CT多平面重建技術在肺癌氬氦冷凍消融治療中的價值

張云嵩 蔡迎玖 陳田子 董建林 高小俊 張彥偉 白芳

原發性肺癌是我國最常見惡性腫瘤之一，其發病率分別位列男性惡性腫瘤的第1位和女性第2位［1］。手術是其首選有效治療手段，但是有約57%患者初診時因已經發生了遠處轉移而失去手術機會，臨床上借助物理消融（氬氦冷凍、射頻、微波）、化療、放療、靶向藥物等綜合治療手段來改善患者的生存質量、增加生存獲益［2-4］。多排螺旋CT引導是肺癌穿刺活檢或消融治療時首選引導工具，但不同成像技術所提供的信息量不一、成像質量存在較大差異，也會直接影響到術者的操作精度、效率以及圍術期并發癥發生率與遠期獲益［3，5-6］。本研究旨在比較多平面重建（multi-planner reconstruction，MPR）與常規軸位掃描技術引導經皮穿刺冷凍消融治療肺癌時各觀察指標之間差異，探討其臨床應用價值。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 臨床資料 回顧性分析天津中醫藥大學附屬武清中醫院2013年1月至2016年1月收治的不愿或不能手術切除并成功接受氬氦冷凍消融治療的66例原發性非小細胞肺癌患者，所有患者均病理診斷明確，無穿刺治療禁忌、無認知障礙、無心肝腎等重要器官功能異常。分兩種引導方式引導術中穿刺，即常規軸位掃描引導組（常規掃描組）31例，MPR引導組（MPR組）35例。腫瘤直徑為2.62～7.92 cm；其中單發病灶57例、多發9例；腫瘤分期：T2期9例、T3期57例。常規掃描組平均年齡為57.8歲，MPR引導組為56.5歲；常規掃描組：病灶直徑為（5.27±2.65）cm，MPR引導組（5.32±2.59）cm；具體分組及兩組患者基線資料與比較見表1。經χ2檢驗及t檢驗處理（P＞0.05），顯示兩組患者數據在基線上具有可比性。

表1 兩組患者一般資料及技術參數比較

1.1.2 儀器設備與掃描參數 CT掃描儀采用64排螺旋CT（美國GE公司）掃描，掃描參數：管電壓為120kV，管電流為200 mA，旋轉時間0.355，螺距954：1，Fov32em。常規軸位引導組掃描層厚5mm；MPR組將原始數據傳至ADW4.3工作站進行MPR，層厚0.625mm，重建間隔厚度0.625mm，標準算法。單次掃描時間為6.2～9.7s。

1.2 方法

1.2.1 術前定位與冷凍標準 兩組患者術前均常規行CT平掃定位，確認病灶大小、位置以及周圍重要結構解剖關系，結合增強CT制定冷凍消融治療計劃（穿刺進針層面、角度和深度、消融區域、應用探針數量與探針分布原則等），術中心電監護監測生命體征變化，局部麻醉下實施。全部應用直徑1.7 mm冷凍消融探針單針或多針組合；消融過程均進行冷凍-復溫兩個循環，冷凍過程每個循環10～15 min、最低溫度-160℃，復溫時間過程2～3 min，溫度在15～20℃即可，消融范圍控制在超過瘤體邊緣8～10 mm。1）常規掃描組：按消融計劃分別進針，每次穿刺完成后重復CT掃描，確認進針路徑與消融計劃是否相符，如有明顯偏差時測量誤差、及時進行調整并再次掃描確認，記錄穿刺次數、操作時間等。布針全部完成后再次掃描、估算消融范圍與消融計劃是否一致。術中分別于消融進行5、10、15 min進行CT平掃，觀察消融范圍是否達到預計消融范圍及是否累及到重要結構，如實際消融范圍與預期不符，則適當調整功率或調整探針位置、補充冷凍以保障盡可能達到完全性消融。消融結束、探針撤除完畢再重復掃描，觀察有無出血、氣胸，必要時即刻處理。2）MPR組：本組每次進針完畢后，需立即行薄層掃描，然后應用CT多平面重建處理軟件，對薄層連續的容積數據進行MPR。分別測量軸位、矢狀位、冠狀位進針誤差并進行必要調整，同樣記錄穿刺次數、操作時間等相關數據。布針全部完成后再次掃描、重建圖像，估算消融范圍與消融計劃是否一致。術中也分別于消融進行5、10、15 min進行CT平掃與MPR，多角度觀察冷凍消融范圍是否達到預計范圍及是否累及到重要結構，如有不符及時根據需要進行調整。消融結束、探針撤除完畢再重復掃描確認，觀察有無出血、氣胸，必要時即刻處理。

1.2.2 評價指標及參照標準 1）瘤體毀損評價標準：參考中華放射學會介入學組編寫的熱消融治療實體性腫瘤操作指南的療效評價標準［7］：①完全消融（complete ablation，CA）指增強三期CT隨訪，腫瘤所在區域為低密度，腫瘤消融區未見強化病灶。②不完全消融（incomplete ablation，ICA）指增強三期CT隨訪，腫瘤消融區可見殘留強化病灶。2）實體瘤療效評價標準：參照修正的RECIST標準［8］：①完全緩解（CR）：所有目標病灶完全消失；②部分緩解（PR）：所有可測量病灶的直徑總和低于基線≥30%；③穩定（SD）：基線病灶長徑總和有縮小但未達到PR或綜合有增加但未達到PD；④進展（PD）：可測量目標病灶增大20%超過觀察到的最小總和或出現新病灶。有效率=（CR例數+PR例數+SD例數）/總例數×100%。

1.2.3 術后處理及隨訪 術后重點觀察患者有無氣胸、血胸發生，有無咳嗽、咯血、感染等并發癥發生并記錄其嚴重程度。有出血、氣胸發生時，給予止血、對癥處理；有感染存在時，輔助抗炎治療控制感染。術后3周內每周復查血常規。術后1、3、6、12個月時復查胸部平掃、增強CT，同時檢測血清肺癌標記物水平，明確消融區域腫瘤有無復發、殘留等情況并評價療效，如遇特殊情況、隨時復查。

1.3 統計學分析

采用SPSS 19.0軟件進行統計學分析。組間比較采用t檢驗，率的比較采用χ2檢驗，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組布針數量相同時相關技術參數比較

兩組患者根據術前制定的冷凍消融計劃，分別選擇1～4支冷凍探針進行消融治療。布針數量相同時，常規掃描組與MPR組所對應的患者例數及各技術參數比較見表2。結果顯示，MPR組無論在平均穿刺次數、穿刺角度差值、穿刺深度差值，還是術前術后CT值平均變化值均顯著優于常規掃描組，差異具有統計學意義（P＜0.05）；但是，在平均操作時間上，兩組比較差異無統計學意義（P＞0.05）。穿刺及冷凍過程中，瘤體與周圍結構關系顯示及冷凍消融后腫瘤殘存情況顯示，MPR組也顯著優于常規掃描組（圖1～6）。

2.2 兩組患者穿刺出血與氣胸并發癥發生率比較

圍術期常見并發癥主要為氣胸、出血（表3），對癥處理后均有效緩解，無冷凍相關死亡等嚴重并發癥發生。兩組穿刺出血的發生率分別為常規掃描組13.64%、MPR組1.52%；穿刺氣胸的發生率分別為19.70%、3.03%。組間比較不同引導方式下氣胸、出血發生率，差異均具有統計學意義（P＜0.05）。

2.3 兩組患者術后1個月復查病灶殘留情況比較

術后1個月復查CT可見，兩組患者均有殘留情況發生（表4），但MPR組的殘留發生率僅為1.52%，顯著低于常規引導組。

2.4 兩組術后12個月復查CT冷凍消融治療效果評價結果比較

至隨訪12個月結束時，常規掃描組總有效率為36.36%，其中CR12例、PR 8例、SD 4例、PD 7例；MPR組總有效率為51.52%，其中CR 19例、PR 9例、SD 6例、PD 1例（表4）。MPR組總有效率顯著高于常規掃描組，差異具有統計學意義（P＜0.05）。

表2 應用不同冷凍探針數量相關技術參數平均值差異比較

圖1 常規掃描組，冷凍治療前穿刺至腫瘤靶區，穿刺針與周圍結構分界不清

圖2 常規掃描組，冷凍治療過程中不能充分顯示冷凍區域及其與周圍結構關系

圖3 常規掃描組，冷凍治療后隨訪，顯示病灶有明顯殘留

圖4 MPR組，冠狀位顯示穿刺位置居于瘤體正中，位置良好，周圍結構顯示清晰

圖5 MPR組，冠狀位顯示穿刺針組合后位置與瘤體適形度較好，腫瘤靶區壞死范圍符合治療計劃

圖6 MPR組，冷凍消融治療后隨訪顯示，腫瘤完全性壞死，與鄰近血管分界清晰

表3 兩組患者穿刺主要并發癥發生率比較

表4 兩組患者冷凍效果比較

3 討論

3.1 氬氦冷凍治療原理及優勢

經皮穿刺氬氦冷凍消融治療是近年來在實體性腫瘤中被廣泛應用的新型、綠色的物理治療技術，具有微創、高效及不良反應少、可重復等諸多優點［9-13］。治療原理主要是基于氣體節流效應，借助冷凍探針及常溫循環高壓氬氣（冷媒）和高壓氦氣（熱媒）實現組織凍融、滅活的治療過程［14］。常用的冷凍探針為雙層中空管狀結構，直徑為1.7、2、5 mm等多種規格；氬氣可在數十秒內使針尖溫度迅速降至-175℃，氦氣可使溫度快速升至45℃。不同組織冷凍過程略有差異，肺癌治療過程中一般行冷凍-復溫兩個循環，每個循環輸入氬氣持續冷凍10～15 min，然后停頓3 min再開通氦氣，升溫約1 min再次重復。快速制冷導致細胞內和細胞外快速形成冰晶、快速復溫可使局部冷凍組織中心快速升溫，此種快速高效的冷-熱逆轉導致凍融的組織細胞脫水并繼發破裂、微血管收縮，引起腫瘤組織缺血壞死并使細胞內處于穩定狀態的抗原得以釋放入血，進一步刺激機體產生抗體提高免疫能力［15-17］。

3.2 影響冷凍消融治療獲益的關鍵因素

引導圖像的質量是影響肺癌等胸部腫瘤冷凍消融治療時圍術期并發癥發生率及治療獲益的關鍵因素［18-19］。大量的研究已證實，是否伴有慢性基礎肺病、操作者技術精準度、病灶與周圍重要結構之間關系等多種因素也不同程度地影響著凍消融治療過程的各個環節，并影響著患者的圍術期并發癥發生率和遠期治療獲益［18，20］。首先，引導圖像清晰度越高、越能從多角度反映病灶與周圍的解剖關系，便于操作者判斷進針角度、深度，減少穿刺誤傷正常組織及降低反復多次穿刺次數，引起胸膜及肺組織發生損傷的風險也會隨之下降［7，21］。其次，晚期肺癌多伴有慢性支氣管炎、肺氣腫或肺結核等慢性肺部疾病，呼吸運動幅度較大、胸壁薄弱，穿刺過程中容易誤傷胸膜或需要反復多次穿刺，使得肺組織破裂后易繼發氣胸或咯血、血胸等，穿刺風險較高［22］。再次，操作者技術熟練程度越高，進針方向與進針深度控制越好、穿刺次數亦越少，相關繼發損傷也隨之減少。最后，腫瘤與周圍血管及支氣管等周圍重要結構之間解剖關系對冷凍消融是否完全，遠期獲益多少等影響較大，腫瘤臨近肺動脈、主動脈等大型血管，血流相關熱池效應可導致局部制冷效果不足、部分腫瘤不能完全滅活、壞死而殘存活性并重新進展［23］；腫瘤臨近支氣管，穿刺損傷、冷凍后組織壞死是繼發咯血、胸腔積血、濕肺、氣胸或感染等圍術期并發癥發生的重要原因［18，24］。因此，盡可能獲得高質量的引導圖像，提高穿刺精準度，減少重要結構損傷，提高冷凍效率是實現治療獲益與改善預后的重要前提。

3.3 MPR技術圖像在經皮穿刺肺癌冷凍消融治療中的優勢

3.3.1 MPR較常規軸位掃描信息和可多角度顯示病灶與周圍結構關系 MPR能夠在多角度提供腫瘤與周圍正常組織之間豐富的解剖結構信息，為術者提供操作方便［25］。將掃描范圍內所有的軸位圖像疊加起來再對某些表現標定的重組線所指定的組織進行冠狀位、矢狀位、任意角度斜位圖像重組，原圖像的密度值被真實保留到結果圖像上并能任意產生新的斷層圖像，而無須重復掃描；曲面重組也能在一幅圖像里展開并顯示彎曲結構的全長，如能夠直觀、全方位地顯示腫瘤的血管集束征、分葉征、支氣管充氣征、毛刺征、血管集束征、胸膜凹陷征等［26-27］。本研究結果顯示，基于MPR的經皮穿刺肺癌氬氦冷凍消融治療若計劃布針數量相同時，術者能獲得更多的關于穿刺路徑相關信息，包括途經重要結構、持針空間位置信息；術者的控制穿刺探針把握度較好，穿刺次數、穿刺角度差值、穿刺深度差值也均優于常規軸位掃描組，差異具有統計學意義（P＜0.05）。

3.3.2 MPR引導穿刺治療特點 精準度高、并發癥少、治療獲益率高。MPR重建后能顯示病變的細微結構、獲取腫瘤結節的整體形態學改變，直觀、全面反映腫瘤的生長方式及邊緣情況的高質量圖像，尤其是對病灶上下緣與周圍血管、支氣管等的關系顯示更清楚［28-29］。有了足夠的引導信息，既可以協助術者清晰判斷周圍重要結構有無受到侵犯、擠壓、推移，又可以避免或減少對正常組織結構的損傷以及冷凍范圍不足或過大，從而減少圍術期出血、氣胸等并發癥的發生率，提高腫瘤毀損效率、增加遠期治療獲益［30］。本研究結果也顯示，基于MPR的經皮肺癌冷凍消融治療，圍術期穿刺相關出血、氣胸等發生率均顯著低于常規軸位掃描組，差異具有統計學意義（P＜0.05）；術后1個月，增強CT掃描明確消融區域有無腫瘤殘留時，結果也提示MPR組腫瘤殘留率低、消融范圍更為徹底，兩組比較，差異具有統計學意義（P＜0.05）。隨訪至術后12個月時，基于MPR的經皮穿刺氬氦冷凍消融治療總有效率也顯著優于常規軸位掃描組，兩組差異具有統計學意義（P＜0.05）。

綜上所述，在CT引導經皮穿刺肺癌氬氦冷凍消融治療術中，MPR引導能夠從多個方位將復雜的病變及解剖關系進行展示，使術者感興趣的結構區域更為清晰并有利于各種數據測量，能夠協助術者制定精準冷凍消融計劃，減少穿刺誤差，降低圍術期并發癥發生率，增加治療獲益，較傳統的軸位CT掃描具有更高的應用價值，值得臨床推廣使用。

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（2017‐10‐31收稿）

（2018‐02‐05修回）

（編輯：楊紅欣 校對：張抿）