CT灌注成像對肺癌的診斷研究

孫瓊芳，涂蓉，張業雨，李勝達，王圣恩，史華莉，尤曉光，伍保忠

（1.海南醫學院附屬醫院放射科，海南海口 570102；2.海南醫學院，海南海口 570311)

CT灌注成像對肺癌的診斷研究

孫瓊芳1，涂蓉1，張業雨1，李勝達2，王圣恩2，史華莉2，尤曉光1，伍保忠1

（1.海南醫學院附屬醫院放射科，海南海口 570102；2.海南醫學院，海南海口 570311)

目的探討CT灌注成像對肺癌的臨床診斷價值。方法選擇臨床鑒別診斷困難，可疑肺腫瘤的47例孤立性肺結節患者做CT灌注檢查，按入選標準共有20例納入研究。先行常規CT掃描，確定肺腫瘤中心部位，對選定腫瘤層面行灌注成像，包括組織的時間-密度曲線(Time-density curve，TDC)、血流量(Blood flow，BF)、血容量(Blood volume，BV)、對比劑平均通過時間(Mean transit time，MTT)、表面通透性(Permeability surface，PS)等參數，以此來評價并定量地反映孤立性肺結節的血流灌注狀態。結果孤立性肺結節的惡性與良性病變BV、MTT、BF、PS經分別進行兩樣本獨立t檢驗，四組差異均有統計學意義(P＜0.01)；惡性病變BV、BF、PS明顯高于良性病變，而MTT明顯低于良性病變。比較傳統CT常規掃描方法和CT灌注檢查對孤立性肺結節的術前診斷準確率，分別為70%和95%，經χ2檢驗，其差異有統計學意義(P＜0.05)，顯示CT灌注檢查診斷符合率更高。結論CT灌注能反映出孤立性肺結節的血流特點，其結合肺結節常規CT掃描的形態學特征能為肺癌的臨床診斷提供重要依據，對臨床治療方案制定起到積極的指導作用。

CT灌注；肺癌；診斷

肺癌目前已成為人類發病率最高的腫瘤之一，它的診斷和鑒別診斷一直是影像學研究中的熱點和難點，其中如何明確肺結節的良惡性是確定治療方案的關鍵。CT的常規平掃和動態增強對肺結節診斷上僅僅提供了形態學和血供的特征，對于肺癌的鑒別診斷仍有一定的困難。隨著多排螺旋CT硬件和軟件等技術水平的不斷提高，對肺癌診斷的影像學研究越來越深入，其中近幾年出現的CT灌注成像(CT perfusion imaging，CTP)為肺癌的診斷提供了新的診斷思維和方法。

本研究力圖通過CT肺灌注成像技術，既獲得肺結節的形態學特征，又獲得灌注增強的功能信息，從而用于肺癌的鑒別診斷研究，以達到指導臨床治療方案的制定，并能達到相對減少肺內良性結節的不必要的手術切除[1]。

1 資料與方法

1.1 一般資料收集2009-2013年我院臨床鑒別診斷困難并且可疑肺腫瘤的孤立性肺結節47例患者做CT灌注檢查。病例入選標準：孤立性肺結節的直徑為1.5～5.0 cm；病變周圍無炎性病變、索條性病變或滲出性病變；病變本身排除血管瘤、動靜脈畸形、鈣化和肺不張等；臨床上未進行過相關腫瘤性治療；CT掃描過程中患者能平靜淺呼吸；圖像質量無運動偽影，能滿足灌注后圖像后處理。入選病例共計20例，男性12例，女性8例，年齡45～78歲，中位年齡58.2歲。其中18例行手術治療并經病理證實其病變的性質，10例為肺癌，8例為良性病變，2例經臨床隨訪2年病變消失或縮小或未見增大定為良性病變。

1.2 影像檢查CT掃描機采用GE Light-Speed型64層多排螺旋CT；患者平臥并平靜淺呼吸屏氣狀態下掃描，先行常規全肺CT平掃，確定預行灌注掃描的肺腫瘤相應靶層面和范圍。CT灌注掃描方法和流程：經肘靜脈團注非離子型碘對比劑(碘帕醇370 mgI/ml)40 ml，注射流率4 ml/s。掃描模式為固定多層的連續動態掃描，層厚5～10 mm，sFOV：large body，DFOV：36.4，注射對比劑后5 s開始掃描，每次掃描時間1 s，間隔時間1 s，總掃描時間40 s，掃描共獲得80～100層連續的圖像，灌注流入動脈選擇主動脈。灌注掃描結束后行全肺常規CT增強掃描。圖像后處理選擇在結節強化最明顯區域設定興趣區(ROI)，避免部分容積效應、血管影、壞死區、鈣化、脂肪、結節邊緣、空氣和其他偽影等。

1.3 灌注數據處理和分析將CT灌注掃描的軸位圖像上傳至GE-ADW4.3后處理工作站上，采用Perfusion功能軟件包處理數據；分別進行重建和計算出肺腫瘤的血流量(Blood flow，BF)、血容量(Blood volume，BV)、對比劑的平均通過時間(Mean transit time，MTT)和表面通透性(Permeability surfacs，PS)等各灌注參數。

1.4 統計學方法應用SPSS11.5統計軟件進行數據分析，均數采用兩樣本獨立t檢驗，兩種診斷方法對肺結節的術前診斷準確率比較采用χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 孤立性肺結節良惡性病變的CT灌注均數比較惡性與良性病變BV、MTT、BF、PS分別進行兩樣本獨立t檢驗，差異均有統計學意義(P＜0.01)；惡性病變BV、BF、PS明顯高于良性病變，而MTT明顯低于良性病變，見圖1和圖2，其中BV和BF值是惡性和良性肺結節鑒別診斷最優參數，見表1。

圖1 肺結核球CT灌注（CTP）

圖2 肺癌CT灌注（CTP）

表1 孤立性肺結節良惡性病變的CT灌注均數比較

2.2 兩種診斷方法的診斷準確率比較對照病理結果和臨床隨訪證實，傳統CT常規普通掃描方法和CT灌注檢查對孤立性肺結節的術前診斷準確率分別為70%和95%，兩種診斷方法的診斷準確率比較差異有統計學意義(P＜0.05)，顯示CT灌注診斷符合率高于CT常規檢查方法。

3 討論

3.1 CT灌注成像的基本原理及其臨床意義近年來肺癌發病率在不斷升高，影像學檢查中有關孤立性肺結節，尤其是肺癌的形態多樣化的診斷和鑒別診斷一直是臨床研究的難點和熱點，明確孤立性肺結節的良惡性在臨床實踐工作中意義重大，是確定腫瘤特別是肺癌治療方案的關鍵步驟。因此，肺癌的影像學評價的意義在于能準確地鑒別病變的良惡性。CT灌注成像(CTP)是將對比劑經靜脈快速團注，同時對選定層面進行快速動態掃描，以獲得興趣區域的時間-密度曲線(TDC)，根據不同的數學模型計算出局部組織的血流灌注量和各種灌注參數，以此來評價靶組織器官的灌注狀態[2-3]。CTP是一種形態學和功能成像相結合的新型影像學方法，可反映肺腫瘤病變內部的血流灌注及其病理生理改變。本研究通過分析良惡性肺結節的灌注參數，并結合肺結節的形態學特征，旨在提高肺癌術前的影像學評估和診斷準確率。文獻報道，通過觀察良惡性腫瘤的血管生成過程，惡性結節的血供與良性結節有著顯著差異[4]。腫瘤新生血管情況是評價腫瘤生長、轉移、良惡性及惡性程度的重要指標[5]。因此，CTP技術為鑒別孤立性肺結節特別是肺癌提供了臨床診斷和鑒別診斷的可能性。

3.2 CT灌注參數的臨床意義BV值是血液在腫瘤內部脈管系統內的容量，反映組織的血液灌注量，代表有功能的毛細血管量的多少。BF是指血液在腫瘤或器官內流動的速率，它受血容量及引流靜脈、淋巴回流及組織耗氧量等因素影響。MTT指血液流經血管結構時，包括動脈、毛細血管、靜脈竇、靜脈，所經過的路徑不同，其通過時間也不同，主要反映的是對比劑通過毛細血管的時間。PS代表對比劑由毛細血管內皮進入細胞間隙的單向傳送速率，因此PS的增加是毛細血管表面滲透性的增加或毛細血管灌注血容量的增加或者二者兼而有之的結果[5]。本研究顯示，惡性和良性的孤立性肺結節BV和BF值差異有統計學意義，惡性的BV和BF指標明顯高于良性，可以說明，測量BV和BF等灌注值對于惡性和良性肺結節的診斷和鑒別診斷具有一定意義。

3.3 CT灌注掃描成功的主要影響因素CTP技術本身具有局限性，其要求檢查的患者要屏氣配合檢查，但患者需要呼吸，因此CTP檢查時間要短。盡管在掃描前已對患者進行了呼吸訓練，但仍有多個不成功患者，特別是當病灶位于下肺基底段靠近膈面處時。因呼吸、檢查前對肺功能判斷、灌注軟件分析方法等因素干擾，從而影響灌注圖像和參數客觀性。要求掃描前嚴格把握CT灌注成像掃描注意事項：即向患者講述檢查過程，使患者有充分準備；緩解患者緊張情緒，取得患者良好配合；向患者強調保持靜止的重要性，應保證檢查患者全身處于靜止狀態；需要控制呼吸而推薦檢查時使用腹帶，訓練患者小幅呼吸，以確保掃描部位的穩定。所以掃描前對患者的呼吸訓練和肺功能的判斷，取得患者的合作是克服呼吸影響因素的關鍵；灌注軟件分析方法，病灶分析區域的選定標準是以肺結節的最大層面進行分析，并且是肺結節的實質區域。影響孤立性肺結節灌注技術的相關性因素各有其原因，一定程度影響圖像的質量和灌注參數的研究，特別是病灶位于下肺基底段靠近膈面處，因此說明CT灌注檢查對于下肺基底段的肺結節研究仍有一定局限性，技術仍有待于進一步改進[1]。通過多種手段的聯合應用可降低其對灌注技術的影響，故規范肺CT灌注技術的合理運用，對肺結節的診斷和鑒別診斷有重要的臨床應用價值。

3.4 CT灌注成像對不同性質結節的鑒別診斷價值腫瘤是血管生成依賴性疾病，腫瘤血管生成是新生血管在腫瘤現有血管上形成的過程。肺部腫瘤的生物學特性依賴于腫瘤內的血管生成，它是腫瘤生長和轉移等一切生物學行為的基礎，因而能導致肺灌注值、BV和毛細血管PS等生理指標的改變，這構成了CT強化的基礎[6]。因此肺結節的強化模式的動態變化可反映腫塊內部特點，有助于肺腫塊的鑒別診斷。所以CT肺灌注成像可通過灌注參數等指標提供肺腫瘤的診斷及預后等信息。本研究發現肺癌和肺炎性假瘤之間灌注參數存在一定的交叉性，根據文獻[7-8]報道，肺癌的惡性結節內有不成熟的腫瘤微血管，炎性結節內有豐富的擴張毛細血管，從而導致兩者的灌注參數值有一定的重疊性；這時，結合CT灌注成像中的時間-密度曲線TDC、臨床病史、肺結節的形態學特征，可以進一步提高診斷的準確性。

3.5 CT灌注成像在肺腫瘤研究中的價值與限度CT灌注成像方法由Miles等[3]于1991年首次提出，并先后對腦部、肝臟、腎臟、胰腺等實質臟器進行了CT灌注成像的動物實驗和臨床應用研究，取得了良好效果。CT肺灌注成像的不足主要包括對CT掃描技術要求高、影響圖像質量的因素較多和X線輻射劑量較大等。例如對比劑的用量和注射速率、掃描的延遲時間等。例如，要求患者屏氣35～40 s，以保持病灶同一層面，部分患者難以配合，較難在長時間保持掃描層面的同一性，造成測量誤差甚至檢查失敗；各CT機型附帶的灌注軟件不同，有些要求必須選擇流入動脈和流出靜脈，而有些又不要求流出靜脈，部分病例因病灶所在層面沒有合適血管可選而無法計算；各研究采用的掃描技術條件不統一，影響灌注研究結果之間的對比。隨著多層螺旋CT的臨床應用及其后處理技術的發展，多層螺旋CT灌注成像技術對肺腫瘤的診斷顯示了潛在的應用價值[9]。CT的平掃和動態增強對肺部腫塊診斷上僅僅提供了腫塊的形態學和血供的特征，對于鑒別肺部良惡性病變，少部分仍有一定的困難。研究肺部結節的CT灌注增強特征可以達到更準確的診斷和鑒別診斷目的，但我們仍需積累更多的病例資料正確認識和更好應用它。由于肺的灌注還是初步階段，有許多問題需要進一步研究和求證，病灶的形態學仍是診斷和鑒別診斷的基礎，CT灌注成像應與形態學和臨床相結合[10]。同時觀察選定肺腫瘤的灌注時間-密度曲線和強化模式[6]可以進一步提高診斷和鑒別診斷。其中肺癌由于血管生成因子的刺激，結節血管增多，所以肺癌的血容量BV較良性結節明顯增加。許多研究表明BV大于6 ml/100 mg時惡性結節可能性大，反之考慮良性結節[7-8，10-12]，因此BV對鑒別良惡性肺結節具有重要的價值。這些灌注指標的異常變化對肺腫瘤的良惡性鑒別診斷提供了重要的影像學依據。64排以上螺旋CT的臨床應用，使得多層CT灌注成像的掃描時間以及圖像的時間和空間分辨率都得到極大的提高，對本研究的可行性得以在臨床實踐中應用。

總之，隨著對多層螺旋CT的應用和灌注軟件的不斷改進，其臨床應用價值正逐漸為廣大學者所認同，同時隨著病例數的征象和研究的進一步深入，其臨床價值會得到更充分的體現。隨著對肺灌注CT技術的認識不斷加深，新的CT灌注軟件的開發利用，CT肺灌注成像必將為臨床提供更多、更準確的血流動力學信息，在肺癌的診斷與鑒別診斷以及療效評價等方面發揮重要作用。

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Diagnositic value of CT perfusion imaging in lung cancer.

SUN Qiong-fang1,TU Rong1,ZHANG Ye-yu1,LI Sheng-da2,WANG Sheng-en2,SHI Hua-li2,YOU Xiao-guang1,WU Bao-zhong1.1.Department of Radiology,the Affiliated Hospital of Hainan Medical University,Haikou 570102,Hainan,CHINA;2.Hainan Medical University,Haikou 570102,Hainan,CHINA

ObjectiveTo assess the clinical value of CT perfusion imaging in diagnosing lung cancer.MethodsForty-seven solitary pulmonary nodules patients with difficult differential diagnoses and suspicious lung tumor were chosen to receive CT perfusion examination.A total of 20 patients were selected according to the inclusion criteria.Those patients received regular CT scan at first and the center of lung cancer was located.Then,CT perfusion scan at the chosen lay was carried out.The parameters of CT perfusion were calculated by GE CT perfusion software,including Time-density curve(TDC),blood flow(BF),blood volume(BV),mean transit time(MTT)and permeability surface(PS).The blood perfusion of solitary pulmonary nodules was evaluated and quantificationally reflected by these parameters.ResultsBV,MTT,BF,PS in malignant and benign solitary pulmonary nodules were analyzed by double-sample independent T test with statistically significant(P＜0.01).BV,BF,PS of malignant solitary pulmonary nodules were significantly higher than that of benign solitary pulmonary nodules,while MTT was significantly lower than that of benign solitary pulmonary nodules.The accuracy rate of diagnosis of conventional CT scan and CT perfusion imaging were compared,which were 70%and 95%respectively.The value was evaluated by χ2test, which showed that the accuracy rate of diagnosis of CT perfusion imaging was significantly higher than that of conventional CT scan.ConclusionCT perfusion can reflect the blood-flow characteristics of solitary pulmonary nodules.Combined with morphological characteristics of pulmonary nodules by regular CT scan,CT perfusion imaging can provide important bases for the diagnosis of lung cancer and guide clinical treatment.

CT perfusion;Lung cancer;Diagnosis

R734.2

A

1003—6350（2014）16—2385—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.16.0931

2014-05-04)

海南省科技廳計劃項目，瓊科［2008］137號文（編號：081008）

孫瓊芳。E-mail：783775255@.qq.com