許定華， 揭廣廉， 夏俊， 羅澤斌， 黃毅鴻

肺結(jié)節(jié)或腫塊320排動(dòng)態(tài)容積CT雙入口灌注成像與病理的對(duì)照

許定華， 揭廣廉， 夏俊， 羅澤斌， 黃毅鴻

目的：探討肺結(jié)節(jié)或腫塊性病變320排動(dòng)態(tài)容積CT雙入口灌注成像與病理基礎(chǔ)的關(guān)系，研究肺內(nèi)不同組織學(xué)類型病變灌注特點(diǎn)與血流動(dòng)力學(xué)規(guī)律。方法：搜集本院2016年8月-2017年2月的50例經(jīng)手術(shù)切除(41例)、穿刺活檢(9例)病理組織學(xué)證實(shí)的肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊性病變患者，包括肺腺癌12例，肺鱗癌8例，小細(xì)胞肺癌6例，急性炎癥9例，慢性炎癥7例，肺結(jié)核8例。所有患者行320排動(dòng)態(tài)容積CT灌注掃描，得到相關(guān)的灌注參數(shù)結(jié)果與病理結(jié)果進(jìn)行對(duì)照分析。結(jié)果：肺內(nèi)良性與惡性結(jié)節(jié)或腫塊的支氣管動(dòng)脈血流量(BAF)、灌注指數(shù)(PI)差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。肺內(nèi)良性與惡性結(jié)節(jié)或腫塊的肺動(dòng)脈血流量(PAF)值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。PI鑒別良惡性腫瘤的最佳閾值為57.65，敏感度為90.0%，特異度為66.7%，陽性預(yù)測(cè)值87.5%，陰性預(yù)測(cè)值85.5%。肺結(jié)節(jié)或腫塊的灌注結(jié)果與其病理類型有關(guān)。結(jié)論：肺結(jié)節(jié)或腫塊的灌注結(jié)果與病理類型具有密切的關(guān)系，惡性病變以支氣管動(dòng)脈供血為主，良性病變以肺動(dòng)脈供血為主。320排動(dòng)態(tài)容積CT肺雙入口灌注掃描成像技術(shù)在鑒別肺部病變的良惡性中具有重要的作用。

體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)； 雙入口灌注； 肺腫瘤； 病理

肺癌是肺部最常見的惡性腫瘤，它是目前全世界發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤之一。肺內(nèi)結(jié)塊性病變形態(tài)多樣，種類繁多，加上“同影異病，異影同病”影像特點(diǎn)的存在，使得肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊性病變性質(zhì)的診斷與鑒別診斷一直成為影像診斷工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)或腫塊影像特征與病理基礎(chǔ)對(duì)照的有效結(jié)合，是目前研究的熱點(diǎn)和亟待解決的棘手難題。灌注成像作為一種功能成像技術(shù)，它能夠準(zhǔn)確、快速、無創(chuàng)地提供肺結(jié)節(jié)或腫塊性病變形態(tài)學(xué)及其微循環(huán)內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)變化的豐富信息，有利于病變的診斷與鑒別診斷。本研究采用肺雙入口CT灌注掃描，可以對(duì)肺內(nèi)結(jié)塊性病變體循環(huán)和肺循環(huán)的血供特點(diǎn)及其比例進(jìn)行定量分析與測(cè)量，探討病灶的灌注特點(diǎn)與病理基礎(chǔ)間的關(guān)系。

材料與方法

1.研究對(duì)象

圖1 肺內(nèi)良、惡性結(jié)節(jié)或腫塊性病變的PI值的ROC曲線。

搜集廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院2016年8月-2017年2月經(jīng)胸部X線或者胸部CT平掃檢查發(fā)現(xiàn)肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊的50例患者行320排動(dòng)態(tài)容積CT肺雙入口灌注掃描，男30例，女20例，其中惡性病變26例，良性病變24例。50例均經(jīng)手術(shù)切除(41例)、穿刺活檢(9例)病理組織學(xué)證實(shí)，包括肺腺癌12例，肺鱗癌8例，小細(xì)胞肺癌6例，急性炎癥9例，慢性炎癥7例，肺結(jié)核8例。年齡25～80歲，平均(59.6±9.7)歲。所有患者均簽署知情同意書。

2.檢查設(shè)備和方法

采用Toshiba Aquilion ONE 320排動(dòng)態(tài)容積CT機(jī)， Ulrich Medical Missouri雙筒高壓注射器， BD Intima ⅡTM密閉式靜脈留置針(18G×1.16')。掃描前對(duì)患者進(jìn)行必要的呼吸訓(xùn)練，先深吸一口氣，然后屏住氣，確保屏氣持續(xù)時(shí)間達(dá)到30 s以上?；颊呷⊙雠P腳先進(jìn)體位，囑咐患者深吸氣后屏住氣，同時(shí)啟動(dòng)高壓注射器和灌注掃描程序，高壓注射器經(jīng)肘靜脈依次注入對(duì)比劑和生理鹽水。，對(duì)比劑采用碘佛醇(320 mg I/mL)，注射總量為40～50 mL，注射流率為7 mL/s，生理鹽水總量為20 mL，注射流率4 mL/s，對(duì)比劑注射2 s后開始進(jìn)行灌注掃描，總掃描時(shí)間為30 s，每隔2 s掃描一個(gè)序列，一共得到15個(gè)序列。灌注掃描參數(shù)為：管電壓80 kV，管電流80 mA，視野330 mm×330 mm，矩陣512×512，間距為0.5 mm，重建層厚0.5 mm，Z軸掃描范圍16.0 cm。

3.圖像后處理及數(shù)據(jù)測(cè)量

采用Toshiba Aquilion ONE 320排動(dòng)態(tài)容積CT機(jī)副操作臺(tái)進(jìn)行圖像后處理，灌注掃描完成后先將數(shù)據(jù)調(diào)入校正軟件進(jìn)行呼吸校正，然后將經(jīng)過呼吸校正后的數(shù)據(jù)調(diào)入體部灌注(abdomen body perfusion)軟件中，分別將肺動(dòng)脈干、降主動(dòng)脈作為輸入動(dòng)脈，將左心房灌注達(dá)到峰值的時(shí)間點(diǎn)作為區(qū)分肺循環(huán)、體循環(huán)的分界線，然后運(yùn)行體部灌注軟件生成灌注偽彩圖。

在灌注偽彩圖橫軸面上選取肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊性病灶灌注最大截面的最大面積為興趣區(qū)(region of interest，ROI)，均距離測(cè)量邊緣1～2 mm，避開明顯的鈣化、液化、壞死、大血管、空洞等顯著影響測(cè)量結(jié)果的區(qū)域。認(rèn)真觀察各灌注偽彩圖并測(cè)量相關(guān)的灌注參數(shù)：肺動(dòng)脈血流量(pulmonary artery flow，PAF)指病灶在肺動(dòng)脈期的血流量[單位為mL/(min·100mL)]；支氣管動(dòng)脈血流量(bronchial artery flow，BAF)指病灶在支氣管動(dòng)脈期的血流量[單位為ml/(min·100mL)]；灌注指數(shù)(perfusion index，PI)指肺動(dòng)脈期的血流量在雙期血流量中所占的比例即PI=PAF/(PAF+BAF)。由兩名主治以上醫(yī)師獨(dú)立觀察、測(cè)量，取兩名醫(yī)師測(cè)量結(jié)果的平均值作為最終灌注參數(shù)結(jié)果。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，通過繪制受試者操作特征曲線(receiver operating characteristic curve， ROC曲線)，得出最佳的診斷界限值。通過方差齊性和正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)檢驗(yàn)的對(duì)各灌注參數(shù)值做獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.各灌注參數(shù)結(jié)果的比較

肺內(nèi)良性與惡性結(jié)節(jié)或腫塊性病變ROI灌注結(jié)果的比較見表1。結(jié)果表明良性組BAF值明顯小于惡性組BAF值，良性組PI值明顯大于惡性組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。灌注參數(shù)PAF在良性組與惡性組的PAF值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 ROI在肺內(nèi)良性與惡性結(jié)節(jié)或腫塊性病變灌注結(jié)果的比較

注：BAF和PI指標(biāo)在良惡性組上方差不齊，采用校正t檢驗(yàn)。

肺內(nèi)良、惡性結(jié)節(jié)或腫塊性病變的PI值的ROC曲線見圖1，結(jié)果顯示ROC曲線下面積為0.777，PI的最佳診斷閾值為57.65，敏感度為90.0%，特異度為66.7%，陽性預(yù)測(cè)值87.5%，陰性預(yù)測(cè)值85.5%，假陽性率為10.0%，假陰性率為33.3%。

2.對(duì)灌注偽彩圖及灌注結(jié)果進(jìn)行測(cè)量與分析

對(duì)所有入選病例進(jìn)行三個(gè)方位(橫軸面、冠狀免、矢狀面)的PAF與BAF灌注偽彩圖的觀察、分析。灌注偽彩圖的顏色閾值統(tǒng)一設(shè)為0～100，圖中顏色的深淺可直觀提示灌注值的大小，病灶灌注顏色自紅、黃、青、藍(lán)、紫依次代表灌注值的減小，紅色代表灌注值最高?？赏ㄟ^ROI定量測(cè)量PAF及BAF灌注參數(shù)的灌注絕對(duì)值，灌注偽彩圖顏色閾值的設(shè)定不影響PAF及BAF絕對(duì)值的測(cè)量。

圖2 肺腺癌患者灌注偽彩圖及病理結(jié)果。a) PAF灌注偽彩圖，提示病灶于肺動(dòng)脈期為低灌注； b) BAF灌注偽彩圖，提示病灶于支氣管動(dòng)脈期為中等或高灌注； c) PI灌注偽彩圖； d) CT縱隔窗原始圖； e) 鏡下病理圖片(HE，×100)。 圖3 高分化浸潤(rùn)性肺腺癌患者灌注結(jié)果與病理的對(duì)照。a) PAF偽彩圖，提示病灶于肺動(dòng)脈期呈等/低灌注； b) BAF偽彩圖，提示病灶于支氣管動(dòng)脈期為高灌注； c) PI灌注偽彩圖； d) 增強(qiáng)掃描示右上肺結(jié)節(jié)呈輕中度強(qiáng)化，大小約3.0 cm×2.6 cm×2.2 cm； e) 鏡下見較豐富的血管組織，周圍有炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)(HE，×40)。

肺腺癌灌注偽彩圖結(jié)果見圖2～4。肺腺癌的PAF及BAF灌注偽彩圖結(jié)果提示肺惡性腫瘤性病變是以支氣管動(dòng)脈的血供為主。

肺結(jié)核灌注結(jié)果見圖5。肺結(jié)核的PAF及BAF灌注偽彩圖結(jié)果提示肺結(jié)核為乏血供病變，并以肺動(dòng)脈的血供為主。

討 論

1.肺內(nèi)良性與惡性結(jié)節(jié)或腫塊性病變灌注參數(shù)值的比較及病理生理基礎(chǔ)

肺具有肺動(dòng)脈及支氣管動(dòng)脈雙重血供特點(diǎn)，絕大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為肺癌僅由支氣管動(dòng)脈供血[1]，少部分研究者認(rèn)為肺動(dòng)脈也參與肺癌的血供[2]。既往國內(nèi)外對(duì)肺部CT灌注研究絕大多數(shù)采用將主動(dòng)脈作為唯一輸入動(dòng)脈的單入口灌注模式[3]。此模型反映的是肺癌的優(yōu)勢(shì)血供來源，而往往忽略了血供相對(duì)較少那一部分的血流灌注，其不能夠準(zhǔn)確、清楚地反映肺雙重血供所占比例，不能對(duì)肺內(nèi)病變體循環(huán)和肺循環(huán)比例進(jìn)行定量分析。

圖4 低分化肺鱗癌患者灌注結(jié)果與病理的對(duì)照。a) PAF偽彩圖上無灌注，提示此病灶于肺動(dòng)脈血供極其稀少； b) BAF偽彩圖，提示病灶于支氣管動(dòng)脈期為中等灌注； c) PI灌注偽彩圖； d) 增強(qiáng)掃描示右下肺外側(cè)基底段結(jié)節(jié)呈不均勻較明顯強(qiáng)化，大小約1.3cm×1.2cm×1.5cm； e) 鏡下見病灶中心為癌巢組織，周圍有不等量的淋巴細(xì)胞及漿細(xì)胞浸潤(rùn)(HE，×40)。 圖5 肺結(jié)核患者灌注結(jié)果與病理的對(duì)照。a) PAF偽彩圖，提示病灶于肺動(dòng)脈期呈高灌注； b) BAF偽彩圖，提示病灶于支氣管動(dòng)脈期為低灌注； c) PI灌注偽彩圖； d) 右肺上葉大小約3.1 cm×3.0 cm×1.6 cm結(jié)節(jié)，邊界欠光滑，周圍見少許毛刺，增強(qiáng)掃描病灶輕度強(qiáng)化； e) 鏡下見病灶中央少許干酪樣壞死，周圍見類上皮細(xì)胞，符合結(jié)核病變(HE，×40)。

本研究結(jié)果表明，肺內(nèi)良性結(jié)節(jié)或腫塊性病變的PAF值明顯大于BAF值，且PI值較大，結(jié)果提示其以肺動(dòng)脈的血供為主。劉立雄等[4]研究表明，若將BAF<50 mL/(min·100mL)且PAF<50 mL/(min·100mL)作為良性結(jié)節(jié)的診斷閾值，其特異度及敏感度分別為91%、97%，陽性及陰性預(yù)測(cè)值分別為92%、97%。本研究將BAF<50 mL/(min·100mL)且PAF>60 mL/(min·100mL)，PI>57.65作為肺內(nèi)良性病變的診斷閾值，則其ROC曲線下面積為0.777，敏感度為90.0%，特異度為66.7%，陽性預(yù)測(cè)值87.5%，陰性預(yù)測(cè)值85.5%。由于肺惡性結(jié)節(jié)或腫塊性病變的血供主要來自于體循環(huán)的支氣管動(dòng)脈，灌注結(jié)果表明惡性病變的BAF值高于PAF值，且PI值較低。由于肺癌生長(zhǎng)過程中釋放出血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子，它可以促進(jìn)病灶內(nèi)產(chǎn)生大量的腫瘤新生血管，引起腫瘤組織中血管容積及毛細(xì)血管的通透性增高，因此BAF值升高[5]。張飛飛等[6]研究表明，肺癌組織周圍相關(guān)區(qū)域的支氣管動(dòng)脈管徑增寬、瘤血管雜亂、迂曲。本研究通過最大密度投影(MIP)重建，部分病例可以看到明確的支氣管動(dòng)脈供血，其數(shù)量增多，管徑增粗。

2.肺內(nèi)良性結(jié)節(jié)或腫塊性病變不同組織類型灌注值的比較及病理生理基礎(chǔ)

肺結(jié)核的病理學(xué)特征為干酪樣肉芽腫或干酪性肺炎，其中央多為干酪性壞死物質(zhì)，周邊多為纖維包膜，僅有少許血供，在肺單入口CT灌注中病變中央大部分顯示為低灌注，周圍可見少許環(huán)狀高灌注[7]。李利佳等[8]研究結(jié)果表明肺結(jié)核性病變同時(shí)接受肺循環(huán)和體循環(huán)雙重供血，其中肺循環(huán)占優(yōu)勢(shì)。本研究結(jié)果顯示肺結(jié)核病例的灌注偽彩圖肺動(dòng)脈期多數(shù)以周邊中等偏低灌注為主，中心為低灌注；于支氣管動(dòng)脈期絕大多數(shù)病灶為整體低灌注，提示肺結(jié)核的血供欠豐富，且以肺動(dòng)脈的血供為主。

由于急性炎性結(jié)節(jié)主要由肺動(dòng)脈供血，血管有正常的分支[9]，且血管較直，可造成單位組織血流量增加，因此肺動(dòng)脈灌注值(PAF值)較大。本研究有7例急性炎癥患者的PAF值明顯升高，遠(yuǎn)大于BAF值，PI值>80。隨著病程的發(fā)展，病變發(fā)展到后期因肉芽組織不斷的增生，導(dǎo)致纖維組織大量形成，最終導(dǎo)致乏血供改變。炎性結(jié)節(jié)在這些復(fù)雜的病理生理變化過程中，其中有一個(gè)階段的表現(xiàn)與惡性結(jié)節(jié)重疊，主要表現(xiàn)為支氣管動(dòng)脈供血；另一個(gè)階段與良性結(jié)節(jié)重疊，表現(xiàn)為乏血供[10]。BAF在肺惡性結(jié)節(jié)與慢性炎癥結(jié)節(jié)的鑒別診斷中具有重要的意義。

3.肺內(nèi)惡性結(jié)節(jié)或腫塊性病變不同組織類型灌注值的比較與病理生理基礎(chǔ)

本研究結(jié)果表明肺癌組織的支氣管動(dòng)脈灌注值(BAF值)大于肺動(dòng)脈灌注值(PAF值)，肺癌主要是由支氣管動(dòng)脈供血，這與既往大多數(shù)研究者的肺癌灌注結(jié)果相同。筆者認(rèn)為這可能與肺癌的主要供血血管-支氣管動(dòng)脈增多、增粗，血管床擴(kuò)張有關(guān)。馬澤鵬等[11]研究結(jié)果認(rèn)為灌注參數(shù)值PF及BF與肺癌的分化程度無相關(guān)性；而灌注指數(shù)PI與肺癌的分化程度呈負(fù)相關(guān)。宋之光等[12]通過研究結(jié)果提示灌注參數(shù)值與腫瘤微血管的生成具有相關(guān)性，其研究發(fā)現(xiàn)肺腺癌的微血管生成高于肺鱗癌，其認(rèn)為CT灌注參數(shù)與微血管密度的相關(guān)性不同，可能與腫瘤微血管管腔化程度相關(guān)。肺癌不同組織學(xué)類型的分類主要根據(jù)細(xì)胞的異型性、細(xì)胞類型、免疫組化來決定，而不是根據(jù)血管及血供的多少來決定。

4.320排動(dòng)態(tài)容積CT肺雙入口灌注結(jié)果偽彩圖與病理基礎(chǔ)的相關(guān)性分析

本研究對(duì)所有病例進(jìn)行橫軸面、冠狀面、矢狀面的BAF、PAF及PI灌注偽彩圖的分析，可初步判斷病灶的血供情況及支氣管動(dòng)脈和肺動(dòng)脈各自所占血供的比例。在肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊性病變中，由于病灶常伴有出血、液化、壞死、鈣化、囊變等，本研究灌注偽彩圖中病灶的灌注顏色常表現(xiàn)為不均勻，局部表現(xiàn)為明顯高、等或低灌注，或者病灶中心有灌注，周圍無灌注，甚至在較小的病灶中可顯示為無灌注。灌注結(jié)果顯示肺惡性結(jié)節(jié)或腫塊的PAF灌注圖紅色部分較BAF灌注圖少，良性則相反，提示惡性病灶主要由支氣管動(dòng)脈供血，支氣管動(dòng)脈血供所占比例要比肺動(dòng)脈所占比例大，良性病灶主要由肺動(dòng)脈供血。部分良性結(jié)節(jié)或腫塊性病變?cè)赑AF及肺BAF灌注偽彩圖上均可顯示斑片狀、大片狀的紫色區(qū)域，結(jié)果提示該病灶為乏血供。本研究認(rèn)為這與病灶內(nèi)不同構(gòu)成成分有關(guān)，與肺癌的不同組織學(xué)類型及分化程度相關(guān)。

5.本研究目前存在的不足和展望

CT灌注成像技術(shù)目前仍存在一定的不足之處，灌注成像在一定程度上增加了患者的輻射劑量；灌注結(jié)果偽彩圖的潛在臨床價(jià)值有待進(jìn)一步充分開發(fā)及利用。CT灌注成像技術(shù)可以作為一種安全、有效、無創(chuàng)的評(píng)價(jià)病灶內(nèi)部血流狀況的檢查方法，可以提供病灶形態(tài)學(xué)及血流動(dòng)力學(xué)方面準(zhǔn)確、量化的信息，對(duì)腫瘤的診斷和鑒別診斷方面有重要的臨床意義。

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The comparative study of 320-detector row dynamic dual-input volume CT perfusion of pulmonary nodules or masses and pathology results

XU Ding-hua,JIE Guang-lian,XIA Jun,et al.

Department of Radiology,Affiliated Hospital of Guangdong Medical University,Guangdong 524001,China

Objective:The aim of this study was to investigate the correlation between the 320-detector row dynamic volume CT perfusion imaging and histologic characteristics of pulmonary nodules or masess,and to study their perfusion findings and hemodynamics characteristics of different histological types.Methods:Fifty cases of pulmonary nodule or mass with pathological confirmation by surgery (n=41) or biopsy (n=9) from August 2016 to February 2017,including adenocarcinoma 12,squamous cell 8,small cell 6,atute pneumonia 9,chronic pneumonia 7 and tuberculosis 8 were collected.All patients underwent 320-detector row dynamic dual-input volume CT lung perfusion scan.The results of the perfusion parameters were obtained and compared with pathology results.Results:There was a significant difference in bronchial artery flow (BAF) and perfusion index (PI) between benign and malignant lesions (P<0.05),but no significant difference was found in pulmonary artery flow (PAF) of between benign and malignant nodules (P>0.05).The best threshold for differentiating malignant nodules from benign ones was 57.65,with sensitivity of 90.0%,specificity 66.7%,positive predictive value 87.5%,and negative predictive value 85.5%.The perfusion characteristics of lung nodule and mass were correlated with pathology results.Conclusion:There is a close correlation between the perfusion characteristics and pathological tissues in pulmonary nodules and masses.The malignant lesions are obviously supplied by the bronchial artery.The 320-row dynamic dual-input volume CT lung perfusion imaging plays an important role in the differential diagnosis of benign and malignant lesions.

Tomography,X-ray computed; Dual-input perfusion; Lung neoplasms; Pathology

524001 廣東，廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科

許定華(1979-)，男，廣東湛江人，主治醫(yī)師，主要從事體部腫瘤影像診斷工作。

湛江市非資助科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(2015B01071)

R814.42； R734.2

A

1000-0313(2017)07-0705-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.07.009

2017-04-26)