第二章　多层螺旋CT及磁共振成像技术在胆道外科中的应用

第一节　多层螺旋CT技术在胆道外科中的应用

一、多层螺旋CT成像基本原理

电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）是根据人体不同组织结构和病变组织对X线吸收能力的不同，用具有一定宽度旋转发射的X线束对人体进行扫描，由探测器接收穿透过该层面的衰减的X线，再经模/数转换器转为数字信息，输入电子计算机进行处理。有着一定厚度的成像的体层被分成若干个体积相同的长方体或正方体，称之为体素（图2-1）。体素是一个三维的概念，输入计算机之前的数字信息是各体素吸收系数的叠加量，后经运算，将其分开，将每个体素的X线衰减或吸收系数再排列成矩阵即数字矩阵（digital matrix）。用不同灰阶表示数字矩阵的数值高低，转换为像素（pixel），形成CT的灰阶图像。

多层螺旋 CT（multi-slice spiral CT，MSCT）是指在滑环技术基础之上的单层螺旋CT进一步发展的新设备。所谓滑环技术，是滑环装置包括两个连续移动的转子和一个供电系统组成，滑环装在固定部分，电刷装在移动部分，电刷沿滑环移动，供电系统则经滑环和电刷向X线管供电，因此X线管在扫描期间可以连续旋转，高速扫描。MSCT球管发射的锥形X线束运行的轨迹相对被检查者而言呈螺旋运动，在CT检查中球管和多排探测器连续旋转的同时，患者随床匀速运动穿过扫描机架，X线束环绕患者呈螺旋状轨迹，数据采集为容积式采集。其扫描的轨迹就像一枚螺杆在旋转一样，因为X线管及探测器连续不间断地旋转，加之多层探测器接收信号的宽度增加，因此，比单层螺旋CT大大减少了扫描时间。所获取的矩阵中除有X、Y轴外，还有一个纵向的Z轴，这三轴形成了立体的几何形状。所得信息资料是一定范围内的容积或体积扫描数据。经重组处理的器官形态图像是三维立体的，可从任意角度旋转（360°）来观察这些图像，同时扫描速度的提高，可以做到对器官图像的动态扫描和观察。

二、胆道系统多层螺旋CT检查技术和方法

（一）检查方法

1.检查前准备

CT检查前患者禁食4～8小时。为了避免高密度伪影干扰，在钡餐胃肠检查后72小时才可进行CT检查，并在检查前行腹部透视观察，如发现肠道存留硫酸钡或影响X线吸收的药物，应尽量排空后再行检查，检查前30分钟口服1.5%～3.0%含碘对比剂或清水500～800ml，检查前再口服400ml。必要时口服对比剂或清水后右侧卧位5分钟，使十二指肠和近段小肠充盈，有利于显示十二指肠与胰头和胆总管下端的关系，怀疑胆总管结石时可饮水而不服对比剂，以免胆总管结石与十二指肠憩室内对比剂相混淆。若是重点观察胆总管下端及壶腹部，可在扫描前15分钟肌内注射抗胆碱能神经药如山莨菪碱-2（654-2），使扫描时胃肠道处于低张状态，十二指肠充分扩张，并减少蠕动所致伪影，更好地显示胆总管下段、壶腹部的解剖结构，从而使病灶充分显示出来。另外，于检查前训练患者平静呼吸情况下屏气，并且除去被检部位影响X线衰减的体外异物，也是准确诊断的关键之一。

2.扫描参数的选择

扫描参数的选择主要有三个方面：准直宽度、床速与螺距、重组间隔。通常准直（collimation）宽度决定扫描层厚，多数选择为3～5m准直器宽度。螺距（pitch）是X线管-探测器旋转360°患者移动的距离与层厚（准直）的比值，有时采用螺距替代床速，一般选择为1∶1.5。同时准直宽度决定重组层面的厚度，缩窄准直宽度可降低层面光子量，提高分辨力，但难以包全扫描范围。加大准直宽度，可扩大扫描范围，但空间分辨力降低。而重组间隔则决定后处理图像的空间分辨力，图像重组间隔多数应当小于1mm。

3.扫描方式

（1）轴位平扫：

胆系轴位平扫是常规检查，患者仰卧位，扫描范围自膈顶扫至肝下缘，曝光时患者平静呼吸下屏气。层厚5mm连续扫描，小病灶感兴趣区加扫薄层。通常需包括全部肝脏，胆系范围从肝顶扫至胰头钩突，根据病情不同增加扫描范围。若平扫发现胆囊、胆管壁增厚或腔内有软组织肿块，通常需行增强扫描。增强检查使胆管与周围组织对比更加明显，能够清楚地显示胆系的立体解剖，便于评价胆系梗阻的原因和肿瘤的侵犯程度。

（2）对比增强扫描

1）对比增强原理及意义：

增强扫描可以更加清楚地显示等密度病灶，观察病灶血供情况，鉴别病变性质。对比剂增强的原理：水溶性碘对比剂经静脉注入一般不与或很少与人体蛋白质结合，而大量地分布在血管内，然后再进入各组织细胞外液，逐步达到平衡。正常和病变组织的强化是由于其含碘量增加，从而局部密度增高。对比剂在某组织分布的多少，取决于组织血流量的多少、血流速度、微血管的通透性和细胞外液的体积等。组织增强效果与对比剂的浓度、注药方式及扫描时间是否与组织的增强高峰时相同步有关。

增强扫描在诊断技术中起重要的作用，使用对比剂的主要目的是通过对比剂的强化，提高肝内外胆道病变组织与正常组织之间的对比度，使病变显示更清楚。有的病变平扫显示不清或境界不清，富血管的病变强化后得以显示，缺乏血管的病变组织其相邻正常组织强化，而病变组织强化差，从而提高了检出率。对比剂增强的应用对病变的定位、定性及鉴别诊断起着重要的作用。增强扫描不仅通过病变组织强化程度提供定性信息，还能够较清楚地显示肝门区域血管，有利于评价肝门区胆道病变的性质。对恶性病变，根据血管受累情况可判定其切除率，同时在门脉期，肝实质强化显著，有利于发现肝内胆管肿瘤性病变或者胆道肿瘤与肝转移瘤。

2）对比增强检查方法：

通常采用快速静脉团注法（bolus injection）注入水溶性碘对比剂，全肝连续扫描一般情况下，对比剂用量为1.0～2ml/kg，自动压力注射器速率3ml/s，通常采用三期法扫描：扫描延迟与给药同步计时，动脉期使用阈值触发技术或者延迟20～30秒、门脉期60～70秒、平衡期2～3分钟扫描。观察肝外胆管从左右肝管分叉平面开始，经胰头至十二指肠第三、四段水平为止的连续薄层面。

动态增强扫描：

团注对比剂后在不同时段对病灶或全胆道系统进行多次连续扫描，观察病变强化的时间密度曲线，动态增强扫描相对于常规三期扫描获取更多关于病灶供血信息，对鉴别诊断有重要意义。

CT血管成像：

用于显示胆道病变，特别是富血供病变的动脉供血血管的情况和邻近门静脉，需由多层快速CT完成，采用尽可能快的团注注射方式，重组层厚在1.0mm以下，获取增强动脉期和静脉期图像后，运用图像后处理软件显示特定的动脉或静脉血管以及血管与周围组织及病变的关系。

（二）MSCT后处理技术

容积数据可以进行多种后处理技术，包括图像编辑和三维（3D）处理。螺旋CT重组方法主要有以下四种：

1.表面遮盖显示法（shaded surface display, SSD）　将CT值大于某个确定阈值的所有像素连接起一个表面模型，是真正意义上的立体重组。具体操作根据诊断要求预先确定某个阈值，以此进行三维合成，凡高于该阈值的像素被当作等密度处理，低于此阈值的像素均被舍弃。通过计算机处理，将阈值以上的连贯性像素塑成一个独立的三维结构模型。此法在显示整体病变方面价值最大。优点是图像立体感强，符合人的视觉习惯，缺点是分隔阈值的选定对重组效果有重要影响，较小胆管的显示容易受部分容积效应影响。

2.最大密度投影法（maximum intensity projection, MIP）　是在扫描的体积数据中，从预先选择的视角投射数学光束（mathematical rays），产生二维投射图。它是将每条光束所遇到的最大强度值（最高密度值）进行编码重组成像。多用于胆系增强后的重组，优点是通过多方位和多角度显示胆系结构，操作较简单，但需要分割技术，方可解决与前后高密度物体的重叠问题。

3.多平面重组法（multi-planar reconstruction，MPR）和曲面重组法（curved planar reformation，CPR）多平面重组是利用体积扫描所获得的三维数据重组矢状、冠状或任意斜面二维图像。曲面重组为任意曲面的单层像素构成的二维图像，此两者均为二维图像，不利于显示整体解剖结构。这两种方法优点是简单快捷，曲面重组法可以较完整显示胆管树的结构。

4.容积显示法（volume rending，VR）　是利用计算机算出每个像素内各种物质的百分比，显示为不同的灰度，在图像上呈不同的亮度，并可根据需要调整组织之间的对比度。能显示多种不同组织密度的解剖结构，并能显示管腔内结构以及与周围结构的关系，是目前较常用的肝门血管重组方法之一。

三、胆道系统CT应用

（一）对于胆道结石及胆道炎症性病变

CT扫描检查中，扫描快速、成像快、伪影少、断层扫描的密度分辨力高。部分胆道结石患者起病急，CT检查可进行准确及时的诊断，可以判断胆系结石的位置，及合并胆管扩张，并发的炎症性病变，故其在临床中得到广泛使用。由于其检查的特性，对高密度结石的确诊率较高，但容易受部分容积效应的影响，而对于等密度或者稍低密度结石识别不足，且若胆总管扩张后，容易发生误诊。另外，其对泥沙样结石、等密度结石的诊断敏感性低，因此在临床使用中受到一定局限。CT检査能够在显示肝内胆管结石的分布、胆道系统扩张的同时，对于肝实质的萎缩或合并肿瘤、肝叶有无肥大增生以及继发淤胆性肝硬化及门静脉高压所导致的脾脏肿大和食管胃底静脉曲张等情况亦可进行评价。但CT横断面所呈现出的是二维图像，无法进一步了解肝内肝胆管结石、胆管狭窄与相邻组织结构关系，特别是对泥沙样细小结石及阴性结石，需要在原始薄层数据的基础上进行多方位重组，仔细甄别。

对于胆道炎症性病变，以及胆结石并发的肝脏病变，平扫及增强检查可看到胆管壁及肝实质的异常强化。对于胆道变异等先天性病变，CT增强扫描若能准确地把握肝实质增强期，结合胆道三维重组，对诊断和鉴别诊断具有重要价值。

（二）肿瘤及胆道梗阻性病变的诊断与鉴别

随着CT技术的进步，MSCT大范围扫描，应用MSCT的MPR及CPR技术进行胰胆管重组，能清晰地显示胰胆管结构、病灶与周围组织的解剖关系，识别梗阻原因，提高胆道梗阻性疾病诊断率，能在定位、病程发展和并发症等方面给胆道梗阻性疾病的诊断提供更多的影像学依据，为临床选择恰当的治疗方案提供强大的技术支持。MSCT是目前临床诊断肝门区胆管癌较为成熟且常用的影像学检查方法，其可较好地显示患者梗阻近端胆管扩张程度及胆管梗阻部位，同时还可显示胆管壁形态和厚度及肿瘤大小、边界等情况，并提示是否出现腹腔转移等。此外，相对于超声检查，该检查方法不会受患者肠道气体和肥胖及检查者等因素影响，可提高检查结果的准确性。该检查方法的优势在于强大的后处理功能，如MPR/CPR等技术，从而可提高图像分辨力，清晰地显示病灶位置及胆道情况。

（三）对胆道血供的显示

肝内胆管、胆总管进入胰腺实质及十二指肠壁内后供血丰富，且动脉纤细，手术意义较小，因此主要阐述的胆道血管为肝、胰外胆管供血小动脉。胆囊动脉：胆囊动脉一般于Calot三角处起自肝右动脉，行至胆囊颈上方分成前后二支分布到胆囊壁。胆囊动脉的异常解剖主要表现在数目、起源和行径三方面，除正常单支型处，还可出现双支型或不经典支。胆囊的动脉有时候来源于肝右动脉，也有时候来源于肝左动脉、肝中动脉、肝固有动脉、胃十二指肠动脉或者是肠系膜上动脉等处，其行径也可以在肝总管、胆总管的前方、后方或胆囊管的下方等处。另外，肝右动脉本身也有许多变异，因而由变异的肝右动脉发出的胆囊动脉也就更有其特异性。胆总管血供来源较多、较复杂，其供血小动脉纤细。我们将肝外胆管大致分成上、下部（图2-2）。十二指肠上缘以上的胆总管及部分肝总管下段归为上部胆总管，十二指肠上缘起至胰头上缘归为下部胆总管，包括了胆总管十二指肠后段及尚未进入胰腺实质的胰腺段胆总管。

CT观察肝胰外胆总管极少出现变异，走行及汇入方式无特殊。大体血管变异出现亦较少，偶能见到，例如：右肝动脉发自胃十二指肠动脉（图2-3），右肝动脉/肝总动脉发自肠系膜上动脉（图2-4）。

1.下部胆总管血供

下部胆总管血供按照小动脉来源可分成三型：

Ⅰ型由胰十二指肠上动脉供血，再根据其动脉弓吻合情况可以分出Ⅰa、Ⅰb型两个亚型，Ⅰa型胰十二指肠上动脉未与下方小动脉形成明显吻合弓，Ⅰb型则与下方小动脉形成动脉弓；Ⅱ型由其他小动脉供应胆总管下部；Ⅲ型则未见明确小动脉供应。

Ⅰ型多见，所占比例约85%，胰十二指肠上动脉走行较固定，其走行方向一般自胃十二指肠动脉发出后绕胆总管前方向右下方行走。其中Ⅰa型较为常见，伴行于胆总管下部为主（图2-5）。

Ⅰb型较为少见，可观察到胰十二指肠上动脉与胰十二指肠下动脉吻合成细小动脉弓，亦伴行下部胆总管及胰头为主（图2-6）；Ⅱ型（图2-7）、Ⅲ型极为少见（图2-8）。

2.上部胆总管血供

上部胆总管供血小动脉显影率不高，约半数未见明显的供血小动脉显示；能显示者中约半数为胆囊动脉近段（图2-9），另半数发自右肝动脉（图2-10）；极少数供血小动脉发自肝固有动脉（图2-11）、肝总动脉（图2-12）、肝左动脉（图2-13）。

上部胆管主要由胆囊动脉、肝固有动脉等分支供血，能显示小动脉主干的病例稀少；下部胆管绝大部分由胰十二指肠上动脉供血，胰十二指肠上动脉显示率较高，走行比较固定，在胆管血供中占优势。如遇到肝右动脉（或其分支）/肝总动脉发自肠系膜上动脉等变异，手术时需警惕；在手术视野暴露不够的情况下，如误伤肝右动脉/肝总动脉，将引起肝缺血的严重后果，如能行术前的CTA检查，后处理图像则能使术者心中有数。对于下部胆总管血供，胰十二指肠上动脉出现率比较高，Ⅰa型占绝大多数，胰十二指肠上动脉走行恒定，管径较粗，说明其供血量较大，因此胆总管术区宜选择避开此血管走行区；Ⅰb型出现率不高，胰十二指肠上、下动脉吻合成弓者较少，如能吻合成小动脉弓，则离断下部胆总管任何部位均可，不至于引起术后胆道缺血等并发症，不过此动脉弓往往过于细小，需注意勿损伤。对于上部胆总管来说，胆囊动脉近段供血的几率较高，胆囊动脉起始段常伴行于上部胆总管，行程往往较短，实施独立的胆囊或胆总管手术影响不大，但同时结扎胆囊动脉并实施胆总管上段切开时，需注意供血小动脉的保护，以免破坏已经很脆弱的供血小动脉主干；当胆囊动脉发自于胃十二指肠动脉时，其伴行上部胆总管的行程往往较长，行胆囊切除术时，注意保留胆囊动脉的近段。很多文献提到的门静脉后动脉供血问题，MSCTA未见确切显示，可能与血管太细或未经手术证实有关。总之，肝总管/胆总管上段供血动脉细小，且走行迂曲不定，因此该区术中不宜盲目分离、结扎小血管。

目前三维可视化系统（3D visual system，3DVS）胆道成像技术逐渐应用于临床，但是能否成功获取高质量的亚毫米CT数据是处理出优质的3D可视化图像的关键。在扫描方法上，准确地把握动脉期、门脉期及平衡期扫描时间非常重要。建议采用阈值触发和快速团注技术，同时根据患者体重严格控制合适的对比剂用量，均为增强扫描获取优质的薄层数据的关键因素。特别是由于胆总管下段及壶腹周围肿瘤患者自身的病理改变存在个体化的差异，CT数据直接影响MI-3DVS构建模型的质量。严格规范的检查方法，方可提供准确高质量的CT数据供数字医学软件处理，有利于手术计划制定、手术风险评估、手术过程演示及临床教学。

（郑穗生　宫希军　张序昌　袁阳光）