256层CT灌注成像和三维重建对乳腺疾病的临床价值

发布时间：2017-10-02 10:11

  本文关键词：256层CT灌注成像和三维重建对乳腺疾病的临床价值

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【摘要】：研究背景乳腺癌是目前妇女最常见的恶性肿瘤,对女性的身心健康造成了严重的危害。全世界每年有近140万妇女被诊断为乳腺癌,近50万患者死于乳腺癌。在美国乳腺癌的发病率已占第一位,死亡率在女性恶性肿瘤中仅次于肺癌,居第二位。我国乳腺癌发病率也已占女性恶性肿瘤首位,且近年来呈现低龄化的趋势。因此,如何尽早地诊断和治疗乳腺癌,对提高乳腺癌患者生存率和生活质量具有极其重要的意义。近年来,国内外对乳腺癌诊治的研究取得了很大的进步,对乳腺癌生物学行为的认识也有了不断地深入。乳腺癌是一种血管依赖性肿瘤,在肿瘤生长到(1-2)mm3之后,肿瘤的生长须依靠新生血管运输养分,否则将会缺氧坏死。因此,如何有效地、无创地评价肿瘤新生血管情况对肿瘤的诊治提供了重要的依据。目前,钼靶和超声是乳腺癌筛查和诊断的最常用方法。钼靶和超声主要是从形态学改变方面诊断疾病,而对于病灶的血流动力学变化和空间解剖结构等方面,却存在一定的局限性。随着多层螺旋CT(multidetector-row spiral CT, MSCT)的快速发展,CT灌注成像(CT perfusion imaging,CTPI)技术已经广泛应用于脑、肺、肝、肾等脏器病变的研究,目前国内外CTPI在乳腺疾病方面的研究仍处于初步阶段。CTPI是一种新的无创性评价组织器官微血管状况的功能影像,其不但能显示解剖形态学特点,而且能反映病灶生理功能的改变。CTPI是在静脉团注对比剂的同时对选定的层面进行连续多次的重复扫描,然后处理扫描数据获得灌注彩图、灌注参数值及时间-密度曲线(time-density curve,TDC),以此来评估组织器官血流动力学状态和生物学特征。因此,乳腺CTPI在乳腺疾病的诊断、指导治疗及评估预后等方面具有重要的价值,可以作为乳腺疾病的一种重要的检查方法。乳腺癌治疗的主要方式为手术治疗。虽然,传统的乳腺癌典型根治术目前已很少被临床应用,但改良根治术的应用还是比较普遍,改良根治术的同时也破坏了女性优美的性征和曲线。随着人民生活水平的不断提高、乳腺癌综合治疗的不断规范化及技术的不断更新,乳腺癌患者的生存率也大幅度提高,患者对疾病治疗的要求也越来越高。因此,如何改善乳腺癌术后乳房外形的问题是当今乳腺外科和整形外科研究的热点问题。乳腺外科手术的发展趋势是实现根治疾病的同时兼顾患者的心理效应和形体美观。目前,保留乳房手术或改良根治术后乳房再造都存在一些问题,如乳腺组织切除较多则影响乳房形态；而切除组织较少,又有可能引起局部复发；乳房再造则因单纯靠术者经验选择假体体积而导致双侧乳房不对称等。产生这些问题的主要原因是因为术者对肿瘤在乳腺内的空间结构缺乏深入的研究。如何精准掌握保留乳房手术的切除范围,目前临床研究尚未得到很好地解决。随着计算机科学的发展,三维重建技术已经广泛应用于肝胆外科疾病的临床诊疗中,其拥有模拟手术系统,能够帮助外科医师进行术前模拟手术操作,制定符合病情的个体化治疗方案,减少了实际手术中不必要的损伤,提高了实际手术的准确性和安全性。目前国内外三维重建技术应用于乳腺外科方面的研究仍处于早期阶段,仅限于一些粗略的术前评估。微创手术已逐渐成为乳腺外科手术的趋势。因此,有必要将三维重建技术与乳腺癌研究结合起来。三维重建技术可以获得全方位旋转的动态影像,可以清楚显示病灶的位置、大小、形态及其与周围脏器的空间解剖关系等。如果将三维重建技术应用于乳腺癌的术前评估、术中导航及模拟手术等方面,将有助于微创手术技术更加完善,病灶切除术范围更加精准。本研究首次将乳腺CT灌注成像与三维重建技术相结合,两者相辅相成。乳腺CT灌注成像能够从病灶的形态学和生物学特征方面诊断疾病,而三维重建技术又对病灶的空间解剖结构有全面的认识。这种结合不但能提高乳腺癌早期诊断的准确率,而且还为乳腺癌微创手术和综合治疗提供了重要保障。本研究将探讨乳腺CT灌注成像与三维重建技术在乳腺疾病诊断和乳腺外科手术中的临床应用价值。目的1.收集乳腺肿瘤疾病患者高质量的CT数据,进行CT灌注成像,探讨灌注成像指标对诊断与鉴别诊断乳腺良恶性肿瘤的意义。2.探讨灌注成像指标对诊断与鉴别诊断乳腺癌腋窝转移淋巴结与非转移淋巴结的意义。3.收集乳腺肿瘤疾病患者高质量CT数据,运用三维重建技术,构建个体化的三维重建模型。4.探讨三维重建技术在乳腺外科手术中的临床意义。5.将功能成像-三维重建技术相结合,构建一种全新的、可靠的乳腺肿瘤疾病诊疗模式。材料与方法1.临床资料收集2014年02月至2014年07月广东省第二人民医院普外二科收治的有乳腺肿物的女性患者。纳入标准：(1)经临床查体、彩色多普勒超声或钼靶检查发现有乳腺肿物；(2)能耐受外科手术治疗。排除标准：(1)40岁以下患者；(2)孕妇；(3)对对比剂过敏者；(4)有心、肝、肾等重大脏器功能衰竭；(5)因自身原因或经济条件不能接受手术的患者。符合上述标准的共50例,均为女性,年龄(40-69)岁,平均年龄(49.12±6.43)岁。经病理结果证实乳腺癌组24例(乳腺导管浸润癌21例,乳腺黏液癌2例,乳腺原位癌1例),其中有20例乳腺癌伴有同侧腋窝淋巴结转移；乳腺良性肿瘤组26例(乳腺纤维腺瘤19例,乳腺良性叶状肿瘤4例,乳腺慢性肉芽肿性炎3例)。总共50个病灶,病灶最大径(1.05-8.02)cm,平均最大径(2.33±1.53)cm；体积(1.60-51.60)cm3,平均体积(6.20±10.60)cm3。本次研究经过该医院伦理委员会批准,所有患者均签订乳腺CT灌注成像检查和手术知情同意书。2.设备2.1256层螺旋CT (Philips Brilliance,256层星光iCT),探测器组合(0.625mm×256)；2.2双筒高压注射器、18G静脉留置针、对比剂(碘海醇：300mgI/ml);2.3 图像后处理工作站为256层螺旋CT自带工作站(Philips IntelliSpace Portal, v5.0.2.30010);2.4灌注成像软件：Functional CT软件；2.5三维重建软件：高级血管分析软件(Advanced Vessels Analysis,AVA);2.6 DICOM CT图片查看器(Philips DICOM Viewer);2.7游标卡尺(精度0.01mm,量程100mm)；量筒(量程10ml?25ml、50ml)2.8紫光RW DVD+16X光盘3.CT扫描参数采用256层螺旋CT (Philips Brilliance,256层星光iCT)扫描仪,运用床板循环往复移动螺旋扫描模式进行灌注扫描,管电压100KV,管电流60mA,层厚和层间距均为5mm,矩阵512×512,视野(20-350)mm。采用双筒高压注射器经右侧肘正中静脉以5ml/s的速度注射碘海醇(300mgI/ml) 60ml,与扫描过程同步进行。灌注扫描总共11个周期,每隔5秒扫描1次,每次扫描时间2秒,持续77秒。在CT图像处理工作站上将原始数据传输到DVD光盘中,每一个光盘对应一个病人的CT数据,并在DVD上标记姓名、年龄、时间、住院号及CT号,以备数据传输和储存。4.灌注成像处理将灌注原始图像导入到256层CT自带工作站(Philips IntelliSpace Portal,v5.0.2.30010),运用Functional CT软件中的general模式处理数据,获得灌注彩图。采用手动法绘制感兴趣区(region of interest,ROI),运用最大斜率法,以胸主动脉为输入动脉,分别测得感兴趣区的灌注参数值和时间-密度曲线(time-density curve,TDC)类型。灌注参数值：灌注值(perfusion,PF)、强化峰值(peak enhancement image,PEI)、达峰时间(time to peak, TTP)、血容量(blood volume,BV)。TDC类型根据其形态分为四型：流出型、流入型、平台型、平坦型。ROI的选取应尽量避开腺体的边缘、血管、伪影以及肿瘤或淋巴结中心的液化、坏死区域。ROI的范围大小约(15-20)mm,每层至少取3个ROI,每个灌注值的获得至少测量2个层面,然后取其平均值。5.三维重建处理选择CT灌注扫描中乳腺肿物强化最明显的一期数据进行薄层拆分,拆分为0.625mm。将薄层数据导入到256层CT自带工作站,运用高级血管分析软件(Advanced Vessels Analysis, AVA)进行容积重建(volume rendering,VR)和最大密度投影(maximum intensity proj ection,MIP)两种三维重建。重建出理想的个体化三维模型。通过三维重建技术对三维模型进行放大、缩小、旋转、平滑、切割、裁剪、染色等操作,多角度、多层次、全方位地观察肿瘤的空间解剖结构。运用三维重建软件中的测量工具测量肿瘤的最大径、体积以及肿瘤与周围组织的距离。6.实际手术根据各个患者病情、辅助检查结果及三维重建模型的指导,制定合理的个体化手术方案。50例均行手术治疗,手术方式为：17例行乳腺癌改良根治术；7例行乳腺癌保乳根治术；20例行乳腺肿物切除术；6例行乳腺区段切除术。手术切除后的肿瘤标本用游标卡尺测量其最大径,用排水法测量肿瘤的体积。所有的标本均有详细的病理诊断结果。7.术后随访乳腺良性肿瘤术后1个月门诊随诊,随后3个月后电话随访；乳腺恶性肿瘤术后半年内每1个月随诊,半年后每3个月门诊随诊,一年后每半年门诊随诊。8.评价指标灌注成像结果：乳腺癌组织组与乳腺良性肿瘤组织组、对侧正常乳腺组织组间的灌注参数值比较；乳腺癌转移淋巴结组与非转移淋巴结组间灌注参数值的比较;乳腺癌组织组与乳腺良性肿瘤组织组间TDC曲线类型的比较。以此来证明CT灌注成像对诊断与鉴别诊断乳腺良、恶性肿瘤和腋窝淋巴结是否有转移的具有临床意义。三维重建结果：肿瘤最大径、体积、形态、边界、侵犯胸大肌、侵犯皮肤、肿瘤供血血管显示、淋巴结肿大；肿瘤至乳头的距离,肿瘤至皮肤的距离,肿瘤至胸壁的距离。实际手术结果：肿瘤最大径、体积、形态、边界、侵犯胸大肌、侵犯皮肤、淋巴结转移及术后并发症发生率。综合上述指标综合评估实际手术中所见乳腺肿瘤情况是否与三维重建模型一致,进一步证明三维重建技术在指导乳腺外科手术中是否具有临床价值。9.统计学分析使用SPSS13.0统计软件进行数据统计分析。乳腺癌组织组与对侧正常乳腺组织组、转移淋巴结组与非转移淋巴结组间灌注参数值的配对比较,三维重建与病理标本间肿物的最大径的配对比较,三维重建与病理标本间肿物的体积的配对比较均选用配对t检验(Paired Samples T-Test),乳腺癌组织组与乳腺良性肿瘤组织组间灌注参数值的比较选用独立样本t检验(Independent Samples T-Test),乳腺癌组织组与乳腺良性肿瘤组织组的TDC曲线类型的比较选用x2检验(Chi-Square Test)。统计结果均以Mean ±D表示,当P0.05时认为差异具有统计学意义。结果1.灌注成像结果1.1乳腺癌组织组与对侧正常乳腺组织组间灌注参数PF、PEI、TTP及BV差异均有统计学意义,乳腺癌的PF、PEI、BV均值高于正常乳腺组织,而TTP则相反。1.2乳腺癌组织组与乳腺良性肿瘤组织组间灌注参数PF、TTP及BV差异均有统计学意义,乳腺癌的PF、 BV均值高于乳腺良性肿瘤,而TTP则相反。1.3乳腺癌中流出型、平台型TDC曲线所占的比率较高;良性肿瘤中流入型TDC曲线所占的比率较高。TDC曲线对乳腺肿瘤中恶性率的差异具有统计学意义。1.4乳腺癌转移淋巴结组与非转移淋巴结组间灌注参数PF、TTP差异有统计学意义,转移淋巴结的PF均值高于非转移淋巴结,而TTP则相反。2.三维重建结果2.1三维重建模型是全方位旋转的动态影像,可以清楚地显示肿瘤的位置、大小、形态及肿瘤与周围脏器的空间解剖关系等。构建了理想的个体化三维模型。2.2三维重建中肿瘤的表现：肿瘤直径≤2.0 cm 39例,2.0cm直径≤5.0cm 9例,直径5.0cm 2例；形态规则,边界清晰35例；形态不规则,边界不清15例；侵犯胸大肌2例；侵犯皮肤1例；肿瘤周围供血血管显示清晰9例；腋下淋巴结肿大15例,腋下及锁骨上淋巴结肿大2例,以病理结果为标准,淋巴结转移的总检出率为85%(17/20)。将三维重建和病理标本上肿物的最大径、体积进行比较,两者间最大径、体积差异均无统计学意义。2.3 三维重建技术为术式选择、手术入路选择、保留乳房手术设计提供了直接可视化依据；为术前评估和指导手术提供了重要的信息；缩短了手术时间,减少了手术创伤,有助于术后恢复。结论1.256层CT灌注扫描成像对诊断与鉴别诊断乳腺良、恶性肿瘤具有临床意义。2.256层CT灌注扫描成像对诊断与鉴别诊断腋窝淋巴结是否有转移具有临床意义。3.三维重建模型能够多角度、全方位地显示病灶情况及其周围空间解剖结构关系。4.三维重建技术为乳腺肿瘤的术前评估、仿真手术及微创手术方面提供了重要信息。5.功能成像-三维重建,这种“一站式”检查方法将乳腺肿瘤疾病的诊断与治疗紧密联系在一起,提出了一种全新的、可靠的乳腺疾病诊疗模式,为患者的诊断与治疗提供了强有力的依据。
【关键词】：CT 乳腺疾病 灌注成像 三维重建 诊断 保留乳房手术
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R737.9
【目录】：

• 摘要3-11
• ABSTRACT11-24
• 前言24-32
• 参考文献27-32
• 第一章 256层CT灌注成像在乳腺疾病诊断中的应用研究32-49
• 引言32-33
• 目的33
• 资料和方法33-36
• 结果36-42
• 讨论42-45
• 参考文献45-49
• 第二章 CT三维重建在乳腺外科手术中的临床价值49-63
• 引言49-50
• 目的50
• 资料和方法50-52
• 结果52-55
• 讨论55-59
• 参考文献59-63
• 综述63-70
• 参考文献67-70
• 不足与展望70-72
• 中英文缩写词对照表72-73
• 攻读学位期间的成果73-74
• 致谢74-75

【参考文献】

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1 贺延莉;靳二虎;;乳腺癌的影像学诊断进展[J];国际医学放射学杂志;2008年04期

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本文编号：959002