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640层CT全肿瘤灌注成像在直肠癌灌注测量及生物学行为评估中的应用研究

张智栩  
【摘要】:直肠癌是消化道常见的恶性肿瘤。近年来随着人们生活方式及饮食结构的改变,环境污染的加剧,人口老龄化的加快,医学检查技术的提高,其发病率正在快速的增长,成为威胁人们生命健康的常见恶性肿瘤之一直肠癌的预后主要取决于治疗方案、肿瘤类型、肿瘤的可切除性及恰当的新辅助治疗等方面,这些方面的评估需要依靠影像学检查。多层螺旋CT(multi-slice CT, MSCT)及其多种后处理技术已广泛应用于直肠癌的术前分期和临床评估,得到了临床医生的一致性认可。但目前有关直肠癌的影像学评估和研究主要集中在宏观的大体形态解剖结构上,如何在术前评估直肠癌的微循环,预测其生物特点,指导治疗方案的选择、估计预后是我们所面临的一个难题。近年来最新研究表明CT灌注成像(CT perfusion imaging, CTPI)作为一种无创性功能性影像学技术,能够根据所得碘对比剂的时间·密度曲线(time-density curve, TDC),采用去卷积或非去卷积数学模型计算出动脉血流量(artery flow, AF)、血容量(blood volume, BV)、血流量(blood flow, BF),表面通透性(permeability surface, PS)等参数值,对上述参数进行伪彩处理和图像重建可得到组织器官的灌注图,以此来评价组织器官的灌注状态。对评价肿瘤血管生成、监测肿瘤放化疗疗效、复发的监控和预后的评估等方面具有重要价值。伴随着医学影像设备及扫描技术的进展,医学影像学正在由传统的以病理解剖为基础的形态学向着形态学与反映分子水平的功能影像学相结合的方向发展。CT灌注成像作为一种无创性功能性成像技术,能在活体状态下评价组织器官的血流灌注状态,近年来国内外学者在对肺癌、肝癌、脑肿瘤的灌注研究中证明其在肿瘤生物学行为的评估及疗效预测方面有重要的临床价值。直肠虽为空腔脏器,但位置相对固定,适当的肠道准备后与周围组织对比良好,受呼吸运动和肠蠕动影响小,其走形基本垂直于CT扫描方向,测量相对方便,是相对比较适合灌注的器官。以前由于机器设备限制多行单层面或部分层面肿瘤灌注成像,部分层面的灌注成像能否代表肿瘤组织整体,有待商榷。640层CT拥有业界内最宽的16cm探测器,可以实现全肿瘤甚至全器官的灌注成像,而关于直肠癌全肿瘤灌注成像的研究国内外鲜有报道。基于以上理论及研究热点,本研究用640层CT对直肠癌全肿瘤灌注成像进行前瞻性研究。目的主要是探讨640层CT全肿瘤灌注成像的可行性,最大层面测量法与全肿瘤测量法两种不同测量方法对灌注参数值的影响大小,探讨不同灌注参数与直肠癌生物学行为及肿瘤标志物的关系,有望为直肠癌术前评估及放化疗疗效监测提供更多有价值的信息。第一部分640层CT评估直肠癌全肿瘤灌注测量与多方位最大层面灌注测量一致性的研究目的:探讨640层CT全肿瘤灌注成像的可行性,评价直肠癌全肿瘤灌注参数值与轴位、矢状位、冠状位最大层面灌注参数值的一致性及测量的可重复性。将对测量方法的选择和测量值的精确性提供可靠的依据。材料和方法:收集我院45例经手术病理证实的直肠癌患者行640层CT全肿瘤灌注成像检查,获得全肿瘤灌注图像。测量的灌注参数包括动脉血流量(AF),血容量(BV),血流量(BF),表面通透性(PS)。测量方法有两种:最大层面测量法(即采用在肿瘤最大层面勾画肿瘤轮廓作为感兴趣区的方法)和全肿瘤测量法(即采用逐层勾画肿瘤轮廓最后多层相加求平均的方法)。1名医师测量并记录每个肿瘤在轴位、矢状位、冠位最大层面测量法及全肿瘤测量法(轴位)中所得的各项灌注参数值,间隔两个月后再重复测量轴位最大层面测量法及全肿瘤测量法所得的各项灌注参数值,期间另1名医师重复后者的测量。采用独立样本t检验比较最大层面测量法与全肿瘤测量法所得灌注参数值的差异,多组样本均数比较采用单因素方差分析;对于不满足正态分布类型的样本均数的比较采用Wilcoxon秩和检验分析。肿瘤不同方位的最大层面灌注参数值与全肿瘤灌注参数值的相关性用Spearmen相关分析,采用配对t检验评估同一测量者及不同测量者之间测量值的一致性和可重复性。结果:1.采用全肿瘤测量法得到的AF、BV、BF、PS值分别为(209.25±63.56)ml/min/100ml, (31.82±6.69)ml/100g, (16.78±5.02) ml/min/100ml, (7.02±1.84) ml/min/100ml。2.采用最大层面测量法轴位得到的AF、BV、BF、PS值分别为(212.00±66.61)ml/min/100ml, (32.47±6.63)ml/100g, (17.20±5.04) ml/min/100ml, (7.15±1.75) ml/min/100ml,与全肿瘤测量法得到的灌注值差异无统计学意义,P值分别0.841,0.641,0.690,0.448。3.采用最大层面测量法矢状位得到的AF、BV、BF、PS值分别为(203.94±62.46)ml/min/100ml, (33.75±7.37)ml/100g, (17.28±5.01) ml/min/100ml, (7.18±1.74) ml/min/100ml,与全肿瘤测量法得到的灌注值差异无统计学意义,P值分别0.690,0.123,0.583,0.424。4.采用最大层面测量法冠状位得到的AF、BV、BF、PS值分别为(207.58±70.56)ml/min/100ml, (32.61±6.95)ml/100g, (17.29±5.08)ml/min/100ml, (7.19±1.71) ml/min/100ml,与全肿瘤测量法得到的灌注值差异无统计学意义,P值分别0.906,0.429,0.635,0.446。5.轴位、矢状位、冠状位最大层面的不同参数灌注值(AF、BV、BF和PS)与全肿瘤灌注参数值有明显相关性。轴位、矢状位、冠状位最大层面AF值与全肿瘤AF值的相关系数分别为0.972,0.906,0.924;BV的相关系数分别为0.900,0.858,0.899;BF的相关系数分别为0.985,0.978,0.981;PS的相关系数分别为0.987,0.983,0.983。6.同一医师前后两次采用全肿瘤测量法所得的AF、BV、BF、PS值差异无统计学意义,P值分别0.901,0.849,0.646,0.519;采用最大层面测量法所得的AF、BV、BF、PS值差异无统计学意义,P值分别0.601,0.654,0.490,0.399。7.两名医师采用全肿瘤测量法所得的AF、BV、BF、PS值差异无统计学意义,P值分别0.813,0.608,0.771,0.468;采用最大层面测量法所得的AF、BV、 BF、PS值差异无统计学意义,P值分别0.771,0.424,0.675,0.283,说明全肿瘤分析方法重复性更好。结论:1.640层CT全肿瘤灌注成像能够在一定程度上反映直肠癌的肿瘤微血管分布情况。2.轴位、矢状位及冠位等多方位最大层面测量值与全肿瘤测量值具有很好的相关性,以轴位相对更准确,且灌注参数值差异无统计学意义。3.全肿瘤测量法比最大层面测量法所测得的数据相对精确,所测得的灌注结果在重复测量中重复性更高,一致性更好,是直肠癌灌注成像最佳的测量方法。第二部分640层CT全肿瘤灌注成像参数评估直肠癌生物学行为的研究目的:探讨640层CT全肿瘤灌注成像参数与直肠癌生物学行为的关系及与不同肿瘤标志物之间的关系,有望对临床治疗方案的选择、疗效的预测提供有价值的依据。材料和方法:收集我院45例经手术病理证实的直肠癌患者行640层CT全肿瘤灌注成像检查,获得全肿瘤灌注图像。测量全肿瘤灌注参数值,包括动脉血流量(AF),血容量(BV),血流量(BF),表面通透性(PS)。分析不同灌注参数与直肠癌分期、分化、肿瘤长度、厚度、肠壁环周侵犯程度等生物学行为的关系。采用独立样本t检验比较两组样本均数间的差异,多组样本均数的比较采用单因素方差分析。对于不满足正态分布类型的样本均数的比较采用Wilcoxon秩和检验分析。采用Spearmen相关分析法分析不同灌注参数值与血清肿瘤标志物CA125、CA153、 CA199、CA724及CEA值的相关性。结果:1.PS值在直肠癌的不同T分期、临床分期、淋巴结有无转移、不同分化程度各组间差异具有统计学意义,P值分别为0.008,0.000,0.000,0.008。2.BF值在直肠癌的不同T分期、不同长度及肠壁有无环周侵犯各组间差异具有统计学意义,P值分别为0.001,0.009,0.018。3.AF值在直肠癌不同厚度组间差异具有统计学意义(P=0.029),BV值在直肠癌肠壁有无环周侵犯两组间差异具有统计学意义(P=0.030)。4. AF、BV、BF、PS值在直肠癌患者的不同年龄、性别及不同部位各组间差异无统计学意义(P0.05)。5.PS值在CEA阳性组、CA199阳性组大于阴性组,两组间差异具有统计学意义,P值分别为0.007,0.020。BF值在CA199阳性组低于阴性组,两组间差异具有统计学意义(P=0.046)。6.PS值与血清CEA值呈正相关,r=0.401, P=0.006, BF值与血清CA199值呈负相关,r=-0.388,P=0.008, BV值与血清CA199值呈负相关,r=-0.491,P=0.001。结论:1.640层CT全肿瘤灌注成像能反映直肠癌的血流动力学改变,CT灌注参数能在活体上评估直肠癌的分期、分化等生物学行为,能为临床治疗方案的制定与预后评估提供可靠的依据。2.640层CT全肿瘤灌注成像参数与血清肿瘤标志物CEA、CA199有相关性,二者联合应用,将对直肠癌诊断和病情监测有重要价值。


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