趙娓娓，任 靜，印 弘，宦 怡

(第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院放射科，陜西 西安 710032)

動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像定量評(píng)估健康志愿者胰腺灌注的可行性

趙娓娓，任 靜，印 弘，宦 怡*

(第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院放射科，陜西 西安 710032)

目的 探討動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像(DCE-MRI)量化評(píng)估胰腺灌注的可行性。方法 將68名健康志愿者分為青年組、中年組和老年組。對(duì)所有志愿者均行DCE-MRI，將數(shù)據(jù)傳至Research-DCEMRI Tool診斷分析工作站，計(jì)算胰腺灌注的定量參數(shù)：容積轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)(Ktrans)、間質(zhì)-血漿速率常數(shù)(Kep)、間質(zhì)容積(Ve)和血漿容積(Vp)。采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)和單因素方差分析評(píng)估不同性別、年齡組和胰腺部位的灌注參數(shù)。結(jié)果 不同性別志愿者Ktrans、Kep、Ve和Vp差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；老年組Ve高于青年組和中年組(P=0.036、0.001)；胰頭區(qū)Vp高于胰體部和胰尾部(P=0.011、0.023)。結(jié)論 DCE-MRI可無創(chuàng)、較穩(wěn)定、定量評(píng)估胰腺灌注情況。胰腺DCE-MRI定量灌注參數(shù)不隨性別差異而不同，但隨年齡和胰腺部位的不同而有差異。

胰腺；灌注成像；磁共振成像；對(duì)比劑；定量參數(shù)

表1 不同性別志愿者胰腺DCE-MRI量化參數(shù)比較

灌注成像可提供組織微循環(huán)信息、反映微循環(huán)特征，已被廣泛應(yīng)用于臨床[1-2]。磁共振灌注成像無輻射，其中動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging, DCE-MRI)不僅可提供反映灌注的半定量信息，而且依據(jù)合適的藥代動(dòng)力學(xué)模型，可計(jì)算反映血管滲透性的定量信息[3]。但由于掃描技術(shù)及掃描部位的限制，其在胰腺等易受呼吸及胃腸蠕動(dòng)影響的腹部臟器中的應(yīng)用受到一定限制。本研究旨在探討不同性別、年齡健康志愿者胰腺及其不同胰腺部位DCE-MRI量化參數(shù)特征。

1 資料與方法

1.1一般資料 2014年5月—2016年3月，本影像中心招募68名健康志愿者，并分為3組：青年組，24名，男、女各12名，年齡23～39歲，中位年齡32歲；中年組，24名，男、女各12名，年齡41～58歲，中位年齡52歲；老年組，20名，男、女各10名，年齡60～74歲，中位年齡68歲。所有志愿者均身體健康，無影響胰腺的系統(tǒng)性疾病。本研究獲得本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，且受檢者均簽署知情同意書。

1.2儀器與方法 患者掃描前禁食4 h，掃描前10 min肌注山莨菪堿10 mg(654-2，杭州民生藥業(yè)有限公司)。采用GE Discovery 750 3.0T MR掃描儀，8通道相控陣體部線圈。先行3D梯度回波序列的T1W掃描，采用可變翻轉(zhuǎn)角方法獲得T1圖，掃描參數(shù)：TR 3.2 ms，TE 1.5 ms，翻轉(zhuǎn)角3°、6°、9°、12°，層數(shù)60，層厚4 mm，矩陣260×160，F(xiàn)OV 360 mm×360 mm。后采用3D快速梯度回波序列行DCE-MRI，TR 3.2 ms，TE 1.5 ms，翻轉(zhuǎn)角12°，F(xiàn)OV 360 mm×360 mm，矩陣260×160，層厚4 mm，層數(shù)60，帶寬83.33 Hz/pixel，每期掃描時(shí)間8 s，共40期，總用時(shí)320 s。掃描3期后團(tuán)注對(duì)比劑Gd-DTPA(0.1 mmol/kg體質(zhì)量)，速率2 ml/s，后立即推注20 ml生理鹽水。由于DCE-MR掃描總用時(shí)320 s，受試者無法一次屏氣完成掃描，故掃描中囑受試者在平靜狀態(tài)下每次屏氣20～60 s(根據(jù)每個(gè)受試者情況而定)，然后最小動(dòng)度換氣后再繼續(xù)屏氣，如此重復(fù)直至掃描完成。

1.3圖像分析 將DCE-MRI圖像傳至Research-DCEMRI Tool(Omni Kinetics，Version 2.00)工作站。首先將所有圖像配準(zhǔn)，以減少運(yùn)動(dòng)和呼吸偽影；然后分別載入翻轉(zhuǎn)角圖像和配準(zhǔn)圖像；于腹主動(dòng)脈勾畫ROI，計(jì)算動(dòng)脈輸入函數(shù)(AIF)；最后分別于胰頭、胰體、胰尾區(qū)勾畫圓形ROI(面積12.56 mm2；避開胰管及胰腺組織邊緣)，多層面多點(diǎn)放置ROI(每層面胰腺頭、體、尾區(qū)分別放置3個(gè)ROI，層數(shù)依胰腺大小而定，一般3～5層)，選擇Extended Tofts Linear模型計(jì)算量化參數(shù)：容積轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)(volume transfer constant, Ktrans)、間質(zhì)-血漿速率常數(shù)(interstitium-to-plasma rate constant, Kep)、間質(zhì)容積(interstitial volume, Ve)和血漿容積(plasma volume, Vp)，并取每個(gè)區(qū)域所有ROI測(cè)量參數(shù)的均值作為該區(qū)域最終參數(shù)值。

2 結(jié)果

68名健康志愿者胰腺的Ktrans值為(0.061 8±0.003 2)ml/min，Kep值為(0.106 6±0.005 1)ml/min， Ve值為0.610 1±0.037 0，Vp值為0.247 4±0.006 4。胰腺灌注的量化參數(shù)圖見圖1。

不同性別志愿者胰腺Ktrans、Kep、Ve和Vp差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，見表1。不同年齡組胰腺Ktrans、Kep和Vp差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；不同年齡組胰腺Ve差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=5.371，P=0.005)，且老年組Ve高于青年組和中年組(P=0.036、0.001)，見表2。胰腺不同位置Ktrans、Kep和Ve差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；胰腺不同位置Vp差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=4.317，P=0.032)，且胰頭區(qū)Vp高于胰體部和胰尾部(P=0.011、0.023)，見表3。

表2 不同年齡志愿者胰腺DCE-MRI量化參數(shù)比較±s)

表3 胰腺不同位置DCE-MRI量化參數(shù)比較

圖1 志愿者男，36歲，胰腺增強(qiáng)圖像及灌注參數(shù)圖 A.MRI增強(qiáng)圖; B.Ktrans圖; C.Kep圖; D.Ve圖; E.Vp圖

3 討論

DCE-MRI由一系列快速增強(qiáng)的T1W序列組成(20～60期，每期5～8 s)。用合適的數(shù)學(xué)模型分析DCE-MRI圖像可獲得有關(guān)體素或ROI的生理信息，包括血流量、血管通透性以及組織容積分?jǐn)?shù)[4]。有2種方法分析DCE-MRI信號(hào)強(qiáng)化模式，分別為采用信號(hào)強(qiáng)度改變的半定量分析，以及采用房室模型分析對(duì)比劑濃度改變的定量分析。定量方法可產(chǎn)生動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如Ktrans、Kep、Ve和Vp。DCE-MRI在診斷、鑒別診斷病變、腫瘤分期和療效評(píng)估方面已成為一種有前景的方法[4-6]。

胰腺CT灌注掃描時(shí)，一次屏氣可完成多期掃描。但在DCE-MRI中由于掃描時(shí)間較長(zhǎng)，無法一次屏氣完成，故圖像質(zhì)量易受呼吸運(yùn)動(dòng)的影響。另外胰腺雖位于腹膜后，但前方緊鄰胃，后方及左右圍以腸道，故掃描時(shí)也易受胃腸蠕動(dòng)的影響。因此本研究在掃描前10 min，對(duì)受檢者肌注山莨菪堿以減少胃腸蠕動(dòng)，且行DCE-MRI時(shí)囑患者每次屏氣20～60 s(視患者自身情況而定)，然后以最小動(dòng)度換氣后再行屏氣，直至掃描完成；在數(shù)據(jù)分析前，將DCE-MRI數(shù)據(jù)均進(jìn)行配準(zhǔn)及運(yùn)動(dòng)校準(zhǔn)，最大可能使得每期圖像均在相同層面，盡可能避免運(yùn)動(dòng)錯(cuò)層造成的誤差。

目前，DCE-MRI在胰腺的應(yīng)用雖不成熟，但Kim等[7]采用DCE-MRI量化對(duì)比評(píng)估了胰腺腺癌及鄰近無瘤區(qū)胰腺實(shí)質(zhì)的Ktrans、Kep差異。Thangasamy等[8]發(fā)現(xiàn)DCE-MR有助于發(fā)現(xiàn)、檢測(cè)異位胰腺的急性胰腺炎。Raatschen等[9]研究發(fā)現(xiàn)，DCE-MRI在腫瘤形態(tài)學(xué)發(fā)生變化之前即可監(jiān)測(cè)抗血管生成藥物治療胰腺癌的療效。在疾病評(píng)估的研究中，為評(píng)估胰腺病變灌注的改變[10]，常以病變胰腺相對(duì)正常區(qū)或無瘤區(qū)的灌注作為對(duì)照(組)，雖可直觀反映胰腺病變的灌注改變情況，但并不準(zhǔn)確，因?yàn)猷徑鼰o瘤區(qū)胰腺實(shí)質(zhì)的灌注因胰腺病變的存在可能已經(jīng)發(fā)生改變。故筆者認(rèn)為在同一掃描和分析體系下，以相同部位健康胰腺的灌注情況與病變胰腺病變區(qū)灌注相對(duì)照可能更為準(zhǔn)確。

研究[11]表明，血管生成和異質(zhì)性在疾病的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。同時(shí)，血管異質(zhì)性影響相應(yīng)組織的灌注和滲透性[12]。另外，不同的胰腺病變有不同的好發(fā)年齡、好發(fā)部位和性別差異。本研究發(fā)現(xiàn)不同性別正常志愿者胰腺灌注的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而胰頭區(qū)Vp高于胰體部和胰尾部(P=0.011、0.023)。胰腺有復(fù)雜的動(dòng)脈供應(yīng)，胰腺不同位置有不同的血供來源，尤其是胰頭[13]。因此，胰腺頭、體、尾Vp差異可能與不同部位血供差異有關(guān)。本研究也發(fā)現(xiàn)，老年組的Ve高于青年組和中年組(P=0.036、0.001)。隨著年齡的增長(zhǎng)胰腺可發(fā)生萎縮和脂肪替代[14]。有研究[15]表明，胰腺體積和CT密度與年齡有顯著的相關(guān)性。Caglar等[15]發(fā)現(xiàn)40歲時(shí)胰腺體積最大，60歲保持不變，然后逐漸萎縮，且胰腺的CT密度持續(xù)增加直到50歲，后隨年齡增大而降低。因此推測(cè)老年組Ve最高的原因可能與胰腺的萎縮和脂肪替代有關(guān)。

本研究的不足：量化分析時(shí)，雖然ROI為同一大小，但手動(dòng)放置ROI時(shí)因位置的差異可能會(huì)產(chǎn)生誤差，另外ROI的平均值也不能準(zhǔn)確代表整體的情況，隨著基于體素或異質(zhì)性分析研究的發(fā)展，可消除現(xiàn)有研究引起的偏差；在相同體系下或在不同體系和不同掃描方案下，DCE-MRI結(jié)果的可重復(fù)性目前也較難實(shí)現(xiàn)，隨著DCE-MRI軟硬件平臺(tái)的發(fā)展會(huì)克服這一難點(diǎn)，DCE-MRI將成為研究疾病診斷和治療的更有價(jià)值的工具。

總之，DCE-MRI可靜態(tài)、無創(chuàng)、無輻射地量化分析不同年齡、性別、部位的正常胰腺灌注，通過量化分析，其可探討胰腺組織特征和胰腺微循環(huán)的通透性，為進(jìn)一步研究疾病狀態(tài)下胰腺灌注奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

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Feasibility of quantitative assessment of pancreatic perfusion with dynamic contrast-enhanced MRI in healthy volunteers

ZHAOWeiwei,RENJing,YINHong,HUANYi*

(DepartmentofRadiology,XijingHospital,FourthMilitaryMedicalUniversity,Xi'an710032,China)

Objective To explore the feasibility of quantitative assessment of pancreatic perfusion using dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI). Methods Totally 68 healthy volunteers were divided into youth, middle and old groups according to ages. All volunteers underwent pancreas DCE-MRI examination. Images were transmitted to Research-DCE MRI Tool workstation to calculate the quantitative parameters, including volume transfer constant (Ktrans), interstitium-to-plasma rate constant (Kep), interstitial volume (Ve) and plasma volume (Vp). Independent samplettest andone-wayANOVAtest were used to evaluate the differences of pancreatic perfusion. Results There were no significant differences of Ktrans, Kep, Veand Vpbetween male and female; Vein old group was higher than that in youth and middle groups (P=0.036, 0.001); Vpof pancreatic head was higher than that of pancreatic body and tail (P=0.011, 0.023). Conclusion DCE-MRI can be applied to provide a reliable quantitative assessment of pancreatic perfusion noninvasively. The parameters of DCE-MRI of pancreatic perfusion are independent of gender but vary with age and pancreatic sites.

Pancreas; Perfusion imaging; Magnetic resonance imaging; Contrast media; Quantitative parameters

國(guó)家自然科學(xué)基金(81220108011)。

趙娓娓(1984—)，女，河南洛陽(yáng)人，在讀博士，主治醫(yī)師。研究方向：腹部CT與MRI診斷。E-mail: pretywei@163.com

宦怡，第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院放射科，710032。E-mail: huanyi3000@163.com

2016-09-27

2017-03-16

R322.491; R445.2

A

1003-3289(2017)06-0893-04

10.13929/j.1003-3289.201609129