【摘要】：研究目的一、通過建立兔肝VX2瘤模型,研究不同管電壓、管電流及新型迭代重建算法對肝臟CT灌注成像(CTPI)輻射劑量、圖像質(zhì)量及灌注參數(shù)的影響,以評價低輻射條件下進行肝臟CTPI的可行性及準確性；并評價兔肝VX2瘤CTPI參數(shù)與微血管密度(MVD)的相關(guān)性。二、探討不同b值大小、范圍、數(shù)目對磁共振體素內(nèi)不相干運動成像(IVIM DW-MRI)定量參數(shù)的影響；評價IVIM DW-MRI定量參數(shù)與CTPI參數(shù)、MVD的相關(guān)性。研究方法通過開腹直視下穿刺注射VX2瘤組織混懸液(由南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院超聲科饋贈)的方法,成功制作新西蘭大白兔肝VX2瘤模型共25例。采用256層螺旋CT每只動物模型完成三次不同掃描條件(方案A：管電壓80kV、管電流40mAs；方案B：管電壓80kV、管電流80mAs；方案C：管電壓100kV、80mAs)的肝臟CTPI掃描,其他掃描條件不變。所有肝臟CTPI的原始數(shù)據(jù)分別采用傳統(tǒng)濾波反投影法(FBP)和迭代重建算法(iDose4 Level 3)重建,采用Functional CT軟件包,在兔肝VX2瘤灶內(nèi)連續(xù)三個最大層面及其同層正常肝實質(zhì)以測量平均CT值、圖像噪聲并計算圖像信噪比(SNR)、對比度噪聲比(CNR),測量肝動脈灌注量(HAP)、門靜脈灌注量(HPP)、總灌注量(TP)、肝動脈灌注分數(shù)(HPI)、血流量(BF)、峰值強化程度(PEI)、峰值強化時間(TIP)及血容量(BV)。記錄每次CTPI的劑量長度乘積(DLP)并計算有效輻射劑量。采用重復(fù)測量數(shù)據(jù)的LMMs分析對三個CTPI方案之間的輻射劑量、客觀圖像質(zhì)量及灌注參數(shù)進行差異性分析；兩兩比較采用LSD法。采用配對t檢驗比較iDose4 Level3與FBP重建CTPI的客觀圖像質(zhì)量及灌注參數(shù)之間的差異。采用Pearson相關(guān)性分析對肝臟CTPI各灌注參數(shù)與MVD進行相關(guān)性分析。采用1.5T磁共振及專用兔子線圈行常規(guī)T1WI、T2WI成像和IVIM DW-MRI成像；b值選擇的0,10,20,30,40,50,75,100,150,300,500及800 s/mm2(方案A)；或0,10,20,30,40,50,75,100,150,300,500,800,1000及1200 s/mmm2(方案B)或0,20,40,75,100,150,300及800 s/mm2(方案C)。所有IVIM DW-MRI數(shù)據(jù)采用自帶軟件(PRIDE DWI Tool, Version 1.5)和Image J軟件在兔肝VX2瘤連續(xù)最大三個層面分別測量常規(guī)ADC值及IVIM參數(shù)D值、f值和D*值。采用重復(fù)測量數(shù)據(jù)的LMMs分析對三個不同b值方案的IVIM參數(shù)D值、f值、D*值及ADC值進行差異性分析。采用Pearson相關(guān)性分析檢驗兔肝VX2瘤IVIM參數(shù)D值、f值、D*值及ADC值分別與CTPI灌注參數(shù)、MVD的相關(guān)性。實驗動物給予過量20%烏拉坦靜脈注射予以安樂死,并立即解剖獲取兔肝VX2瘤。分別行常規(guī)HE染色及CD34免疫組織化學(xué)染色,并計數(shù)400倍視野下MVD。研究結(jié)果一、大體標本與病理組織學(xué)結(jié)果本實驗VX2瘤灶位于兔肝左葉18例,位于肝左葉7例,均為單發(fā)瘤灶。肉眼觀兔肝VX2瘤為灰白色魚肉狀,瘤灶內(nèi)未見液性壞死,呈類圓形或橢圓形膨脹性改變,無包膜,與暗紅色正常肝組織分界較清。HE染色見腫瘤細胞彌漫聚集、紊亂排列,與正常肝實質(zhì)分界較明顯。CD34染色示血管內(nèi)皮細胞呈棕黃色或棕褐色；VX2瘤細胞核呈深藍色；平均MVD約9.07±2.41(6～15)個。二、CT灌注成像結(jié)果本實驗方案A完成CTPI23例；方案B完成24例,其中2例由于重度移動偽影,剔除實驗組；方案C完成23例。1、輻射劑量方案C的輻射劑量最高(DLP:2382.81±1.59 mGy*cm; ED:35.74±0.02 mSv),其次為方案B (DLP:1273.86±1.15mGy*cm; ED:19.11±0.18 mSv),方案A的輻射劑量最低(DLP:632.81±1.07mGy*cm; ED:9.49±0.16mSv).經(jīng)LMMs,三種CTPI方案的輻射劑量之間差異具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(DLP:F=9244245, P=0.000; ED:F=8660468, P=0.0000),采用LSD法兩兩之間差異亦具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.000)。2、客觀圖像質(zhì)量2.1肝VX2瘤灶的平均CT值經(jīng)LMMs,無論采用iDose4 Level3或FBP重建,三種CTPI方案肝VX2瘤灶的平均CT值之間差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(F=11.184,P=0.000；F=14.651,P=0.000),其中方案C的平均CT值均顯著低于方案A和B,其差異具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)；方案B VX2瘤灶的平均CT值低于方案A,但其差異不具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)。經(jīng)配對t檢驗,三種CTPI方案采用FBP重建的兔肝VX2瘤平均CT均顯著高于iDose4 Level3重建,其差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(方案A：F=8.468,P=0.000；方案B：F=9.182,P=0.000；方案C：F=13.264,P=0.000)。2.2肝VX2瘤灶的圖像噪聲經(jīng)LMMs,無論采用iDose4 Level3或FBP重建,三種CTPI方案肝VX2瘤灶的圖像噪聲之間差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(F=38 ,P=0.001；F=84,P=0.000),其中方案C的圖像噪聲均顯著低于方案A和B,其差異具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)；而方案A的圖像噪聲略高于方案B的圖像噪聲,但二者之間差異無顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)。經(jīng)配對t檢驗,方案A和B采用FBP重建肝VX2瘤灶的圖像噪聲顯著高于idose4 Level3重建,其差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(方案A：F=2.715,P=0.013；方案B：F=3.813,P=0.001)；而方案C采用FBP重建肝VX2瘤的圖像噪聲略高于idose4 Level3重建,但二者之間差異均不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(F=0.626,P=0.538)。2.3肝VX2瘤灶的圖像信噪比經(jīng)LMMs,無論采用iDose4 Level3或FBP重建,三種CTPI方案肝VX2瘤灶的SNR之間差異均不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(F=0.43 ,P=0.636；F=1.43 ,P=0.272)。經(jīng)配對t檢驗,三種CTPI方案采用iDose4 Level3重建肝VX2瘤灶的SNR均顯著高于FBP重建,僅方案B兩種算法SNR之間差異具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(方案B：F=2.525,P=0.020),而方案A和C兩種重建算法之間不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)差異(方案A：F=1.537,P=0.140；方案C：F=0.634,P=0.533)。2.4肝VX2瘤灶的圖像對比度噪聲比經(jīng)LMMs,無論采用iDose4 Level3或FBP重建,三種CTPI方案肝VX2瘤灶的CNR之間差異均不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(F=80.6,P=0.426；F=0.Z,P=0.495)。經(jīng)Wilcoxon配對檢驗,三種CTPI方案采用iDose4 Level3重建肝VX2瘤灶CNR比均略高于FBP重建,但均不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)差異(方案A：Z=1.651,P=0.099；方案B：Z=0.643,P=0.520；方案C：Z=1.269,P=0.205)。2.5正常肝實質(zhì)的平均CT值經(jīng)LMMs,無論采用iDose4 Level3或FBP重建,三種CTPI方案正常肝實質(zhì)的平均CT值之間差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(F=18 ,P=0.000；F=13,P=0.000),其中方案C的平均CT值均顯著低于方案A和B,其差異具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)；而方案A與方案B的平均CT值之間差異無顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)。經(jīng)配對t檢驗,三種CTPI方案采用FBP重建正常肝實質(zhì)的平均CT均顯著高于iDose4 Level3重建,其差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(方案A：F=5.022,P=0.000；方案B：F=3.833,P=0.001；方案C：F=3.965,P=0.001)。2.6正常肝實質(zhì)的圖像噪聲經(jīng)LMMs,無論采用iDose4 Level3或FBP重建,三種CTPI方案獲得的兔正常肝實質(zhì)的圖像噪聲之間差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(F=181,P=0.000；F=78 ,P=0.000),其中方案C的圖像噪聲均顯著低于方案A和B,其差異具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)；而方案A的圖像噪聲高于方案B的圖像噪聲,二者之間差異無顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)。經(jīng)配對t檢驗,三種CTPI方案采用FBP重建正常肝實質(zhì)的圖像噪聲顯著高于iDose4 Level3重建,差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(方案A：F=6.776,P=0.000；方案B：F=2.875,P=0.009；方案C：F=2.635,P=0.016)。2.7正常肝實質(zhì)的圖像信噪比經(jīng)LMMs,無論采用iDose4 Level3或FBP重建,三種CTPI方案正常肝實質(zhì)的SNR之間差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(F=1556,P=0.010；F=86 ,P=0.003),其中方案C的SNR均高于方案B,采用iDose4重建時二者之間差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.033),采用FBP重建時二者之間差異均無顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)；方案C的SNR均顯著高于方案A,其差異具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)；方案B的SNR均高于方案A,但二者之間差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)。經(jīng)配對t檢驗,三種CTPI方案采用FBP重建正常肝實質(zhì)的SNR顯著低于iDose4 Level3重建,其差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(方案A：F=4.596,P=0.000；方案B：F=2.373,P=0.028；方案C：F=3.678,P=0.001)。2.8正常肝實質(zhì)的圖像對比度噪聲比經(jīng)LMMs,無論采用iDose4 Level3或FBP重建,三種CTPI方案正常肝實質(zhì)的CNR之間差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)(F=39,P=0.027；F=25 9,P=0.009)；經(jīng)LSD法兩兩比較,方案B的CNR均高于方案A、C,其差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(iDose4:P=0.019, P=0.020; FBP:P=0.005, P=0.012);方案A與C的CNR之間差異均無顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)。經(jīng)Wilcoxon配對檢驗,三種CTPI方案采用FBP重建正常肝實質(zhì)的CNR顯著低于iDose4 Level3重建,其差異均具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(方案A：Z=3.806,P=0.000；方案B：Z=1.894,P=0.048；方案C：Z=2.416,P=0.016)。3、CT灌注成像參數(shù)3.1肝VX2瘤灶的灌注參數(shù)經(jīng)LMMs,采用iDose4 Level3重建,三種CTPI方案之肝VX2瘤灶的HAP、HPP、TP、HPI、BF、PEI、TTP及BV之間差異均不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)；采用FBP重建,三種CTPI方案之肝VX2瘤灶的HAi、HPP、TP、 HPI、BF、PEI、TTP及BV之間差異亦均不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)；采用iDose4 Level3重建時,三種CTPI方案的PEI之間不具有顯著統(tǒng)計學(xué)差異,但采用FBP重建時具有顯著統(tǒng)計學(xué)差異,經(jīng)LSD法兩兩比較方案C的PEI顯著低于方案A、B(P0.05),方案A、B之間無顯著差異(P0.05)。經(jīng)配對t檢驗,三種CTPI方案,分別采用iDose4 Level3與FBP重建之肝VX2瘤灶的HAP、HPP、TP、HPI、BF、PEI、TTP及BV之間均不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)差異(P0.05)。3.2正常肝實質(zhì)的灌注參數(shù)經(jīng)LMMs,采用iDose4 Level3重建,三種CTPI方案之正常肝實質(zhì)的HAP、 HPP、TP、HPI、BF、TTP及BV均不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)差異(.P0.05)；三種CTPI方案的PEI之間具有顯著性統(tǒng)計學(xué)差異(F=38.795,P=0.000),其中方案C的PEI顯著低于方案A和B(P0.05),但方案A和B之間均無顯著統(tǒng)計學(xué)差異(.P0.05)。經(jīng)LMMs,采用FBP重建,三種CTPI方案之正常肝實質(zhì)的HAP、HPP、 TP、HPI、BF、TTP及BV亦均不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)差異(P0.05)；三種CTPI方案的PEI之間具有顯著性統(tǒng)計學(xué)差異(F=41.344,P=0.000),其中方案C的PEI亦顯著低于方案A和B(P0.05),但方案A和B之間均無顯著統(tǒng)計學(xué)差異(P0.05)。經(jīng)配對t檢驗,三種CTPI方案,分別采用iDose4 Level3與FBP重建正常肝實質(zhì)的HAP、HPP、TP、HPI、BF、PEI、TTP及BV之間均不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)差異。4、肝VX2瘤CTPI參數(shù)與MVD之間的關(guān)系經(jīng)Pearson相關(guān)分析,無論重建方法如何,無論CTPI方案如何,總體上兔肝VX2瘤的MVD與HAP、TP及BF相關(guān)性最好,尤其是HAP,并呈正的直線關(guān)系；兔肝VX2瘤的MVD與HPI、PEI、TTP及BV總體上不具有相關(guān)性或具有一般的或較差的相關(guān)性。三、肝VX2瘤IVIM DW-MRI結(jié)果本實驗共16例兔肝VX2瘤模型完成IVIM DW-MRI.1、常規(guī)MRI檢查所有16例兔肝VX2瘤均為單發(fā),位于肝左葉10例、肝右葉6例；肝VX2瘤在常規(guī)TIWI上表現(xiàn)為低信號,邊界清；T2WI及T2WI脂肪抑制序列呈稍高信號,邊界較清。在T2WI上測量,16例肝VX2瘤最大直徑平均約17.02±7.55 mm。2、IVIM DW-MRI信號改變及信號衰減曲線所有16例肝VX2瘤在IVIM DW-MRI上表現(xiàn)為擴散受限、呈高信號；無論b值個數(shù)如何,隨b值增大,病灶信號均逐漸增高,但圖像噪聲亦逐漸增大,信噪比下降。3個不同b值方案的肝VX2瘤信號衰減曲線相同,均呈非線性衰減過程,尤其在b值200 s/mm2時；而在b值200 s/mm2基本呈線性衰減過程。3、IVIM DW-MRI總掃描時間IVM DW-MRI方案A的總掃描時間為263.0s；方案B為630.2 s；方案C為158.1 s。4、IVM DW-MRI定量參數(shù)及ADC值經(jīng)LMMs,三個不同b值方案的IVIM DW-MRI定量參數(shù)D值、f值、D*值及ADC值均不具有顯著性統(tǒng)計學(xué)差異(P0.05)。方案B獲得的IVM DW-MRI定量參數(shù)及ADC的絕對值均相對小于方案A和方案C,而方案A和方案C更為接近。5、肝VX2瘤IVIM DW-MRI定量參數(shù)及ADC值與CTPI參數(shù)之間的關(guān)系IVIM DW-MRI方案A的肝VX2瘤的定量參數(shù)D值、f值、D*值及ADC值,分別與采用iDose4 Level3重建或FBP重建的三種CTPI方案的灌注參數(shù)HAP、HPI、BF、BV之間進行Pearson相關(guān)分析,總體上可顯示D值與HAP相關(guān)性最好、呈正的直線關(guān)系；D值與HPI、BF及BV相關(guān)性一般。f值與BV相關(guān)性最好、呈正的直線關(guān)系；f值與BF相關(guān)性一般,而與HAP及HPI不具有相關(guān)性。D*值與HAP、HPI、BF、BV之間均不具有相關(guān)性。ADC值與HPI不具有相關(guān)性；與HAP、BF、BV相關(guān)性一般。6、肝VX2瘤IVIM DW-MRI定量參數(shù)及ADC值與MVD之間的關(guān)系采用Pearson相關(guān)分析,IVIM DW-MRI方案A肝VX2瘤的定量參數(shù)D值與MVD呈中度相關(guān)性,呈正的直線關(guān)系(r=0.509,P=0.044)；f值、D*值及ADC與MVD之間均不具有相關(guān)性或相關(guān)性差(r=0.281,P=0.291；r=0.099, P=0.715；r=0.359,P=0.172).研究結(jié)論一、低輻射劑量條件下完成CTPI是可行的、準確的1、管電流對組織CT值的影響不明顯,而管電壓對組織CT值的影響明顯,管電壓升高則組織CT值降低,管電壓降低則組織CT值升高。2、低管電壓、低管電流(即低輻射劑量)條件下CTPI與高管電壓、管電流(即高輻射劑量)條件的CTPI是相對的。3、迭代重建算法(iDose4)具有降低圖像噪聲、提高圖像信噪比及對比度噪聲比、改善圖像質(zhì)量的能力；同時不影響CTPI參數(shù)的評估,可用于進一步降低掃描條件、降低輻射劑量。4.CTPI參數(shù)可用于評價腫瘤新生血管的生長情況：(1)肝動脈灌注量、總灌注量及血流量與MVD具有高度相關(guān)性,而肝動脈灌注分數(shù)、血容量與MVD不具有相關(guān)性：(2)聯(lián)合肝動脈灌注量、肝動脈灌注指數(shù)及血流量可作為反映腫瘤MVD、腫瘤新生血管動脈化的敏感指標；(3)血容量與腫瘤新生血管病理特征的關(guān)系復(fù)雜,尚需進一步研究。二、IVIM DW-MRI可在一定程度上反映組織的微循環(huán)灌注,并將其與單純水分子擴散分離1、f值與CTPI參數(shù)血容量高度血管,可將f值用于反映組織的血容量。2、D*值與CTPI參數(shù)及MVD不具有相關(guān)性,尚不能認為D*值具有反映微循環(huán)灌注的作用,其具體作用及機制需要進一步深入研究。3、ADC值高于D值,二者與CTPI參數(shù)及MVD具有中度相關(guān)性,需要進一步研究分析其產(chǎn)生的機制及影響因素。4、b值大小、范圍及數(shù)目對IVIM DW-MRI定量參數(shù)及ADC的影響不明顯。5、b值越大,數(shù)目越多,掃描時間越長；推薦IVIM DW-MRI最多選擇8個b值,最大b值在500 s/mm2左右。
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R735.7;R445.2;R730.44
【圖文】：

拉鉤將切日向右側(cè)牽拉，即可見到左肝或右肝。術(shù)者用右手小也將肝提出切口逡逑夕ｈ，充分暴露肝組織，采用１ｍｌ注射器將準備好的ＶＸ２瘤組織混懸液在肝組織逡逑里注射０．２￣０．３ｍｌ邋（如圖１－３），盡量保證瘤組織混懸液位于肝實質(zhì)中央。之后，逡逑用棉簽充分止血，確切不出血的情況下還納肝組織于腹腔，觀察兩分鐘、確保逡逑肝臟、腹腔無出血時按腹膜、肌肉、皮膚３層逐層縫合（如圖１－４）。最后用青逡逑霉素粉末涂抹切開。逡逑２．３．術(shù)后處理逡逑術(shù)后常規(guī)每天肌肉注射青霉素２０萬Ｕ，連續(xù)４￣６天；注意保持實驗動物飼逡逑養(yǎng)室干燥通風；注意實驗動物腹部切開情況，盡量保持干燥，若出現(xiàn)切開不愈逡逑合或化胳等情況及時給予處理。逡逑圖１－１邋ＶＸ２瘤組織＇混懸液邐圖１－２腹部正中切開逡逑Ｆｉｇｕｒｅｌ－１邋Ｍｉｘｅｄ邋ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ邋ｏｆ邋ＶＸ２邋Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ａｂｄｏｍｉｎａｌ邋ｍｉｄｌｉ打ｅ邋ｉｎｃｉｓｉｏｎ逡逑ｔｕｍｏｒ邋ｔｉｓｓｕｅ逡逑５逡逑

拉鉤將切日向右側(cè)牽拉，即可見到左肝或右肝。術(shù)者用右手小也將肝提出切口逡逑夕ｈ，充分暴露肝組織，采用１ｍｌ注射器將準備好的ＶＸ２瘤組織混懸液在肝組織逡逑里注射０．２￣０．３ｍｌ邋（如圖１－３），盡量保證瘤組織混懸液位于肝實質(zhì)中央。之后，逡逑用棉簽充分止血，確切不出血的情況下還納肝組織于腹腔，觀察兩分鐘、確保逡逑肝臟、腹腔無出血時按腹膜、肌肉、皮膚３層逐層縫合（如圖１－４）。最后用青逡逑霉素粉末涂抹切開。逡逑２．３．術(shù)后處理逡逑術(shù)后常規(guī)每天肌肉注射青霉素２０萬Ｕ，連續(xù)４￣６天；注意保持實驗動物飼逡逑養(yǎng)室干燥通風；注意實驗動物腹部切開情況，盡量保持干燥，若出現(xiàn)切開不愈逡逑合或化胳等情況及時給予處理。逡逑圖１－１邋ＶＸ２瘤組織＇混懸液邐圖１－２腹部正中切開逡逑Ｆｉｇｕｒｅｌ－１邋Ｍｉｘｅｄ邋ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ邋ｏｆ邋ＶＸ２邋Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ａｂｄｏｍｉｎａｌ邋ｍｉｄｌｉ打ｅ邋ｉｎｃｉｓｉｏｎ逡逑ｔｕｍｏｒ邋ｔｉｓｓｕｅ逡逑５逡逑

本文編號：2740954