感興趣區(qū)的劃分對(duì)周圍型肺癌CT灌注成像影響的研究

初金剛，黎 庶，王 強(qiáng)

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng) 110001）

醫(yī)學(xué)影像學(xué)正從傳統(tǒng)的以大體病理解剖為基礎(chǔ)的單純形態(tài)學(xué)檢查向著以形態(tài)學(xué)和反映細(xì)胞、分子水平生理生化改變的功能學(xué)檢查相結(jié)合的方面發(fā)展，MSCT灌注成像因具有簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)、時(shí)間分辨率和密度分辨率高、普及較廣等特點(diǎn)而更具優(yōu)勢(shì)[1]。

全世界每年通過(guò)篩查檢出的肺孤立性結(jié)節(jié)（SPN）患者約15萬(wàn)例，Swensen等[2]的研究顯示，對(duì)于不明確的SPN進(jìn)行手術(shù)切除的患者中，仍有約52%的SPN是良性病變。因此對(duì)SPN良惡性的鑒別是放射科醫(yī)生的重要任務(wù)，胸部CT灌注成像有可能成為行之有效的檢查方法。然而CT灌注成像的影響因素很多，包括理論模型、掃描方案及不同的后處理方法等。本研究主要探討后處理中諸多不同軟件均會(huì)遇到的問(wèn)題，即感興趣區(qū)的選擇，并評(píng)價(jià)其對(duì)周圍型肺癌CT灌注成像的影響。

1 材料與方法

納入對(duì)象：同時(shí)滿足以下5點(diǎn)：①平片或CT平掃發(fā)現(xiàn)有肺內(nèi)孤立的大小在1～5cm范圍內(nèi)的周圍型實(shí)質(zhì)性結(jié)節(jié)或腫塊；②未經(jīng)穿刺活檢或放化療；③經(jīng)訓(xùn)練能夠屏氣40s左右或更長(zhǎng)時(shí)間者，或病灶位于肺尖附近者；④碘過(guò)敏試驗(yàn)陰性；⑤肺部無(wú)其他器質(zhì)性病變。收集2007年8月～2008年10月經(jīng)CT平掃發(fā)現(xiàn)的直徑在1～5cm的周邊孤立性肺結(jié)節(jié)和腫塊疑為周圍型肺癌的病例行CT灌注掃描，共56例，其中男30例，女26例；年齡35～70歲，平均54歲。40例經(jīng)手術(shù)證實(shí)、16例經(jīng)皮穿刺活檢證實(shí)為肺癌。其中腺癌32例、鱗癌18例、小細(xì)胞未分化癌6例。

檢查使用Siemens Somatom Definition雙源CT機(jī)及Syngo CT workspace工作站，Body perfusion后處理軟件，Ulrich高壓注射器。掃描前準(zhǔn)備：訓(xùn)練患者屏氣，必要時(shí)可以吸氧，使之單次屏氣盡量達(dá)到35s以上，并且呼吸深度要有良好的可重復(fù)性。先行CT平掃觀察病灶，確定病灶中心最大層面，以其相鄰4層作為灌注掃描的靶層面。灌注掃描參數(shù)為管電壓 120kV，管電流 100mA，線圈 1.0s/圈，準(zhǔn)直器1.2mm，掃描時(shí)間50s，延遲6s，重建層厚4×7.2mm，灌注掃描 Z軸覆蓋范圍2.88cm，矩陣512×512。掃描與注射同時(shí)進(jìn)行，采用Ulrich高壓注射器肘正中靜脈注射碘比樂(lè)40ml，注射速率為6ml/s，以同樣速率追加50ml生理鹽水。延遲40s后行常規(guī)增強(qiáng)掃描，給以碘比樂(lè)（370mgI/ml）60ml，注射速率為 3ml/s，以同樣速率追加40ml生理鹽水。

圖1 感興趣區(qū)的劃分方法（A：第1組；B：第 2組；C：第3組）。Figure 1.The method of division of ROI(A:1st group;B:2nd group;C:3rd group).

按照感興趣區(qū)不同的劃分方法分為3組。第1組采用不規(guī)則曲線沿結(jié)節(jié)邊緣包括整個(gè)病灶 （避開(kāi)壞死區(qū)、血管、偽影）（圖1）；第2組采用圓形感興趣區(qū)測(cè)量病灶中央?yún)^(qū)域；第3組采用3個(gè)圓形感興趣區(qū)測(cè)量病灶周邊區(qū)域。3組均避開(kāi)病灶明顯的壞死區(qū)域及造影劑硬化偽影區(qū)域。圓形感興趣區(qū)面積為 0.2cm2。 3 組均獲得血流量（BF）、血容量（BV）、灌注開(kāi)始時(shí)間（TS）、達(dá)峰時(shí)間（TP）、血管表面通透性（PS）和 Patlak血容量（Patlak blood volume，PBV）參數(shù)。分析3組間諸參數(shù)有無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，其中第3組取3個(gè)感興趣區(qū)的平均值。

對(duì)每個(gè)病灶以第2組及第3組的測(cè)量方法在常規(guī)增強(qiáng)圖像上測(cè)量CT值，比較兩種測(cè)量方法所得結(jié)果有無(wú)差異（CT值＜10HU為無(wú)差異）。進(jìn)一步分析CT值無(wú)差異病灶的CT灌注參數(shù)用兩種測(cè)量方法所得結(jié)果有無(wú)差異。觀察病灶TDC的形態(tài)與位置。所有資料采用SPSS 13.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，正態(tài)性檢驗(yàn)采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)。方差齊性分析采用Levene檢驗(yàn)。不同組的灌注參數(shù)行單因素方差分析（ANO VA），采用LSD法進(jìn)行兩兩比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

3組灌注參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表1。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知BF、BV組間兩兩比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，平均值均為第3組＞第1組＞第2組。PS、PBV僅第2組與第3組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，平均值第3組＞第2組。TS、TP組間兩兩比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

在平掃及常規(guī)增強(qiáng)掃描圖像中，以第2組、第3組測(cè)量方法所得CT值無(wú)差異的病灶（圖2）為34個(gè)。這些病灶分別以第2組及第3組兩種方法所測(cè)灌注參數(shù)結(jié)果（圖3）的差異情況見(jiàn)表2。

表1 各組灌注參數(shù)結(jié)果及組間差異情況

表2 CT值無(wú)差異的第2組、第3組灌注參數(shù)結(jié)果及組間差異情況

所有病灶的TDC曲線均呈迅速上升后略有下降，然后維持在一段平臺(tái)期。54例病灶的TDC峰值位于輸入動(dòng)脈之后（圖 4），2 例病灶位于其前方（圖 5）。

3 討論

本研究采用Siemens Body perfusion灌注軟件，理論模型為非去卷積模型。

對(duì)于給藥濃度與速度，以前的研究多采用濃度為300mg/ml的造影劑且多用小于6ml/s的給藥速度，而Miles等[3]認(rèn)為對(duì)于300mg/ml這樣的濃度只有給以7ml/s的速率才能夠滿足條件。由于本研究采用了較高的造影劑濃度（碘比樂(lè)370）與較高的給藥速率（6ml/s），因此實(shí)際情況基本符合假設(shè)的條件。

通過(guò)本組研究，我們發(fā)現(xiàn)除TS、TP外，其它參數(shù)3組與2組間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且3組值均高于2組。腫瘤是血管生成依賴性疾病，其血供的產(chǎn)生和保持主要靠腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）產(chǎn)生的新生腫瘤血管作用，這些新生血管不僅能促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，還會(huì)引起血管容積、組織灌注量及毛細(xì)血管通透性的變化[4-5]。研究表明不論腫瘤大小，經(jīng)掃描電鏡觀察其血管的分布均呈帶狀，而且從腫瘤周邊到中心其血管逐漸減少。腫瘤中心的血管表現(xiàn)為受壓與延長(zhǎng)，而周邊表現(xiàn)為擴(kuò)張[6]。這種腫瘤周邊與中心灌注情況的不同在其它器官的動(dòng)物腫瘤模型中也已經(jīng)被證實(shí)，如在早期的研究中發(fā)現(xiàn)兔肝臟VX2腫瘤的周邊與中心的BF及BV均有顯著性差異[7]。本研究中周圍型肺癌的CT灌注結(jié)果顯示周圍區(qū)域比中心區(qū)域的BF、BV差異顯著，TS、TP無(wú)明顯不同。在平掃及常規(guī)增強(qiáng)圖像上以2組、3組方法測(cè)量CT值表現(xiàn)為無(wú)差異的全部34個(gè)病灶，在灌注參數(shù)圖像上BF、BV在兩組間也存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而且在參數(shù)圖像上能以不同的顏色直觀的顯示出來(lái)。本組病例雖然沒(méi)進(jìn)行腫瘤血管在不同部位形態(tài)學(xué)的觀察，但根據(jù)Konerding等[6]研究的結(jié)論，我們可以認(rèn)為CT灌注中BF、BV這兩個(gè)參數(shù)可較準(zhǔn)確的反映腫瘤血管在病變內(nèi)的分布特征，能更敏感的反應(yīng)腫瘤內(nèi)部的血供情況。

此外，我們認(rèn)為由第1組測(cè)得的灌注參數(shù)更能反映腫瘤真實(shí)的灌注情況，而且這種測(cè)量方法更具有可重復(fù)性，Vicky等[8]在結(jié)腸癌中也得到相似的結(jié)果，這對(duì)于比較同一病灶前后兩次的結(jié)果非常重要。如腫瘤放、化療后灌注情況的對(duì)比。

支氣管肺癌的供血問(wèn)題一直存在爭(zhēng)議，尤其肺動(dòng)脈是否參與供血意見(jiàn)不一。目前，有多位作者認(rèn)為肺動(dòng)脈參與支氣管肺癌的供血。騰皋軍等[9]提出肺癌的雙重供血機(jī)制，認(rèn)為肺癌內(nèi)肺動(dòng)脈與支氣管動(dòng)脈供血是一種相輔相成的關(guān)系。方淳等[10]認(rèn)為肺動(dòng)脈可以是支氣管肺癌的主要供血?jiǎng)用}。Kisssling等[11]對(duì)25例肺癌行灌注CT掃描，其中7例在主動(dòng)脈顯影前出現(xiàn)腫瘤強(qiáng)化，提示腫瘤有來(lái)源于肺動(dòng)脈的血供。

本研究中有2個(gè)特殊病例非常值得探討。在輸入動(dòng)脈與病灶的TDC圖中（圖5），紅色曲線是以主動(dòng)脈為參照經(jīng)3種算法綜合得出的輸入動(dòng)脈的TDC，藍(lán)色曲線為病灶的TDC。因?yàn)椴≡畹难﹣?lái)源于輸入動(dòng)脈，所以病灶TDC的峰值點(diǎn)應(yīng)該位于輸入動(dòng)脈的后方。而少數(shù)病例則相反，病灶TDC的峰值點(diǎn)明顯位于輸入動(dòng)脈的前方，這很可能說(shuō)明我們所選擇的輸入動(dòng)脈并不是病灶真正的血供來(lái)源。肺內(nèi)有兩套供血系統(tǒng)，即主動(dòng)脈與肺動(dòng)脈供血系統(tǒng)，而且從血流動(dòng)力學(xué)上來(lái)說(shuō)，肺動(dòng)脈增強(qiáng)的時(shí)間要早于主動(dòng)脈，所以我們推測(cè)這幾個(gè)病例病灶真正的血供來(lái)源很有可能是肺動(dòng)脈。這使得CT灌注有可能在腫瘤血供來(lái)源的研究方面發(fā)揮一定的作用。

由于本研究沒(méi)有與DSA進(jìn)行對(duì)照，因此不能證明病灶肺動(dòng)脈的供血情況，需要在以后的研究中進(jìn)一步證實(shí)。有關(guān)CT灌注成像及后處理的方法在不遠(yuǎn)的將來(lái)必將進(jìn)一步規(guī)范化，從而使其在諸多方面逐漸應(yīng)用于臨床。

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