作者:张洪博,纪凤颖,张亚南,王正通,张莹,哈尔滨医科大学附属第一医院CT
室
胰腺癌是侵袭性很强的癌症之一。如今胰腺癌的早期诊断与预后仍然不理想,5
年生存率小于5%。约40%的患者在被诊断为胰腺癌时就已经发生转移(胰腺癌Ⅳ期),40%患者被诊断为局部进展期胰腺癌(locally advanced pancreatic cancer,LAPC)。胰腺癌的早期发现与诊断对于患者的预后十分关键。对胰腺癌的诊断仍存在许多困难,因为肿瘤在影像学中有许多非典型表现和异病同影的情况发生。
多层螺旋CT
(multidetector-row computed tomography,MDCT)扫描已经成为胰腺癌诊断、肿瘤分期、治疗计划制定和治疗后随访的首选,但在临床工作中仍然有约11%的胰腺癌在CT检查中未被发现。本文我们将探讨多层螺旋CT对胰腺癌诊断的应用进展、限制及其它影像学检查方式的临床应用。
1.
传统螺旋CT扫描在胰腺癌诊断中的应用
螺旋CT
扫描采用的是“容积”为单位的数据采集方式。扫描速度可达到亚秒级别,由于扫描速度的增快,可以实现在胰腺实质及胰腺邻近血管达到强化最大值时进行数据采集,由此出现了胰腺双期螺旋CT扫描。常规注射对比剂动脉期及实质期大约30~35s、60~65s后进行扫描可以得到胰腺最佳强化效果。
根据FletcherJG
等人的观点,胰腺实质期是胰腺肿瘤诊断的最佳期相,因为在这个期相肿瘤组织与正常胰腺组织强化程度差异最大。另外还可以利用动脉期分析动脉血管受侵犯的情况。当前的多层螺旋CT扫描可以呈现多数乏血供肿瘤与周围正常胰腺实质之间最大密度差异。然而,还有11%的胰腺癌与周围胰腺实质密度近似导致漏诊情况发生。随着CT设备及扫描技术的发展,出现了CT灌注技术及双源、宝石能谱CT的多参数重建分析,不但提高了胰腺癌的诊断率,还可以更准确进行术前分期和术后预后评估。
2.CT
灌注技术在胰腺癌诊断中的应用
CT
灌注(CTP)是一种用于评价器官、组织血供情况、血流动力学状态的临床诊断技术,还能够对灌注过程作定量或半定量的分析,这基于CT值与碘浓度之间的线性关系。在YadavAK等研究中发现血流量(BF)与血容量(BV)是对于胰腺癌诊断最为可靠的参数。在胰腺癌患者中,与正常值相比BF于BV分别降低了82.3%及86.1%,而达峰时间(TTP)比正常高25.5%。
GrozingerG
等研究证明了CT灌注在胰腺疾病鉴别诊断方面作为附加参数的可行性,其认为与单一的密度测量相比,CT灌注能够更好的区分胰腺疾病。研究发现胰腺癌病灶中心的BF与BV值明显降低,急性/慢性胰腺炎BF降低,BV逐渐增加,而胰腺神经内分泌肿瘤的灌注值显著增加。EriksenRo等认为,通过时间-密度曲线形态对胰腺病变分析(测定病变组织或正常胰腺组织在增强后每个时间点的CT值从而得到时间-密度曲线),其能够对正常胰腺组织、胰腺肿瘤和萎缩的胰腺组织起到鉴别作用。如曲线形态在最后阶段没有明显下降的过程,其曲线呈平台状或略上升,这种曲线形态符合胰腺癌时间-密度曲线,而曲线形态在早期会出现轻微下降的过程,符合慢性胰腺炎时间-密度曲线。
ScialpiM
等评估CT灌注成像对检测(≤2 cm)胰腺癌的有效性,这些研究通过对胰腺癌组织及周围正常组织灌注程度的定量分析表明CT灌注技术可以增加小肿瘤的检出率。CT灌注功能成像还会在肿瘤扩散对治疗策略的影响和患者进一步治疗方案制定方面提供有用信息。D'OnofrioM等研究者认为某些灌注参数对胰腺肿瘤分级有帮助,强化峰值(PEI)和BV这两个参数在鉴别高级胰腺癌中的效果极佳。
另外部分研究人员对胰腺癌周围组织灌注特点与预后的关系进行总结分析发现瘤旁组织曲线下面积(AUCPTT
)和/或瘤旁组织的有效血流量(BFPTT)与生存期(从进行CT灌注扫描当日算起)之间存在重要的相关性,其表现为AUCPTT和/或BFPTT越高,其生存期越短。还可利用CT灌注技术判断肿瘤扩散系数与其化学敏感性的关系,对胰腺肿瘤进行化疗前疗效预测的定量参数评估,结果显示瘤内血流越丰富新辅助化疗的效果越好。所以CT灌注技术可以用来对胰腺癌患者进行新辅助化疗及肿瘤放射治疗的疗效预测评估。
CT
灌注技术不仅可以分辨出对化疗无效的患者,还能帮助判断潜在的术后并发症。利用CT灌注技术对胰十二指肠术后有无胰漏(POPF)进行评估,在CT灌注数据中,高动脉血流量(AF)和短平均通过时间(MTT)均与POPF发生有关。AF与胰腺实质纤维化呈负相关,而MTT与纤维化呈正相关。AF>80ml/(100ml·min),MTT<16s对POPF发生率显示出高灵敏度。并且血液流向残余胰腺组织可能反映组织学变化,包括胰腺残端的纤维化,并影响胰十二指肠切除术后的预后结果。
ZhuLiang
等利用Stellar探测器进行胰腺CT灌注扫描,研究发现此方式得到BF和BV的噪声均较小,说明Stellar探测器能提高图像的质量,还可以提高测量出的灌注参数的准确性。虽然胰腺癌根治性切除术是治疗胰腺癌现阶段最有效的方法,但普遍认为综合治疗很关键,因为约40%的患者在被确诊为胰腺癌时就已经发生其他组织或器官的转移。
CT
通常用来评估新辅助放化疗(CRT)或射频消融术后的疗效及对肿瘤的杀伤力。但新辅助放化疗,尤其是放疗会诱发组织的纤维化,会使CT对术前准确分期产生干扰。CassinottoC等认为,胰腺肿瘤进行CRT后利用CT评估肿瘤实际大小的难度会增大。但MorganDE等研究后发现CT灌注技术可以帮助CRT后的患者在纤维化的组织中来区分残存肿瘤组织。现由于多种因素(扫描协议制定差别、感兴趣区选定)会对灌注参数产生影响;部分不能配合呼气吸气的患者会导致成像结果及测量结果不准确;虽然技术发展增加了检测灌注层面,但检测层面数量仍然有限,包含病灶范围仍较小,以上问题会对胰腺CT灌注技术的临床应用及诊断产生影响。
3.
双源及宝石能谱CT多期增强扫描在胰腺癌诊断中的应用
CT
能谱成像(GSI)可以表达出正常组织与病变部分对于不同的X线能量谱的差异性吸收,实现更加细致的解剖结构成像,提高了病灶的显示效果,还可以进行对物质性质的分析和物质成分的定量测量。GranataV等认为,利用低管电压、高管电流CT技术可以达到胰腺肿瘤良好的显示效果和减少辐射剂量。这些研究者认为,与高管电压相比(140kV),低管电压(80kV)、高管电流(675mA)有提高肿瘤及胰腺邻近血管的成像效果,这种方式能增加胰腺实质期肿瘤的显示率。但这些改进以降低所获得图像的质量为代价(主要是增加了噪声),超出了绝大多数临床放射医师对图像诊断的基本要求。
K
边缘(K-edge)是指在一定能量水平上发生峰值衰减,说明该峰值大于其K-edge的能级,因为在这个能量水平下光电吸收增加。在物质K-edge的前后,X线的衰减系数有很大差异,为了提高肿瘤组织与正常组织的成像对比度,可以利用双源及宝石能谱CT在物质K-edge前后的X线能量下分别进行成像。K-edge根据元素的不同而各有不同,每一种元素的K-edge随着原子序数的增加而增加。碘的K-edge(33.2keV)与140kV相比更接近80kV,碘在80kV下衰减峰值较高。ZamboniGA等研究发现80kV的图像的质量、噪声、空间分辨率及对比度均好于120kV的图像。WangHuihui等利用双能量CT扫描后重建出的虚拟平扫与真实平扫的图像质量进行比较,研究发现虚拟平扫图像的噪声明显低于真实平扫,并且胰腺实质期的虚拟平扫对于胰腺囊性病变显示效果最佳。
RassouliN
等通过对患者腹部脏器CT能谱成像的研究总结发现,与常规120kVp混合能量图像相比70keV虚拟单能量图像噪声减低,其信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)均较高,70keV虚拟单能量图像主观质量评分(包括噪声、伪影、锐利度、整体图像质量)均等于或高于混合能量图像的得分。PriyaB等的研究发现胰腺肿瘤周围不是正常的胰腺组织,而是在病理学中表现为环绕肿瘤周围类似慢性胰腺炎的组织形态,在常规扫描中会导致胰腺肿瘤与周围组织造成重叠的X线衰减值,其中有约10%的肿瘤无法识别。而利用宝石能谱成像发现在60keV单能量图像中等密度胰腺癌显示效果大大提高。
另外利用碘浓度、能谱曲线等数据还可以与胰腺其他疾病相鉴别,有研究发现在动脉期及胰腺实质期胰腺癌的碘浓度均低于胰腺炎,胰腺癌能谱曲线低于胰腺炎能谱曲线,并且在40
~70keV能量下曲线差异更加明显,由此可以更加准确的鉴别胰腺癌和肿块型胰腺炎。胰腺癌早期易向邻近组织器官及血管侵犯,通常利用CT进行可切除性评估,宝石能谱单能量成像在此方面具有很大的优势。ShiYJ等研究表明,单能量图像在CNR、SNR和信号强度比(SIR)分别提高了64.74%、39.50%和23.99%。单能量图像中胰十二指肠上后动脉(PSPDA)、胰十二指肠上前动脉(ASPDA)和背侧胰腺动脉(DPA)的分支显示效果优于常规混合能量图像。
YinXP
等研究发现利用70keV单能量图像联合宝石能谱CT特有的迭代重建(ASIR)技术得到的肠系膜动、静脉图像质量好于70keV单能量图像。在CT检查中患者所受辐射剂量一直备受关注,ZhuZ等利用能谱单能量(60keV)联合自适应统计迭代重建(ASIR50%)技术进行腹部脏器和大血管平扫及增强扫描,研究发现除肠系膜静脉外,使用单能量图像的CT值、SNR均高于常规120kVp扫描图像。除此之外CT辐射剂量指数在平扫、动脉期及实质期分别下降49.04%、40.51%和40.54%。并且对比剂使用剂量减少了150ml。
4.MRI
、PET/CT和PET/MRI在胰腺癌诊断中的应用
4.1MRI
在胰腺癌诊断中的应用
近年来,影像学检查手段越来越丰富,对于胰腺癌的诊断、术前分期及预后评估方面MRI
、PET/CT和PET/MRI也发挥着重要的作用。弥散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)是近几年兴起的一项功能磁共振技术,这使MRI不仅可以进行形态学诊断评价,还能够从分子水平来检测活体组织中水分子的运动状态,从而间接反映病变内部构造和组织病理学变化。FukukuraY等对55名经病理学证实的胰腺癌患者进行3.0TMR,多个b值(b=500、1000、1500、2000s/mm
2
)检查。回顾性评估每个b
值DWI的胰腺癌组织(相对于周围正常胰腺组织明显高信号,病灶边缘等信号或高信号)和图像质量,以及测量的肿瘤与正常胰腺组织之间信号强度(SI)的比值。b值为1500s/mm
2
时,DWI
高信号的出现率明显高于b值为1000s/mm
2
及500s/mm
2
时。并且b
值为1500s/mm
2
时,肿瘤与正常胰腺组织之间信号强度(SI
)的比也是最高的。随着b值的增加,图像质量会随之降低,所以b值为2000s/mm2时图像质量最差。所以进行3.0TDWI扫描时,使用b值为1500s/mm2可以提高胰腺癌组织的显示效果。
KartalisN
等对15名胰腺癌患者进行1.5TMR,采用多b值检查,比较其胰腺癌组织与非肿瘤组织单指数和双指数的弥散加权成像与非高斯峰值成像。对所有肿瘤和非肿瘤实质中的多个感兴趣区域计算DWI衍生指标ADC、D、D*、f、K和DK的平均值进行比较,并生成所有指标的曲线下面积。发现肿瘤和非肿瘤实质的平均ADC和DK之间存在显著差异,后者具有较高的诊断准确性。校正峰度影响有可能增加胰腺导管腺癌患者DWI的诊断准确性。
体素内相位不相干运动(the intravoxel incoherent motion
,IVIM)是一种先进的DWI技术,这种技术可以分别进行定量分析由水分子产生的扩散运动和微循环产生的灌注效应。KimB等为了评估在正常胰腺(NP)与胰腺导管腺癌(PDAC)患者中ADC和IVIM参数的诊断价值,征集了60名PDAC患者和30名NP受试者进行了IVIM扩散加权成像,使用10个b值(0~900s/mm
2
)。计算ADC
、Dslow、f和Dfast。结果显示f和Dfast比ADC或Dslow更有助于显示胰腺肿瘤性疾病。与正常胰腺相比,PDAC的f和Dfast降低。
胰腺癌易向周围组织侵犯及远处转移,出现此情况的患者往往失去了手术的机会,即使进行手术生存时间也大大减少,准确发现微小肝转移能够使患者避免不必要的治疗,减轻患者的痛苦。ItoT
等利用钆酸增强磁共振成像(EOB-MR成像)以提高胰腺癌术前微小肝转移(MDCT扫描术前放射分期未发现)的诊断率。EOB-MR成像的诊断胰腺癌肝脏转移的能力如下:敏感度为77.5%,特异性为94.7%,阳性预测值为83.8%,阴性预测值为92.3%,准确度为90.2%。EOB-MR成像可用于已通过术前MDCT诊断为放射学可切除病例中胰腺癌的微小肝转移的诊断。
4.2PET/CT
、PET/MRI在胰腺癌诊断中的应用
PET/CT
、PET/MRI对肿瘤微小转移的发现与诊断具有很大优势,能够进一步提升胰腺癌术前分期及疗效评估的准确率,JooI等对39名胰腺癌患者术前进行FDGPET/MR扫描及FDGPET/CT增强扫描,结果显示这两种扫描方式对胰腺癌术前分期的准确率近似,在TNM分期中,N分期准确率分别为54%和31%,M分期准确率分别为94%和88%。可以发现FDGPET/CT、FDGPET/MRI对远处转移的诊断率很高。新型标记药物的出现会对胰腺癌的诊断与预后评估产生巨大的推动作用。
NielsenCH
等应用64Cu标记的抑制性FⅦ活性位点(FⅦa)进行TF表达的PET成像。组织因子(TF)是外源性凝血级联反应的主要引发剂。然而,TF也在癌症中起重要作用。有胰腺癌的53%~89%可出现TF表达,在临床研究中TF的表达水平与疾病晚期、微血管密度升高、转移和总生存率差相关。采用64Cu-NOTA-FⅦai的纵向PET成像,在成像过程中观察到肿瘤与正常组织对比度的增加。与未标记的FⅦa的竞争显着降低了肿瘤摄取。不同的TF表达水平会产生肿瘤摄取的不同,与通过TF免疫组织化学染色评估的TF水平一致,该成像能够区分胰腺癌的TF表达水平。可作为TF靶向治疗疗效的评估手段,并且可成为靶向放射性核素治疗的主要药物。
5.CT
对胰腺癌诊断临床应用展望
多层螺旋CT
是胰腺癌检出及诊断的重要检查方式,但仍然有11%的胰腺癌被漏诊。因此,有必要预先优化扫描相关因素,包括根据个体化对比剂用量和准确把控扫描时间。CT灌注技术能够提供病变组织的功能信息,还可以帮助评估新辅助放化疗后残余肿瘤组织。双源CT及宝石能谱CT单能量成像的临床运用能够更清晰显示胰腺肿瘤组织、周围组织受侵犯情况、胰腺实质病变的鉴别诊断和提高等密度胰腺癌及小胰腺癌的诊断率。对于等密度、小灶胰腺癌的早期发现及提高胰腺周围血管受侵情况的成像效果会成为以后研究的热点。同时多学科、多种影像学检查方式联合诊断、分期及预后评估逐渐成为了业界主推的诊疗方式,胰腺癌的诊断及分期会越发精确,必定会为胰腺癌患者带来福音。
来源:张洪博,
纪凤颖,张亚南,王正通,张莹.多层螺旋CT诊断胰腺癌的进展[J].现代肿瘤医学,2018,26(19):3158-3162.
转载自:医脉通