双源CT双能量肺灌注成像对肺动脉栓塞的诊断价值

沈维英，刘 虎，朱佩云，陈 园，乔洪梅，苏 刚，赵宏伟，蒋伟浩

浙江省嘉兴市第二医院放射科，浙江嘉兴 314000

肺动脉栓塞(pulmonary embolism，PE)是一种由肺动脉及其分支中栓子堵塞而引起的肺循环功能障碍综合征[1]，发病率高，仅次于冠状动脉粥样硬化性心脏病和高血压，病死率更是高达20%～30%。由于PE患者临床表现缺乏特异性，部分患者无临床症状，易导致漏诊、误诊，以致延误治疗[2]。CT肺动脉造影(CT pulmonary angiography，CTPA)作为一线首选的肺动脉成像方法，凭借其价格低廉、操作便利、安全无创和高敏感度、特异度等优势，已经逐步取代核素肺通气灌注扫描和经导管肺动脉造影，成为临床诊断急性肺动脉栓塞的金标准[3]。但是以往单纯CTPA扫描难以提供肺组织血流灌注信息，对于远端末梢的PE仍然无法显示。近年来，随着双源CT双能量肺灌注成像(dual-energy pulmonary perfusion imaging，DEPI)技术的成熟应用，1次扫描即可获得全肺的解剖结构数据和肺组织血流灌注信息，并能对肺动脉进行三维成像观察，对于小血栓和小的灌注缺失检出率明显提高。肺灌注图像是一种功能性成像，反映的是碘在肺实质内分布情况，也就是肺血在肺内分布，各种原因造成的肺血减少或分布不均，都可以表现为DEPI的灌注减低或缺失，如果单纯应用DEPI图像诊断PE具有一定的假阳性率。本研究回顾性分析了嘉兴市第二医院收治的疑似PE成功行DEPI及肺动脉成像一站式扫描成像的87例患者的临床资料，以图像后处理重建的CTPA诊断结果为参照标准，分别以患者和肺叶为评价单位，分析了DEPI对PE检出的诊断效能，探讨了其在PE患者中的临床应用价值。

资料和方法

资料来源2017年8月至2018年7月在浙江省嘉兴市第二医院收治的临床诊断疑似PE成功行DEPI检查且临床资料完备的87例患者，其中，男47例，女40例，平均(58.4±10.1)岁(41～76岁)。入选标准：(1)主要临床表现为呼吸困难、胸痛、心悸、咳嗽、咯血、烦躁不安等，已有检查或检验结果怀疑PE者；(2)下肢突然肿胀疼痛和局部皮温升高等下肢静脉血栓表现，同时伴呼吸困难、胸痛拟排除PE者。排除标准：(1)患者不配合或检查过程中病情突变导致检查失败者；(2)已有检查或检验结果明确肺部其他疾病(炎症、肿瘤、肺气肿、肺间质纤维化、胸腔积液等)或右心功能衰竭等可排除PE可能者。本研究经浙江省嘉兴市第二医院伦理委员会批准，所有患者均豁免知情同意。

检查方法采用西门子SOMATOM Definition Flash炫速双源螺旋CT，双筒高压注射器经肘正中静脉注入50 ml碘佛醇(320 mgI/ml)，流速4.0 ml/s，随后注入生理盐水30 ml，流速4.0 ml/s。扫描定位像后直接进行肺血容量灌注成像(lung perfused blood volume，Lung PBV)增强扫描，采用人工智能自动触发技术，感兴趣区设在肺动脉主干，阈值40 HU，达到阈值后延迟7 s启动扫描。具体扫描参数如下：管电压分别为100、140 kV，参考管电流分别为110、94 mAs，采用管电流自动调制CARE Dose 4D技术，视野(field of view，FOV)为293 mm，准直器为64×0.6 mm，扫描层厚5 mm，螺距为0.55，旋转时间0.28 s，扫描方向从头到足，扫描范围自胸廓入口至膈肌水平。

CTPA及DEPI图像后处理双能量CT检查结束后，原始数据被自动重建为3组层厚为0.75 mm的数据：100、140 keV及相当于120 kV的平均加权图像，平均加权图像的双能量融合系数采用设备默认设置0.6。所有图像均被传至西门子Syngo MMWP后处理工作站进行图像后处理。CTPA后处理：采用inspace软件对平均加权图像进行分析，对所得的薄层断层图像进行最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)、多平面重组(multi-planar reformation，MPR)及容积重组(volume rendering，VR)等后处理，获得肺动脉各个方位的二维及三维影像。DEPI后处理：将100、140 keV 图像调入Dual Energy软件中，采用Lung PBV分析模式进行处理，获得彩色编码的肺灌注图像，通过冠状位、矢状位、轴位观察灌注缺损区。

图像判读及诊断标准

图像判读：CTPA图像和DEPI图像均由2位副主任医师以上职称的资深医师共同判读，如有疑问处，两人协商一致后得出结论，分别以患者和肺叶为评价单位，记录2种方法诊断PE数量，其中CTPA图像与DEPI图像结果不相互参考，均独立分析。以患者为评价单位时候，只要发现1处及以上阳性病灶即判断该患者为PE阳性病例，不再具体比较该患者阳性病灶的数量及分布；以肺叶为评价单位时候，右肺分上叶、中叶、下叶共3个肺叶，左肺分上叶、下叶共2个肺叶，只要1个肺叶上发现1处及以上阳性病灶即判断该肺叶为PE阳性，不再具体比较该肺叶阳性病灶的数量。CTPA图像采用纵隔窗观察：设备默认设置为窗宽350 HU，窗位50 HU。

CTPA诊断PE的标准：增强肺动脉内出现中心性或偏心性充盈缺损，管腔狭窄、血管闭塞及血管腔内皮瓣样分隔，均判为阳性。

DEPI诊断PE的标准：与对侧或者相邻肺组织相比，肺野内出现局限性或楔形灌注稀疏和/或缺损，按肺段分布或斑片状、条带状灌注稀疏和/或缺损，均判为阳性[4- 5]。

统计学处理采用SPSS 23.0统计软件，计数资料的组间比较采用χ2检验，P<0.05为差异有统计学意义；以CTPA诊断结果为参照标准，分别以患者和肺叶为评价单位，采用诊断性试验计算DEPI对PE检出的诊断符合率、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、Youden指数、阳性似然比、阴性似然比；计算Kappa统计量评价DEPI与CTPA对PE的诊断结果之间的一致性，Kappa值<0.4表示一致性差，Kappa值>0.75表示一致性极好，Kappa值在0.4和0.75之间表示一致性较好。

结 果

以患者为评价单位，87例疑似病例中CTPA共诊断PE患者69例，采用DEPI共诊断66例，与CTPA诊断结果对照，显著相关(χ2=25.441，P<0.001)(表1)。DEPI与参照标准CTPA在诊断PE患者例数方面具有较好的一致性(Kappa值=0.571)。

表1 DEPI与CTPA对肺动脉栓塞诊断的一致性

分别以患者和肺叶为评价单位，DEPI对PE检出的诊断符合率分别为85.06%和89.57%，灵敏度为88.41%和76.80%，特异度为72.22%和96.82%，阳性预测值为92.42%和93.20%，阴性预测值为61.90%和88.02%，Youden指数为0.61和0.74，阳性似然比为3.18和24.15，阴性似然比为0.16和0.24。

以肺叶为评价单位，87例疑似病例中，以金标准CTPA诊断为PE的69例患者共345个肺叶肺栓塞情况作为最终的分析数据，采用CTPA共发现PE阳性的肺叶125个，DEPI共发现103个，与CTPA诊断结果对照，显著相关(χ2=206.286，P<0.001)(表2)。DEPI与参照标准CTPA在诊断PE阳性肺叶数方面具有极好的一致性(Kappa值=0.765)。

表2 DEPI与CTPA 对肺动脉栓塞阳性肺叶数诊断的一致性

讨 论

PE是临床诊疗工作中较为常见的一种疾病，欧美流行病学资料显示，PE 的年发病率大约在100/10万，由于临床特征表现多样且缺乏特异性，危害极大，单纯根据患者的临床特征进行诊断准确性较低。PE的影像学检查方法主要有普通X线、核素肺通气和/或灌注显像、超声、CT、MR检查和肺动脉造影等，每种检查方法都有其一定的优势。但是，普通X线胸片检查对急性PE病例诊断价值有限，超声心动图敏感度不高，核素肺灌注显像扫描特异度较低，MR肺动脉造影对症状较重的急性PE患者及部分磁共振禁忌证患者不适用，数字减影血管造影肺动脉造影为有创性检查，辐射剂量较大，其广泛应用受到限制[6]。本研究中DEPI的平均容积CT剂量指数为(6.8±1.3)mGy，平均剂量长度乘积为(197.1±48.6)mGy·cm，平均有效剂量为(3.2±0.5)mSv，辐射剂量大大降低。

近年来，随着影像学仪器设备及技术的发展，尤其是多排螺旋CT的普遍使用，CTPA在评价PE及其严重程度方面体现出了较多优势[7- 8]。CTPA可清晰观察到位于肺动脉主干、叶、段肺动脉内的栓子，影像学上表现为肺动脉内充盈缺损或截断征象，并根据其特异性影像学表现判断患者是否发生PE及其程度。但是肺栓塞的评估不应仅局限于管腔内栓子，因管腔狭窄所致的远端肺组织血流动力学改变对于临床治疗也至关重要，这也是DEPI的优势所在，可以通过伪彩图颜色直观显示碘在肺实质内的分布情况，各种原因导致的肺血减少或分布不均，表现为DEPI的灌注减低或缺失，伪彩图显示为黑色。本研究以CTPA诊断结果为参照标准，分别以患者和肺叶为评价单位，统计分析DEPI对PE检出的诊断效能，发现以肺叶为评价单位时候，DEPI与CTPA诊断结果相对照，两者显著相关，DEPI与参照标准CTPA在诊断PE阳性肺叶数方面具有极好的一致性。以患者为评价单位时候，DEPI与CTPA诊断结果相对照，两者显著相关，DEPI与参照标准CTPA在诊断PE患者例数方面具有较好的一致，这与本组87例患者中有8例为部分性PE，CTPA上显示肺动脉内有栓子栓塞，但局部肺血流并没有完全阻塞，其对应区域血流灌注并没有受影响有关，栓塞严重程度和发生部位直接影响了DEPI范围的类型。蒲艳军等[4]研究发现，Lung PBV 灌注缺损出现的数量，与部分性PE呈中等相关，与完全性PE呈显著相关，本研究结果与其基本一致。

本研究发现，分别以患者和肺叶为评价单位，DEPI对PE检出的诊断符合率分别为85.06%和89.57%，灵敏度为88.41%和76.80%，特异度为72.22%和96.82%，阳性预测值为92.42%和93.20%，阴性预测值为61.90%和88.02%，Youden指数为0.61和0.74，阳性似然比为3.18和24.15，阴性似然比为0.16和0.24，除阳性预测值指标外，其余各指标与国内贾飞鸽等[9]研究结果基本一致，本研究阳性预测值明显高于以上学者研究，推测与两者图像判读标准不完全一致有关。本研究以患者为评价单位时候，只要发现1处及以上阳性病灶即判断该患者为PE阳性病例，不再具体比较该患者阳性病灶的数量及分布；以肺叶为评价单位时候，右肺3个肺叶，左肺2个肺叶，只要1个肺叶上发现1处及以上阳性病灶即判断该肺叶为PE阳性，不再具体比较该肺叶阳性病灶的数量，而上述学者具体比较最终栓子病灶的数量。阳性似然比表示真阳性与假阳性之比，表明DEPI阳性时患PE与未患PE机会的比值，比值越大患病概率越大。本研究中，以肺叶为评价单位时阳性似然比为24.15，远远高于以患者为评价单位时，是因为以肺叶为评价单位时是以金标准CTPA诊断为PE的69例患者肺叶肺栓塞情况作为最终分析数据导致的。阴性似然比表示假阴性与真阴性之比，表明DEPI阴性时未患PE与患PE机会的比值。本研究中以患者为评价单位时阴性似然比为0.16，低于以肺叶为评价单位时，也是上述原因所致。双能量CT的出现，实现了单次成像同时评估肺栓子和肺实质，并且CT肺动脉图像与CT肺灌注图像在诊断肺栓塞上可以起到互补作用，两者联合可以提高对外周小栓子的诊断准确度[10]。如果在图像后处理阶段充分结合计算机辅助设计人工智能技术的应用[11]，可以提高肺动脉内血栓栓子的检出率和检出数量，尤其是外周细小PE。由此可见，DEPI和肺动脉成像一站式扫描成像，一次扫描能同时获得两种图像信息，同时评价PE及肺组织血流灌注情况。单纯分析CTPA图像，对于远端末梢的PE无法显示，容易漏诊，单纯应用DEPI图像诊断PE又具有一定的假阳性率，如果联合DEPI和CTPA应用，将大大提高PE诊断的准确率。

本研究创新之处是分别采用以患者和肺叶两种评价单位对DEPI对PE的诊断效能进行了评估，尤其以肺叶为评价单位时，为排除因基础心肺功能或肺部病变导致DEPI假阳性的这部分病例的干扰，采用69例CTPA阳性患者(并非阳性肺叶)资料为金标准进行统计分析栓塞肺叶的情况，更能真实反映DEPI在肺叶PE方面的诊断效能。本研究中DEPI表现阳性、CTPA却为阴性的5例患者中有4例就属于这种情况，伴发其他病变导致的肺血减少或分布不均从而导致肺灌注缺失或减低，另1例为CTPA漏诊。DEPI表现假阳性的病例中，部分肺组织灌注不均密度减低，但是CTPA图像上却未发现阳性栓子，笔者推测主要原因为：正常生理肺组织的血流灌注并不是均匀的，局部血流分布受诸如重力因素、微循环系统的血压、心输出量等的影响，在直立时两下肺的血流灌注高于两上肺，而卧位时下垂部分的血流量高于非下垂部分，再加上这部分病例本身为伴有基础心肺功能疾病根据已有检查结果无法排除PE诊断的患者，DEPI图像表现肺灌注减低的部分或位于肺部非下垂部分，或由于肺部纤维化导致的肺血减少引起。本研究不足之处是病例数量有限，另外，本研究中CTPA和DEPI图像均独立分析，互不参考，未进一步比较研究联合应用CTPA和DEPI两种成像方式共同诊断时候PE的诊断准确率情况，对本研究最终结果有一定的影响。本研究只针对能谱CT图像进行主观定性观察判断肺灌注情况，未进一步对肺灌注缺失或减低部分区域进行碘值的定量测量，也是本研究的不足，课题组下一步将重点对此进行深入研究。

综上，DEPI 对于PE的检出具有较高准确率、敏感度和特异度，将DEPI联合CTPA应用可同时得到解剖结构和功能信息影像，大大提高PE的诊断准确率，为肺栓塞的评估、治疗方法的选择、术后随访提供了更多的可靠依据，应作为临床疑似PE患者的首选检查方法。