廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射科

(廣東 廣州 510095)

周志鵬 湯日杰 李建生 陳國碩 陳思遠(yuǎn) 凌國輝 盧斌貴

直腸癌多層螺旋CT灌注參數(shù)與臨床病理特征的相關(guān)性研究

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射科

(廣東 廣州 510095)

周志鵬 湯日杰 李建生 陳國碩 陳思遠(yuǎn) 凌國輝 盧斌貴

目的 探討直腸癌CT灌注成像參數(shù)特點(diǎn)及其與病理分化程度、臨床分期的關(guān)系。方法 選取24例直腸癌患者治療前行CT灌注成像掃描，繪制靶血管、病灶及其鄰近正常直腸組織感興趣區(qū)(region of interest，ROI)的時(shí)間-密度曲線(time density curve，TDC)，記錄病灶、正常直腸組織的血流量(blood flow，BF)、血容量(blood volume，BV)、平均通過時(shí)間(mean transit time，MTT)、血管表面通透性(vascular Permeability surfaceareaproduct，PS)和峰值CT值，并于術(shù)后對不同TNM分期及病理分化程度的各灌注參數(shù)值進(jìn)行比較。結(jié)果 直腸癌的BF、BV、PS值、峰值CT值明顯高于正常組織，MTT值明顯低于正常組織，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t值分別為-3.36、3.18、3.20、4.88、-2.21，均P＜0.05)。不同臨床分期組間的各灌注參數(shù)值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t值分別為-0.73、-0.86、-0.28、-1.28，均P＞0.05）。高中分化組直腸癌的BF值明顯高于低分化組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-3.35，P＜0.05)。結(jié)論 多層螺旋CT灌注成像能一定程度上反映腫瘤內(nèi)部的血流灌注情況，CT灌注參數(shù)對直腸癌與正常組織鑒別、直腸癌分化程度的鑒別均有一定參考意義。

直腸癌；體層攝影術(shù)；螺旋計(jì)算機(jī)；灌注成像

近年來，多層螺旋CT(multislice spiral computed tomography,MSCT)灌注成像技術(shù)在腹盆腔腫瘤的研究中被越來越多地應(yīng)用[1-2]，它可從微循環(huán)水平揭示人體組織器官的生理、病理生理改變，為活體內(nèi)研究腫瘤血管生成提供新的方法[3]。而結(jié)直腸癌是在我國發(fā)病率、死亡率居高不下的常見消化道腫瘤。本研究旨在探討直腸癌CT灌注各參數(shù)與不同臨床分期及病理分化程度的關(guān)系，并分析其原因，為臨床對直腸癌的術(shù)前評估及病理特征分析提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2015年8月～2016年5月經(jīng)病理或臨床診斷為直腸癌或乙狀結(jié)腸-直腸癌的患者24例，主要臨床癥狀為排便習(xí)慣改變、便前肛門下墜感、便血、大便變細(xì)等。其中11例為男性，13例為女性，平均年齡61.5±3.5歲。所有病例未針對腫瘤進(jìn)行治療，均于CT檢查后2～14天內(nèi)行手術(shù)治療，對術(shù)中發(fā)現(xiàn)或術(shù)后病理組織進(jìn)行臨床分期、病理學(xué)分級(jí)。所有病例均為腺癌，其中高分化的有4例，中分化10例，低分化10例。根據(jù)美國癌癥聯(lián)合委員會(huì)(AJCC)/國際抗癌聯(lián)盟(UICC)結(jié)直腸癌TNM分期系統(tǒng)(2010年第七版)的標(biāo)準(zhǔn)，將病例分為I、II、III、IV四期，其中I期3例，II期3例，III期12例，IV期6例。

1.2 研究方法

1.2.1 檢查方法：檢查設(shè)備為GE Lightspeed 64層螺旋CT機(jī)。先做盆腔平掃，找到病變處，檢查模塊選取腫瘤中心(腫瘤的最大層面)上下各1.7cm層面為灌注區(qū)域。灌注掃描方式：采用軸掃方式，球管旋轉(zhuǎn)速度：1S/周；層厚：5mm，無間隔掃描。肘靜脈團(tuán)注注射碘佛醇(300mg/ml)100ml，速率3.5 m l/s。對比劑注射7s～10s后開始掃描，掃描時(shí)間持續(xù)115s。灌注掃描共獲5～7個(gè)層面的連續(xù)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像。掃描管電壓100kV，管電流100mA。

1.2.2 圖像處理及分析：掃描結(jié)束后將原始數(shù)據(jù)傳送至A D W 4.4工作站，應(yīng)用C T Perfusion 4.0軟件進(jìn)行分析。采用盆腔腫瘤灌注模式，選取流入靶動(dòng)脈及流出靶靜脈，通過灌注軟件計(jì)算出CT灌注圖像。靶動(dòng)脈選取同層面的腹主動(dòng)脈、髂外動(dòng)脈或股動(dòng)脈。繪制所選層面靶血管、腫瘤及其周圍正常直腸組織的TDC，從TDC上得出峰值CT值。分別在癌灶及其周圍正常腸壁2～3個(gè)層面標(biāo)記ROI。用灌注軟件計(jì)算出各ROI的各灌注參數(shù)值，取各參數(shù)的平均值。ROI的選擇標(biāo)準(zhǔn)為盡量避開肉眼可辨的血管、壞死囊變部位，與病灶的周邊部分有一定的距離。

1.3 術(shù)后病理分期及分級(jí)術(shù)后標(biāo)本取材原則是盡可能在與CT掃描時(shí)的靶平面圖像一致的層面切開標(biāo)本，并在與靶平面ROI一致的區(qū)域取材。由一位擁有超過10年病理學(xué)診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師對癌組織進(jìn)行病理學(xué)分級(jí)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 19.0軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。各灌注參數(shù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，數(shù)值以(χ-±s)表示，以p＜0.05為具有顯著性差異。

2 結(jié) 果

2.1 直腸癌治療前CT灌注成像影像學(xué)表現(xiàn)及TDC表現(xiàn)所有直腸癌CT影像學(xué)均表現(xiàn)為腸壁局部偏心性增厚，其中15例出現(xiàn)病灶向腔內(nèi)生長形成不規(guī)則腫塊，腸腔狹窄，增強(qiáng)掃描癌腫多呈明顯不均勻強(qiáng)化。16例病變腸管周圍組織見條索狀強(qiáng)化影或團(tuán)狀、結(jié)節(jié)狀腫大的淋巴結(jié)影(圖1)。

根據(jù)所檢查的直腸癌的TDC走勢，可將其大致分為4種類型：I型(速升-緩降型)，初始段急劇上升，至峰值后，轉(zhuǎn)為緩慢下降趨勢；II型(速升-速降-平臺(tái)型)，初始段急劇上升，達(dá)峰值后出現(xiàn)短暫急劇下降，形成波峰，然后呈水平走勢；Ⅲ型(速升-平臺(tái)型)，曲線初始段急劇上升，達(dá)峰值后呈水平走勢；Ⅳ型(速升-速降-緩降型)，初始段急劇上升，到達(dá)峰值后短暫急劇下降，形成波峰，后呈緩慢下降趨勢(圖2)。

2.2 直腸癌與正常直腸組織各灌注參數(shù)比較24例直腸癌灶的BF、BV、PS、峰值CT值均明顯高于正常直腸組織，病灶的MTT明顯低于正常組織，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P＜0.05)。見表1。

2.3 直腸癌在不同臨床分期及分化程度各灌注參數(shù)的比較不同臨床分期的各灌注參數(shù)間差別均無顯著性差異(P＞0.05)。見表2。

高中分化組直腸癌BF值明顯高于低分化組，差異有顯著性(P＜0.05)；BV、MTT、PS值在不同分化程度組別中均無顯著性差異(P＞0.05)。見表3。

3 討 論

腫瘤血管形成是腫瘤生長和腫瘤血流灌注的基礎(chǔ)，MSCT 灌注成像技術(shù)能以量化的方式反映腫瘤內(nèi)部的血管特性和血流特點(diǎn)，能在毛細(xì)血管水平評估組織灌注情況，可間接評估腫瘤血管生成的情況[4-5]。

直腸癌CT灌注成像獲得各灌注參數(shù)值中，BF指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)一定量組織血管結(jié)構(gòu)的血流量；BV指存在一定量組織結(jié)構(gòu)內(nèi)的血容量；MTT反映對比劑通過毛細(xì)血管的時(shí)間；PS指反映毛細(xì)血管通透性。

本研究中直腸癌的BF值、BV值、峰值CT值明顯高于正常組織，MTT明顯低于正常組織，說明直腸癌血供豐富，且血容量高。直腸癌細(xì)胞能分泌血管生成因子，作用于血管內(nèi)皮，使更多新生血管生成，而新生血管可顯著增加基底膜的通透性[6]；另外，腫瘤內(nèi)大量動(dòng)靜脈側(cè)支血管的開放，造成腫瘤內(nèi)血流阻力降低，這些均導(dǎo)致BF明顯增加[5]，也正因如此，對比劑在腫瘤中的MTT將比在正常組織中大大縮短。這與Sahani等[7-8]的報(bào)道類似。隨著腫瘤新生血管的形成，腫瘤內(nèi)血管床數(shù)量將增加，加上大量供血血管增粗增大或動(dòng)靜脈側(cè)支循環(huán)開放，BV值也將升高。

表1 直腸癌組織與正常直腸壁各灌注參數(shù)的比較

表1 直腸癌組織與正常直腸壁各灌注參數(shù)的比較

注： HU值，即CT值，是測定人體某一局部組織或器官密度大小的一種計(jì)量單位，通常稱亨氏單位（hounsfield unit，HU）

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更多研究認(rèn)為直腸癌PS值與正常組織相比無顯著差異[5]，與本研究中直腸癌的PS值明顯高于正常組織不同。這種結(jié)論差異與研究中采用的檢查設(shè)備、掃描條件、對比劑種類、對比劑注射速度、掃描時(shí)長及灌注分析軟件的不同不無關(guān)系，但本研究灌注掃描時(shí)間較長，足夠長的掃描時(shí)間不僅有利于造影劑完成血管內(nèi)腔與血管外間隙的彌散過程并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，也是測量PS值的基礎(chǔ)[9]，因此PS值的準(zhǔn)確性得到保證，從一定程度上反映出腫瘤新生毛細(xì)血管表面通透性會(huì)增高。

表2 直腸癌不同臨床分期各灌注參數(shù)的比較

表2 直腸癌不同臨床分期各灌注參數(shù)的比較

BF（ml.100g-1.min-1） BV(ml.100g-1) MTT(s) PS（ml.100g-1.min-1）I、II期 71.29±16.92 9.08±1.92 9.37±2.76 26.70±8.08（n=6）III、IV期 88.71±31.03 12.04±4.52 9.95±2.42 34.21±5.99(n=18)P值 0.492 0.421 0.784 0.248

表3 直腸癌不同分化程度各CT灌注參數(shù)比較

BF（ml.100g-1.min-1） BV(ml.100g-1) MTT(s) PS（ml.100g-1.min-1）高中分化 111.81±28.07 12.82±6.35 8.81±3.04 31.99±7.40（n=14）低分化 67.89±9.53 10.40±2.62 10.39±1.90 32.54±1.81（n=10）P值 0.016 0.584 0.392 0.655

圖1為直腸癌CT灌注檢查圖像，可見子宮后方局部直腸壁明顯增厚，直腸癌灶（黑箭頭）呈明顯不均勻強(qiáng)化，說明直腸癌富血供、高灌注。圖2-5為另一病例，圖2、3為直腸癌治療前灌注TDC，其中圖2中的藍(lán)色和紅色曲線分別表示靶動(dòng)脈和靶靜脈的TDC，圖3中的紅色和綠色曲線分別表示直腸癌灶和鄰近直腸正常組織的TDC。圖4、5分別為直腸癌灶BF和BV的偽彩圖，偽彩圖中血供越豐富區(qū)域黃紅色覆蓋范圍越大。

隨著惡性程度升高，直腸癌血管壁功能也愈發(fā)不健全[10]，內(nèi)部不成熟血管的數(shù)量逐漸增加。而灌注成像只對有功能的即能灌注的毛細(xì)血管敏感，由此推斷BF值將隨著癌灶分化程度的降低而下降。本研究高中分化組的直腸癌組織BF值明顯高于低分化組，證實(shí)了上述觀點(diǎn)，說明BF值對直腸癌分化程度的預(yù)測與評估有一定價(jià)值。

微血管密度(microvessel density，MVD)已被認(rèn)為可反映腫瘤的血管生成情況[11]。不同于乳腺癌等實(shí)體性腫瘤，結(jié)直腸癌中腫瘤早期已存在高度血管化，隨著Dukes分期的升高，MVD并非增加而呈現(xiàn)輕度下降的趨勢[12]。另有學(xué)者[13]提出，直腸癌血流灌注量隨臨床分期期別的升高而呈下降趨勢，但無顯著性差異，與MVD的表現(xiàn)一致。但本研究BF值并未呈現(xiàn)此趨勢，可能的原因是：(1)有學(xué)者認(rèn)為結(jié)直腸癌的MVD與BF間存在不一致性，CT灌注參數(shù)與結(jié)直腸癌MVD間是否存在相關(guān)性尚存疑問；(2)本研究使用TNM分期法將病例分組，與部分研究使用Dukes分期法標(biāo)準(zhǔn)不盡相同；另外，不同的樣本、掃描設(shè)備、掃描條件和灌注分析軟件等因素也要考慮在內(nèi)。

直腸癌MSCT灌注成像能一定程度上反映直腸腫瘤血管生成情況，通過對灌注參數(shù)的分析，進(jìn)一步了解腫瘤的血流動(dòng)力學(xué)改變。利用灌注參數(shù)鑒別直腸癌與正常組織，也能評估腫瘤的惡性程度，為治療方案的選擇和制定提供參考信息。但本研究也存在些許問題：由于客觀條件的限制，直腸癌早期病例收集較少，導(dǎo)致部分組別樣本量偏少；灌注掃描時(shí)間較長，對部分受檢者順利完成屏氣掃描造成困難，一定程度上影響了部分灌注圖像的質(zhì)量。后續(xù)研究尚需加大樣本量并改進(jìn)試驗(yàn)方法。

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(本文編輯: 劉龍平)

The Correlation between Multi-slice Spiral CT Perfusion Parameters and Clinical and Pathological Characteristics in Rectal Cancer

ZHOU Zhi-peng, TANG Ri-jie, LI Jian-sheng, et al．, Department of Radiology,Cancer Center of Guangzhou Medical University, Guangzhou 510095, Guangdong Province, China

ObjectiveTo evaluate the relationship between the characteristics of CT perfusion parameters and the degree of pathologic differentiation as well as TNM staging in rectal cancer．Methods24 patents with histological verified rectal cancer underwent multi-slice spiral CT perfusion scanning before beginning therapy． Time density curves(TDC) were created from the region of interest (ROI) in the target vessels,lesions and normal rectal tissue adjacent to the lesion． The parameters of ROI were measured, such as blood flow(BF), blood volume(BV), mean transit time(MTT), vascular permeability surface area product(PS) and CT enhanced peak ,then determined TNM stages and the degree of tumor differentiation after surgery． The correlation between the parameters and the clinical and pathological factors above was studied．ResultsThe rectal cancer tissue showed significantly higher BF, BV , PS and CT enhanced peak (P＜0．05)and showed significantly shorter MTT (P＜0．05) compared with those of normal tissue．BF in group of higher degree of differentiation was significantly higher than those in poorly differentiated tumor (P＜0．05), the parameters were not associated with disease stage(P＞0．05)．ConclusionTo a certain degree, Multi-slice spiral CT perfusion imaging can reflect the blood flow perfusion of the internal tumors, and CT perfusion parameters have a certain value for differentiation of rectal cancer and normal tissues as well as identification of different degree of pathological differentiation．

Rectal Cancer; Tomography; Spiral Computer; Perfusion Imaging

R735.3；R445.3

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.11.034

湯日杰

2017-09-23