感兴趣区的划分对周围型肺癌CT灌注成像影响的研究

初金刚，黎 庶，王 强

（中国医科大学附属第一医院放射科，辽宁 沈阳 110001）

医学影像学正从传统的以大体病理解剖为基础的单纯形态学检查向着以形态学和反映细胞、分子水平生理生化改变的功能学检查相结合的方面发展，MSCT灌注成像因具有简便、无创、时间分辨率和密度分辨率高、普及较广等特点而更具优势[1]。

全世界每年通过筛查检出的肺孤立性结节（SPN）患者约15万例，Swensen等[2]的研究显示，对于不明确的SPN进行手术切除的患者中，仍有约52%的SPN是良性病变。因此对SPN良恶性的鉴别是放射科医生的重要任务，胸部CT灌注成像有可能成为行之有效的检查方法。然而CT灌注成像的影响因素很多，包括理论模型、扫描方案及不同的后处理方法等。本研究主要探讨后处理中诸多不同软件均会遇到的问题，即感兴趣区的选择，并评价其对周围型肺癌CT灌注成像的影响。

1 材料与方法

纳入对象：同时满足以下5点：①平片或CT平扫发现有肺内孤立的大小在1～5cm范围内的周围型实质性结节或肿块；②未经穿刺活检或放化疗；③经训练能够屏气40s左右或更长时间者，或病灶位于肺尖附近者；④碘过敏试验阴性；⑤肺部无其他器质性病变。收集2007年8月～2008年10月经CT平扫发现的直径在1～5cm的周边孤立性肺结节和肿块疑为周围型肺癌的病例行CT灌注扫描，共56例，其中男30例，女26例；年龄35～70岁，平均54岁。40例经手术证实、16例经皮穿刺活检证实为肺癌。其中腺癌32例、鳞癌18例、小细胞未分化癌6例。

检查使用Siemens Somatom Definition双源CT机及Syngo CT workspace工作站，Body perfusion后处理软件，Ulrich高压注射器。扫描前准备：训练患者屏气，必要时可以吸氧，使之单次屏气尽量达到35s以上，并且呼吸深度要有良好的可重复性。先行CT平扫观察病灶，确定病灶中心最大层面，以其相邻4层作为灌注扫描的靶层面。灌注扫描参数为管电压 120kV，管电流 100mA，线圈 1.0s/圈，准直器1.2mm，扫描时间50s，延迟6s，重建层厚4×7.2mm，灌注扫描 Z轴覆盖范围2.88cm，矩阵512×512。扫描与注射同时进行，采用Ulrich高压注射器肘正中静脉注射碘比乐40ml，注射速率为6ml/s，以同样速率追加50ml生理盐水。延迟40s后行常规增强扫描，给以碘比乐（370mgI/ml）60ml，注射速率为 3ml/s，以同样速率追加40ml生理盐水。

图1 感兴趣区的划分方法（A：第1组；B：第 2组；C：第3组）。Figure 1.The method of division of ROI(A:1st group;B:2nd group;C:3rd group).

按照感兴趣区不同的划分方法分为3组。第1组采用不规则曲线沿结节边缘包括整个病灶 （避开坏死区、血管、伪影）（图1）；第2组采用圆形感兴趣区测量病灶中央区域；第3组采用3个圆形感兴趣区测量病灶周边区域。3组均避开病灶明显的坏死区域及造影剂硬化伪影区域。圆形感兴趣区面积为 0.2cm2。 3 组均获得血流量（BF）、血容量（BV）、灌注开始时间（TS）、达峰时间（TP）、血管表面通透性（PS）和 Patlak血容量（Patlak blood volume，PBV）参数。分析3组间诸参数有无统计学差异，其中第3组取3个感兴趣区的平均值。

对每个病灶以第2组及第3组的测量方法在常规增强图像上测量CT值，比较两种测量方法所得结果有无差异（CT值＜10HU为无差异）。进一步分析CT值无差异病灶的CT灌注参数用两种测量方法所得结果有无差异。观察病灶TDC的形态与位置。所有资料采用SPSS 13.0进行统计学分析，正态性检验采用Kolmogorov-Smirnov检验。方差齐性分析采用Levene检验。不同组的灌注参数行单因素方差分析（ANO VA），采用LSD法进行两两比较，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

3组灌注参数结果见表1。

根据统计结果可知BF、BV组间两两比较均有统计学差异，平均值均为第3组＞第1组＞第2组。PS、PBV仅第2组与第3组间有统计学差异，平均值第3组＞第2组。TS、TP组间两两比较均无统计学差异。

在平扫及常规增强扫描图像中，以第2组、第3组测量方法所得CT值无差异的病灶（图2）为34个。这些病灶分别以第2组及第3组两种方法所测灌注参数结果（图3）的差异情况见表2。

表1 各组灌注参数结果及组间差异情况

表2 CT值无差异的第2组、第3组灌注参数结果及组间差异情况

所有病灶的TDC曲线均呈迅速上升后略有下降，然后维持在一段平台期。54例病灶的TDC峰值位于输入动脉之后（图 4），2 例病灶位于其前方（图 5）。

3 讨论

本研究采用Siemens Body perfusion灌注软件，理论模型为非去卷积模型。

对于给药浓度与速度，以前的研究多采用浓度为300mg/ml的造影剂且多用小于6ml/s的给药速度，而Miles等[3]认为对于300mg/ml这样的浓度只有给以7ml/s的速率才能够满足条件。由于本研究采用了较高的造影剂浓度（碘比乐370）与较高的给药速率（6ml/s），因此实际情况基本符合假设的条件。

通过本组研究，我们发现除TS、TP外，其它参数3组与2组间均有统计学差异，且3组值均高于2组。肿瘤是血管生成依赖性疾病，其血供的产生和保持主要靠肿瘤血管内皮细胞生长因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）产生的新生肿瘤血管作用，这些新生血管不仅能促进肿瘤的生长和转移，还会引起血管容积、组织灌注量及毛细血管通透性的变化[4-5]。研究表明不论肿瘤大小，经扫描电镜观察其血管的分布均呈带状，而且从肿瘤周边到中心其血管逐渐减少。肿瘤中心的血管表现为受压与延长，而周边表现为扩张[6]。这种肿瘤周边与中心灌注情况的不同在其它器官的动物肿瘤模型中也已经被证实，如在早期的研究中发现兔肝脏VX2肿瘤的周边与中心的BF及BV均有显著性差异[7]。本研究中周围型肺癌的CT灌注结果显示周围区域比中心区域的BF、BV差异显著，TS、TP无明显不同。在平扫及常规增强图像上以2组、3组方法测量CT值表现为无差异的全部34个病灶，在灌注参数图像上BF、BV在两组间也存在统计学差异，而且在参数图像上能以不同的颜色直观的显示出来。本组病例虽然没进行肿瘤血管在不同部位形态学的观察，但根据Konerding等[6]研究的结论，我们可以认为CT灌注中BF、BV这两个参数可较准确的反映肿瘤血管在病变内的分布特征，能更敏感的反应肿瘤内部的血供情况。

此外，我们认为由第1组测得的灌注参数更能反映肿瘤真实的灌注情况，而且这种测量方法更具有可重复性，Vicky等[8]在结肠癌中也得到相似的结果，这对于比较同一病灶前后两次的结果非常重要。如肿瘤放、化疗后灌注情况的对比。

支气管肺癌的供血问题一直存在争议，尤其肺动脉是否参与供血意见不一。目前，有多位作者认为肺动脉参与支气管肺癌的供血。腾皋军等[9]提出肺癌的双重供血机制，认为肺癌内肺动脉与支气管动脉供血是一种相辅相成的关系。方淳等[10]认为肺动脉可以是支气管肺癌的主要供血动脉。Kisssling等[11]对25例肺癌行灌注CT扫描，其中7例在主动脉显影前出现肿瘤强化，提示肿瘤有来源于肺动脉的血供。

本研究中有2个特殊病例非常值得探讨。在输入动脉与病灶的TDC图中（图5），红色曲线是以主动脉为参照经3种算法综合得出的输入动脉的TDC，蓝色曲线为病灶的TDC。因为病灶的血供来源于输入动脉，所以病灶TDC的峰值点应该位于输入动脉的后方。而少数病例则相反，病灶TDC的峰值点明显位于输入动脉的前方，这很可能说明我们所选择的输入动脉并不是病灶真正的血供来源。肺内有两套供血系统，即主动脉与肺动脉供血系统，而且从血流动力学上来说，肺动脉增强的时间要早于主动脉，所以我们推测这几个病例病灶真正的血供来源很有可能是肺动脉。这使得CT灌注有可能在肿瘤血供来源的研究方面发挥一定的作用。

由于本研究没有与DSA进行对照，因此不能证明病灶肺动脉的供血情况，需要在以后的研究中进一步证实。有关CT灌注成像及后处理的方法在不远的将来必将进一步规范化，从而使其在诸多方面逐渐应用于临床。

]

[1]刘卫金，邹利光，王文献，等.MSCT灌注成像在肺部结节或肿块诊断与鉴别诊断中的价值 [J].中国医学影像技术，2005，29（10）：841-845.

[2]Swensen SJ,Brown LR,Colby TV,et al.Lung nodule enhancement at CT:prospective findings[J].Radiology,1996,201(2):447-455.

[3]Miles KA,Dawson l,Blomley MJK.Functional computed tomography[M].Oxford,England:Isis Medical Media,1997.

[4]Miles KA.Functional computed tomography in oncology[J].Eur J Cancer,2002,38(16):2079-2084.

[5]Purdie TG,Henderson E,Lee TY.Functional CT imaging of angiogenesis in rabbit VX2 soft-tissue tumour[J].Phys Med Biol,2001,46(12):3161-3175.

[6]Konerding MA,Fait E,Gaumann A.3D microvascular architecture of pre-cancerous lesions and invasive carcimomas of the colon[J].Br J Cancer,2001,84(10):1354-1362.

[7]Stewart EE,Chen X,Hadway J,et al.Correlation between hepatic tumor blood flow and glucose utilization in a rabbit tumor model[J].Radiology,2006,239(3):740-750.

[8]Goh V,Halligan S,Gharpuray A,et al.Quantitative assessment of colorectal cancer tumor vascular parameters by using perfusion CT:influence of tumor region of interest[J].Radiology,2008,247(3):726-732.

[9]腾皋军，蔡锡类，高广如，等.支气管肺癌的双重供血（肺癌标本的微血管造影及临床X线研究）[J].中华放射学杂志，1991，25（2）：80-83.

[10]方淳，乔文龙，方立德，等.肺癌的肺动脉供血初步探讨[J].中国医学计算机成像杂志，1998，4（1）：25-28.

[11]Kiessling F,Boese J,Corvinus C,et al.Perfusion CT in patients with advanced bronchial carcinomas:a novel chance for characterization and treatment monitoring[J].Eur Radiol,2004,14(7):1226-1233.