沈蕾蕾,陳 婧,葉曉丹,李惠民
(上海市胸科醫(yī)院放射科,上海 200030)
目前,CT 仍是肺結(jié)節(jié)檢查及診斷的主要手段。利用胸部CT 圖像獲得高質(zhì)量的后處理數(shù)據(jù)并對病變征象進(jìn)行準(zhǔn)確解讀,是肺結(jié)節(jié)CT 圖像的重要處理方法。本文旨在分析肺結(jié)節(jié)的主要CT 后處理技術(shù)及其典型征象,并解釋其病理學(xué)基礎(chǔ)。
1.1 CT 掃描 CT 掃描過程包括數(shù)據(jù)采集、圖像重建和圖像顯示,即采集透過人體組織衰減后的X 線強(qiáng)度獲得一組投影值,經(jīng)計算機(jī)處理后重建圖像,最后在顯示器上顯示圖像。圖像重建與計算機(jī)性能相關(guān),隨著CT 技術(shù)的發(fā)展,重建算法多種多樣,可提高圖像的密度分辨率和空間分辨率,臨床常采用高分辨率算法(邊緣增強(qiáng))、軟組織算法(平滑)和標(biāo)準(zhǔn)算法。CT 圖像顯示為不同明暗度的信號,即由圖像采集后重建矩陣中每個像素的CT 值相應(yīng)轉(zhuǎn)化而成。圖像重組是不涉及原始掃描數(shù)據(jù)的一種圖像處理方法,可無創(chuàng)直觀觀察人體的立體結(jié)構(gòu)。
1.2 CT 值及測量方法 CT 值是對CT 圖像信息的基本度量,以空氣和水對應(yīng)的X 線衰減作為標(biāo)度,以HU 作為單位,空氣和水的CT 值分別為-1 000 和0 HU。CT 值可反映結(jié)節(jié)的密度及增強(qiáng)掃描時的血供。管電壓和CT 劑量指數(shù)對CT 值的影響最大[1]。
實性結(jié)節(jié)CT 值測量的技術(shù)要求:①圖像重建采用標(biāo)準(zhǔn)算法,重建層厚宜選擇2 mm;②使用區(qū)域值(ROI),區(qū)域像素不少于最小值(一般為14 個pixel),對于均勻結(jié)節(jié)采用60%面積或直徑取ROI,或盡可能包括整個結(jié)節(jié),但應(yīng)避免有部分容積效應(yīng)的邊緣部分;③分區(qū)測定,對于不均勻結(jié)節(jié),應(yīng)對不同密度區(qū)域分別測定和評價,避免互相影響,注意避開鈣化、壞死及空洞等。
針對持續(xù)性存在的亞實性結(jié)節(jié),其CT 值測量方法包括[2]:①平均密度測量法,選擇結(jié)節(jié)最大層面中60%~80%的區(qū)域測3 次,取平均值;②代表性區(qū)域密度測量,在三維正交圖像上對不均勻的磨玻璃結(jié)節(jié)中的高密度區(qū)域單獨測量CT 峰值,ROI 直徑≥2 mm。隨著人工智能的發(fā)展,計算機(jī)輔助系統(tǒng)目前可自動識別結(jié)節(jié),并計算結(jié)節(jié)體積及CT 閾值,但人工勾畫仍是結(jié)節(jié)分割的金標(biāo)準(zhǔn)。
1.3 CT 后處理技術(shù) MSCT 獲得的容積掃描數(shù)據(jù)可對圖像行多種后處理,包括MPR、CPR、MIP 或MinIP、表面遮蓋顯示(shaded surface display,SSD)和VR 等[3]。MPR 可從任意角度觀察結(jié)節(jié)的形態(tài)及其與鄰近血管和支氣管的關(guān)系,解決了單一斷層圖像對病變觀察局限的問題。CPR 可將不同層面的結(jié)構(gòu)重新構(gòu)建在同一層面,展現(xiàn)彎曲結(jié)構(gòu)的全貌,更好地觀察結(jié)節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、邊緣、鄰近支氣管的走行及形態(tài)。MIP 常用于增強(qiáng)掃描動脈期肺血管的觀察,對顯示血管集束征或手握球征,以及觀察病灶內(nèi)血管穿行和供血狀況有一定優(yōu)勢。MinIP 常用于氣道或空腔結(jié)構(gòu)的顯示,對氣管腫物、氣道侵犯和肺部囊性病變的顯示較好。SSD 和VR 可展示組織器官的全貌和結(jié)節(jié)的三維立體圖像,幫助醫(yī)師直觀立體地獲得空間結(jié)構(gòu)和密度信息,并加以偽彩,用于術(shù)中導(dǎo)航模擬定位。
在肺結(jié)節(jié)影像診斷的過程中,發(fā)現(xiàn)不同結(jié)節(jié)的特征,與病理進(jìn)行對照,有助于結(jié)節(jié)的定性診斷。本文對肺結(jié)節(jié)CT 征象的基本定義參考自Fleischner協(xié)會2008 年發(fā)布的胸部成像術(shù)語表[4]。
2.1 形態(tài)及大小 肺結(jié)節(jié)指直徑<3 cm 的肺內(nèi)圓形、類圓形或不規(guī)則形病灶。圓形或類圓形的形態(tài)稱之為圓形腫塊征,反映了腫瘤向各個方向膨脹、堆積式的生長方式;不規(guī)則形可能由于病灶生長異質(zhì)性或收縮所致。
結(jié)節(jié)大小是衡量結(jié)節(jié)的重要指標(biāo)之一,一般以長徑表示。盡管大小本身在結(jié)節(jié)定性診斷作用微小,但仍有研究[5]表明<5 mm 的結(jié)節(jié)中,惡性比例僅為0~1%。通過結(jié)節(jié)大小反映的結(jié)節(jié)生長速率(體積及倍增時間)是結(jié)節(jié)良惡性評判的一個重要指標(biāo)[6]。在考慮持續(xù)性存在的亞實性結(jié)節(jié)時,實性成分的存在和大小是結(jié)節(jié)隨訪管理的主要決定因素[7]。
2.2 瘤肺界面 結(jié)節(jié)與正常肺組織的分界面稱為瘤肺界面,由于結(jié)節(jié)的生長方式不同,可表現(xiàn)為清楚光整、清楚毛糙、模糊,瘤肺界面是結(jié)節(jié)定性診斷的重要依據(jù)。一般而言,良性結(jié)節(jié)的邊界清楚光整,但部分炎性結(jié)節(jié)因有滲出而邊界模糊,亦有肺內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤結(jié)節(jié)邊界清楚光整[8]。
2.2.1 分葉征 分葉征在CT 圖像上表現(xiàn)為病灶表面呈花瓣狀多個弧形(圖1),病理學(xué)上常由于病灶邊緣細(xì)胞生長分化時間快慢不同,或病灶內(nèi)部纖維組織牽拉收縮,或肺間質(zhì)結(jié)構(gòu)阻擋引起腫塊的生長受限所致。有學(xué)者[9]以分葉部分的弦距與距長之比將其分類:≥0.4 為深分葉,≈0.3 為中分葉,≤0.2 為淺分葉;同時將弦距≤4 mm 的定義為細(xì)分葉,并認(rèn)為深分葉高度提示肺癌的診斷。研究[10]表明,在較小結(jié)節(jié)中細(xì)分葉與深分葉有同樣的診斷意義。
2.2.2 毛刺征 毛刺征指自結(jié)節(jié)邊緣向周圍放射、伸展的細(xì)密短線影(圖2);病理基礎(chǔ)為腫瘤細(xì)胞向周圍基質(zhì)中浸潤性生長并牽拉周圍組織,或腫瘤內(nèi)不規(guī)則增生的纖維收縮所致,是診斷惡性腫瘤特異性較強(qiáng)的征象。雖然毛刺征高度提示結(jié)節(jié)惡性,但其也可出現(xiàn)在良性結(jié)節(jié)中[11]。
2.2.3 尖角征 尖角征表現(xiàn)為結(jié)節(jié)邊緣較粗大而長的線條影,近端更粗大,呈明顯的尖狀突起,又稱桃尖征(圖3),其遠(yuǎn)端常可有長線條牽引,多為纖維收縮牽拉所致,良性結(jié)節(jié)多見,主要與棘狀突起鑒別。
2.2.4 棘狀突起 棘狀突起是基底位于腫瘤表面、形態(tài)似小三角形的突起,橫斷面圖像上一側(cè)可有弧形的膨脹性表現(xiàn)(圖4);病理基礎(chǔ)是腫瘤在分葉的基礎(chǔ)上向外先行浸潤的腫瘤組織,反映了腫瘤的異質(zhì)性,是肺癌的重要特異性征象。
2.2.5 暈征 暈征是指結(jié)節(jié)邊緣的磨玻璃密度影,邊界模糊不清(圖5),常見于炎癥。最初在侵襲性曲霉病中有描述,后在支氣管肺泡癌中也有報道,在血管肉瘤、絨癌及骨肉瘤等惡性腫瘤的肺內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤中亦可出現(xiàn)[12]。該征象提示病變可通過肺泡孔蔓延,如出血和肺部感染。
圖1 女,43 歲,微浸潤腺癌。左肺上葉磨玻璃密度影,邊界清楚,邊緣見分葉,其內(nèi)見小空泡影 圖2 男,63 歲,腺癌。右肺下葉軟組織結(jié)節(jié),邊緣見分葉及毛刺征 圖3 女,54 歲,霉菌球感染。左肺下葉近胸膜不規(guī)則結(jié)節(jié),邊緣見尖角征,其內(nèi)支氣管走行正常,無狹窄或擴(kuò)張,鄰近胸膜有少許滲出 圖4 男,68 歲,腺癌。左肺上葉軟組織結(jié)節(jié),邊緣見棘狀突起 圖5 女,42 歲,肺結(jié)核。右肺上葉含空洞病變,洞壁內(nèi)緣光整,病灶周圍見暈征
2.3 密度 密度是評價結(jié)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要特征,包括空泡征、空洞征、鈣化征、壞死征、脂肪征、強(qiáng)化征及支氣管-血管改變等。鑒于已有大量文獻(xiàn)分析各個征象,筆者簡單總結(jié)征象形成原因,并重點關(guān)注空泡征及支氣管-血管改變。
結(jié)節(jié)密度不同的原因主要有:①病灶的起源細(xì)胞不同,其生長及分化自然不同。2015 年最新的WHO肺部腫瘤分類中將其分為:上皮性腫瘤、間葉性腫瘤、淋巴組織增生類腫瘤及轉(zhuǎn)移性腫瘤。如間葉性腫瘤細(xì)胞可完全或不完全分化出脂肪及骨等組織。②病灶的生長方式及血供不同。如實性結(jié)節(jié)為軟組織密度,由于血供不同,相對于炎癥的明顯強(qiáng)化,惡性結(jié)節(jié)一般表現(xiàn)為中度強(qiáng)化、廓清緩慢等特征;>2 cm結(jié)節(jié)還可因中心血管供血不足、受壓或破壞等出現(xiàn)壞死,多見于鱗狀細(xì)胞癌。持續(xù)性存在的亞實性結(jié)節(jié)內(nèi)的磨玻璃樣密度,多沿肺泡壁貼壁式生長,其在結(jié)節(jié)內(nèi)的分布及CT 值的測量可為結(jié)節(jié)的鑒別診斷提供重要信息。③病灶的微環(huán)境改變。如結(jié)節(jié)可因營養(yǎng)不良或酸堿微環(huán)境改變形成鈣化。
2.3.1 空泡征 空泡征是指病灶內(nèi)<5 mm 的透亮區(qū),大多1~2 mm,單個或多個,形狀可不規(guī)則,位于結(jié)節(jié)中央或邊緣,病理基礎(chǔ)為正常的含氣肺組織未被腫瘤組織充填??张菡鞒R娪谙侔?,高分辨力CT或靶掃描可提高其檢出率。
2.3.2 支氣管-血管改變 支氣管-血管為次級肺小葉的固有結(jié)構(gòu),結(jié)節(jié)的生長可對其造成推移、牽拉、侵襲等改變,歸納為以下幾種:①無明顯改變,支氣管-血管走行正常,無狹窄或擴(kuò)張,管壁無增厚,多見于良性病變或磨玻璃結(jié)節(jié)浸潤前病變。②受壓推移,支氣管-血管雖局部走行改變,管腔狹窄,管壁無增厚(圖6),多見于良性病變。③彌漫均勻增厚,即管壁彌漫均勻增厚,伴或不伴走行改變(圖7),常提示炎性改變。④不均勻增厚,即管壁局限不規(guī)則增厚,管腔狹窄、牽拉扭曲,血管扭曲、增粗或聚集等(圖8),為腫瘤組織向支氣管-血管束或小葉間隔浸潤生長或刺激增生的纖維成分牽拉周圍結(jié)構(gòu)所致。⑤截斷,當(dāng)腫瘤生長過快,細(xì)胞填滿支氣管管腔時即發(fā)生支氣管截斷,并伴隨病灶遠(yuǎn)端的阻塞性改變(圖9);良性病變中,支氣管在病灶邊緣截斷最常見于結(jié)核球。
圖6 女,50 歲,硬化性肺細(xì)胞瘤。左肺上葉類圓形結(jié)節(jié),邊緣光整,鄰近支氣管血管推壓改變 圖7 男,32 歲,炎性病變。左肺下葉不規(guī)則斑片影,其內(nèi)走行支氣管管壁均勻增厚 圖8 男,57 歲,腺癌。右肺下葉不規(guī)則軟組織結(jié)節(jié),其內(nèi)走行支氣管扭曲,管壁不均勻增厚 圖9 女,42 歲,腺癌。右肺上葉腫塊,近端支氣管截斷 圖10 女,52 歲,腺癌,胸膜凹陷征。MPR 冠狀位示右肺下葉軟組織腫塊,鄰近葉間胸膜牽拉,形成喇叭狀凹陷
2.4 結(jié)節(jié)鄰近結(jié)構(gòu)改變
2.4.1 胸膜凹陷征 胸膜凹陷征是指病灶牽拉臟層胸膜與壁層胸膜形成喇叭狀凹陷(圖10),間隙內(nèi)為水,為病灶小葉間隔及胸膜下間質(zhì)內(nèi)小葉纖維組織增生所致,多見于惡性結(jié)節(jié)。此征象多見于病灶和胸膜間距離2 cm 左右,遠(yuǎn)離胸膜的病灶其間質(zhì)增生尚無法傳遞到胸膜下,而緊貼胸膜的病灶常合并胸膜的粘連和增厚。
2.4.2 血管集束征 血管集束征是指結(jié)節(jié)周圍的小血管受牽拉向病灶處聚攏,并在病灶處中斷或穿行其中(圖11);其病理機(jī)制為腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的促血管生成因子使肺癌周圍小血管增粗,使小血管受結(jié)節(jié)內(nèi)纖維瘢痕組織的牽拉而向病灶內(nèi)聚攏,多見于惡性病變[13]。
2.4.3 衛(wèi)星灶 衛(wèi)星灶指結(jié)節(jié)周圍肺野內(nèi)多發(fā)的、微小的、點狀或線樣密度增高影(圖12),為周圍血管、支氣管或纖維組織增殖或鈣化灶,多見于良性病變[14]。
圖11 男,58 歲,右肺下葉腺癌,血管集束征 圖11a,11b VR 圖像 圖11c MIP 圖像 圖12 男,70 歲,肺結(jié)核,衛(wèi)星灶。右肺上葉近胸膜間不規(guī)則軟組織密度影,邊界欠清,周圍見多發(fā)微小點狀密度增高影,鄰近胸膜增厚
隨著影像技術(shù)的發(fā)展,肺結(jié)節(jié)的診斷水平也日益提高,但“同病異影,同影異病”依然存在,對征象的認(rèn)識與解讀一方面受成像參數(shù)和后處理方式的制約,另一方面也受診斷醫(yī)師臨床經(jīng)驗的影響。針對難以定性的結(jié)節(jié),可借助MRI 和PET-CT 等檢查,以獲得結(jié)節(jié)的多模態(tài)和功能信息幫助診斷。MRI 對腫瘤內(nèi)組織血供、壞死、出血等的顯示有較好優(yōu)勢,且無輻射,適合多期增強(qiáng)掃描判斷病變的血流動力學(xué)特征。PET-CT 可觀察結(jié)節(jié)的代謝情況,是對實性結(jié)節(jié)診斷的有益補(bǔ)充。對于難以判斷的亞實性結(jié)節(jié),定期隨訪目前已成為共識。