双层探测器光谱CT能谱成像对亚段肺栓塞的应用

吴勇，胡曙东，黄虹，刘丽，乔红艳

江南大学附属医院医学影像科，江苏 无锡 214122；*通信作者 乔红艳 xiaoqiao986308@163.com

肺栓塞（pulmonary embolism，PE）是以栓子造成肺动脉堵塞而导致肺循环障碍为主要特征的疾病，病情变化快，患者发病后会出现呼吸困难、胸痛等症状，如治疗不及时，死亡率可高达30%[1]。亚段肺栓塞（subsegmental pulmonary embolism，SSPE）是指4级及以下肺动脉血管的栓塞，易漏诊、误诊，死亡风险与中央型PE无明显差异，故早期诊断尤为重要[2]。目前临床上常用的无创检查方法为CT肺动脉造影（computer tomography pulmonary angiography，CTPA），具有扫描速度快、价格相对低廉等优点，敏感度与特异度可达到86%、90%，成为PE的首选检查方法[3-4]。但普通CTPA对SSPE的误、漏诊率较高，且无法准确反映血流灌注情况[5]。近年来，随着能谱CT的应用，其比常规CT有更高的信噪比以及能提供各种物质信息[6-7]，碘密度图、单能量图像等已经在肺血管成像中得到广泛应用[8-9]，而目前对有效原子序数在肺动脉血管成像中的研究较少，本研究拟通过对有效原子序数的应用，探讨其对检出SSPE的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2020年11月—2021年8月江南大学附属医院临床疑诊PE且行能谱CT的88例患者的影像资料。纳入标准：①有胸闷、胸痛等临床症状；②无严重肺部基础性疾病（如严重支气管扩张、严重间质性肺疾病等）。排除标准：①有肺部手术史；②大量胸腔积液致肺不张；③图像质量无法满足诊断要求。最终纳入78例，男32例，女46例，年龄35～74岁，平均（55±13）岁，平均体重（67±15）kg。本研究经本院伦理委员会批准（LS2021085），并获得患者知情同意。

1.2 仪器与方法 采用Philips IQon Spectral CT进行图像采集。首先行常规胸部平扫，扫描范围为胸廓入口到膈肌水平，包括整个肺野。扫描参数：机架旋转时间0.4 s/周，螺距1.015，床速39.37 mm/周，管电压120 kV，管电流600 mAs，层厚和间隔均为0.625 mm，FOV 350 mm×350 mm。对比剂碘佛醇（320 mg I/ml），采用双筒高压注射器经肘静脉注射，注射速度为5 ml/s，总量40 ml，随后按同样速度注射生理盐水30 ml。应用人工智能触发扫描系统延迟时间确定，将感兴趣区（ROI）设在主肺动脉主干，当监测阈值达到80 Hu时，延迟4.5 s后扫描自动开始。扫描方向为头足方向，平均扫描时间3.5 s。图像采集完成后：①采用迭代技术重建获得常规CTPA图像；②光谱重建生成全息光谱图像，用于在后处理工作站（Intelli Space Portal version 10.0，Philips）中实时获得有效原子序数图像和碘密度图。所有图像重建层厚1.0 mm，层间距1.0 mm。

1.3 图像分析 ①由1名具有3年工作经验的放射科低年资医师和1名具有10年工作经验的放射科高年资医师对CTPA图像进行独立双盲法阅片，2周后再由上述2名医师对CTPA联合有效原子序数图进行独立双盲法阅片，记录两组图像中发现的栓子数目及其位置。另外由2名具有20年以上工作经验的医师作为专家组，对所有影像资料综合分析，确定栓子数目及位置，结果不一致时协商确定，以专家组结果作为诊断“金标准”。CTPA图像诊断PE的标准[10]：肺动脉内见部分或完全充盈缺损、管腔狭窄或闭塞。能谱CT有效原子序数图诊断PE的标准[5]：以对侧或同侧灌注正常区为参照，灌注稀疏或缺损为阳性，见图1。②亚段栓塞肺组织的有效原子序数：测量明确可见栓子的灌注减低区，取其最大层面及相邻上、下层面画同样大小的圆形ROI，面积为100～150 mm2，拖动ROI至相应层面邻近正常肺组织，3次测量结果均取平均值，测量时避开血管、伪影。③亚段栓塞肺组织的碘密度：测量方法同有效原子序数图。将同一病例中的有效原子序数图与碘图进行对比分析，观察两者对检出亚段栓子的差异。

图1 男，61岁，PE。A.右肺上叶肺癌，邻近亚段肺动脉受侵狭窄（箭）；B.有效原子序数图：受侵肺动脉远端楔形的灌注减低区（箭）；C.碘密度融合图：受侵肺动脉远端楔形的碘密度减低（箭）

1.4 统计学分析 采用SPSS 26.0软件。符合正态分布的计量资料以±s表示，采用t检验；计数资料以例数或百分比表示，采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 栓子数目及位置 78例患者中，54例诊断为PE。专家组结果为228处栓塞（肺叶48处、肺段143处、肺亚段37处）。在单独的CTPA图像中，高年资医师共检测到224处栓塞（肺叶48处、肺段143处、肺亚段33处），低年资医师检测到205处栓塞（肺叶48处、肺段132处、肺亚段25处）。联合有效原子序数图后，高年资医师共发现227处栓塞（肺叶48处、肺段143处、肺亚段36处），低年资医师共检测到220处栓塞（肺叶48处、肺段139处、肺亚段33处）（表1）。与单独的CTPA图像相比，低年资医师联合有效原子序数图与CTPA图像可检测到更多的肺亚段栓塞[25（67.6%）比33（89.2%）；χ2=5.103，P=0.024]，而高年资医师在联合有效原子序数图后发现的肺亚段栓塞略多，差异无统计学意义[33（89.2%）比36（97.3%）；=χ2=1.930，P=0.165]。

表1 各组图像检测出栓子数目及位置

2.2 亚段栓塞肺组织定量分析 亚段栓塞肺组织的有效原子序数为7.64±0.57，正常肺组织为11.06±0.47，差异有统计学意义（P＜0.01）。亚段栓塞肺组织的碘密度值为（0.28±0.18）mg/ml，正常肺组织为（1.61±0.29）mg/ml，差异有统计学意义（P＜0.01）（表2）。在36处明确可见栓子的SSPE病例中，均全部检测出灌注缺损区（图2）。

表2 亚段栓塞肺组织与正常肺组织有效原子序数及碘密度值

图2 女，76岁，肺栓塞。A.左上肺前段肺动脉内栓子（箭），管腔未完全闭塞（附壁型），远端血流通畅；B.有效原子序数图示：栓塞血管周围灌注稍欠均（箭）；C.碘密度融合图：左上肺前段肺动脉栓子（箭），周围灌注未见异常

3 讨论

3.1 有效原子序数图的价值 虽然SSPE通常引起的临床症状较轻，但是当其发生在有基础性心脏病或肺部疾病的患者时，症状可能会更严重，有研究表明SSPE患者倾向于发生深静脉血栓栓塞，其危险性与段以上PE相近[11]，因此及时、准确地诊断SSPE非常重要。然而SSPE易漏诊，主要是由于亚段肺动脉观察困难、放射科医师经验不足等原因导致[12]。有效原子序数图是基于组织原子序数的彩色编码，用来描述每个像素的物质组成，可以用来进行物质检测、鉴别及物质分离等，将不同组织成分差异可视化[13-14]。SSPE在有效原子序数图中最典型的表现呈楔形或三角形，尖端指向肺门，所有确诊病例均具有此征象。本研究中CTPA联合有效原子序数图的诊断方法显著提高了低年资医师对SSPE的检出率，主要是由于有效原子序数图通过颜色的差异直观地提示肺组织灌注缺损区，从而避免低年资医师因观察不仔细、对解剖不熟悉等造成漏诊。本研究中高年资医师利用有效原子序数图并未显著提高诊断率，但在研究过程中发现，经有效原子序数图筛选，可以明显节省检出栓子的时间，具体效能有待进一步研究。1例确诊患者中，CTPA未发现明确的栓子，仅有肺组织的灌注不均匀，造成该结果的可能原因为远端小分支内存在微小栓子，CTPA无法显示[15]。

3.2 有效原子序数图的不足 在肺动脉管腔未完全闭塞时，有效原子序数图可表现为假阴性，可能因为肺是双重供血器官且狭窄管腔仍有部分血流通过，导致远端肺组织血流灌注未受影响。需要注意的是，肺内渗出性病变、支气管扩张等疾病亦可导致局部肺组织的有效原子序数减低，因此需要借助肺窗排除PE以外的疾病。另外，上腔静脉因造影剂浓度较高，周围可出现严重的伪影，可能会对诊断产生影响。

3.3 有效原子序数与碘密度的对比 本研究中亚段栓塞肺组织内有效原子序数和碘密度均较正常肺组织明显减小，可能是因为造影剂中含有大量高原子序数的碘离子，当发生肺栓塞时，远端肺组织血流量减少，含碘量下降所致。杨彦兵等[16]报道灌注减低区与正常肺组织间有效原子序数无显著差异，与本研究结论不一致，推测为扫描的机器和后处理软件不同所致。Celtikci等[17]报道发生栓塞的肺实质碘密度较正常肺实质减低，与本研究结果一致。能谱CT投入临床应用以来，有效原子序数图主要应用于结石成分分析等，鲜有报道对PE的研究，而碘密度图广泛用于PE的研究中且得到证明能反映肺内的血流灌注[18-19]，亦有助于发现肺动脉细小分支内的栓子及隐匿性PE。本研究中有效原子序数图与碘密度图均对SSPE所致的低灌注表现出一致性，说明有效原子序数对血流灌注的评价同样具有价值。有研究显示肺动脉灌溉缺损指数与PE预后程度呈正相关，即指数越高，栓塞程度越大[20]，碘密度及原子序数作为反映灌注的定量参数，能否预测PE预后程度，将是今后的研究方向。

3.4 本研究的局限性 ①样本量较小，将在未来的研究中继续增加样本量观察结果的可靠性。②无法完全排除假阳性病例，今后将结合核素灌注和病例随访进一步研究此类人群。③以专家组结果作为诊断PE的“金标准”，缺乏客观性。

总之，能谱CTPA扫描不仅能获得肺血管的解剖信息，还能同时反映肺内血流灌注的情况，有效原子序数图更可以帮助低年资医师提高SSPE的检出率，具有重要的临床价值和广阔的应用前景。