肺内结节或肿块性病变CT灌注结果与病理对照的研究进展

揭广廉　罗泽斌

[摘要]当前医学影像学正在从传统的以大体病理解剖为基础的单纯的形态学检查向着能够反映细胞、分子水平生理生化改变的形态学结合功能、代谢及分子影像学方向发展。cT灌注成像作为功能影像学的一种，在肺内结节或肿块的研究方面，具有巨大的潜在的临床价值。它作为一种安全、有效、无创的评价病灶内部血流情况的检查手段，它不仅可以提供病变形态学方面的信息，还可以提供病变组织的血流动力学及功能学方面的信息，有利于病变的诊断与鉴别诊断、对病变疗效的判断及预后均具有极其重要的临床价值。

[关键词]肺；结节或肿块；CT灌注；病理

[中图分类号]R47-4

[文献标识码]B

[文章编号]2095-0616（2016）22-45-04

由于“异影同病，同病异影”交叉影像特点的存在，肺内结节或肿块性病变的诊断与鉴别诊断一直是影像诊断工作的重点和难点。肺内结节或肿块的常规影像学检查方式包括x线、普通CT平扫，增强CT扫描，高分辨CT扫描，多层螺旋CT扫描，PET-CT，磁共振等，但这些方法大多只能提供形态学方面的信息，未能从病理基础水平对病变的影像特征进行完美的解释。实现肺结节或肿块影像特征与病理基础对照的有效结合，是目前研究的热点和急需解决的棘手难题。CT灌注作为一种功能成像技术，它能够准确、快速、无创地提供肺结节或肿块性病变形态学及其微循环内血流动力学变化的丰富信息，有利于病变性质的判断，具有重要的临床应用价值。

一、CT灌注成像原理

基于中心容积定律及放射性示踪剂稀释原理的伦理基础，CT灌注成像是指通过静脉注射造影剂，同时启动灌注扫描程序，对选定扫描范围进行快速、动态、连续扫描，通过采集并获得反映该扫描范围内每一层面每个像素的密度随时间的变化而改变生成的曲线，也就是时间一密度曲线。通过利用不同的数学计算模型可以得出各组织器官的血流相关参数，并以此来判断及评估病变或正常组织的血流灌注情况。

CT灌注成像的数学模型主要分为两种：非去卷积数学模型及去卷积数学模型。其中非去卷积数学模型是目前被最为广泛使用的一种，因为此种方法操作简单、方便，容易理解，其首先由Peters等提出，它的理论基础是Fick原理，认为某组织器官中对比剂积累的速度为相应时间内动脉流入速度减去静脉流出速度，即在一定的时间段内动脉流人量减去静脉流出量等于该组织器官中对比剂的含量。此种方法的最大不足点是假设在组织器官的初始最大斜率这段时间内没有静脉流出与实际情况不符。非去卷积可分为瞬间法和斜率法和Patlak分析法。去卷积数学模型的特点是概念复杂，不必事先对组织血流动力学进行人为假设，可以更加准确的反映组织器官内对比剂随时间的改变量。缺点是对噪声及其敏感。

二、肺内结节或肿性病变的特点

由于“同病异影，异影同病”影像特点的存在，特别是对肺内结节或肿块性病变的诊断与鉴别诊断，一直是影像诊断工作中急需解决的棘手难题。通常临床上将直径>3.0cm的病灶称为肿块，而直径≤3.0cm的病灶称为结节，直径<1.0cm的病灶称为微小结节，病灶直径在3～5mm者称粟粒样结节。通常将肺内结节或肿块分为良性和恶性病变两大类，其中良性病变的病理组织学类型可分为结核、炎症、真菌、错构瘤、血管瘤等；而恶性病变则以不同组织学类型的肺癌多见。随着影像技术的不断发展及影像设备的革新，对肺部结节或肿块性病变的分析由传统的形态学向形态学和功能学相结合的方向过渡。肺部CT灌注成像作为功能成像的其中一种，包括单人口CT灌注成像（single CTperfusion imaging，S-CTPI），双入口CT灌注成像（dual-input CT perfusionimaging，DI-CTPI）等，它是目前研究的重点和热点，灌注成像不仅可以显示病变形态学改变的信息，还可以提供病变组织的血流动力学及功能学方面的信息，有利于病变的诊断与鉴别诊断、对病变疗效的判断及预后均具有极其重要的临床价值。

三、单入口CT灌注成像技术在肺内结节或肿块性病变与病理对照的研究进展

3.1单入口CT灌注在肺部的研究

目前国内、外绝大多数都是采用将肺动脉为输入动脉的单入口灌注（sin-gle input CT perfusion，SICTp）模式对肺部结节或肿块进行研究，大多数研究结果认为血流量（BF，blood flow）及渗透系数（PS，permeability surface）是鉴别肺部结节或肿块良、恶性的重要灌注参数，能够对肺部结节或肿块的良、恶性进行鉴别。大多数研究观点一致认为良性结节的渗透系数（PS值）<恶性结节的渗透系数（PS值），恶性结节血流量（BF值）>良性结节血流量（BF值）。不同病理组织学类型的肺癌各灌注值之间无统计学差异，其灌注值与不同分化程度相关。大多数学者认为肺癌的分化程度与灌注值成正比，即分化程度越高，其灌注值便越高。有研究認为，肺恶性肿瘤的灌注值与肿瘤生长的位置、体积、形态均具有一定的相关性。

3.2肺结节或肿块单入口CT灌注研究结果及现状

纪俊雨等研究结果提示各型肺癌的BF值大小顺序为鳞癌<腺癌及小细胞癌（P<0.05），各型肺癌的BV值大小顺序为鳞癌<腺癌<小细胞癌，各型肺癌Ps值大小顺序为鳞癌<腺癌<小细胞癌。胡丽丽等[6]研究结果表明Ps值表现为恶性组>炎性组>结核组。孙羽等结果提示：肺癌患者的BV值及PS值明显高于炎性假瘤以外的良性病变。众多研究表明，CT灌注参数值中PS对肺部结节或肿块性病变良、恶性的鉴别诊断具有重要的价值，其中以BV的敏感性较好，PS的特异性性较高；综合分析有利于提高诊断的准确性。

3.3不同性质的肺结节或肿块单入口CT灌注结果与病理对照

Zhang将肺内结节分为恶性、良性和活动性炎性三组。由于肺内结节或肿块的强化程度与病灶的血供及对比剂进入肿块内血管外间质的量密切相关。肺结核的病理学特征为干酪样肉芽肿或干酪性肺炎，其中央多为干酪性坏死组织，周边为纤维包膜，仅有少许血供，在单入口肺CT灌注中大部分显示为低灌注，周围可见少许环状高灌注。炎性结节早期，由支气管动脉代偿供血，新生小动脉扩张，毛细血管发育成熟，基底膜完整，可造成单位组织血流量增加，病变的CT灌注结果多表现为高灌注，BF值、BV值、Ps值均升高。随着病程进展，血流速度减慢，局部血液淤积，随之出现炎性肉芽组织，晚期纤维组织形成，使血管受压变窄、扭曲。灌注结果大多表现为低灌注。肺恶性结节或肿块主要由支气管动脉供血，其可以使生物性质释放出血管内皮生长因子来促进病灶内产生大量新生血管。新生血管内皮细胞基底膜不完整，引起肿瘤组织中血管容积及毛细血管的通透性增高，使得对比剂易透过，弥散较快。多数研究表明CT灌注结果表现为高灌注，Ps值明显升高。

四、双入QCT灌注成像技术在肺内结节或肿块性病变与病理对照的研究

4.1单入口CT灌注与双入口CT灌注的区别

肺是双重血供器官，具有肺循环和体循环两套血管系统，并执行不同的功能与作用。CT单入口灌注（sin-gle input CT perfusion，SICTp）模式的缺陷是假定肺内占位性病变仅为单一血供，将主动脉作为唯一的输入动脉。关于肺癌的血供来源，至今仍存在一定的争议，大部分学者认为肺癌仅由支气管动脉供血，少部分研究者认为除了支气管动脉，肺动脉也参与肺癌的血供。由于SI-CTP模型反映的是肺癌的优势血供来源，而忽略了血供相对较少那一部分的血流灌注。因此，该灌注模式对其灌注结果的准确性必定会产生一定的影响。

双入口灌注技术（dual-input CT perfusion，DI-CTP）最早是由Miles等提出，主要应用于肝脏灌注成像，由于肺脏与肝脏均具备两套供血系统，具有类似的血流动力学特征。四年前袁小东博士首次提出了肺的双入口灌注模型，即以肺动脉干作为肺循环输入函数，以降主动脉作为体循环输入函数，以肺内病灶作为组织衰减函数，以左心房达峰时间作为肺循环和体循环的区分标准。结果通过以下三个灌注参数值来表示，肺动脉血流量（PF，pulmonary flow）、支气管动脉血流量（BF，bronchialflow）及血流灌注指数（PI，pulmonary index），其中PI=PF/（PF+BF）。通过大量的临床病例追踪及病理证实，双入口灌注模型能够定量分析肺内病灶体、肺循环各自所占的比例。

4.2肺结节或肿块双入口CT灌注研究结果及现状

Ohno等通过对肺孤立结节的灌注研究认为相比于SI-CTP模型，DI-CTP模型对病变具有更好的定性诊断价值。Yuan等通过研究认为DI-CTP模型适合应用于肺癌的灌注研究。肺组织接受体循环和肺循环供血，在生理状态下肺循环占绝对优势，在病理状态下体循环具有较强的可塑性。大量研究表明肺癌分别接受体循环及肺循环的供血，但其两者所占比例有待进一步研究。刘立雄等研究结果表明BP在所得参数中鉴别各组最优。李利佳对23例活动性肺结核患者进行灌注扫描研究，认为结核性病变同时接受肺循环和体循环供血，其中肺循环占优势。马泽鹏等认为灌注值PT与肺癌的分化程度呈负相关，即随肺癌分化程度的降低，灌注值PI呈增高趋势。灌注值PF及BF与肺癌的分化程度无相关性。刘慧等结果表明良性病变组的BF值低于恶性病变组，恶性病变组的PF及PT值低于良性病变组，研究结果与不同性质肺占位的病理生理基础基本一致。宋之光等利用西门子双源CT扫描仪对30例周围型肺癌进行前瞻性的灌注研究，结果提示CT灌注值与肿瘤微血管生成的相关性，肺腺癌的微血管生成高于肺鳞癌，CT灌注参数与MVD的相关性不同。

4.3不同性质的肺结节双入口CT灌注结果与病理对照

由于急性炎性结节主要由肺动脉供血，因此肺动脉灌注值（PF值）较大。随着病变的发展，活动性炎症向慢性炎性结节进展中，肺循环内的细小动脉受压，血流减慢，并血栓形成，导致肺动脉压力增高，肺动脉血供减少，病灶多由支气管动脉代偿供血，此时双入口灌注结果顯示支气管动脉灌注值（BF值）升高。肺恶性占位性病变的血供主要来自于体循环的支气管动脉，灌注结果表明病变的BF值高于PF值，且PI值较低。由于肿瘤新生血管基底膜不完整，血管通透性较高，血管床增加，且存在一定的动一静短路，导致血管容量扩大。BF值在肺恶性结节与慢性炎性结节的鉴别诊断中具有重要价值。单纯依某一灌注值难以对肺结节作出诊断，综合分析PF、BF、PI各自所占的比例，可明显提高诊断效能。肺结核的病理学特征为干酪样肉芽肿或干酪性肺炎，当病灶中心为干酪坏死物，周边为炎性肉芽组织时，灌注结果表现为周边肺动脉灌注值（PF值）增加，主动脉灌注值（BP值）减低。当病灶周边由纤维组织构成时，表现为PF及BF灌注值均减低，提示有少量增殖性和干酪性病变。

五、不足与展望

CT灌注目前存在的不足主要体现在增加了患者的辐射剂量；灌注彩图的潜在价值有待充分开发及利用；不同的设备、灌注软件及扫描方案影响不同研究结果之间的比较，缺乏统一的评判标准。CT灌注成像技术方兴末艾，它作为一种安全、有效、无创的评价病灶内部血流情况的检查手段，对肿瘤的诊断与鉴别诊断，在肿瘤的分期、生物学行为评估、疗效评价等方面具有重要的临床意义，具有广阔的发展前景。