CT 血管造影肺动脉容积测量诊断肺动脉高压的价值分析

郑亮

肺动脉高压（pulmonary hypertension，PH）是肺动脉压力升高超过一定界值的一种血流动力学和病理生理状态，是一种独立疾病，也可以是并发症或综合征。其血流动力学诊断标准为：海平面静息状态下，右心导管造影（right heart catheterization，RHC）检测肺动脉平均压大于等于25 mmHg［1］。PH可主要发生或由多种疾病引起，包括先天性心脏病、左心疾病、结缔组织病和慢性血栓栓塞性疾病［2］。如不及时治疗，PH 预后不良，肺动脉压持续升高，导致肺血管系统不可逆转的重塑，最终导致右心衰竭［3］。因此，早期诊断和治疗干预对于肺动脉高压预后至关重要。然而，PH 的临床症状如呼吸困难、疲劳和心悸是非特异性症状，通常不会立即提示PH 的诊断［1］。此外，心导管造影作为有创性检查，存在潜在风险和并发症［4］。笔者通过回顾性分析患者CT 肺动脉成像（CT pulmonary angiography，CTPA）表现，旨在探讨通过CTPA 三维容积测量对肺动脉高压患者的诊断价值。

资料与方法

1.一般资料

回顾性分析2018 年8 月～2020 年6 月期间我院所有接受RHC 和CTPA 检查的疑似肺动脉高压患者的初步诊断检查记录（194 例）。排除标准为肺栓塞性疾病（113 例），CTPA 与RHC 间隔超过30 d（3 例），非诊断性CTPA（3 例），RHC 测量缺失（1 例），获得最终研究人群70 例（表1）。选择CTPA 上的慢性血栓栓塞性疾病作为排除标准，因为腔内血栓会减少肺动脉血管对比度，从而影响血管容量测量。从记录中获取患者特征（性别、年龄、身高、体重）；根据Du Bois 公式将获得的身高和体重值计算每位患者的体表面积（body surface area，BSA）。参照纽约心脏病学会（New York Heart Association，NYHA）WHO 心功能分级标准，将肺动脉高压患者分为Ⅰ～Ⅴ级。

表1 两组患者的临床资料比较（）

表1 两组患者的临床资料比较（）

2.成像技术和参数

采用Canon Aquilion One 320 排CT。所有患者均仰卧位进行扫描。使用双筒高压注射器，静脉注射非离子型对比剂（碘普罗胺，370 mg I/ml）。碘对比剂注射方案：第一期以5 ml/s 流率注射0.7 ml/kg的对比剂用量，第二期以5.0 ml/s 流率注射30 ml生理盐水。成像参数：管电压120 kV，管电流300～500 mA，扫描方式160 层螺旋扫描，螺距0.15～0.22，转速0.35 s/r。使用对比剂跟踪自动触发扫描，动态监测主肺动脉CT 值，触发阈值为110 HU，吸气屏气后以头向足方向从肺尖扫描至膈顶部。

3.图像分析

选择清晰显示血管的源图象传至Vitrea FX后处理工作站以标准化方式对肺动脉进行分割。首先，通过标记肺动脉瓣水平、主肺动脉分叉以及右上叶和左上叶肺动脉的分支分界点手动定义每个血管段。然后利用软件计算获得主肺动脉容积（main pulmonary artery volume，MPAV）、左肺动脉容积（left pulmonary artery volume，LPAV）、右肺动脉容积（right pulmonary artery volume，RPAV）以及三者测量的总和肺动脉容积（pulmonary artery volume，PAV）（图1、2）并根据受试者的体表面积进行校正。为与常用测量指标进行比较，主肺动脉（main pulmonary artery，MPA）、左肺动脉（left pulmonary artery，LPA）、右肺动脉（right pulmonary artery，RPA）和升主动脉（ascending aorta，AA）的轴向直径在标准化位置手动测量［5］：主肺动脉直径（main pulmonary artery diameter，MPAD）和升主动脉直径（ascending aorta diameter，AAD）在右肺动脉水平获得［6］。左肺动脉直径（left pulmonary artery diameter，LPAD）和右肺动脉直径（right pulmonary artery diameter，RPAD）分别在MPA 分叉处远端1.5 cm 处测量（图3）。计算MPAD 与AAD 的比值（rPA）。测量均以随机顺序进行，并且对诊断和3D分割结果不知情。所有图像分析由3 名从事胸部影像诊断的医师（工作经验5 年以上）对扫描图像进行分析，在影像工作站上分析图像及测量心血管管径。心血管管径的各个有效数据取3 人测量的平均值。

图1 PH 患者，女，58 岁，胸闷、乏力，心功能Ⅲ组。a)胸部CTPA 轴面图像示意图；b)3D PAV 测量示意图测量所得MPAV 为62.64 ml，LPAV 为17.45 ml，RPAV 为21.36 ml，PAV 为101.45 ml图2 男，41 岁，无肺部疾病史，行CTPA 排除肺栓塞。a)胸部CTPA轴面图像示意图；b)3D PAV 测量示意图测量所得MPAV 为15.75 ml，LPAV 为11.02 ml，RPAV 为12.86 ml，PAV 为39.63 ml图3 PH 患者，男，39岁，头晕、胸闷，心功能Ⅲ组。a)CTPA 示MPA、AA、RPA 测量方法，MPAD 为4.28 cm，AAD 为2.80 cm，RPAD 为2.76 cm；b)CTPA 示LPA测量方法，LPAD 为2.91 cm

4.统计学分析

采用SPSS 22.0 统计分析软件。计量资料采用均数±标准差表示；使用双侧t 检验比较PH 患者和对照组之间肺动脉参数的差异；使用ROC 曲线评价肺动脉参数诊断肺动脉高压准确度，确定最佳诊断界值、敏感度和特异度，计算和比较ROC曲线下面积（area under curve，AUC）；使用Pearson等级相关系数分析肺动脉体积、肺动脉直径和平均肺动脉压之间的相关性。P＜0.05 为差异有统计学意义。

结果

PH 患者组与对照组相比所有肺动脉直径测量值均显着升高。两组各测量值之间差异有高度统计学意义（P＜0.001）（表2）。各测量参数中MPAD的AUC 值0.933 高于其他指标，提示MPAD 对于PH 具有较高诊断价值。MPAD 敏感度和特异度为85%和80%，诊断界值2.86 cm。RPA 为82.5%和72.5%，诊断界值0.887。这些测量值与之前的研究结果相当，在调整BSA 后无显著差异［7,8］。

表2 所有患者的二维和三维肺动脉测量

经过BSA 调整的MPA、LPA 和RPA 的体积测量在敏感度和特异度方面与直径相当（表3）。调整后的MPA 和rPA 的曲线下面积分别为0.915和0.787。PAV 经BSA 调整，显示AUC 为0.923，敏感度和特异度分别为92.5%和80%，诊断界值为28.63 ml/m2，均优于其他指标。

表3 所有患者经BSA 调整后的二维和三维肺动脉测量结果

与其他心血管参数相比较，MPAV、PAV 与RHC 有很强的相关性，相关系数r=0.734 和r=0.788（P＜0.001，表4）。

表4 肺动脉高压组与测量参数之间的相关性分析

讨论

1.明确诊断患者PH 的重要性

肺动脉高压是一种严重的致命性疾病，其可能是特发性的，也可能是先天性心脏病、自身免疫病、感染等疾病的最终结果［9］，引发肺血管重构，随后右心室重构，如果无有效治疗措施，最终可致右心衰竭和死亡［10］。据估计，全球目前约1%人口患有肺动脉高压，在65 岁以上的人群中，这一比例高达10%［11］，女性中较常见，男女比例约为1∶4［12］。随着规范的临床诊疗，患者5 年生存率已提高到50%～60%［13］。

2.PH 主要评估方法

目前评估肺动脉压力的主要方法有RHC 和多普勒超声心动图。RHC 是公认的诊断PH 的金标准，但由于其具有一定的创伤性，且操作复杂、费用昂贵，限制了其在临床上的推广应用。多普勒超声心动图是临床筛查PH 最常用的检查方法，具有无创、便捷的优点，并且与根据三尖瓣反流速度估测的肺动脉收缩压与RHC 测量结果有很好的相关性［5］，但该方法受检查者经验、受试部位声窗限制的影响较大。

CTPA 具有快速、有效、无创的优点，随着多层螺旋CT 技术的发展，其在诊断PH 上的应用也逐渐增多。可以通过测量主肺动脉和右心室等径线来发现和评估PH，具有简单、方便的特点，已成为PH 诊断和治疗前评价的重要方法［14］。

CT 三维容积测量已用于包括全肺容量测量、肺气肿严重程度评估和肿瘤体积测量在内的适应证［15-17］，相对较少的研究探索使用CT 进行肺动脉体积评估。随着测量软件技术的不断发展肺动脉体积测量速度、准确性及可重复性越来越高［18］。本研究使用的三维容积分析系统（FUIJFLIM Corporation SYNAPSE 3D）是一种新型多功能分析软件，该软件用识别引擎（image intelligence）技术自动识别和提取目标血管，通过判断肺动脉的CT阈值（HU），确定提取范围，进一步识别这个阈值范围内肺动脉形状以及血管之间的距离。通过CT阈值以及血管形状和距离的双重识别进行提取，既提高了分离提取的精度，并缩短了提取时间［19］。

肺动脉三维容积测量相对于直径测量具有较大优势［5］。一项基于MRI 的41 例参与者的病例对照研究表明，通过三维容积测量与中央肺动脉的直径测量相比较对肺动脉高压患者的识别得到了改善，但缺少针对金标准RHC 的诊断准确性的探讨［5］。另一项针对16 例慢性睡眠呼吸暂停综合征患者的病例对照研究报道，通过RHC 测量的肺内血管容积与mPAP 之间存在高度相关性，但受研究设计限制，缺乏与肺动脉直径测量的比较结果［20］。腹主动脉瘤及其他血管系统的研究［21］也描述了三维容积测量的潜力。三维容积测量能更准确地检测所有三个维度的形态变化以及提供相对于直径测量更高的可靠性［5］。肺动脉因动脉内压升高而发生的三维几何变化，与仅在单个位置测量肺动脉直径相比，量化整个血管的三维几何变化更能提高诊断PH 的可靠性。在临床环境中肺动脉直径的测量更容易进行，测量的预测值可能足以满足临床常规需求。

3.结果分析及总结

与对照组相比，使用CTPA 对肺动脉进行三维容积测量显示MPA、LPA 和RPA 的体积以及这些体积的总和显着增大。经BSA 调整后，各肺动脉容积AUC 值略升高，显示出与常用主肺动脉血管直径相当的AUC，PAV 显示出最高的AUC 值和更高的敏感度和特异度。肺动脉血管直径除LPA外AUC 值略下降。有研究报道随着体重、BMI 及BSA 的增加，肺动脉CT 值呈递减趋势，且与上述指标呈负相关［22］。

与先前发表的数据相似，本研究PH 患者队列中显示中央肺动脉直径大小显着增加，平均MPAD为33.8 mm，明显高于使用Framingham 心脏研究确定的男性29 mm 和女性27 mm 的临界值，并且显着高于其他研究的诊断界值［7］。对照组显示平均MPAD 为25.7 mm。

超过20 项研究通过CTPA 测量肺动脉评估PH，最常见的指标是MPA 的直径以及MPA 和AA 的直径比［23］。尽管先前的研究已经证明PH 患者的肺动脉直径通常增加，但这些测量的敏感度和特异度是可变的，因此限制其用作诊断工具。本研究中肺动脉直径测量的敏感度和特异度略高于2014 年用于检测PH［13］的测量分析报告。尽管通过观察周围肺血管，PH 与肺动脉直径增加相关，但单个使用肺动脉直径可能不足以准确评估血管的几何变化［24］。建立肺动脉横截面积参考值而进行的分析表明血管横径很少是完美的圆形［25］。利用体积分析可解决血管形状的不对称性，并对中央肺动脉解剖结构变化更好地评估，而单次MPAD测量可能会忽略这些变化。Froelich 等［21］探讨了使用肺动脉三维容积诊断PH，但这项研究对象较少（16 例）以及受测量肺动脉最近端部分的技术限制。Rengier 等［5］使用磁共振血管造影方案，使用指数肺动脉容积测量检测PH，证实其高特异性和敏感性。Melzig 等［27］使用CTPA 的自动化方案，该方案通过MPA 体积验证肺动脉高压AUC 为0.90，用于诊断RHC 证实的PH。本研究测量结果与这些数据相对应，另外还发现通过使用肺动脉容积的总和增加了AUC 值。

笔者的研究试图包括一组异质性PH 患者，扩大无创测量PH 的范例。这些患者通常不包括在过去的研究中，较少用于RHC，但当PH存在时仍有较高的发病率和病死率［27,28］。测量肺动脉血管直径是手动进行的，准确度低于3D 自动分割测量算法。随着3D 自动分割测量变得越来越普遍，可通过更高的一致性和准确性进一步提高该技术作为诊断工具的潜力。

本研究不足之处：（1）研究为回顾性队列研究，可能存在选择偏倚。（2）排除了慢性血栓栓塞性肺动脉高压患者，因为担心残余栓塞性疾病或肺动脉充盈缺损可能干扰肺动脉容积的测量。由于本研究显示MPAD 作为与肺动脉相关性较强的指标，慢性血栓栓塞很少影响MPA，因此未来的研究应包括慢性血栓栓塞性疾病。（3）对照组与肺动脉高压组相比平均年龄较低，较年轻的受试者倾向于具有较大的肺动脉体积［6］。（4）使用碘化对比剂，这将限制患有肾病或对比剂过敏的患者群体使用该方法评估。

综上所述，使用CTPA 对肺动脉进行三维容积分析相对于通常使用的肺动脉直径的测量更有助于诊断肺动脉高压。