丁兆慧 奚群英

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院深圳醫(yī)院肺血管病房,廣東 深圳 518057)

雙能量CT(dual-energy CT,DECT)成像常用技術(shù)有雙峰值管電壓法和單管雙層探測器法,是利用兩種不同能量的射線進(jìn)行同步掃描,通過探測器接受后對不同能量下所采集的各種密度物質(zhì)的衰減信息進(jìn)行分析的一種相對新型的CT成像方法,不受呼吸及運(yùn)動偽影的影響,在血管相關(guān)性病變中的應(yīng)用具有一定優(yōu)勢。肺血管疾病是臨床常見的一類疾病,主要包括肺栓塞(pulmonary embolism,PE)、慢性血栓栓塞性肺動脈高壓(chronic thromboembolic pulmonary hypertension,CTEPH)、動脈型肺動脈高壓(pulmonary arterial hypertension,PAH)、肺靜脈閉塞性疾病/肺毛細(xì)血管瘤(pulmonary venous occlusive disease/pulmonary capillary hemangiomatosis,PVOD/PCH)等。與CT肺動脈造影(computed tomographic pulmonary angiography,CTPA)相比,DECT在顯示肺動脈解剖信息的同時(shí),也能顯示肺動脈的血流灌注狀態(tài),提高了亞段PE的檢出率。許多研究[1-2]表明DECT與肺通氣/灌注(V/Q)顯像在診斷CTEPH上具有相近的診斷效能,進(jìn)行早期診斷、危險(xiǎn)程度分層等對改善患者預(yù)后及提高生活質(zhì)量至關(guān)重要?，F(xiàn)從DECT成像技術(shù)的原理及其在肺血管疾病中的應(yīng)用進(jìn)展予以綜述。

1 DECT成像技術(shù)的原理

DECT是由兩組球管-探測器組成,一組在高能量X射線下完成圖像的掃描與采集,另一組在低能量X射線下完成圖像的掃描與采集,兩組球管獨(dú)立運(yùn)行,具有較高能譜對比度[3]。DECT常用的方法有雙峰值管電壓法和單管雙層探測器法,根據(jù)其使用材料不同分為:碘圖和虛擬平掃圖;按照能量選擇不同分為:虛擬單能重建、有效原子序數(shù)圖和有效電子云密度圖[4]。DECT通常使用140 kVp和80 kVp管電壓同時(shí)采集兩組數(shù)據(jù),將得到的數(shù)據(jù)以碘圖和虛擬平掃圖等方式,通過后處理軟件得到量化數(shù)據(jù)。在胸部成像中,碘圖可評估PE的灌注缺損,包括急性和慢性的灌注缺損?，F(xiàn)重點(diǎn)討論DECT碘圖技術(shù)在肺血管疾病中的應(yīng)用進(jìn)展。

不同能量下的物質(zhì)衰減速度不同,X射線的衰減主要遵循Beer-Lambert定律,低能量X射線下碘衰減系數(shù)最大,高能量X射線下碘衰減系數(shù)下降一半,而肺內(nèi)空氣與軟組織的衰減系數(shù)不受影響[5]。通過對比兩種CT能量下肺實(shí)質(zhì)內(nèi)碘對比劑的分布差異,可反映出肺實(shí)質(zhì)的灌注情況。因此進(jìn)行一次DECT顯影可同時(shí)獲得肺動脈解剖成像及全肺灌注結(jié)果[6]。

DECT碘圖技術(shù)通過顯示肺中碘分布、比較病變組織與周圍組織的相對增強(qiáng)程度,以百分比形式量化表達(dá),可檢測肺動脈亞段及以下PE,同時(shí)提供肺血流灌注相關(guān)信息[7]。DECT三維灌注圖在軟組織、空氣和碘三種材料分解的基礎(chǔ)上得出肺組織的碘含量,將獲取的數(shù)據(jù)集載入特定的處理軟件計(jì)算肺灌注血容量(perfused blood volume,PBV),最終得出量化的灌注指標(biāo),用于判斷疾病嚴(yán)重程度以及評估預(yù)后[8]。

2 DECT在PE中的應(yīng)用

PE是全球第三大最常見的心血管死亡原因,是指由血塊、腫瘤、脂肪或空氣等造成肺動脈阻塞,誘發(fā)多種病理生理紊亂,進(jìn)而引起一系列臨床表現(xiàn),常危及生命[9]。準(zhǔn)確判斷栓塞部位、栓子大小、性質(zhì)及肺灌注區(qū)域面積,對PE的診斷、危險(xiǎn)分層及治療具有重要意義。DECT可顯示肺動脈阻塞引起的肺實(shí)質(zhì)灌注缺損,同時(shí)應(yīng)用碘圖技術(shù)能定量分析肺灌注缺損面積。

常規(guī)CTPA僅能顯示肺血管解剖結(jié)構(gòu),難以檢測出肺微小血栓,對于血栓導(dǎo)致的肺灌注缺損的嚴(yán)重程度無法顯示,而DECT肺灌注碘圖技術(shù)可彌補(bǔ)這一缺陷。2018年一項(xiàng)大規(guī)?；仡櫺匝芯縖10]納入2014年1—9月共1 035例確診PE的患者,記錄CTPA上血栓的位置、水平和類型(閉塞與非閉塞),利用DECT碘圖技術(shù)檢測肺灌注缺損。結(jié)果顯示DECT在1%的患者中檢測到小的(節(jié)段性或亞節(jié)段性)PE,具有增量效益,證實(shí)了DECT可發(fā)現(xiàn)PE中更小部位的栓塞,DECT碘圖技術(shù)對PE的診斷價(jià)值超過了目前常規(guī)CTPA。

多項(xiàng)研究已證實(shí)DECT在診斷急性肺栓塞(acute pulmonary embolism,APE)中的準(zhǔn)確性。一項(xiàng)納入17項(xiàng)研究的薈萃分析[11]評估了DECT后處理技術(shù),包括線性混合、碘圖和虛擬單能重建在診斷APE中的準(zhǔn)確性。該薈萃分析顯示,DECT中單獨(dú)線性混合診斷APE的靈敏度和特異度分別為87%和93%,線性混合聯(lián)合碘圖的靈敏度和特異度分別為89%和90%,碘圖聯(lián)合虛擬單能重建的靈敏度和特異度分別為90%和90%。2021年發(fā)表的一項(xiàng)系統(tǒng)綜述[12]也評估了DECT對APE的診斷準(zhǔn)確度,共納入15篇文章、7項(xiàng)研究進(jìn)行薈萃分析,觀察到DECT診斷APE的綜合靈敏度為88.9%,綜合特異度為94.6%。DECT在APE中的診斷價(jià)值有充分的證據(jù)支持。

DECT同時(shí)有助于評估PE的嚴(yán)重程度和預(yù)測預(yù)后。通過碘圖等后處理技術(shù)及軟件計(jì)算出的PBV已被證實(shí)可反映肺灌注,評估PE患者的肺血流情況[13]。研究顯示,在DECT上灌注缺損程度更大的APE患者中,右心應(yīng)變率更高,提示DECT上灌注缺損的程度與PE患者的不良臨床結(jié)局相關(guān)。Sakamoto等[14]回顧性分析了72例PE患者和168例非PE患者的DECT結(jié)果,探討肺PBV與臨床嚴(yán)重程度之間的相關(guān)性,同時(shí)評估全肺PBV的定量與CT圖像上右心室-左心室直徑比值之間的關(guān)系。研究表明在PE患者中,全肺PBV值與右心室-左心室直徑比值呈負(fù)相關(guān)(r=-0.567,P<0.001)。用DECT定量計(jì)算肺PBV有助于評估PE的臨床嚴(yán)重程度,并可作為右心室功能不全的指標(biāo)。

使用DECT計(jì)算的肺灌注缺損評分已被建議作為PE患者嚴(yán)重程度評估的一種新的影像學(xué)標(biāo)志物[15]。一項(xiàng)涉及60例PE患者的研究報(bào)告[16]顯示,DECT碘圖上測量的灌注缺損程度是不良臨床結(jié)果(60 d內(nèi)死亡或重癥監(jiān)護(hù)治療)的預(yù)測因子。一項(xiàng)研究[17]納入了2018—2020年連續(xù)接受DECT檢查的疑似APE患者共136例,使用DECT后處理技術(shù)計(jì)算肺灌注缺損容積,19例(14%)在平均住院7.5 d期間發(fā)生了不良事件(<30 d住院全因死亡或入住重癥監(jiān)護(hù)病房),其中7例為CT無可見栓子但有灌注缺損的患者。對于疑似APE患者,肺灌注缺損容積可能是一種獨(dú)立的預(yù)后標(biāo)志物,相比傳統(tǒng)臨床和影像學(xué)參數(shù)具有增量的鑒別價(jià)值,可用于疾病的風(fēng)險(xiǎn)分層,改善患者預(yù)后。

3 DECT在CTEPH中的應(yīng)用

CTEPH是由慢性血栓機(jī)化后形成的肺動脈高壓,是肺血栓栓塞癥的長期并發(fā)癥。CTEPH一般由近端血栓栓塞或遠(yuǎn)端血管重構(gòu)導(dǎo)致的肺動脈和肺小動脈阻塞引起,臨床表現(xiàn)為右心負(fù)荷和肺血管阻力增加。目前研究[18]認(rèn)為,CTEPH的病理機(jī)制涉及異常凝血與纖溶機(jī)制、炎癥機(jī)制、遺傳易感因素、原位血栓形成、血管重構(gòu)等方面。有數(shù)據(jù)[19]統(tǒng)計(jì),APE幸存者中CTEPH的發(fā)生率約為4%。另一項(xiàng)連續(xù)隊(duì)列研究[20]顯示,中國APE患者CTEPH的發(fā)生率第1年為0.8%,第2年為1.3%,第3年為1.7%。未經(jīng)及時(shí)干預(yù)的CTEPH預(yù)后不佳,其不良結(jié)局與平均肺動脈壓呈正相關(guān)[21]。

目前V/Q掃描仍是診斷CTEPH患者血流灌注缺損的金標(biāo)準(zhǔn),但未得到充分應(yīng)用,43%的患者在登記時(shí)未接受過V/Q掃描[22],DECT可彌補(bǔ)這一不足。許多研究表明,DECT肺灌注與V/Q掃描在診斷CTEPH方面具有良好的一致性,CTEPH的影像學(xué)標(biāo)準(zhǔn)依賴于DECT肺灌注中的至少一個(gè)節(jié)段性三角形灌注缺損,V/Q掃描中則顯示相應(yīng)部位的肺組織存在V/Q不匹配。

2018年的一項(xiàng)研究[1]中,80例患者同時(shí)完成DECT及V/Q掃描,其中36例被診斷為CTEPH,DECT組中有35例陽性,6例假陽性,1例假陰性(靈敏度為97%,特異度為86%);在V/Q掃描中,有35例陽性和1例假陰性(靈敏度為97%,特異度為100%),結(jié)果表明DECT肺灌注與V/Q掃描對診斷CTEPH具有高度一致性(κ=0.80)。另一項(xiàng)前瞻性研究[2]納入了71例疑似CTEPH患者,同時(shí)接受DECT與V/Q掃描,采集DECT數(shù)據(jù)集重建碘圖,最終DECT可準(zhǔn)確篩查出所有CTEPH患者,DECT和V/Q掃描在病理節(jié)段的分類上有顯著的一致性。V/Q掃描通常被認(rèn)為輻射更少,但在此研究中,兩種檢查的輻射劑量無顯著差異,且DECT掃描時(shí)間更短。在Dournes等[23]的研究中,與V/Q掃描相比,單獨(dú)使用DECT肺灌注掃描診斷CTEPH的靈敏度為100%,特異度為92%。這些研究支持DECT肺灌注技術(shù)可能作為V/Q掃描篩查CTEPH的潛在替代手段。

DECT通過肺實(shí)質(zhì)中的碘分布計(jì)算肺PBV來評估CTEPH患者的肺灌注情況[24],肺灌注不良的程度可反映CTEPH的嚴(yán)重程度。2022年一項(xiàng)研究[25]回顧98例接受DECT檢查的患者,分析肺灌注不良程度與血流動力學(xué)之間的相關(guān)性,血流動力學(xué)指標(biāo)包括平均肺動脈壓和肺血管阻力,并得出結(jié)論:CTEPH患者灌注不良的程度與血流動力學(xué)異常相關(guān)。

目前對于CTEPH嚴(yán)重程度的評估并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),越來越多的研究通過在CTEPH患者中使用DECT評分系統(tǒng),將其與功能和血流動力學(xué)參數(shù)相關(guān)聯(lián),進(jìn)行CTEPH臨床危險(xiǎn)分層及預(yù)后預(yù)測。有研究基于DECT的評分分為灌注缺損評分和血栓負(fù)荷評分,發(fā)現(xiàn)此評分系統(tǒng)與肺動脈壓力和肺血管阻力數(shù)值呈正相關(guān)。2016年發(fā)表的一項(xiàng)研究[26]通過計(jì)算46例CTEPH患者DECT檢查的肺PBV值,進(jìn)行肺灌注缺損評分,與右心導(dǎo)管數(shù)據(jù)及臨床血流動力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)DECT肺灌注缺損評分與肺動脈壓、肺血管阻力和右心室壓力顯著相關(guān)。

DECT對APE事件后CTEPH的發(fā)生具有一定的預(yù)測價(jià)值。2020年的一項(xiàng)回顧性研究[27]發(fā)現(xiàn),APE事件中閉塞性肺中央或大葉凝塊與CTEPH的發(fā)生有關(guān),“馬賽克”衰減和肺梗死的存在也可預(yù)測CTEPH的發(fā)展。

此外,DECT及后處理技術(shù)也常用于鑒別PAH和CTEPH,二者在肺灌注上具有顯著差異。有研究[28]比較了DECT中PAH和CTEPH的肺灌注情況,其中PAH組中52.6%的患者CT灌注異常,CTEPH組中100%的患者CT灌注異常;二者在DECT中的肺灌注特征有顯著差異,PAH組中肺灌注損傷相當(dāng)均勻,96.6%的異常節(jié)段出現(xiàn)斑片狀灌注缺損,而CTEPH組多為三角形灌注缺損、斑片狀灌注缺損和彌漫性低灌注區(qū)域,與CTEPH患者相比,PAH患者肺灌注改變更少,且更均勻。

4 DECT在其他肺血管疾病中的應(yīng)用

其他肺血管疾病如肺動脈高壓、PVOD/PCH等的DECT成像研究并不多。一項(xiàng)納入56例確診或高度懷疑PVOD患者的隊(duì)列研究[29],報(bào)道了4例(7.1%)不匹配灌注缺損,在70例特發(fā)性或遺傳性肺動脈高壓患者中有7例具有類似的缺損模式。有學(xué)者比較了特發(fā)性或遺傳性肺動脈高壓和PVOD/PCH的DECT肺灌注改變,對63例特發(fā)性或遺傳性肺動脈高壓和PVOD/PCH患者進(jìn)行DECT成像,重建形態(tài)學(xué)和灌注圖像,肺動脈高壓組中有68.6%出現(xiàn)灌注異常,以斑片狀灌注缺損為主,PVOD/PCH組中有50%出現(xiàn)灌注異常,二者之間的DECT灌注異常無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,同時(shí)證實(shí)DECT在肺動脈高壓、PVOD/PCH中的診斷價(jià)值[30]。

5 小結(jié)

DECT在肺血管疾病中的應(yīng)用有越來越多證據(jù)支持,DECT具有高分辨率、易獲得、廣泛普及等優(yōu)勢,相比常規(guī)CTPA能識別更小部位PE,具有增量效益,同時(shí)通過碘圖等后處理技術(shù),呈現(xiàn)真實(shí)肺灌注成像,可獲取形態(tài)和功能學(xué)參數(shù)。多種證據(jù)支持DECT肺灌注技術(shù)與V/Q顯像具有較好的一致性。同時(shí),DECT在肺血管疾病的嚴(yán)重程度、危險(xiǎn)分層及預(yù)后等方面提供一定的價(jià)值。未來需更多的研究細(xì)化影像學(xué)數(shù)據(jù),為臨床提供更多直觀的量化參數(shù),用于診斷肺血管疾病、評估治療效果及預(yù)測預(yù)后。