單嫣娜 沈起鈞 楊斌 陳文輝

雙源CT肺灌注血池容積成像診斷外周性肺栓塞的價值研究

單嫣娜 沈起鈞 楊斌 陳文輝

目的 探討雙源CT肺灌注血池容積（PBV）成像對于外周性肺栓塞的診斷價值。方法 對臨床診斷肺栓塞的57例患者分別行CT肺動脈造影（CTPA）、肺段PBV成像及肺核素灌注顯像（SPECT），所得圖像以肺段為評價單位，計算肺段PBV成像灌注興趣區(qū)的平均CT值，CTPA所得的栓塞肺段數(shù)、位置，SPECT灌注評分；所得肺段PBV成像結(jié)果分別與CTPA及SPECT結(jié)果進行相關(guān)性分析，對肺段PBV成像平均CT值進行ROC曲線分析。結(jié)果 存在肺栓塞的肺段PBV成像平均CT值（16.70±3.34）Hu，低于無肺栓塞肺段（28.8±4.62）Hu，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=37.3，P＜0.01）。PBV成像平均CT值與CTPA所得的栓塞肺段數(shù)呈正相關(guān)（r=0.44，P＜0.01），PBV成像平均CT值與SPECT肺栓塞灌注評分呈正相關(guān)（r=0.72，P＜0.01）。ROC曲線分析提示PBV成像定量分析對肺栓塞具有良好的診斷效能，曲線下面積(AUC)為0.932。當(dāng)PBV成像平均CT值＜23.9Hu臨界值時，診斷肺栓塞的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為95.5%、86.9%、66.1%、98.6%。結(jié)論 雙源CT肺PBV成像可提高外周性肺栓塞診斷的靈敏度和特異度。

外周性肺栓塞 體層攝影術(shù) X線計算機 肺灌注 肺動脈造影 放射性核素顯像

肺栓塞是以各種栓子阻塞肺動脈系統(tǒng)為其發(fā)病原因的一組疾病或臨床綜合征的總稱[1-2]。肺栓塞被認為是心血管系統(tǒng)最常見的致死原因之一[3]。肺動脈主干分支血管栓塞至今已得到臨床廣泛認識及重視，且CT肺動脈造影（CTPA）目前已被公認為診斷肺栓塞有效且特異性較高的方法，可以媲美視為金標準的肺核素灌注顯像（SPECT）[4]，但是單純的CTPA僅僅能夠診斷肺段動脈（4級）及以上肺動脈的栓塞，而對亞段及以下（5～6級）肺動脈栓塞診斷效果不理想[5]，有可能造成漏診。近年來隨著雙源CT新技術(shù)的出現(xiàn)，雙源CT肺灌注血池容積（PBV）成像提高了肺外周性血管栓塞的檢出率[6]。本研究主要通過對肺外周血管栓塞肺段PBV成像的平均CT值進行統(tǒng)計，分析其與CTPA、SPECT結(jié)果的關(guān)系，探討雙源CT肺PBV成像對外周性肺栓塞的診斷價值，現(xiàn)報道如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選擇2012年5月至2015年5月入住本院且臨床確診為肺栓塞的患者57例，其中男36例，女21例，年齡22～71（57.6±16.2）歲。臨床表現(xiàn):咳嗽49例，胸腹痛40例,咯血27例,呼吸困難10例，煩躁不安及暈厥3例。其中下肢靜脈血栓形成9例（均有單側(cè)或雙側(cè)下肢水腫）,腫瘤癌栓栓塞4例,骨折致脂肪栓塞2例。所有患者血液中D-二聚體陽性,7例患者出現(xiàn)血壓下降。

1.2 方法 使用德國西門子 Somatom Definition雙源CT機DE-Thorax掃描序列行胸部增強雙能量掃描，得到CTPA及PBV圖像，并于2～4d內(nèi)進行SPECT檢查。

1.2.1 CTPA圖像采集 雙源CT機2個球管的管電壓分別為80、140kV，使用4D劑量實時控制系統(tǒng)降低輻射劑量，一個管球視野為50cm，另一個為26cm。X線球管旋轉(zhuǎn)時間為0.33s/周，螺距為0.5，探測器準直為64× 0.6mm。對比劑選用優(yōu)維顯（370mg/ml），雙筒高壓注射器以4ml/s的注射速率經(jīng)肘靜脈團注對比劑70～90ml，隨后按相同速率注射0.9%氯化鈉溶液30ml以盡量減少上腔靜脈內(nèi)對比劑的殘留。應(yīng)用人工智能觸發(fā)掃描系統(tǒng)進行監(jiān)測，將監(jiān)測區(qū)設(shè)在肺動脈主干，當(dāng)其密度達到100Hu時，再延遲6s后自動啟動掃描。掃描方向為頭足方向，范圍自肺尖到肺底。掃描結(jié)束后，原始圖像數(shù)據(jù)按照1.0mm的層厚進行重建，分別得到80、140kV及兩者按3∶7比例融合的3組CTPA圖像。

1.2.2 PBV圖像后處理 在后處理工作站打開Dual-Energy軟件，將80、140kV的圖像數(shù)據(jù)調(diào)入軟件內(nèi)，點擊雙能量肺灌注成像（Lung PBV）選項則得到偽彩色編碼的3D雙能量肺灌注圖像。肺灌注偽彩圖選擇灰階8bit和Hot Body 8bit。

1.2.3 SPECT檢查方法 行SPECT檢查時囑患者仰臥位，靜脈注射99mTc-聚合白蛋白（MAA，原子高科北京奶站提供），185～370MBq。囑患者雙臂抱頭，使探頭盡量貼近胸部。顯像取8個體位，即前位、后位、左側(cè)位、右側(cè)位、左后斜位、右后斜位、左前斜位和右前斜位。采集條件：將雙肺同時包括在探頭視野內(nèi)，選用低能高分辨率準直器，每個體位采集計數(shù)為5×105，采集矩陣256× 256，窗寬20%，放大倍數(shù)1.5。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析及診斷標準 由2位經(jīng)驗豐富的放射診斷醫(yī)師在工作站獨立分析CTPA及PBV圖像。圖像經(jīng)過嚴格篩選，對于興趣區(qū)出現(xiàn)偽影，影響診斷者予以排除。CTPA圖像觀察兩肺葉、段及亞段動脈的充盈情況，對比劑充盈良好的情況下，增強肺動脈的管腔內(nèi)出現(xiàn)充盈缺損、管腔狹窄或梗阻即診斷為肺栓塞。對每例患者的18個肺段分別選取興趣區(qū)測量肺段PBV成像平均CT值（圖1）。SPECT圖像由另2位高年資核醫(yī)學(xué)醫(yī)師獨立分析，結(jié)果不一致時共同討論得出統(tǒng)一意見。SPECT圖像參照PIOPED標準診斷肺栓塞[7-8]，0=正常肺段，1=肺栓塞呈低度可能的肺段，2=肺栓塞呈中度可能的肺段，3=肺栓塞呈高度可能的肺段；2和3為陽性，0和1為陰性。2位醫(yī)師診斷不一致時共同閱讀判定最終結(jié)果。57例患者除3例為支氣管炎、肺氣腫、肺間質(zhì)纖維化、胸腔積液,雙肺均表現(xiàn)為彌漫灌注降低,未納入統(tǒng)計，其余54例患者以SPECT為金標準按有、無肺栓塞分組進行分析。

圖1 CTPA與PBV融合圖

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 應(yīng)用SPSS V19統(tǒng)計軟件，計量資料以表示，組間比較采用t檢驗。PBV成像所得肺段平均CT值與CTPA所得栓塞肺段數(shù)（如出現(xiàn)3級以上肺動脈栓塞記錄其所發(fā)出的總肺段動脈數(shù)）及SPECT肺栓塞評分的相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)。ROC曲線分析肺段PBV成像平均CT值診斷肺栓塞的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者肺段PBV成像平均CT值比較 54例患者共有972個肺段和肺段動脈納入分析，SPECT共檢出肺段肺栓塞評分陽性203個（肺栓塞組），陰性769個（無肺栓塞組），肺栓塞組肺段PBV成像平均CT值（16.70±3.34）Hu，低于無肺栓塞組（28.8±4.62）Hu，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=37.3，P＜0.01）。

2.2 肺段PBV成像平均CT值與CTPA、SPECT診斷肺動脈栓塞的相關(guān)性分析 PBV成像檢出肺栓塞肺段182個，無栓塞肺段790個；CTPA檢出肺栓塞肺段194個，無栓塞肺段778個。肺段PBV成像平均CT值與CTPA、SPECT診斷肺動脈栓塞的相關(guān)性分析見圖2-3。

圖2 肺段PBV成像平均CT值與CTPA所得肺動脈栓塞肺段數(shù)的相關(guān)性分析散點圖

圖3 肺段PBV成像平均CT值與SPECT肺栓塞評分的相關(guān)性分析散點圖

由圖2、3可見，肺段PBV成像平均CT值與CTPA所得肺動脈栓塞肺段數(shù)、SPECT肺栓塞評分均呈正相關(guān)（r=0.441、0.717，均P＜0.01）。

2.3 肺段PBV成像平均CT值的ROC曲線分析 見圖4。

圖4 肺段PBV成像平均CT值的ROC曲線圖

由圖4可見，肺段PBV成像平均CT值的ROC AUC為0.932（95%CI：0.912～0.953，P＜0.05）。以肺段PBV成像平均CT值23.9Hu為評價臨界值，診斷肺動脈栓塞的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為95.5%、86.9%、66.1%、98.6%。

2.4 典型病例分析

例1 患者男，56歲；胸悶3d。右下肺后基底段動脈內(nèi)不完全性栓塞（圖5細白箭頭），PBV成像圖示遠端肺實質(zhì)灌注異常（圖6粗白箭頭），興趣區(qū)CT值約18.3Hu，對側(cè)相應(yīng)肺段視覺判斷肺實質(zhì)也出現(xiàn)灌注異常，興趣區(qū)CT值約31.4Hu。SPECT發(fā)現(xiàn)右肺后基底段出現(xiàn)灌注降低，左肺后基底段未見明顯灌注降低（圖7）。

圖5 CTPA原始軸位圖

圖6 PBV成像圖

圖7 SPECT圖

例2 患者男，55歲；食管癌支架植入術(shù)后。左上肺前段肺動脈完全性栓塞（圖8細白箭頭）繼發(fā)遠端肺實質(zhì)灌注缺損（圖8粗白箭頭），CT值約7.2Hu。

例3患者男，67歲；慢性支氣管炎10余年，再發(fā)胸悶、氣急3d。右上肺尖后段肺動脈完全性栓塞（圖9細白箭頭），遠端肺實質(zhì)內(nèi)灌注異常（圖9粗白箭頭）。

圖8 CTPA與PBV成像融合圖

圖9 CTPA圖、CTPA與PBV成像融合圖

3 討論

CT肺動脈成像由于準確度較高，靈敏度達87.0%～90.0%，特異度達94.0%～96.0%，已取代肺動脈造影，成為診斷急性肺栓塞的主要手段[9]，但是單純的CTPA僅僅能夠診斷4級肺動脈栓塞，而對于5～6級以下的肺動脈栓塞診斷無能為力[5]，難以提供肺的功能信息，對周邊肺組織較小范圍的栓塞仍然無法顯示，單純依據(jù)CTPA判斷肺栓塞容易造成漏診。傳統(tǒng)的肺CT灌注成像對于某一層面進行動態(tài)的CT掃描，以獲得興趣區(qū)的時間-密度曲線，根據(jù)曲線通過不同的數(shù)學(xué)模式計算出器官血流量，對比劑平均通過時間及達峰時間，用以評價局部組織的血流灌注量的改變，提供肺的供能信息[10]。然而目前CT灌注成像不易推廣及統(tǒng)一的原因是由于在CT掃描方法、CT灌注值算法、CT灌注指標的評價因所用機型、參數(shù)則不盡相同，而存在諸多的不統(tǒng)一，而且CT肺動脈成像及灌注成像不能同時進行，這既增加了患者的檢查時間同時增大了患者所受的放射劑量。

雙源CT雙能量成像在不重復(fù)增強掃描的前提下，一次掃描即可同時獲得 CTPA、PBV及兩者的融合圖像，充分體現(xiàn)雙源CT掃描速度快、范圍大，時間、空間及密度分辨率高，提供全肺的薄層解剖信息并可進行多種后處理成像等諸多優(yōu)勢[6，11-12]，特別對于肺分支小血管栓塞PBV成像能顯示肺的灌注狀態(tài)，直觀地顯示灌注減低的范圍和程度[13]，兩者的融合圖像將解剖信息和功能信息整合到一起，從而更加全面、準確評價肺小血管栓塞導(dǎo)致的肺血流受限程度及相應(yīng)肺組織的功能改變，CT在同樣噪聲情況下雙源一次掃描約（279±14）mGYcm，而單源CT肺動脈成像需要（573±11）mGYcm，其輻射劑量相當(dāng)于單源CT的一半。

以往文獻中對于肺段PBV成像往往基于視覺的評價，沒有一個量化的過程[6，14-16]。這種方式往往受多種因素影響結(jié)果的判斷，包括：后處理參數(shù)、操作員及診斷醫(yī)師的主觀判斷?；谝曈X評價（圖5-7），兩下肺均處于灌注缺損范圍，然而量化后右下肺平均CT值約18.3Hu，左下肺平均CT值約31.4Hu，兩者具有統(tǒng)計學(xué)差異，且SPECT顯示右下肺有灌注降低，左下肺未見明顯灌注降低，可見基于視覺的評價往往會出現(xiàn)假陽性或假陰性結(jié)果，缺乏客觀性。

部分文獻報道只基于整肺及肺葉的CT值量化[6，17]，本次研究以肺段為評價單位進行細分，PBV圖不僅可以顯示極為典型的尖端指向肺門的缺損區(qū)（圖8），而且能夠通過PBV成像圖回顧CTPA篩選出外周性血管的微小栓塞（圖9）。結(jié)果顯示肺動脈有無栓塞患者的肺段PBV成像平均CT值存在明顯的統(tǒng)計學(xué)差異。肺段PBV成像平均CT值與CTPA所得肺動脈栓塞肺段數(shù)、肺段SPECT肺動脈栓塞評分均有相關(guān)性。ROC曲線分析肺段PBV成像平均CT值得出，當(dāng)肺段PBV成像平均CT值＜23.9Hu，診斷肺栓塞的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為95.5%、86.9%、66.1%、98.6%。

通過本次研究發(fā)現(xiàn)肺段PBV成像平均CT值在外周血管有無栓塞的患者中存在部分重疊的結(jié)果（圖2、3），主要表現(xiàn)為“大栓子、小栓塞”及“小栓子、大栓塞”。前者表現(xiàn)為當(dāng)肺動脈出現(xiàn)充盈缺損時，相應(yīng)肺段以無明顯灌注缺損為主。分析主要是肺組織分別由肺動脈及支氣管動脈供血，因此一條供血通路受阻并不一定會引起肺組織灌注的減低，尤其是慢性肺栓塞患者，發(fā)病較緩慢有利于代償機制的建立，因此可能并不引起嚴重心肺功能改變[18]，肺PBV成像圖反映了整肺的功能灌注情況，而非單純肺動脈灌注情況。后者表現(xiàn)為遠端肺實質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)與栓塞程度不符的灌注減低，分析認為患者如果既往有心肺疾病，代償能力降低，即使程度較輕的栓塞也可能導(dǎo)致嚴重的血流動力學(xué)變化。相比較兩種重疊結(jié)果，后者顯得尤為突出及重要，單純的CTPA無法明確診斷外周性血管栓塞，導(dǎo)致臨床重視程度不夠，錯失最佳的治療方法及時機，最后導(dǎo)致疾病加重。PBV成像技術(shù)對肺血流灌注異常的量化能夠有效彌補CTPA對于診斷外周性小血管栓塞的不足，通過PBV成像圖回顧性分析CTPA可以提高其對于外周血管小栓子的檢出，不僅減少了漏診，提高了靈敏度，且不延長患者的檢查時間。

本次研究中，57例患者中3例為支氣管炎、肺氣腫、肺間質(zhì)纖維化、胸腔積液,雙肺均表現(xiàn)為彌漫灌注降低,無法納入統(tǒng)計；57例中有17例部分肺段也出現(xiàn)不同程度的偽影，影響測量數(shù)據(jù)及診斷，然而17例患者中在其余肺段中出現(xiàn)的血管內(nèi)栓塞及肺葉的灌注缺損并無偽影干擾，因此納入統(tǒng)計范疇。出現(xiàn)偽影因素較多，主要原因歸納為個體及受檢者心功能的差異以及選擇的觸發(fā)后延遲時間。延遲時間過短，造成血管內(nèi)濃度過高，出現(xiàn)放射偽影，影響診斷；時間過長，對于4級以下分支顯示欠清。本研究中，肺動脈主干達到100Hu時，延遲6s再次掃描，能夠得到相對較好的CTPA及PBV的圖像,與文獻報道基本一致[19]，但是部分患者還是出現(xiàn)了偽影，筆者認為主要原因在于心功能的差異，由于偽影的影響導(dǎo)致部分肺段的測量出現(xiàn)偏差，最終導(dǎo)致陽性預(yù)測值偏低，所以在檢查前對于受檢者心功能的評估尤為重要。

本次研究存在一些局限性及不足，首先本研究是單中心研究,且樣本量不大；其次研究中出現(xiàn)了對于受檢者心肺功能估計不足，導(dǎo)致觸發(fā)及延遲時間無法準確評估，最終引起圖像出現(xiàn)偽影，影響診斷，需要以后擴大樣本量進一步研究。

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Diagnostic value of lung perfusion blood volume quantification by dual-energy CT in patients with peripheral pulmonary embolism

SHAN Yanna,SHEN Qijun,YANG Bin,et al.Department of Radiology,Hangzhou First People's Hospital,Hangzhou 310006,China

Objective To assess the diagnostic value of lung perfusion blood volume (PBV)quantification by dual-energy CT in patients with peripheral pulmonary embolism(PE). Methods Fifty seven patients with peripheral pulmonary embolism underwent PBV,CTPA and SPECT.All images were based on subbranches,the number and location of PE in CTPA, Average CT value of PBV in regions of interest and ranking in SPECT were determined.Correlation of lung PBV with CTPA and SPECT were analyzed.Receiver operating characteristic(ROC)curve was used to assess the diagnostic value of PBV in patients with PE. Results There was significant difference in CT value of PBV between patients with and without peripheral PE (t=37.3,P＜0.01).The average CT value in PBV was significantly correlated with numbers of pulmonary segments with PE shown by CTPA (r=0.44,P＜0.01).There was a significant correlation between average CT value in PBV and ranking in SPECT with PE(r=0.72,P＜0.01).ROC analyses demonstrated moderator discriminatory power for using quantification of lung PBV to differentiate patients with and without PE.The area under the curve(AUC)is 0.932.With Hu＜23.9 as the threshold for diagnosis PE,the sensitivity,specificity,positive predictive value and negative predictive value were 95.5%,86.9%,66.1%,98.6%, respectively. Conclusion Quantification of lung perfusion by dual-energy CT can improve the sensitivity and specificity in diagnosis of patients with peripheral pulmonary embolism.

Peripheral pulmonary embolism Tomography X-ray computed Lung perfusion Angiography of pulmonary artery SPECT

2016-01-12）

（本文編輯：馬雯娜）

杭州市衛(wèi)生科技計劃一般項目（2013A13）

310003 杭州市第一人民醫(yī)院放射科

沈起鈞，E-mail：shenqijun@163.com