趙艷娥， 周長(zhǎng)圣， 唐春香， 張龍江， 盧光明

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·肺栓塞影像學(xué)專題·

基于雙能量CT肺灌注成像的相對(duì)強(qiáng)化值評(píng)估肺動(dòng)脈栓塞短期預(yù)后的價(jià)值

趙艷娥， 周長(zhǎng)圣， 唐春香， 張龍江， 盧光明

目的：探討基于雙能量CT肺灌注成像的肺實(shí)質(zhì)相對(duì)強(qiáng)化值在評(píng)估肺動(dòng)脈栓塞短期預(yù)后中的臨床應(yīng)用價(jià)值。方法：45例經(jīng)雙能量CT肺灌注成像證實(shí)的肺動(dòng)脈栓塞患者納入本研究。根據(jù)短期臨床預(yù)后結(jié)果分為預(yù)后不良組(n=24)和預(yù)后良好組(n=21)。利用雙能量后處理軟件lung PBV計(jì)算全肺的相對(duì)強(qiáng)化值。采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)比較兩組相對(duì)強(qiáng)化值的差異，采用受試者工作特征曲線(ROC)分析該指標(biāo)的最佳診斷閾值，并計(jì)算該閾值的診斷效能。結(jié)果：預(yù)后不良組的相對(duì)強(qiáng)化值(34.4%±7.0%)明顯低于預(yù)后良好組(118.6%±13.1%)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-3.6,P<0.05)。ROC曲線下面積為0.813，相對(duì)強(qiáng)化值的最佳診斷閾值為67%，該閾值診斷肺栓塞短期預(yù)后的敏感度為70.8%，特異度為81%。結(jié)論：基于雙能量CT肺灌注成像的肺實(shí)質(zhì)相對(duì)強(qiáng)化值能夠有效預(yù)測(cè)肺動(dòng)脈栓塞的短期預(yù)后，可作為肺動(dòng)脈栓塞短期預(yù)后的評(píng)估參數(shù)。

肺灌注; 肺栓塞; 雙能量CT; 相對(duì)強(qiáng)化值； 體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)

雙能量CT肺血流量容積功能軟件(lung perfusion blood volume,Lung PBV)是通過(guò)在肺灌注圖像上賦以偽彩直觀顯示肺實(shí)質(zhì)不同部位碘含量的分布情況，不同顏色代表肺實(shí)質(zhì)碘含量不同，從而間接反映肺實(shí)質(zhì)血流灌注情況；相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)該技術(shù)在肺栓塞診斷、嚴(yán)重性和預(yù)后評(píng)估、治療療效評(píng)價(jià)方面有很高的應(yīng)用價(jià)值[1-6]，但由于該方法通過(guò)視覺(jué)分析、觀察肺實(shí)質(zhì)灌注，主觀因素占主導(dǎo)地位，受觀察者工作年限、工作經(jīng)驗(yàn)等因素影響較大。近年來(lái)Lung PBV功能軟件可以量化肺實(shí)質(zhì)內(nèi)碘對(duì)比劑含量，通過(guò)提供肺實(shí)質(zhì)的強(qiáng)化值、相對(duì)強(qiáng)化值等指標(biāo)，能客觀反映與栓塞血管相關(guān)的肺實(shí)質(zhì)灌注情況[7]。國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)采用基于雙能量CT的肺實(shí)質(zhì)相對(duì)強(qiáng)化值預(yù)測(cè)肺栓塞患者短期預(yù)后的研究報(bào)道。本研究旨在評(píng)估基于雙能量CT肺灌注成像的肺實(shí)質(zhì)相對(duì)強(qiáng)化值在評(píng)估肺栓塞預(yù)后中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

材料與方法

1.病例資料

回顧性分析2012年1月-2016年5月間45例肺栓塞患者的雙能量CT肺動(dòng)脈成像和臨床資料。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：①雙能量CT肺動(dòng)脈成像提示肺栓塞；②因肺栓塞入院治療；③有30天內(nèi)隨訪結(jié)果。病例排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重基礎(chǔ)心肺疾病；②肺內(nèi)占位、肺炎、肺不張、重度肺氣腫、中大量胸腔積液、嚴(yán)重胸膜疾??；③肺血容量圖像質(zhì)量差，如嚴(yán)重的呼吸偽影、上腔靜脈對(duì)比劑線束硬化偽影等，影響肺血容量灌注圖像觀察。

根據(jù)患者30天內(nèi)臨床預(yù)后情況將其分為A組(預(yù)后不良組)和B組(預(yù)后良好組)。臨床預(yù)后不良包括以下7項(xiàng)中至少1項(xiàng)：①死亡；②肺栓塞復(fù)發(fā)或加重；③進(jìn)入重癥監(jiān)護(hù)病房；④心肺復(fù)蘇；⑤機(jī)械通氣；⑥收縮壓<90 mmHg持續(xù)15 min以上；⑦緊急溶栓或?qū)Ч苋∷ㄐg(shù)[8]。

2.檢查方法

雙能量CT肺灌注成像檢查設(shè)備為德國(guó)Siemens Somatom Definition CT機(jī)，掃描方式采用對(duì)比增強(qiáng)雙能量模式。掃描參數(shù)：探測(cè)器準(zhǔn)直64×0.6 mm(或128×0.6 mm)，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.33 s (或0.28 s)，螺距為0.5(或1.0)，2個(gè)X線管的管電壓分別為80/140 kV(或100/140 kV)，有效管電流分別為50/213 mAs (或38/89 mAs)；雙能量成分選擇為0.3(或0.6)。經(jīng)肘前靜脈注射50～70 mL的對(duì)比劑(德國(guó)拜耳先靈藥業(yè)，濃度300 mg I/mL)，注射流率為3～4 mL/s，隨后以相同流率注入20～30 mL生理鹽水，以減少上腔靜脈內(nèi)殘留的對(duì)比劑。延遲時(shí)間應(yīng)用人工智能觸發(fā)掃描系統(tǒng)確定，將興趣區(qū)設(shè)于肺動(dòng)脈主干，當(dāng)其密度達(dá)到100 HU時(shí)，再延遲4 s自動(dòng)開(kāi)始掃描。掃描方向?yàn)轭^足方向，掃描范圍自胸廓入口至膈肌水平。為了降低輻射劑量，雙能量掃描時(shí)開(kāi)啟Care Dose 4D模式。

將原始數(shù)據(jù)按照層厚0.75 mm、層間距0.5 mm重建出兩個(gè)系列圖像，即低管電壓圖像(80/100 kV)和高管電壓圖像(140 kV)。將上述圖像輸入到商用雙能量肺灌注血容量軟件，生成肺灌注血容量圖，Lung PBV物質(zhì)解析參數(shù)設(shè)定參考Zhang等[9]的研究。點(diǎn)擊按鈕“start/stop”，在肺動(dòng)脈主干選擇興趣區(qū)的CT值作為基線，最后點(diǎn)擊“l(fā)ung isolation”，軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算出全肺實(shí)質(zhì)強(qiáng)化值與基線的相對(duì)強(qiáng)化值。肺動(dòng)脈主干興趣區(qū)的位置和大小盡量保持一致。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié)　果

1.病例資料

45例患者納入本研究，其中男21例，女24例，年齡18～80歲，平均年齡(59.5±15.4)歲。24例患者短期預(yù)后不良，歸為A組，其中1例死亡，10例進(jìn)行緊急溶栓，8例進(jìn)行緊急溶栓并收入重癥監(jiān)護(hù)病房，3例低分肝素抗凝并收入重癥監(jiān)護(hù)病房，2例肺栓塞加重。另外21例患者未發(fā)現(xiàn)上述臨床預(yù)后不良情況，歸為B組。兩組患者的年齡和性別見(jiàn)表1。由于兩組患者的年齡和性別均不符合正態(tài)分布(P=0.2)，故采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果顯示兩組患者的年齡和性別差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1　兩組患者的年齡、性別、相對(duì)強(qiáng)化值比較

2.相對(duì)強(qiáng)化值預(yù)測(cè)肺栓塞短期預(yù)后的價(jià)值

A組患者的肺實(shí)質(zhì)相對(duì)強(qiáng)化值范圍為26%～166%，中位數(shù)58%，平均值(34.4±7.0)%。B組患者的肺實(shí)質(zhì)相對(duì)強(qiáng)化值范圍為50%～285%，中位數(shù)102%，平均值(118.6±13.1)%。由于兩組的相對(duì)強(qiáng)化值均不符合正態(tài)分布(P=0.15)，故采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果顯示兩組的相對(duì)強(qiáng)化值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)，A組(圖1)的相對(duì)強(qiáng)化值明顯低于B組(圖2)。ROC曲線下面積為0.81±0.06，可信區(qū)間為0.67～0.90；Z檢驗(yàn)顯示該ROC曲線有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，圖3)。相對(duì)強(qiáng)化值的最佳診斷閾值為67%，該閾值預(yù)測(cè)肺栓塞預(yù)后不良的敏感度為70.8%，特異度為81%，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為81%，陰性預(yù)測(cè)值為70.8%。

討　論

肺栓塞是繼心肌梗死及腦卒中之后第三常見(jiàn)的心血管疾病，肺栓塞的預(yù)后與其臨床表現(xiàn)、嚴(yán)重程度息息相關(guān)。嚴(yán)重的肺栓塞患者需要進(jìn)入重癥監(jiān)護(hù)室進(jìn)行密切觀察、溶栓、取栓等治療，而臨床癥狀較輕的患者僅需抗凝或觀察治療，可提早出院或院外治療[10]。所以肺栓塞的預(yù)后評(píng)估對(duì)其臨床治療決策至關(guān)重要。目前用于肺栓塞預(yù)后評(píng)估的CT參數(shù)有肺動(dòng)脈阻塞指數(shù)、栓子體積、右心室直徑/左心室直徑比、右心室容量/左心室容量比、室間隔左移、肺動(dòng)脈主干直徑等[11]。其中肺動(dòng)脈阻塞指數(shù)、栓子體積僅考慮到栓子對(duì)肺動(dòng)脈血流的影響，并沒(méi)有涉及到支氣管動(dòng)脈代償作用；室間隔左移、肺動(dòng)脈主干直徑等參數(shù)在肺栓塞預(yù)后評(píng)估中的價(jià)值仍然有爭(zhēng)議。目前臨床應(yīng)用較多的是右心室直徑/左心室直徑比值，當(dāng)該值>1時(shí)提示右心室功能障礙，預(yù)后較差。

隨著雙能量CT的出現(xiàn)，有學(xué)者提出了基于雙能量CT肺灌注血容量圖像的肺灌注缺損指數(shù)評(píng)估肺栓塞的嚴(yán)重程度[3,12]。相關(guān)研究顯示，不管基于肺葉還是肺段計(jì)算的灌注缺損指數(shù)都與肺栓塞預(yù)后評(píng)估參數(shù)(肺動(dòng)脈阻塞指數(shù)及反映右心室功能的指標(biāo))有一定相關(guān)性[8，12]。Zhou等[13]對(duì)49例肺栓塞患者的研究發(fā)現(xiàn)基于肺段的肺灌注缺損指數(shù)與右心功能參數(shù)有很高的相關(guān)性，比肺動(dòng)脈阻塞指數(shù)更能反映右心室功能情況。雖然以往研究表明肺灌注缺損指數(shù)有望成為肺栓塞預(yù)后評(píng)估的參數(shù)之一，但該參數(shù)是觀察者通過(guò)視覺(jué)分析肺灌注圖像獲得的，主觀因素影響較大，其可重復(fù)性有待進(jìn)一步研究。

近年來(lái)，Lung PBV功能軟件可以自動(dòng)量化肺實(shí)質(zhì)內(nèi)碘的含量，客觀地反映與栓塞血管相關(guān)的肺實(shí)質(zhì)灌注情況，該軟件提供的指標(biāo)有肺體積、肺實(shí)質(zhì)強(qiáng)化值和相對(duì)強(qiáng)化值。Sueyoshi等[14]發(fā)現(xiàn)基于全肺的強(qiáng)化值診斷肺動(dòng)脈栓塞的敏感度、特異度分別為93.9%和73.8%(以強(qiáng)化值<24 HU為閾值)。Sakamoto等[15]采用基于全肺的強(qiáng)化值評(píng)估急性肺栓塞的嚴(yán)重性，研究發(fā)現(xiàn)從高危組、中危組到低危組的強(qiáng)化值逐漸升高(P<0.05)，而且該指標(biāo)與反映右心室功能的參數(shù)(右心室直徑/左心室直徑)有相關(guān)性，但該指標(biāo)受對(duì)比劑注射流率、對(duì)比劑用量、患者心血管狀態(tài)等因素的影響，其準(zhǔn)確性還需大樣本研究進(jìn)一步驗(yàn)證。

為了降低以上因素的影響，本研究采用了基于全肺的肺實(shí)質(zhì)相對(duì)強(qiáng)化值，即全肺實(shí)質(zhì)強(qiáng)化值與基線CT值(本研究選用肺動(dòng)脈主干)比值。本研究發(fā)現(xiàn)肺栓塞短期預(yù)后不良組的全肺相對(duì)強(qiáng)化值明顯低于預(yù)后良好組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，即相對(duì)強(qiáng)化值越低，肺栓塞患者發(fā)生短期預(yù)后不良事件的可能性越高。采用全肺相對(duì)強(qiáng)化值預(yù)測(cè)肺栓塞短期預(yù)后的診斷能力為中等(Az=0.813±0.06)，以67%為診斷閾值，全肺相對(duì)強(qiáng)化值預(yù)測(cè)肺栓塞短期預(yù)后不良事件的敏感度(70.8%)和特異度(81%)較高，所以基于全肺相對(duì)強(qiáng)化值能夠用于評(píng)估肺栓塞短期預(yù)后情況。與其他評(píng)估肺栓塞預(yù)后的參數(shù)相比，該參數(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：①簡(jiǎn)便，LungPBV軟件能在較短時(shí)間內(nèi)(10～20 s)完全自動(dòng)給出全肺相對(duì)強(qiáng)化值，省去了耗時(shí)耗力的讀者主觀評(píng)估過(guò)程；②定量分析，客觀性強(qiáng)，大大降低了人為因素的干擾。

雖然全肺相對(duì)強(qiáng)化值對(duì)肺栓塞短期預(yù)后不良事件具有一定的預(yù)測(cè)價(jià)值，但亦有約30%的漏診率和誤診率，造成漏診和誤診的原因如下：① 在肺外周，肺動(dòng)脈與支氣管動(dòng)脈間存在廣泛吻合支，當(dāng)局部肺動(dòng)脈血流量減少或消失，支氣管動(dòng)脈血可通過(guò)這些吻合支營(yíng)養(yǎng)遠(yuǎn)端肺組織，所以該指標(biāo)不僅僅反映了肺實(shí)質(zhì)肺循環(huán)的情況，同時(shí)也包含了體循環(huán)(支氣管動(dòng)脈)對(duì)肺實(shí)質(zhì)灌注的影響，造成相對(duì)強(qiáng)化值較高的假象；②部分患者掃描視野未能包括全肺，造成部分肺組織血流量未能得到評(píng)估，會(huì)導(dǎo)致相對(duì)強(qiáng)化值升高或降低的假象。本研究造成掃描視野未能包括全肺的主要原因?yàn)榛颊呶茨軘[放在掃描視野的中心和第一代雙源CT B球管掃描視野較小；③部分患者雙能量CT肺動(dòng)脈成像的掃描時(shí)間較晚，導(dǎo)致肺動(dòng)脈主干CT值(基線)降低，造成相對(duì)強(qiáng)化值升高的假象；④部分患者合并下肢靜脈血栓，導(dǎo)致臨床醫(yī)生高估肺栓塞的嚴(yán)重性；⑤部分患者全肺雙能量數(shù)據(jù)量超出了軟件的計(jì)算范圍，在實(shí)際操作過(guò)程中人為去除了肺尖和/或肺底的數(shù)據(jù)，造成相對(duì)強(qiáng)化值升高或降低的假象。

本研究有以下不足：①每組的樣本量較小，不足30例；②本研究未進(jìn)行急性肺栓塞和慢性肺栓塞分組分析；③本研究系回顧性分析。因此需要進(jìn)一步通過(guò)前瞻性設(shè)計(jì)搜集大樣本數(shù)據(jù)進(jìn)一步研究其價(jià)值。

總之，基于雙能量CT肺灌注成像的全肺相對(duì)強(qiáng)化值可作為一個(gè)新指標(biāo)評(píng)價(jià)肺栓塞患者的短期預(yù)后，但因本研究納入的樣本量較小，多中心、大樣本的前瞻性研究驗(yàn)證其臨床應(yīng)用價(jià)值仍是需要的。

[1]Tang CX，Zhang LJ，Han ZH，et al.Dual-energy CT based vascular iodine analysis improves sensitivity for peripheral pulmonary artery thrombus detection:an experimental study in canines[J].Eur J Radiol，2013，82(12):2270-2278.

[2]Kang MJ，Park CM，Lee CH，et al.Dual-energy CT:clinical applications in various pulmonary diseases[J].Radiographics，2010，30(3):685-698.

[3]Zhang LJ，Yang GF，Zhao YE，et al.Detection of pulmonary embolism using dual-energy computed tomography and correlation with cardiovascular measurements:a preliminary study[J].Acta Radiol，2009，50(8):892-901.

[4]Lu GM，Wu SY，Yeh BM，et al.Dual-energy computed tomography in pulmonary embolism[J].Br J Radiol，2010，83(992):707-718.

[5]路莉,張龍江.雙源雙能量CT在肺栓塞中的應(yīng)用[J].放射學(xué)實(shí)踐，2011，26(8):899-901.

[6]盧光明,張龍江.雙能量 CT：何去何從[J].放射學(xué)實(shí)踐，2014，29(9):986-987.

[7]Okada M,Kunihiro Y,Nakashima Y,et al.Added value of lung perfused blood volume images using dual-energy CT for assessment of acute pulmonary embolism[J].Eur J Radiol,2015,84(1):172-177.

[8]Apfaltrer P,Bachmann V,Meyer M,et al.Prognostic value of perfusion defect volume at dual energy CTA in patients with pulmonary embolism:correlation with CTA obstruction scores,CT parameters of right ventricular dysfunction and adverse clinical outcome[J].Eur J Radiol，2012，81(11):3592-3597.

[9]Zhang LJ,Wang ZJ,Zhou CS,et al.Evaluation of pulmonary embolism in pediatric patients with nephrotic syndrome with dual energy CT pulmonary angiography[J].Acad Radiol,2012,19(3):341-348.

[10]祁麗，張龍江，盧光明.CT在分析急性肺動(dòng)脈栓塞嚴(yán)重程度及預(yù)后評(píng)估中常用參數(shù)及其價(jià)值[J].臨床放射學(xué)雜志，2013，12(32):1817-1820.

[11]Meinel FG，Nance JW Jr，Schoepf UJ，et al.Predictive value of computed tomography in acute pulmonary embolism:systematic review and meta-analysis[J].Am J Med，2015，128(7):747-759.

[12]Chae EJ，Seo JB，Jang YM，et al.Dual-energy CT for assessment of the severity of acute pulmonary embolism:pulmonary perfusion defect score compared with CT angiographic obstruction score and right ventricular/left ventricular diameter ratio[J].AJR，2010，194(3):604-610.

[13]Zhou Y，Shi H，Wang Y，et al.Assessment of correlation between CT angiographic clot load score,pulmonary perfusion defect score and global right ventricular function with dual-source CT for acute pulmonary embolism[J].Br J Radiol，2012，85(1015):972-979.

[14]Sueyoshi E，Tsutsui S，Hayashida T，et al.Quantification of lung perfusion blood volume (Lung PBV) by dual energy CT in patients with and without pulmonary embolism:preliminary results[J].Eur J Radiol，2011，80(3):e505-509.

[15]Sakamoto A,Sakamoto I,Nagayama H,et al.Quantification of lung perfusion blood volume with dual energy CT:assessment of the severity of acute pulmonary thromboembolism[J].AJR,2014,203(2):287-291.

Predictive value of the relative enhancement ratio of lung perfusion blood volume by dual-energy CT for the short-term clinical outcome in patients with pulmonary embolism

ZHAO Yan'e,ZHOU Chang-sheng,TANG Chun-xiang,et al.

General Hospital,Nanjing Military Command,Nanjing 210002，China

Objective:To evaluate the value of the relative enhancement ratio (RER) of lung perfusion blood volume (PBV) in dual-energy computed tomography pulmonary angiography (CTPA) for assessment of the short-term prognosis of pulmonary embolism (PE).Methods:45 patients with PE underwent dual-energy CTPA.The patients were divided into group A (n=24) and group B (n=21) based on the clinical outcome within 30 days.The RER of lung PBV was evaluated automatically on a workstation.The difference of RER between the two groups was compared using Mann Whitney U test.Receiver operator characteristic (ROC) analysis was performed to evaluate the cutoff value of the RER.Results:There was a statistical significance for the RER between the two groups (group A:34.4±7.0% vs group B:118.6±13.1%,P<0.05).The ROC area was 0.81.The diagnostic sensitivity and specificity of RER were 70.8% and 81%,respectively,with 67% as the cutoff value.Conclusions:Relative enhancement rate can serve as a new evaluation biomarker for indicating short-term adverse clinical outcome in patients with PE.

Pulmonary perfusion; Pulmonary embolism; Dual energy CT； Relative enhancement rate; Tomography,X-ray computed

210002南京，南京軍區(qū)南京總醫(yī)院/南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬金陵醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科

趙艷娥(1981-)，女，山東德州人，博士研究生，主治醫(yī)師，主要從事心血管疾病影像診斷工作。

盧光明，E-mail:cjr.luguangming@vip.163.com

R563.5; R814.42

A

1000-0313(2016)09-0804-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.09.002

2016-07-05

2016-07-19)