈正相关,
相关系数分别为0.527、0.641、0.756、0.602、0.702(均<0.05),与MT T 无相关性(>0.05)。

A 组与B 组能谱图像瘤组织静脉期I C 均与B V 、B F 、P S 、MV D 呈正相关,
相关系数分别为0.625、0.615,0.510、0.502,0.719、
0.686,0.706、0.698(均<0.05),与H A F 、M T T 无相关性(>0.05
)。

3 讨论
G S I P E R F U S I O N 结合了能谱成像和灌注成像的双重优点,和传统的灌注成像技术相比,其扫描范围由8c m 减少至4c m ,使扫描过程中扫描床得以固定,进而使能谱成像中80k V p 和140k V p 瞬间切换的管电压可应用于灌注成像,因此扫描得到的25个循环的原始灌注图像均可重建出对应的能谱图像,实现了能谱及灌注一站式成像,且可根据个体差异选择最佳的循环重建动脉期及静脉期能谱图像。

本研究显示,除A 组肿瘤组织动脉期C T 值及I C
高于B 组外,两组图像的其余各参数差异均无统计学意义,表明G S IP E R F U S I O N 能谱图像和常规能谱图像具有相似的图像质量。

肿瘤组织动脉期C T 值及
I C 存在差异的原因可能是:①兔V X 2肝转移瘤与原发性肝癌相似,肝动脉供血为主,门静脉供血初期变化
不大,之后随肿瘤进展而减少[9-11
];②研究对象为种瘤
后第14天的实验动物,肿瘤处于血管形成期,此时肿瘤以肝动脉供血为主,肿瘤组织强化峰值位于动脉期,
G S I P E R F U S I O N 能谱图像的动脉期是根据个体差异
选择出的肿瘤组织强化最高的时相,而每只实验兔的动脉期均为肿瘤组织最接近强化峰值时的时相,而本
表1 两组能谱图像动脉期测量值比较±)
组别C T 值(H U )肿瘤*正常肝竖脊肌
主动脉
I C (100μg
/m l )肿瘤*
正常肝
C N R *噪声(H U )A 组
118.41±11.8970.10±6.7377.22±5.94367.74±151.4131.74±7.0210.71±4.797.23±1.564.83±1.22B 组97.60±8.1264.78±4.71
74.31±5.45309.25±106.6520.32±4.91
8.18±2.447.01±2.935.09±1.32值6.092
1.8201.6761.0215.882
2.0470.269-0.470 注:*:=41=30
表2 两组能谱图像静脉期测量值比较±)
组别C T 值(H U )肿瘤*
正常肝
竖脊肌
门静脉
I C (100μg
/m l )肿瘤*
正常肝
C N R *噪声(H U )A 组
85.82±8.45117.31±10.7386.72±4.11192.50±19.3120.17±4.2331.54±4.192.87±0.644.88±1.92B 组85.78±9.90123.10±16.9082.90±3.20185.67±40.30
17.52±2.63
30.46±7.82
2.21±1.244.64±2.28值0.016-1.0821.5620.4891.5430.5101.6870.275 注:*:=41=30
·
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图2 V X 2兔肝癌模型G S I P E R F U S I O N 能谱图像 A .70k e V 动脉期图像;B .对应动脉期碘物质图像;C .70k e V 静脉期图像;D .对应静脉期碘物质图像 图3 V X 2兔肝癌模型常规能谱图像 A .70k e V 动脉期图像;B .对应动脉期碘物质图像;C .70k e V 静脉期图像;
D .
对应静脉期碘物质图像图4 V X 2兔肝癌模型G S I P E R F U S I O N 灌注图像 A.B V 图像,病灶边缘呈环形高灌注(浅蓝色),中间低灌注(深蓝色);B .B F 图像,病灶边缘呈环形高灌注(浅绿色和黄色为主),中间及病灶周围呈低灌注(深蓝色和浅蓝色为主);C .M T T 图像,病灶边缘及肿瘤内呈不均匀高灌注(浅绿色和黄色为主),中间及病灶周围呈低灌注(深蓝色);D .H A F 图像,病灶表现为高灌注(红色为主),中心呈中等灌注(浅黄色为主),病灶周围呈低灌注(绿色为主)
研究中常规能谱成像采用固定动静脉期扫描模式,动脉期延迟时间固定为15s ,注射对比剂后触发扫描的时间每只实验兔均相同,由于兔血液循环个体化差异,
其动脉期往往不是肿瘤组织强化最高的时相。

本研究发现,两组能谱图像组肿瘤组织动脉期I C
与B V 、B F 、H A F 、P S 及MV D 值均具有较好的相关性,静脉期I C 与B V 、B F 、P S 及MV D 值均具有相关性,与Z h a n g 等[5
]的研究结果一致;
G S IP E R F U S I O N 能谱图像组肿瘤组织动脉期I C 与MT T 呈负相关,
与雷振等[12-13]
的研究结果一致;而B 组中I C 与MT T 无
相关性。

大量研究[6,10,14]证实C T 灌注成像可通过灌
注参数定量分析组织的血流动力学变化,反映组织新生血管情况,MV D 可直接反映组织新生血管的多少,本研究结果说明G S IP E R F U S I O N 能谱图像反映肿
瘤新生血管情况的能力与常规能谱图像相似。

本研究的不足:仅初步探讨G S IP E R F U S I O N 对
V X 2兔肝癌模型的应用价值,
研究对象单一,且样本量较小,还需要更多类型的研究对象和更大的样本量进一步验证。

总之,G S IP E R F U S I O N 具有一次扫描同时获得能谱和灌注多参数、可进行联合分析的优势,其能谱图像与常规能谱图像具有相似的图像质量及反映肿瘤新生血管情况的能力,有望代替C T 常规能谱成像和灌注成像进行实验研究。

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敽177-180敭
斲10斴 刘玉林敩孔祥泉敩陈宪敩等敭V X 2肿瘤M S C T 灌注与血管生成的关系敭放射学实践敩2010敩25敤6敥
敽600-604敭斲11斴 J i a n g H J 敩L uH B 敩Z h a n g Z R 敩e t a l 敭E x p e r i m e n t a l s t u d y o
na n -g i o g e n e s i s i n a r a b b i tV X 2e a r l y l i v e r t u m o u r b yp e r f u s i o nc o m -p u t e d t o m o g r a p h y 敭J I n tM e dR e s 敩2010敩38敤3敥敽929-939敭斲12斴 雷振敩
徐娜敩伍建林敩等敭兔V X 2乳腺癌C T 灌注成像与血管内皮生长因子表达的相关性研究敭中华放射学杂志敩2010敩44敤5敥
敽527-530敭
斲13斴 魏强敩
雷振敩冯国全敩等敭兔门静脉种植V X 2癌栓C T 灌注参数与血管内皮生长因子的相关性敭中国医学影像学杂志敩2014敩9敽
650-654敭
斲14斴 J u n g I 敩K i m H J 敩L e eY J 敩e t a l 敭M u l t i p a r a m e t r i cm o n i t o r i n g o
f e a r l y r e s p o n s e t o a n t i a n
g i o g e n i c t
h e r a p y 敽As e q u e n t
i a l p e r f u s i o n C Ta n dP E T 敮C Ts t u d y
i na r a b b i tV X 2t u m o rm o d e l 敭S c iW o r l J 敩2014敩2014敽701954敭
《中国医学影像技术》投稿要求(一)
1 总体要求 文稿应具有科学性、
先进性、创新性和可读性,力求重点突出,论点明确,资料详实,数据可靠,结构严谨,写作规范,表达准确,文字精炼。

文稿撰写应遵照国家标准G B7713科学技术报告、学位论文和学术论文的编写格式,G B 6447文摘编写规则,G B 7714文后参考文献著录规则;专家述评4000字左右,研究论著、综述类论文5000字左右,经验交流一般不超过2500字,个案报道不超过1000字。

2 题目 力求高度概括、言简意赅且能反映论文的主题,文题字数一般不超过20个汉字,尽量不设副标题,题目中尽量不使用阿拉伯数字开头。

3 作者 作者姓名标注在文题下方,
按贡献大小顺序排列,投稿后作者署名及顺序不得随意修改或变更。

具备下列条件者可列为作者:①参加选题、研究工作并能解释论文有关问题者;②起草或修改论文中关键性理论或主要内容者;③能对编辑部的修改意见进行核修,并最终同意该文发表者。

对研究工作有贡献的其他人可在致谢中列出。

通信作者姓名旁应上标加注“*”号,其应对全文内容负责,还应具有对读者提出的质疑进行答辩的能力和义务。

如有外籍作者,应征得本人同意,并附有本人签字。

4 单位 在作者的下一行写出单位的全称(
具体到科室)、省市和邮政编码。

署名作者分别在多个单位者,应分别写出各单位的全称(具体到科室),并用阿位伯数字在对应的署名作者右上角标注。

5 英文题目 应简明扼要,便于检索,与中文题名内容上应一致,以不超过10个实词为宜。

除已得到整个
科技界或本行业科技人员公认的缩略词语外,不宜使用缩略词语。

6 英文作者 用汉语拼音拼写,
姓前名后,姓氏全部大写,名首字母大写,双名首字母大写。

例如:王小五,写为:WA N G X i a o w u 。

依据《中国人名汉语拼音字母拼写规则》(国家标准编号:G B /28039-2011),姓氏“吕”的汉语拼音应为“L Y U ”。

7 英文单位 应与中文单位对应,
按查阅本单位官方网站或咨询相关职能部门,规范英文单位名称。

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784·中国医学影像技术2016年第32卷第4期 C h i n JM e d I m a g i n g T
e c h n o l ,2016,V o l 32,N o 4Copyright ©博看网. All Rights Reserved.。