什么?光子计数CT胰腺成像还可以看神经?
发布时间:2024-10-27 04:04:12

  胰腺在食物消化和维持血糖平衡方面具有重要作用。它与多种常见的重大疾病相关,如糖尿病、急性或慢性胰腺炎及胰腺癌。现有的放射成像技术难以准确可视化这些疾病的早期阶段。因此,掌握胰腺的正常与病理解剖至关重要。胰腺解剖复杂,涉及腺体结构、导管系统、血管供应、淋巴引流和神经支配。

  光子计数CT(PCCT)作为一种新兴的成像技术,具有提升空间分辨率和减少图像噪声的潜在优势。通过PCCT,医生能够观察到传统CT无法显示的解剖结构与病变,从而提升诊断的准确性。为了充分利用PCCT在临床成像中的优势,了解胰腺的正常解剖结构十分必要。

  今天分享一篇文献,回顾胰腺的正常宏观解剖与组织学,探讨常规CT与光子计数CT的成像及未来的发展方向。

  首先回顾文献,分析常规CT系统上难以或无法观察的胰腺宏观和微观解剖结构。研究内容包括:胰腺实质、主胰管、副胰管、侧支导管、肝胰壶腹、头、小、胰腺动静脉、淋巴结、腹腔神经节和神经丛等。此外,对20名无明显胰腺病理的成年患者进行了PCCT扫描。这些患者使用增强多期扫描协议,具体包括动脉晚期、门静脉期和静脉晚期。扫描设备为西门子NAEOTOM Alpha。所有患者使用1.5 ml/kg Iomerone 350mgI/ml作为静脉对比剂,注射速率为4 ml/s。患者还在扫描前立即服用500 ml水作为中性口服对比剂。动脉晚期采用了小视野和薄层重建(光谱序列为0.4 mm,超高分辨率序列为0.2 mm)进行胰腺成像,评估了70 keV和50 keV的单能序列。图像在syngo.via VB60平台上进行重建和评估。扫描数据由两名放射科医生独立评估,并对各结构的尺寸进行了测量。

  光子计数CT自2021年起进入临床应用,相较于传统CT,具有以下显著优势:

  提高空间分辨率:当前PCCT的分辨率可以达到0.11mm,比传统CT更精细。

  固有低噪声光谱成像:光子计数CT能够通过不同能量层的成像,增强特定结构的对比度,例如更好地显示含碘对比剂的增强效果。

  潜在减少电离辐射剂量:虽然需要进一步研究,但PCCT有可能减少患者暴露的辐射剂量。

  (a) 为常规CT腹部的门静脉期图像(DLP 543);(b) 为光子计数CT的门静脉期图像(DLP 720);(c) 为光子计数CT动脉晚期(胰腺期)图像,使用0.4mm薄层重建(DLP 332)。

  目前,光子计数CT的空间分辨率可以达到0.11mm。根据奈奎斯特定理,空间分辨率必须是目标物体大小的一半才能将其可视化。对于对比度较低的结构,空间分辨率必须更好才能清晰地呈现它们。在当前阶段,光子计数CT预计能够分辨0.22mm或更大的结构。这与传统CT的最小层厚(0.625mm)和最小结构分辨率(1.25mm)形成鲜明对比。

  在未来,通过改进光子计数CT数据的前后处理,成像效果可能会进一步提高,尤其是在小结构的成像方面。理论上,光子计数CT在空间分辨率方面还可能有更大的潜在改进空间。

  胰腺是一个12-15cm长的腺体,分为头部、颈部、体部和尾部。胰头的一部分——钩突,呈钩状突起,位于门静脉和肠系膜上静脉的后方。主胰管(Wirsung管)位于胰腺的后表面,通常与胆总管汇合,形成肝胰壶腹,最终排入十二指肠。副胰管(Santorini管)通常较为退化,但在某些情况下仍然可见,通常通过小排入十二指肠。

  胰腺导管系统存在多种变异形式,常见的有下降型、S型和环形导管等。胰腺分离症是一种胚胎发育异常,其发病率约为5-10%,与特发性胰腺炎的发生风险增加有关。

  图 2 胰腺导管变异。5 种不同的胰腺导管变异。最常见的是 2 型,即主胰管最大,附属管较小。右上方是 2 型的光子计数 CT 图像(仅显示主胰管)。

  图 3 胰腺系统。(a) 是壶腹部和十二指肠头的插图。(b)是包括和壶腹部在内的胰腺头部 50 keV 重建图。(c)是(b)的彩色叠加图,以显示不同的解剖特征。

  胰腺脂肪浸润(脂肪变性)是一种相对常见的现象,患病率为16-33%。这种现象与多种因素相关,如老龄、肥胖、内脏脂肪增加、代谢综合征、糖尿病及某些先天性疾病。胰腺脂肪变性通常无临床意义,但若较为显著,可能提示外分泌胰腺功能不全。

  胰腺的外分泌部分由典型的分支腺泡结构组成,腺泡细胞分泌胰酶,导管细胞则分泌液体和电解质。腺泡以小叶形式排列,导管系统由腺泡间导管、小叶间导管和小叶间导管组成。最大的间叶导管在放射学中被称为胰腺侧支导管,其直径可达0.4mm,并以鱼骨状模式排入主导管。导管壁厚,富含血管,含有致密的结缔组织,以保护腺体免受消化酶的影响。

  胰腺的内分泌部分由Langerhans胰岛组成,分布在胰腺的各个部位。胰岛的大小差异很大,主要在0.05-0.25mm之间,但最大的胰岛可达0.5-0.7mm,且主要分布在胰尾部。胰岛具有丰富的血供,其血管密度估计为外分泌腺体的5-10倍。胰岛中有多种细胞类型,分别分泌不同的激素,如β细胞分泌胰岛素,α细胞分泌胰高血糖素等。

  目前,胰腺成像通常结合动脉晚期和门静脉期的增强CT,以评估胰腺实质和周围血管。虽然传统CT在检测扩张的胆管和主胰管方面表现良好,但对于较小的导管(如副胰管或侧支导管)则难以显示。为此,通常需要借助磁共振胆胰管造影(MRCP)或内镜超声(EUS)进行详细检查。最近的一项研究表明,在评估胰管解剖变异时,低keV的光谱CT成像优于磁共振胆胰管造影(MRCP)。低keV的光谱成像并未提高空间分辨率,但通过增加胰管与胰腺实质之间的对比差异,提高了胰管的可见性。

  在对20名患者的PCCT扫描结果中,所有患者的胰头、胰体和胰尾的主胰管均清晰可见,且评估者间一致性良好。此外,副胰管在16例患者中可见,超过10条侧支导管在17例患者中得到了成功显示。对于胰腺导管的解剖变异,如胰腺分离症,PCCT也能很好地展示。

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  (a) 为原始CT图像,采用了优化的窗位/窗宽设置。主胰管直径为1.6mm,侧支导管直径小于0.5mm。(b) 为同一图像的颜色覆盖,展示了不同的解剖结构。

  通过三材料分解技术,即使在非常薄的图像切片中,也能进行胰腺内脂肪含量的定量分析,这有助于区分局灶性脂肪含量和肿瘤性病变。

  (a) 为上腹部动脉晚期的标准轴向3mm重建图像。(b) 为胰腺尾部小视野薄层重建图像,使用了标准的腹部窗宽/窗位设置(L 60 / W 300)。(c) 为(b)的同一图像,但使用了优化的窗宽/窗位设置(L 255 / W 285)。(d) 为(c)的颜色覆盖图,以展示解剖结构。

  当前的光子计数CT版本在胰腺成像中的潜在应用包括胰腺癌的诊断、IPMN成像、外科手术相关的重要解剖变异的可视化以及胆石症/微胆石症的评估。PCCT已经显示出通过低keV成像可以在更低的电离辐射剂量下改善胰腺癌的可视化效果。未来,PCCT还可能进一步用于胰腺癌的其他前驱病变(如胰腺上皮内瘤变)的成像,以及胰腺内分泌和外分泌功能的评估。最近有研究表明,PCCT在胰腺囊性病变的检出率上优于传统CT,但这对临床的积极或消极影响尚未确定。

  此外,未来PCCT有可能实现多种对比剂的同时应用,这可能对胰腺和胆道成像中的肿瘤或导管可视化有帮助。已有研究表明,PCCT可以在体内观察到金粒子标记的抗肿瘤抗体,这在胰腺肿瘤的诊断和治疗中具有潜在应用价值。

  胰腺的动脉供应复杂,主要来自腹腔动脉(CA)和肠系膜上动脉(SMA)的分支。胰腺头部由胃十二指肠动脉(GDA)及其分支上胰十二指肠动脉(SPDA)供血。胰腺体部和尾部则由脾动脉及其分支供血。

  胰腺的静脉引流与动脉走行基本一致,胰腺头部通过前后静脉弧引流至门静脉和肠系膜上静脉,而胰腺体部和尾部通过多个短静脉直接引流至脾静脉。

  ASPDA为胰十二指肠前上动脉;PSPDA为胰十二指肠后上动脉;AIPDA为胰十二指肠前下动脉;PIPDA为胰十二指肠后下动脉;DPA为背胰动脉。

  在胰腺癌(及其他上腹部肿瘤)背景下,主要动脉解剖及其常见的正常变异是放射学报告的重要内容,这是因为它们对外科医生至关重要。动脉解剖知识在进行胃十二指肠溃疡出血的血管造影(包括介入性血管造影和CT)时也很重要。胰十二指肠上动脉、下动脉和背胰动脉的小分支在传统CT上并不总是能被观察到。对于胰腺癌分期,评估门静脉/肠系膜上静脉也非常重要。

  PCCT成像不仅能够清晰显示这些主要动静脉,还可以识别出更小的直径小于1mm的胰腺内血管分支,这对进一步研究这些小血管在病理或手术中的临床意义具有重要价值。

  胰腺的淋巴引流主要沿着血管走行,形成一个广泛的淋巴网络。胰头和胰颈的淋巴液主要流向胰十二指肠、肠系膜上动脉和肝动脉的淋巴结,而胰腺体部和尾部的淋巴液则流向胰脾及主动脉前的淋巴结。淋巴液最终汇入肠淋巴干,并通过乳糜池汇入胸导管。

  (a) 是根据日本胰腺学会分类的胰腺周围淋巴结站点的示意图。绿色的淋巴结是胰腺头部癌症的区域淋巴结,蓝色的淋巴结则被认为是远处转移淋巴结。(b) 是胰腺头部的矢状面3mm图像。(c) 是胰头部的小视野重建图像。(d) 是(c)的颜色覆盖图,展示了不同的解剖结构。GDA为胃十二指肠动脉,HA为肝动脉,HAA为来自肠系膜上动脉供应右肝叶的副肝动脉,MPD为主胰管,IVC为下腔静脉,RA为右肾动脉,RAA为右副肾动脉。

  在传统CT中,由于空间分辨率的限制,胰腺周围的正常淋巴结往往难以可视化,尤其是对于腹部脂肪较少的患者。常规CT在检测胰腺癌相关的淋巴结转移时,敏感性较低。然而,淋巴结转移的存在及手术中切除的淋巴结数量对胰腺癌的预后有重要影响。传统上,短轴超过10mm的淋巴结被认为是病理性的,但这一标准在诊断中的敏感性和特异性均存在局限。

  超高分辨率成像(UHR)在淋巴结评估中特别有用。PCCT的高分辨率成像能够清晰地显示更小的淋巴结,甚至在淋巴结短轴仅为0.8mm时仍可识别。同时,PCCT还能通过增强技术区分淋巴结与周围组织,例如鉴别出神经节与淋巴结的差异。这种技术有望提高胰腺癌N分期的准确性,从而为患者的治疗和预后提供更有力的参考。

  乳糜池或淋巴干汇合在所有20例患者中均得到了评估者的一致识别。大多数患者中,还观察到了一些较小的淋巴干。在未来,随着PCCT的进一步改进,预计将能够一致性地观察到腹膜后和肠道系统中更小的淋巴成分。然而,这些发现是否具有临床意义尚不明确。

  胰腺具有丰富的神经支配,涉及外分泌和内分泌功能的调节。胰腺的神经纤维通过交感神经和副交感神经与腹腔神经丛和腹腔神经节相连。胰腺内的神经支配在多种疾病过程中扮演重要角色,例如胰腺癌的神经侵犯、糖尿病的神经病变以及胰腺炎或胰腺癌引发的慢性疼痛。

  (a) 是腹腔丛、腹腔神经节和支配胰腺的神经丛的插图。PPC1 表示胰腺神经丛 1。PPC2 表示胰腺神经丛 2。(b) 是在晚期动脉相中,腹腔动脉起始下方的轴向薄切片重建。(c) 是与 (b) 相同区域的 1.5mm 切片重建,时间为晚期静脉相(对比剂注射后 4 分钟)。这旨在说明腹腔神经节的晚期增强。(d) 是 (b) 的彩色叠加图像,用于说明不同的解剖结构。CHA 为肝总动脉。PHA 为肝固有动脉。SA 为脾动脉。IVC 为下腔静脉。LC 为淋巴干的汇合处。

  通过CT、MRI和内镜超声(EUS)已对腹腔神经节的可视化进行报告,并与解剖学解剖进行了对比。然而,目前的可视化结果不一致。到目前为止,尚未有关于神经丛可视化的报道。然而,已经有多篇关于胰腺癌神经侵犯途径的描述,表现为模糊的条纹状影像。在慢性疼痛的背景下,CT和EUS引导的腹腔神经节神经溶解术已被实施,通常通过膈肌脚前后注射多达50毫升的酒精。然而,成功率差异较大,这很可能与可视化不一致有关。

  在对20例患者的评估中,两位评估者均能够在所有患者中可视化腹腔神经节。神经节的位置始终一致。以前大多数放射科医生可能会将这些结构误认为是腹膜后淋巴结。在所有患者中,所有神经节在所有增强相中均表现出与淋巴结不同的增强模式。神经节在增强各期内的碘摄取逐渐增加,峰值出现在静脉晚期。在所有患者中,神经节在动脉晚期较肾上腺为低密度,而在静脉晚期则较肾上腺为高密度。

  腹腔神经丛也在所有患者中被成功可视化,即使在腹膜后和腹腔脂肪较少的患者中。在腹膜后脂肪正常的患者中,PPC1和肠系膜上神经丛的神经束作为血管周围的高密度影像被观察到。胰腺癌的胰腺外神经侵犯通常在传统CT上被忽视。由于光子计数CT能够一致性地观察到神经节和神经丛,未来的研究应探讨是否可以通过这种增强的可视化技术提高术前神经侵犯的检测率。此外,了解PCCT上神经节和神经丛的正常解剖结构也很重要,以避免将其误认为是神经侵犯,在传统CT上这种侵犯通常表现为模糊的条纹状影像,而实际上在所有正常患者中都存在。

  本研究的样本量较小,仅对20名患者进行了评估,这可能会影响研究结果的可重复性和广泛适用性。尽管如此,研究的前瞻性设计和对结构的一致检测结果为其提供了一定的可靠性。此外,由于伦理原因,我们未能对这些患者进行传统CT的对比扫描,未来研究可以考虑直接对比PCCT和传统CT在胰腺解剖结构上的可视化效果。

  光子计数CT(PCCT)为胰腺及其疾病的成像提供了显著的优势。在本文对20名连续患者的评估中,PCCT表现出对胰腺导管系统、壶腹系统、胰腺周围小血管、淋巴结及腹膜后神经节和神经丛的高度一致性和清晰度。研究表明,PCCT在胰腺囊性病变及胰腺癌的检测中优于传统CT。然而,成像技术的提升需要与解剖知识相结合,才能真正发挥其临床作用,特别是在胰腺成像中。

  未来,光子计数CT有望进一步提高胰腺疾病的诊断准确性和患者的预后。尽管目前已经展示了PCCT的潜力,但仍需要更多的研究来验证其能否真正改善患者的临床结局。

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