正常肝实质动态增强CT的研究　——不同注射程序对增强效果的影响

http://www.100md.com 《实用放射学杂志》 2000年第7期

     作者：周良平 沈国强

    单位：甘肃省人民医院CT室，甘肃 兰州 730000

    关键词：肝脏；动态；体层摄影术，X线计算机

    实用放射学杂志000708 [摘要] 目的：比较不同注射程序对肝脏增强效果的影响，探寻常规CT及螺旋CT肝脏增强检查的最佳造影剂注射程序。方法：166名正常肝实质观察对象随机分为六组，分别以不同流速的程序从前臂静脉注入60%泛影葡胺90 ml，从开始团注后20 s以动态程序扫描肝脏。以兴趣区测量大血管及肝实质不同时间增强后的CT值。结果：不同注射程序对门静脉及肝实质强化峰值影响较小(P<0.05)，但双相注射程序肝实质增强达峰值及平衡期起点的时间显著延长，阈值间期及时间-密度曲线的AUC在10～40 HU阈值均显著长于或高于单相注射程序，在50～60 HU阈值以双相特高流速组最优(P<0.05)。结论：1.第一时相流速较快的双相中、高流速注射程序是常规三、四代CT肝脏动态增强检查的最佳造影剂注射程序；2.经改进的双相特高流速注射程序在螺旋CT肝脏增强检查中仍有较重要的价值。

    [中图分类号]R322.4⁺7；R814.42 [文献标识码] A

    [文章编号] 1002-1671(2000)07-0411-06

    The Study on Dynamic Contrast-Enhanced CT of the Normal Hepatic Parenchyma the Comparison of Different Contrast Material Injection Protocols

    ZHOU Liang-ping,SHEN Guo-qiang

    (CT Division,People′s Hospital of Gansu Province,Lanzhou 730000)

    [ABSTRACT] Objective:To compare the effect of different contrast-enhanced protocols and choose the optimal contrast material injection protocols for hepatic conventional CT and helical CT.Methods:166 patients were random divided into six teams.Each patient′s dynamic CT scans were performed at 20-sec following the administration of 60% urografin 90 ml with different injection protocols from a periphery vein.CT attenuation value of pre-and post contrast material in aorta,portal vein and hepatic parenchymal enhancement were measured.Results:The peak of enhancement of hepatic parenchyma and portal vein varied only slightly with different injection protocols(P>0.05).The biphasic injection protocols(BIP)produced a significantly longer uneqilibrium phase than the uniphasic injection protocols(UIP)(P<0.05).At 10～40 HU thresholds of hepatic enhancement(HET),the optimal scanning intervals(OSI)were significantly longer and the areas under the time-density curves(AUC) were significantly higher for BIP than for UIP(P<0.05).The reformed BIP with the highest flow rate could produce the longest OSI and the highest AUC at 50 HU HET.Conclusion:1.A BIP with a relatively higher flow rate is the optimal contrast-enhanced protocol for hepatic conventional CT.2.The reformed BIP with the highest flow rate is the most suitable protocol for helical CT of the liver.

    [Key Words]liver ;dynamic ;tomography,X-ray computed

    动态增强CT(IVDCT)已成为肝脏占位病变诊断与鉴别诊断的重要手段。但有关造影剂注射程序及动态扫描时间窗口的选择对增强效果的影响，国内外研究者一直认识不一^[1～5]。本研究对166名符合观察正常肝实质的研究对象分组对比，研究不同注射程序对肝脏增强效果的影响。探寻符合常规CT及螺旋CT特点的最佳造影剂注射程序。

    1 材料与方法

    1.1 一般资料 以1996-01～1998-08月在我院进行上腹部动态增强CT检查者为观察对象。正常组的选择标准：①肝、肾功能正常，无高血压、心脏病史；②参照Hekin等的标准：凡有肝硬化，肝癌位于肝门附近，病灶直径大于5 cm，弥漫性肝脏病变(如脂肪肝、多囊肝)等可能影响肝脏血供的病变及随访在两个月内死亡者一律排除^[5]。本组共观察166例，其中男性105例，女性61例。年龄21～82岁，平均47岁。

    1.2 检查方法

    1.2.1 造影剂注射程序：应用多期相流量程控注射器(MCT,Plus Medrad,Pittsburh)，采用相同规格的注射针头(Terumo 21G,Belgium)，通过前臂静脉注入60%泛影葡胺90 ml，按不同流速及单、双相注射技术随机分为六组(表1)。

    表1 造影剂注射程序 组别

    注射程序

    第一时相 第二时相

    注射时间

    例数

    注射速度

    容量

    注射速度

    容量

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    单相低流速组

    单相中流速组

    单相高流速组

    双相中流速组

    双相高流速组

    双相特高流速组

    35

    35

    15

    38

    31

    12

    2.0

    2.5

    3.0

    2.5

    3.0

    4.0

    90

    90

    90

    50

    50

    40………

    1.0

    1.0

    2.0………

    40

    40

    50

    45

    36

    30

    60

    57

    35

    注：造影剂为60%泛影葡胺，含碘量282 mgl/ml。注射速度单位ml/s，容量单位ml。

    1.2.2 CT检查方法：采用Somatom AR.C型第四代低压滑环CT机。扫描条件130 kV，210 mAs。矩阵512×512，先常规平扫全肝，层厚10 mm，层距10 mm。作为增强前CT值基数。然后以改良单层CT的方法从团注后20 s开始扫描。4层为一组。扫描时间3 s，层间间隔3 s允许两层之间的床面移动，于屏息状态下扫描。组间停顿9 s，允许病人呼吸。

    1.2.3 数据的采集与处理：分别测量主动脉、门静脉、下腔静脉及肝实质的CT值。测量面积20～40 mm。血管选择中心部位测量，避开伪影、血栓及钙化的影响；肝实质选择一定间隔的2～3处进行测量，避开血管、病变及伪影的干扰。取平均值作为该层面肝实质的CT值，然后将各时间点的增强CT值减去平扫CT值作为该层面的净增强值，并绘制时间——密度曲线(T-D曲线)。统计增强峰值、达增强峰值、各增强阈值(10～50 HU)及平衡期起点的时间。采用Foley的方法来确定平衡期起点。其标准是当主动脉与肝实质的增强T-D曲线开始平行并以相似的速率下降时，就进入平衡期^[3]。使用数字方法计算：(1)各组T-D曲线上升及下降至一定增强阈值的时间；(2)一定增强阈值水平线(10～50 HU)以上T-D曲线以下的面积(AUC)(线图1)。

    (1)利用分段线性函数计算各组肝实质T-D曲线上升及下降至一定阈值(10～50 HU)的时间。公式为：

    (其中x_n-1n,x为横坐标时间，f_x为纵坐标CT值)

    (2)利用分段线性插值及微积分复化合求积方法求出各组T-D曲线增强至一定阈值水平线(10～50 HU)以上曲线以下的面积，公式为：

    (其中x为横坐标时间，f_(x)为纵坐标CT值)

    使用Student t检验进行统计学处理，当方差不齐或样本数小于30时，使用t′检验。双因素比较使用Two-Way方差分析，以减少第一类错误(a=0.05)。

    2 结果

    不同造影剂注射程序的具体增强结果列于表2～6。门静脉增强值仅统计使用第一肝门层面单层动态增强CT的单、双相中流速组(线图2，3)。阈值间期指肝实质增强达一定阈值(10～50 HU)开始到下降至这一阈值或平衡期起点的时间。AUC(areas under the curve)是指平衡期前一定增强阈值(10～50 HU)水平线以上，T-D曲线以下的面积。

    3 讨论

    肝脏增强CT检查为肝脏占位性病变诊断与鉴别诊断的主要方法。增强检查的目的有两方面：一是扩大病灶与背景肝组织之间的密度差，有利于小病灶及等密度病灶的检出；二是显示病灶特征性的血供和灌注情况，为病变的定性诊断提供有价值的信息。有研究表明增强效果取决于CT机的性能、造影剂注射技术和扫描时间窗口的选择。

    表2 注射程序与主动脉、门静脉及肝实质增强峰值的关系

    主动脉

    增强峰值

    门静脉

    增强峰值

    肝实质增强峰值

    平均值

    低体重组

    高体重组

    单相低流速组

    单相中流速组

    单相高流速组

    双相中流速组

    双相高流速组

    双相特高流速组

    156±25

    187±28

    202±37

    172±27

    190±34

    210±36…

    114±17…

    112±16……

    52±14

    58±15

    62±16

    56±14

    59±15

    64±19

    57±12

    63±14

    67±15

    61±14

    65±14

    72±17

    46±13

    53±13

    54±10

    50±13

    52±11

    54±11

    注：增强峰值=X±S单位：HU.不同流速组间主动脉增强峰值差异显著(P<0.05)，门静脉增强峰值差异无显著性(P>0.05)。高、低体重组分别为体重≤64 kg及>64 kg，不同注射程序肝实质增强峰值无显著差异(P>0.05)，高低体重组间差异显著(P<0.05)表3 注射程序与主动脉、门静脉、肝实质增强达峰值及平衡期起点的时间的关系

    主动脉增强

    达峰值时间

    门静脉增强

    达峰值时间

    肝实质增强

    达峰值时间

    达平衡期起

    点的时间

    单相低流速组

    单相中流速组

    单相高流速组

    双相中流速组

    双相高流速组

    双相特高流速组

    49±13^**

    37±11

    35±11

    32±10

    29±10

    28±9…

    61±9^*…

    77±10……

    77±14

    72±14

    65±15

    92±15

    90±16

    73±18^**

    100±13^*

    89±10

    83±10

    132±16

    130±15

    95±11^**

    注：时间=X±S.*代表P<0.05，**代表P<0.01，各单、双相组间差异显著(P<0.05～0.01)

    表4 注射速度与肝实质增强达一定阈值的时间的关系

    肝实质增强达一定阈值的时间

    10 HU

    20 HU

    30 HU

    40 HU

    50 HU

    单相低流速组

    单相中流速组

    单相高流速组

    双相中流速组

    双相高流速组

    双相特高流速组

    34±13

    32±13

    28±11

    31±12

    29±11

    27±10

    41±15

    39±16

    34±14

    39±14

    35±12

    33±13

    49±15

    46±15

    40±13

    48±14

    43±16

    38±11

    60±15

    56±13

    48±12

    59±13

    56±14

    49±13

    76±15

    67±10

    57±10

    78±11

    75±15

    60±13

    注：时间=X±S 10～30 HU阈值各组间差异无显著性，40 HU阈值时，单相低流速组迟于单相高流速组、双相中流速组迟于双相特高流速组；50 HU阈值时，单相流速组间差异均有显著性，高流速组时间较早，单相中、高流速组明显早于双相中、高流速组，双相特高流速组早于双相中、高流速组(P<0.05)

    3.1 不同注射程序对肝脏增强效果的影响

    八十年代初，Burgener等开始研究注射速度对肝脏增强效果的影响。结果表明：(1)团注较静滴技术优越；(2)肿瘤等实质性病变可在平衡期中由于造影剂缓慢的渗透作用变为等密度而漏检^[1]。八十年代中期以来，随着流量程控注射器和快速CT的应用，增强技术的研究越来越引起重视。但有关造影剂注射速度及单、双注射技术对肝脏增强效果的影响，特别是与平衡期起点的关系一直认识不一。国外有两种确定平衡期起点的方法为研究者所广泛采用。Burgener等于1983年撰文提出的以主动脉与下腔静脉间的CT值差别小于10 HU作为平衡期起点的理论曾为国内外学者广泛应用^[1]。但由于下腔静脉除在肝顶第二肝门处接受肝静脉回流的静脉血，还接受肾脏、盆腔脏器、下肢肌肉、骨骼等处回流的静脉血。除肾脏强化速度较快以外，其他脏器的强化速度显著较肝脏慢。而且据本组观察，下腔静脉在肝门以下层面形态变化较大(图4)及肾静脉早期回流的含高浓度造影剂的静脉血的“层流现象”(图5)等因素均会使下腔静脉血的增强值无法代表肝静脉血的增强特征，也使这一理论缺乏可靠性。本研究采用的是Foley于1989年提出的以主动脉与肝实质的T-D曲线开始平行，并以相似的速率下降的时间为平衡期的起点^[3]。这一理论是基于团注后，造影剂从血管内顺浓度梯度渗透至血管外间隙并达到平衡，随着肾脏的滤过清除，浓度梯度反转，造影剂由血管外渗透至血管内，并随着肾脏的滤过清除而以相同的速率下降的过程，符合药物在体内的药物代谢过程，理论上更合理。而据本组观察，以两种不同方法确定的平衡期起点可相差达两分钟，与Cox等的报道一致。这也是一些研究者对造影剂注射方式认识不同的原因之一。表5 造影剂注射程序与肝实质增强阈值间期的关系

    肝 实 质 的 阈 值 间 期

    10 HU-平衡期

    20 HU-平衡期

    30 HU-平衡期

    40 HU-平衡期

    50 HU-平衡期

    单相低流速组

    单相中流速组

    单相高流速组

    双相中流速组

    双相高流速组

    双相特高流速组

    66±13

    57±13

    55±14

    101±15

    101±14

    68±13

    59±15

    50±15

    44±16

    93±13

    95±14

    62±12

    51±11

    43±17

    41±13

    84±14

    87±16

    57±15

    36±17

    35±12

    38±15

    58±15

    56±14

    48±13

    10±10

    20±13

    25±12

    32±15

    33±16

    35±10

    注：时间=X±S，10～30 HU阈值时较低流速程序的阈值间期显著较长，50 HU阈值时以高流速程序的阈值间期较长；双相注射程序各阈值间期均显著长于单相注射程序(P<0.05)。表6 造影剂注射程序与肝实质AUC的关系

    肝 实 质 的 AUC(HU×S)

    10 HU-平衡期

    20 HU-平衡期

    30 HU-平衡期

    40 HU-平衡期

    50 HU-平衡期

    单相低流速组

    单相中流速组

    单相高流速组

    双相中流速组

    双相高流速组

    双相特高流速组

    2169±355

    1918±328

    1707±309

    3269±537

    3328±676

    2238±364

    1224±216

    1062±189

    913±191

    2384±378

    2429±403

    1638±295

    638±134

    686±116

    624±127

    1429±232

    1456±270

    991±204

    274±89

    357±92

    372±87

    543±127

    565±132

    549±118

    18±15

    56±36

    78±44

    74±42

    85±57

    133±46

    注：AUC=X±S，10～30 HU阈值时较低流速程序的AUC显著较高，50 HU阈值时以高流速程序的AUC较高；双相注射程序各阈值的AUC均显著高于单相注射程序(P<0.05)。

    线图1 分段线性插值函数(曲折线)代表时间—密度曲线(光滑曲线)及微积分复化合求积示意图，阴影部分面积代表AUC

    线图2 单相中流速组时间—密度曲线。主动脉38 s增强达峰值，门静脉57 s达峰值，肝实质为70 s约89 s进入平衡期

    近期一些研究者认为造影剂注射速度越快，肝实质增强峰值越高，对检出病变越有利。而对平衡期起点影响不大。有人则提出了相反的观点^[2，4，5]。本组前瞻性地设计了两组不同流速的单、双相注射程序的对比研究。结果表明较快流速的注射程序可使主动脉的强化值上升较多，因此完全由主动脉供血的脏器(脾、肾等)可产生一个更高的强化峰值。但由于肝脏是由肝动脉及门静脉双重供血，且门静脉的供血占75%～80%。因此快速注射程序肝实质的强化峰值上升较少。而且造影剂注射速度越快，血管内外造影剂的浓度梯度越大，相应的造影剂渗透及滤过速度均明显加快，反映出造影剂的快进必然伴随快出的特点。因此快速注射程序肝实质增强达峰值及平衡期起点的时间明显提前。而双相注射程序均有一个与单相注射程序第一时相注射速度相同的Bolus团注，因此两者强化达各阈值的时间无明显差异。相应双相注射程序的阈值间期，尤其是较低的阈值间期明显长于单相注射程序。例如单、双相中、高流速程序的10 HU阈值间期分别为59及101 s和53及101 s。相应较低流速及双相注射程序的AUC在较低增强阈值(10～40 HU)显著较高。而注射时间相似的双相特高流速组与单相中流速组达平衡期的时间相近，而注射时间相差较大的其他组间差异均有显著性。因此我们认为，肝脏增强达平衡期的时间主要与造影剂的注射时间相关，而与单、双相注射技术关系不密切。双相注射程序是由于第二时相减慢团注速度，延长了造影剂的注射时间，相应推迟平衡期起点的。与Chambers等的报道一致^[6]。

    线图3 双相中流速组时间—密度曲线。主动脉增强达峰值时间为32 s，76 s门静脉达增强峰值，肝实质为89 s，约130 s进入平衡期

    图4 肝门下方层面示下腔静脉呈不规则线形及层流现象

    图5 肝脏下方层面示下腔静脉在非平衡期增强密度不均

    3.2 最佳肝脏增强技术的选择

    Foley等指出最佳的肝脏增强技术应达到以下标准：①肝实质的充分强化；②扫描前适当延时，使肝脏强化达较高水平；③平衡期以前完成扫描^[3]。最佳增强技术取决于CT机的性能、适当的造影剂注射方式及最佳扫描间期的选择。

    (1)常规CT的最佳增强技术：国内医疗机构目前广泛使用的三、四代常规CT完成全肝12～15层的动态扫描约需2～3 min。单相注射程序53～66 s的10 HU阈值间期显然不能满足平衡期前完成扫描的要求，有一半以上的肝脏将是在平衡期扫描的，这显然会大大降低图像质量，不利于小病灶的检出。而双相中、高流速程序可获得一个较早而高的主动脉及肝实质强化值，同时显著延迟平衡期起点。其10 HU以上101 s的阈值间期基本可保证常规CT的动态增强扫描在平衡期前完成。且双相注射程序的AUC在各阈值均高于单相注射程序，反映双相注射程序符合肝脏双重血供的特点，其造影剂的利用率更高。因此，对于扫描速度较慢的常规CT肝脏动态增强检查，应使用第一时相流速较快的双相中、高流速程序，在肝实质强化达10 HU(约30 s)时开始扫描。

    (2)螺旋CT的最佳增强技术：螺旋CT的扫描速度大大提高，可在一次屏气(15-20 s)内完成全肝扫描。因此，一些学者提出可通过加快造影剂的注射速度(4-5 ml/s)，使扫描在肝实质强化的较高水平的非平衡期完成，而在平衡期不扫描。并认为双相注射技术不易掌握的缺点抵消了其延长非平衡期的优点^[7，8]。我们结合自己的观察设计了特高流速双相注射程序与Foley的报道的3 ml/s的单相高流速程序相比较。因为根据周康荣等的报道结合我们的观察，5 ml/s的流速并不能提高主动脉及肝实质的强化值，而一般副作用明显增多^[9]。单相高流速程序50 HU阈值间期为25 s，显著低于双相特高流速组的35 s。明显会使最佳扫描间期，尤其近年广泛应用的双期扫描间期的选择难度加大。且后者的各项强化指标均优于前者，在50 HU以上水平也是所有程序中最优的。而且，在配有流量程控注射器时双相注射技术很容易完成。因此，我们提出：螺旋CT扫描速度快的优点减弱了双相注射程序延迟平衡期起点的优点，但经改进的双相特高流速程序对肝脏的增强扫描仍有重要意义。在团注造影剂后50 s开始扫描，可保证最佳扫描间期在肝脏强化达40 HU以上开始，平衡期以前完成。双期扫描在团注后25～45 s完成动脉期扫描，65～85 s完成门静脉期扫描。

    作者简介：周良平(1972- )，男，安徽宣州市人，医学硕士，主治医师，研究方向腹部影像诊断，已发表论文5篇，完成科研课题一项。

    参考文献

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    收稿日期：1997-10-27 修回日期：1999-11-03

    百拇医药网 http://www.100md.com/html/analecta/2003/08/28/64/844.htm