320排CT双入口灌注参数诊断肺内占位性病变的初步探讨

彭楠 陈殿森 徐志宾

1河南科技大学临床医学院（河南洛阳 471003）；2河南科技大学第一附属医院影像科（河南洛阳 471003）

CT灌注成像（CT perfusion）是CT功能成像中较为重要的方法之一，它是用高压注射器经肘静脉注射对比剂的同时对选定的相应组织进行持续动态扫描，从而获取该层面内每一个像素的时间-密度曲线（time⁃density curve，TDC），根据 TDC结果，利用相应的数据模型模拟出不同的灌注参数并得到相应的灌注图像，评价组织器官的血流灌注状态。MILES等［1］提出了肝脏双入口灌注（dual⁃input CT perfusion，DICTP）模型，并获得了业内认可。肺部的DICTP参照了肝脏的DICTP，其以主肺动脉和胸主动脉为双通道输入动脉，肺和支气管循环的分界点以左心房强化最高时间点为界，最终获得3个不同的灌注参数PF、BF及PI的数值。由于320动态容积CT轴向覆盖面达到16 cm，单次扫描基本上能够同时覆盖肺部肿块、肺动脉及主动脉，能够很好地保证本次研究的顺利完成。

当前CT灌注技术尚处于起步阶段，而肺脏的双入口灌注国内外文献报道较少，DICTP灌注指数PI鉴别肺部肿块良恶性病变尚无较为统一的区间数值，不同病理类型肺癌的DICTP参数区别有无意义尚未定论。姚灵等［2］的研究结果表明不同病理类型肺癌的DI⁃CTP参数间的差异无统计学意义；也有研究认为［3］肺腺癌的PI值大于肺鳞癌；更有研究认为［4］肺鳞癌的PI值高于肺腺癌，因此，双入口灌注参数鉴别不同病理类型肺癌的价值有待于进一步探讨。本研究是建立在肺脏的DICTP基础上，利用320排容积CT成像的技术特点，通过灌注软件观察、分析肺内占位性病变的不同血流灌注比例，初步探讨在肺部DICTP下各项灌注参数对肺内占位性病变的意义。

1 对象与方法

1.1 研究对象本次研究为前瞻性研究，经过河南科技大学第一附属医院医学伦理委员会批准。收集我院2016年5月至2017年5月间肺部占位并行肺部双入口灌注患者121例，其中13例灌注失败，2例病理结果不明确，106例灌注成功并随访后有明确病理结果（手术后病理75例，支气管镜16例，CT引导下穿刺15例），其中恶性85例（肺鳞癌38例、肺腺癌34例、肺小细胞肺11例、肉瘤合并少量腺癌2例），良性病变21例（炎性19例，硬化性血管瘤2例）。106例患者中，男76例，女30例，年龄33～85岁，平均65.3岁。

1.2 检查方法本研究CT灌注检查采用东芝Aquilion ONE 320动态容积CT，先常规行胸部病变定位扫描，确定灌注扫描视野范围。训练患者呼吸配合检查，随后用高压注射器经肘静脉注射造影剂（碘普罗胺370）50 mL，注射速率为5 mL/s，扫描范围应包括病变、肺动脉及主动脉。于患者屏气2 s后开始动态容积扫描，2～30 s内每2秒扫描1次，30～39 s每3秒扫描1次，一共18次，对于部分循环不好的患者应延迟扫描，延迟扫描间隔3 s扫描1次（图1）。扫描参数设定为管电压100 kV，管电流30 mA，转速0.5 s/r，层厚1 mm。

图1 2 s后行第一次扫描，18次容积扫描，前15次扫描间隔2 s，后3次扫描间隔3 s总耗时39 s（对于循环差的患者可延迟继续扫描）Fig.1 Eighteen intermittent volume acquisitions were made 2 s after the bolus injection.Acquisition time is 39 seconds，2 s per acquisition for the first 15 acquisitions and 3 s per acquisition for the subsequent 3 acquisitions（Delayed scan for patients with slow circulation）

1.3 图像后处理及分析图像采集完毕后，利用东芝Aquilion ONE320动态容积CT的Body regis⁃tration软件先进行校准配对以提高图像质量和感兴趣区灌注结果的准确性，然后把校准配对后的图像输入体部灌注软件（body perfusion）。在肺动脉主干近肺门处、胸降主动脉、左心房及肺内病灶内手动绘制出感兴趣区（ROI），随后自动生成4条时间-密度曲线（TDC）（图2）。设置窗宽范围0～150 Hu，伪彩图像层厚1 mm，矩阵512×512。运行灌注软件后分别生成PF、BF及PI的灌注伪彩图。由2位高年资的影像科医师采取双盲法，分别在同一个病变多个层面、多个方位获取相应的三组不同的ROI灌注参数：肺动脉血流量（pulmo⁃nary flow，PF）、支气管动脉血流量（bronchial flow BF）及灌注指数［perfusion index，PI=PF/（PF+BF）］（图3、4），然后取各个参数的平均值，其中肺内病变ROI的选定尽量选取病变的实质部分，要避开钙化、坏死等区域。

1.4 统计学方法采用SPSS 16.0软件统计分析。各灌注参数值用均数±标准差表示，检验水准设为0.05，P＜0.05为差异有统计学意义。采用秩和检验对肺良恶性病变各组灌注数据进行检验，同时绘制有鉴别意义参数的ROC图，利用约登指数找出最具临床诊断价值参数的最适临界点并计算出相应的诊断敏感度及特异度。对不同类型肺癌选取方差分析及LSD⁃t检验。

图2 时间密度曲线（TDC）Fig.2 Time⁃density curves of input arteries

图3～476岁男性鳞癌病例灌注图像，其中感兴趣区的PF（肺动脉血流量）分别为35.6、28.3 mL/（min·100 mL），BF（支气管动脉血流量）分别为51.5、41.7 mL/（min·100 mL），PI（灌注指数）分别为42.8%、41.5%Fig.3～4Squamous cell carcinoma of a 76 years old man.The PF of the ROI was 35.6 and 28.3 mL/（min·100 mL）BF was 51.5 and 41.7 mL/（min·100 mL）PI was 42.8%and 41.5%

2 结果

上述106例成功灌注检查的病例中，良恶性占位的BF、PI值差异有统计学意义（P＜0.01），其中BF值恶性＞良性，PI值恶性＜良性（表1）。BF、PI鉴别良恶性病变ROC曲线下面积（area under curve，AUC）分别为0.822、0.933。PI曲线下面积较大，具有较好的鉴别精确性（图5、6），当PI阈值取52.75，鉴别诊断的敏感度为81.0%，特异度为91.9%，分别是最大。方差分析病例数较多3种肺癌（鳞、腺、小细胞癌），发现它们的PF、PI值差异具有统计学意义（P＜0.05）。两两比较显示：PF值肺腺癌跟肺小细胞癌差异有统计学意义（P＜0.01），PI值肺鳞癌与肺腺癌、肺腺癌与肺小细胞差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2、3。

表1 肺部良恶性占位灌注参数及ROC比较Tab.1 Perfusion and receiver⁃operating characteristic analysis results ±s

表1 肺部良恶性占位灌注参数及ROC比较Tab.1 Perfusion and receiver⁃operating characteristic analysis results ±s

灌注参数PF［mL/（min·100 mL）］BF［mL/（min·100 mL）］PI（%）恶性63.37±30.42 83.82±33.75 42.78±7.27良性72.89±52.44 44.79±28.13 63.79±13.65 P值0.715 0.000 0.000 ROC曲线下面积（95%置信区间）0.526（0.392 ～ 0.660）0.822（0.720 ～ 0.924）0.933（0.869 ～ 0.997）

图5 PF、PI的ROC曲线Fig.5 The ROC curve of three perfusion parameters for identifying lung lesions

表2 鳞癌、腺癌、小细胞肺癌灌注参数Tab.2 Perfusion parameters of squamous cell carcinoma，adenocarcinoma，small cell lung cancer ±s

表2 鳞癌、腺癌、小细胞肺癌灌注参数Tab.2 Perfusion parameters of squamous cell carcinoma，adenocarcinoma，small cell lung cancer ±s

组别鳞癌腺癌小细胞肺癌例数38 34 11 PF［mL/（min·100 mL）］62.23±28.58 72.40±33.17 43.62±17.07 BF［mL/（min·100 mL）］86.08±39.51 86.27±27.84 66.55±24.44 PI（%）41.77±6.65 44.35±7.58 38.25±5.86

表3 鳞癌、腺癌、小细胞癌灌注参数PF、PI的P值两两比较Tab.3 Correlation analysis of perfusion parameters in squamous cell carcinoma，adenocarcinoma and small cell carcinoma

3 讨论

3.1 320排容积CT双通道灌注技术特点及在肺脏应用的优势有学者认为肺癌仅由BA供血［5-6］，国内外早期的灌注实验大多利用16或64排螺旋CT进行单输入口灌注（SI⁃CTP），传统单入口灌注在头部应用多见［7］，也有国内学者将其应用到宫颈癌［8］。在肺内肿块灌注的早期研究时，常将BA视为输入动脉，但是肺脏、肝脏这些器官属于双循环供血，有学者提出肺癌部分血流由PA提供［9-10］，目前关于肺癌供血的组成比例尚未有明确的研究，单输入口灌注能否区分肺部活体组织血供，肺癌的血供组成比（PA和BA）仍有待于进一步讨论。国内有报道［11］单输入口灌注不能区分肺部活体组织血供，也不能一次成像同时测量双循环，传统单入口灌注检查不能够明确反映肺脏双血供情况，更不能准确地分析肺内病变血供比例［12］，因此同时测出两套循环血供系统的模型更适合用来评估肺部肿块。双入口灌注（dual⁃input CT perfusion，DICTP）模型是由外国学者 MILES等［1］提出，随后在肝脏中获得了成功，它对肿瘤真实大小的评估及指导手术方面有重要意义［13］，但有研究表明［14］在肝脏肿瘤良恶性鉴别方面，核磁的DWI成像及ADC值优于CT灌注。近几年随着双入口灌注技术的发展，袁小东博士首次提出了肺脏的双入口灌注模型，肺脏双供血系统与肝脏具有一定的相似性［11］。肺脏的DICTP是以肝脏为基础，分别把肺门水平的主肺动脉和胸主动脉作为双入动脉，以左心房强化最高点时间作为双循环的分界点，通过兴趣区的选择获取3个不同的灌注参数，PF、BF和PI=PF/（PF+BF）。OHNO等［15］对肺孤立结节的研究发现DI⁃CTP模型比SI⁃CTP模型具有更好的定性诊断价值。肺脏灌注成像逐渐成为国内外学者研究的热点，有研究表明［16］肺癌的CTP参数与微血管密度有关，刘佩等［17］研究表明肺癌双入口CT灌注参数与Ki⁃67阳性表达率相关，SPIRA等［18］研究发现，肺癌的分化程度越高，其血流量BF越高。

本研究所用到的320排容积CT由于其成像速度快，单次容积扫描轴向覆盖最大能够达到16 cm，能够最大限度减低肺部呼吸运动产生的伪影，同时基本上将多数肺内病变圈定在扫描视野内，最大限度的采集到病灶的灌注数据，因此更加有利于对肺内病变的诊断和治疗后的效果评估。

3.2 双入口灌注参数在肺内良恶性病变及肺癌中的临床价值通过320排容积CT成功对106例患者实施双入口肺部灌注，分别得到3组灌注参数PF、BF和PI。通过研究、分析发现良性的BF值小于恶性，良性的PI值大于恶性，其中PI的ROC曲线下面积最大，具有较高的鉴别价值，当PI阈值取52.75，其诊断的敏感度和特异度分别为81.0%、91.9%，均为最大。3种不同肺癌中，肺腺癌PF和PI值均大于肺小细胞癌，肺鳞癌PI值小于肺腺癌。在正常情况下，PA与BA并没有直接的关联，当恶性肿瘤生长时，随着时间的延长PA破坏也越来越严重，同时造成纤维素增生，进而造成肺动脉阻塞。随着肺循环受损加重，支气管动脉代偿性扩张并在肿瘤周围形成多发小血管包绕肿瘤组织。因此，在肺循环受阻情况下，造影剂反流入支气管动脉，支气管动脉血流量增多［19］。

本研究表明肺部肿块由BA及PA同时供血，其中恶性肿块主要由BA供血为主。320排容积CT双入口灌注参数能够很好的反映肺内病变微循环及双血供比例情况，为肺内病变的诊断提供了另一种影像诊断的方法，其中灌注指数PI对肺内良恶病变有着较好的鉴别诊断价值。肺腺癌PA供血比例较肺鳞癌及肺小细胞癌高，能够为不同类型肺癌的栓塞治疗及预后评估提供帮助。

本研究也存在不足之处，首先良恶性病例数相差较大加上在检查过程中一些主观因素如（呼吸屏气欠佳导致的伪影、ROI测量范围选择的合理性及科学性等），同时本研究中未将肺癌分型进行细化，如分化程度、位置及大小，有研究表明［20］肿瘤的灌注血流量与上述因素均有关系，这些会对实验数据的科学性造成一定的影响。后续将进一步完善病例数目，将肺癌的分类细化后分组比较。

［1］MILES K A，HAYBALL M P，DIXON A K.Functional images of hepatic perfusion obtained with dynamic CT［J］.Radiology，1993，188（2）：405⁃411.

［2］姚灵，郭晓山，张千里.CT灌注成像技术分析原发性肺癌的血供模式［J］.中国医学影像学杂志，2014，22（8）：607⁃609.

［3］马泽鹏，敖国昆，袁小东，等.肺癌双循环血供CT灌注的初步研究［J］.临床放射学杂志，2015，34（2）：204⁃207.

［4］高垒，杨青，胡亚彬，等.双入口CT灌注评价肺腺癌和肺鳞癌血供特征［J］.中国医学影像技术，2017，33（3）：419⁃422.

［5］洪涛，陈柱，肖恩华.CT灌注成像原理及其在急性胰腺炎中的临床应用［J］.中国CT和MRI杂志，2014，12（7）：109⁃111.

［6］LU N，FENG X Y，HAO S J，et al.64⁃slice CT perfusion im⁃aging of pancreatic adenocarcinoma and mass⁃form ingchronic pancreatitis［J］.Acad Radiol，2011，18（1）：81⁃88.

［7］张超波，曾怡群，卢伟光，等.低剂量CT灌注成像在脑梗死患者恢复期的应用［J］.实用医学杂志，2015，31（13）：2179⁃2181.

［8］钱昊初，郭文力，王思亮，等.宫颈癌Aquilion ONE 320 CT灌注成像表现初探［J］.中国临床医学影像杂志，2012，23（12）：853⁃855.

［9］董春玲，范维鹏，李世维.支气管动脉MSCTA在肺慢性炎症与肺癌中的诊断价值［J］.中国医疗前沿，2013，8：85⁃86.

［10］MCCULLAGH A.The bronchial circulation⁃worth a closer look：a review of the relationship between the bronchial vascula⁃ture and airway inflammation［J］.Pediatr Pulmonol，2010，45（1）：1⁃13

［11］YUAN X，ZHANG J，AO G，et al.Lung cancer perfusion：can we measure pulmonary and bronchial circulation simultane⁃ously？［J］.Eur Radiol，2012，22（8）：1665⁃1671.

［12］冯坤鹏.双入口CT灌注技术评价周围型肺癌血供特性［J］.中国医学影像技术，2014（10）：1514⁃1518.

［13］李波，卞佳，姜兴岳，等.双源CT灌注成像在肝转移瘤中的临床应用［J］.实用医学杂志，2013，29（20）：3394⁃3396.

［14］朱红洲.肝脏肿瘤的MR弥散加权成像和CT灌注成像的比较［J］.实用医学杂志，2009，25（8）：1252⁃1253.

［15］OHNO Y，NISHIO M，KOYAMA H，et al.Comparison of quan⁃titatively analyzed dynamic area-detector CT using various mathematic methods with FDG PET/CT in management of soli⁃tary pulmonary nodules［J］.AJR Am J Roentgenol，2013，200（6）：W593⁃602.

［16］DANIEL S，HELGE N，SVEN MICHAEL S，et al.Assessment of tumor vascularity in lung cancer using volume perfusion CT（VPCT）with histopathologic comparison：a further step toward an individualized tumor characterization［J］.J Comput Assist Tomogr，2013 ，37（1）：15⁃21.

［17］刘佩，岳松伟，高剑波，等.320排CT双入口灌注参数与肺癌Ki⁃67表达率的相关性分［J］.临床放射学杂志，2017，36（8）：1106⁃1109.

［18］SPIRA D，NEUMEISTER H，SPIRA S M，et al.Assessment of tumor vascularity in lung cancer using volume perfusion CT（VPCT）with histopathologic comparison：a further step toward an individualized tumor characterization［J］.J Comput Assist Tomogr，2013，37（1）：15⁃21.

［19］QIAO P G，HUANG Q，ZHOU J，et al.Feasibility of quantita⁃tive parameters of dynamically enhanced patterns of spiral com⁃puted tomography scanning integrated into tumourprogression before targeted treatment of non ⁃small cell lung cancer［J］.J Med Imaging Radiata Oncol，2015，59（2）：216⁃220.

［20］IPPOLITO D，CAPRARO C，GUERRA L，et al.Feasibility of perfusion CT technique integrated into conventional18FDG/PET⁃CT studies in lungcancer patients：clinical staging and function⁃al information in a single study［J］.Eur J Nucl Med Mol Imag⁃ing，2013，40（2）：156⁃165.