肺內結節或腫塊性病變CT灌注結果與病理對照的研究進展

揭廣廉　羅澤斌

[摘要]當前醫學影像學正在從傳統的以大體病理解剖為基礎的單純的形態學檢查向著能夠反映細胞、分子水平生理生化改變的形態學結合功能、代謝及分子影像學方向發展。cT灌注成像作為功能影像學的一種，在肺內結節或腫塊的研究方面，具有巨大的潛在的臨床價值。它作為一種安全、有效、無創的評價病灶內部血流情況的檢查手段，它不僅可以提供病變形態學方面的信息，還可以提供病變組織的血流動力學及功能學方面的信息，有利于病變的診斷與鑒別診斷、對病變療效的判斷及預后均具有極其重要的臨床價值。

[關鍵詞]肺；結節或腫塊；CT灌注；病理

[中圖分類號]R47-4

[文獻標識碼]B

[文章編號]2095-0616（2016）22-45-04

由于“異影同病，同病異影”交叉影像特點的存在，肺內結節或腫塊性病變的診斷與鑒別診斷一直是影像診斷工作的重點和難點。肺內結節或腫塊的常規影像學檢查方式包括x線、普通CT平掃，增強CT掃描，高分辨CT掃描，多層螺旋CT掃描，PET-CT，磁共振等，但這些方法大多只能提供形態學方面的信息，未能從病理基礎水平對病變的影像特征進行完美的解釋。實現肺結節或腫塊影像特征與病理基礎對照的有效結合，是目前研究的熱點和急需解決的棘手難題。CT灌注作為一種功能成像技術，它能夠準確、快速、無創地提供肺結節或腫塊性病變形態學及其微循環內血流動力學變化的豐富信息，有利于病變性質的判斷，具有重要的臨床應用價值。

一、CT灌注成像原理

基于中心容積定律及放射性示蹤劑稀釋原理的倫理基礎，CT灌注成像是指通過靜脈注射造影劑，同時啟動灌注掃描程序，對選定掃描范圍進行快速、動態、連續掃描，通過采集并獲得反映該掃描范圍內每一層面每個像素的密度隨時間的變化而改變生成的曲線，也就是時間一密度曲線。通過利用不同的數學計算模型可以得出各組織器官的血流相關參數，并以此來判斷及評估病變或正常組織的血流灌注情況。

CT灌注成像的數學模型主要分為兩種：非去卷積數學模型及去卷積數學模型。其中非去卷積數學模型是目前被最為廣泛使用的一種，因為此種方法操作簡單、方便，容易理解，其首先由Peters等提出，它的理論基礎是Fick原理，認為某組織器官中對比劑積累的速度為相應時間內動脈流入速度減去靜脈流出速度，即在一定的時間段內動脈流人量減去靜脈流出量等于該組織器官中對比劑的含量。此種方法的最大不足點是假設在組織器官的初始最大斜率這段時間內沒有靜脈流出與實際情況不符。非去卷積可分為瞬間法和斜率法和Patlak分析法。去卷積數學模型的特點是概念復雜，不必事先對組織血流動力學進行人為假設，可以更加準確的反映組織器官內對比劑隨時間的改變量。缺點是對噪聲及其敏感。

二、肺內結節或腫性病變的特點

由于“同病異影，異影同病”影像特點的存在，特別是對肺內結節或腫塊性病變的診斷與鑒別診斷，一直是影像診斷工作中急需解決的棘手難題。通常臨床上將直徑>3.0cm的病灶稱為腫塊，而直徑≤3.0cm的病灶稱為結節，直徑<1.0cm的病灶稱為微小結節，病灶直徑在3～5mm者稱粟粒樣結節。通常將肺內結節或腫塊分為良性和惡性病變兩大類，其中良性病變的病理組織學類型可分為結核、炎癥、真菌、錯構瘤、血管瘤等；而惡性病變則以不同組織學類型的肺癌多見。隨著影像技術的不斷發展及影像設備的革新，對肺部結節或腫塊性病變的分析由傳統的形態學向形態學和功能學相結合的方向過渡。肺部CT灌注成像作為功能成像的其中一種，包括單人口CT灌注成像（single CTperfusion imaging，S-CTPI），雙入口CT灌注成像（dual-input CT perfusionimaging，DI-CTPI）等，它是目前研究的重點和熱點，灌注成像不僅可以顯示病變形態學改變的信息，還可以提供病變組織的血流動力學及功能學方面的信息，有利于病變的診斷與鑒別診斷、對病變療效的判斷及預后均具有極其重要的臨床價值。

三、單入口CT灌注成像技術在肺內結節或腫塊性病變與病理對照的研究進展

3.1單入口CT灌注在肺部的研究

目前國內、外絕大多數都是采用將肺動脈為輸入動脈的單入口灌注（sin-gle input CT perfusion，SICTp）模式對肺部結節或腫塊進行研究，大多數研究結果認為血流量（BF，blood flow）及滲透系數（PS，permeability surface）是鑒別肺部結節或腫塊良、惡性的重要灌注參數，能夠對肺部結節或腫塊的良、惡性進行鑒別。大多數研究觀點一致認為良性結節的滲透系數（PS值）<惡性結節的滲透系數（PS值），惡性結節血流量（BF值）>良性結節血流量（BF值）。不同病理組織學類型的肺癌各灌注值之間無統計學差異，其灌注值與不同分化程度相關。大多數學者認為肺癌的分化程度與灌注值成正比，即分化程度越高，其灌注值便越高。有研究認為，肺惡性腫瘤的灌注值與腫瘤生長的位置、體積、形態均具有一定的相關性。

3.2肺結節或腫塊單入口CT灌注研究結果及現狀

紀俊雨等研究結果提示各型肺癌的BF值大小順序為鱗癌<腺癌及小細胞癌（P<0.05），各型肺癌的BV值大小順序為鱗癌<腺癌<小細胞癌，各型肺癌Ps值大小順序為鱗癌<腺癌<小細胞癌。胡麗麗等[6]研究結果表明Ps值表現為惡性組>炎性組>結核組。孫羽等結果提示：肺癌患者的BV值及PS值明顯高于炎性假瘤以外的良性病變。眾多研究表明，CT灌注參數值中PS對肺部結節或腫塊性病變良、惡性的鑒別診斷具有重要的價值，其中以BV的敏感性較好，PS的特異性性較高；綜合分析有利于提高診斷的準確性。

3.3不同性質的肺結節或腫塊單入口CT灌注結果與病理對照

Zhang將肺內結節分為惡性、良性和活動性炎性三組。由于肺內結節或腫塊的強化程度與病灶的血供及對比劑進入腫塊內血管外間質的量密切相關。肺結核的病理學特征為干酪樣肉芽腫或干酪性肺炎，其中央多為干酪性壞死組織，周邊為纖維包膜，僅有少許血供，在單入口肺CT灌注中大部分顯示為低灌注，周圍可見少許環狀高灌注。炎性結節早期，由支氣管動脈代償供血，新生小動脈擴張，毛細血管發育成熟，基底膜完整，可造成單位組織血流量增加，病變的CT灌注結果多表現為高灌注，BF值、BV值、Ps值均升高。隨著病程進展，血流速度減慢，局部血液淤積，隨之出現炎性肉芽組織，晚期纖維組織形成，使血管受壓變窄、扭曲。灌注結果大多表現為低灌注。肺惡性結節或腫塊主要由支氣管動脈供血，其可以使生物性質釋放出血管內皮生長因子來促進病灶內產生大量新生血管。新生血管內皮細胞基底膜不完整，引起腫瘤組織中血管容積及毛細血管的通透性增高，使得對比劑易透過，彌散較快。多數研究表明CT灌注結果表現為高灌注，Ps值明顯升高。

四、雙入QCT灌注成像技術在肺內結節或腫塊性病變與病理對照的研究

4.1單入口CT灌注與雙入口CT灌注的區別

肺是雙重血供器官，具有肺循環和體循環兩套血管系統，并執行不同的功能與作用。CT單入口灌注（sin-gle input CT perfusion，SICTp）模式的缺陷是假定肺內占位性病變僅為單一血供，將主動脈作為唯一的輸入動脈。關于肺癌的血供來源，至今仍存在一定的爭議，大部分學者認為肺癌僅由支氣管動脈供血，少部分研究者認為除了支氣管動脈，肺動脈也參與肺癌的血供。由于SI-CTP模型反映的是肺癌的優勢血供來源，而忽略了血供相對較少那一部分的血流灌注。因此，該灌注模式對其灌注結果的準確性必定會產生一定的影響。

雙入口灌注技術（dual-input CT perfusion，DI-CTP）最早是由Miles等提出，主要應用于肝臟灌注成像，由于肺臟與肝臟均具備兩套供血系統，具有類似的血流動力學特征。四年前袁小東博士首次提出了肺的雙入口灌注模型，即以肺動脈干作為肺循環輸入函數，以降主動脈作為體循環輸入函數，以肺內病灶作為組織衰減函數，以左心房達峰時間作為肺循環和體循環的區分標準。結果通過以下三個灌注參數值來表示，肺動脈血流量（PF，pulmonary flow）、支氣管動脈血流量（BF，bronchialflow）及血流灌注指數（PI，pulmonary index），其中PI=PF/（PF+BF）。通過大量的臨床病例追蹤及病理證實，雙入口灌注模型能夠定量分析肺內病灶體、肺循環各自所占的比例。

4.2肺結節或腫塊雙入口CT灌注研究結果及現狀

Ohno等通過對肺孤立結節的灌注研究認為相比于SI-CTP模型，DI-CTP模型對病變具有更好的定性診斷價值。Yuan等通過研究認為DI-CTP模型適合應用于肺癌的灌注研究。肺組織接受體循環和肺循環供血，在生理狀態下肺循環占絕對優勢，在病理狀態下體循環具有較強的可塑性。大量研究表明肺癌分別接受體循環及肺循環的供血，但其兩者所占比例有待進一步研究。劉立雄等研究結果表明BP在所得參數中鑒別各組最優。李利佳對23例活動性肺結核患者進行灌注掃描研究，認為結核性病變同時接受肺循環和體循環供血，其中肺循環占優勢。馬澤鵬等認為灌注值PT與肺癌的分化程度呈負相關，即隨肺癌分化程度的降低，灌注值PI呈增高趨勢。灌注值PF及BF與肺癌的分化程度無相關性。劉慧等結果表明良性病變組的BF值低于惡性病變組，惡性病變組的PF及PT值低于良性病變組，研究結果與不同性質肺占位的病理生理基礎基本一致。宋之光等利用西門子雙源CT掃描儀對30例周圍型肺癌進行前瞻性的灌注研究，結果提示CT灌注值與腫瘤微血管生成的相關性，肺腺癌的微血管生成高于肺鱗癌，CT灌注參數與MVD的相關性不同。

4.3不同性質的肺結節雙入口CT灌注結果與病理對照

由于急性炎性結節主要由肺動脈供血，因此肺動脈灌注值（PF值）較大。隨著病變的發展，活動性炎癥向慢性炎性結節進展中，肺循環內的細小動脈受壓，血流減慢，并血栓形成，導致肺動脈壓力增高，肺動脈血供減少，病灶多由支氣管動脈代償供血，此時雙入口灌注結果顯示支氣管動脈灌注值（BF值）升高。肺惡性占位性病變的血供主要來自于體循環的支氣管動脈，灌注結果表明病變的BF值高于PF值，且PI值較低。由于腫瘤新生血管基底膜不完整，血管通透性較高，血管床增加，且存在一定的動一靜短路，導致血管容量擴大。BF值在肺惡性結節與慢性炎性結節的鑒別診斷中具有重要價值。單純依某一灌注值難以對肺結節作出診斷，綜合分析PF、BF、PI各自所占的比例，可明顯提高診斷效能。肺結核的病理學特征為干酪樣肉芽腫或干酪性肺炎，當病灶中心為干酪壞死物，周邊為炎性肉芽組織時，灌注結果表現為周邊肺動脈灌注值（PF值）增加，主動脈灌注值（BP值）減低。當病灶周邊由纖維組織構成時，表現為PF及BF灌注值均減低，提示有少量增殖性和干酪性病變。

五、不足與展望

CT灌注目前存在的不足主要體現在增加了患者的輻射劑量；灌注彩圖的潛在價值有待充分開發及利用；不同的設備、灌注軟件及掃描方案影響不同研究結果之間的比較，缺乏統一的評判標準。CT灌注成像技術方興末艾，它作為一種安全、有效、無創的評價病灶內部血流情況的檢查手段，對腫瘤的診斷與鑒別診斷，在腫瘤的分期、生物學行為評估、療效評價等方面具有重要的臨床意義，具有廣闊的發展前景。