肺結節或腫塊320排動態容積CT雙入口灌注成像與病理的對照

許定華， 揭廣廉， 夏俊， 羅澤斌， 黃毅鴻

肺結節或腫塊320排動態容積CT雙入口灌注成像與病理的對照

許定華， 揭廣廉， 夏俊， 羅澤斌， 黃毅鴻

目的：探討肺結節或腫塊性病變320排動態容積CT雙入口灌注成像與病理基礎的關系，研究肺內不同組織學類型病變灌注特點與血流動力學規律。方法：搜集本院2016年8月-2017年2月的50例經手術切除(41例)、穿刺活檢(9例)病理組織學證實的肺內結節或腫塊性病變患者，包括肺腺癌12例，肺鱗癌8例，小細胞肺癌6例，急性炎癥9例，慢性炎癥7例，肺結核8例。所有患者行320排動態容積CT灌注掃描，得到相關的灌注參數結果與病理結果進行對照分析。結果：肺內良性與惡性結節或腫塊的支氣管動脈血流量(BAF)、灌注指數(PI)差異均具有統計學意義(P<0.05)。肺內良性與惡性結節或腫塊的肺動脈血流量(PAF)值差異無統計學意義(P>0.05)。PI鑒別良惡性腫瘤的最佳閾值為57.65，敏感度為90.0%，特異度為66.7%，陽性預測值87.5%，陰性預測值85.5%。肺結節或腫塊的灌注結果與其病理類型有關。結論：肺結節或腫塊的灌注結果與病理類型具有密切的關系，惡性病變以支氣管動脈供血為主，良性病變以肺動脈供血為主。320排動態容積CT肺雙入口灌注掃描成像技術在鑒別肺部病變的良惡性中具有重要的作用。

體層攝影術，X線計算機； 雙入口灌注； 肺腫瘤； 病理

肺癌是肺部最常見的惡性腫瘤，它是目前全世界發病率和死亡率最高的惡性腫瘤之一。肺內結塊性病變形態多樣，種類繁多，加上“同影異病，異影同病”影像特點的存在，使得肺內結節或腫塊性病變性質的診斷與鑒別診斷一直成為影像診斷工作的重點和難點。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亟待解決的棘手難題。灌注成像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，有利于病變的診斷與鑒別診斷。本研究采用肺雙入口CT灌注掃描，可以對肺內結塊性病變體循環和肺循環的血供特點及其比例進行定量分析與測量，探討病灶的灌注特點與病理基礎間的關系。

材料與方法

1.研究對象

圖1 肺內良、惡性結節或腫塊性病變的PI值的ROC曲線。

搜集廣東醫科大學附屬醫院2016年8月-2017年2月經胸部X線或者胸部CT平掃檢查發現肺內結節或腫塊的50例患者行320排動態容積CT肺雙入口灌注掃描，男30例，女20例，其中惡性病變26例，良性病變24例。50例均經手術切除(41例)、穿刺活檢(9例)病理組織學證實，包括肺腺癌12例，肺鱗癌8例，小細胞肺癌6例，急性炎癥9例，慢性炎癥7例，肺結核8例。年齡25～80歲，平均(59.6±9.7)歲。所有患者均簽署知情同意書。

2.檢查設備和方法

采用Toshiba Aquilion ONE 320排動態容積CT機， Ulrich Medical Missouri雙筒高壓注射器， BD Intima ⅡTM密閉式靜脈留置針(18G×1.16')。掃描前對患者進行必要的呼吸訓練，先深吸一口氣，然后屏住氣，確保屏氣持續時間達到30 s以上。患者取仰臥腳先進體位，囑咐患者深吸氣后屏住氣，同時啟動高壓注射器和灌注掃描程序，高壓注射器經肘靜脈依次注入對比劑和生理鹽水。，對比劑采用碘佛醇(320 mg I/mL)，注射總量為40～50 mL，注射流率為7 mL/s，生理鹽水總量為20 mL，注射流率4 mL/s，對比劑注射2 s后開始進行灌注掃描，總掃描時間為30 s，每隔2 s掃描一個序列，一共得到15個序列。灌注掃描參數為：管電壓80 kV，管電流80 mA，視野330 mm×330 mm，矩陣512×512，間距為0.5 mm，重建層厚0.5 mm，Z軸掃描范圍16.0 cm。

3.圖像后處理及數據測量

采用Toshiba Aquilion ONE 320排動態容積CT機副操作臺進行圖像后處理，灌注掃描完成后先將數據調入校正軟件進行呼吸校正，然后將經過呼吸校正后的數據調入體部灌注(abdomen body perfusion)軟件中，分別將肺動脈干、降主動脈作為輸入動脈，將左心房灌注達到峰值的時間點作為區分肺循環、體循環的分界線，然后運行體部灌注軟件生成灌注偽彩圖。

在灌注偽彩圖橫軸面上選取肺內結節或腫塊性病灶灌注最大截面的最大面積為興趣區(region of interest，ROI)，均距離測量邊緣1～2 mm，避開明顯的鈣化、液化、壞死、大血管、空洞等顯著影響測量結果的區域。認真觀察各灌注偽彩圖并測量相關的灌注參數：肺動脈血流量(pulmonary artery flow，PAF)指病灶在肺動脈期的血流量[單位為mL/(min·100mL)]；支氣管動脈血流量(bronchial artery flow，BAF)指病灶在支氣管動脈期的血流量[單位為ml/(min·100mL)]；灌注指數(perfusion index，PI)指肺動脈期的血流量在雙期血流量中所占的比例即PI=PAF/(PAF+BAF)。由兩名主治以上醫師獨立觀察、測量，取兩名醫師測量結果的平均值作為最終灌注參數結果。

3.統計學分析

采用SPSS 21.0進行統計學分析，通過繪制受試者操作特征曲線(receiver operating characteristic curve， ROC曲線)，得出最佳的診斷界限值。通過方差齊性和正態性檢驗，符合正態檢驗的對各灌注參數值做獨立樣本t檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.各灌注參數結果的比較

肺內良性與惡性結節或腫塊性病變ROI灌注結果的比較見表1。結果表明良性組BAF值明顯小于惡性組BAF值，良性組PI值明顯大于惡性組，差異均有統計學意義(P<0.01)。灌注參數PAF在良性組與惡性組的PAF值差異無統計學意義(P>0.05)。

表1 ROI在肺內良性與惡性結節或腫塊性病變灌注結果的比較

注：BAF和PI指標在良惡性組上方差不齊，采用校正t檢驗。

肺內良、惡性結節或腫塊性病變的PI值的ROC曲線見圖1，結果顯示ROC曲線下面積為0.777，PI的最佳診斷閾值為57.65，敏感度為90.0%，特異度為66.7%，陽性預測值87.5%，陰性預測值85.5%，假陽性率為10.0%，假陰性率為33.3%。

2.對灌注偽彩圖及灌注結果進行測量與分析

對所有入選病例進行三個方位(橫軸面、冠狀免、矢狀面)的PAF與BAF灌注偽彩圖的觀察、分析。灌注偽彩圖的顏色閾值統一設為0～100，圖中顏色的深淺可直觀提示灌注值的大小，病灶灌注顏色自紅、黃、青、藍、紫依次代表灌注值的減小，紅色代表灌注值最高。可通過ROI定量測量PAF及BAF灌注參數的灌注絕對值，灌注偽彩圖顏色閾值的設定不影響PAF及BAF絕對值的測量。

圖2 肺腺癌患者灌注偽彩圖及病理結果。a) PAF灌注偽彩圖，提示病灶于肺動脈期為低灌注； b) BAF灌注偽彩圖，提示病灶于支氣管動脈期為中等或高灌注； c) PI灌注偽彩圖； d) CT縱隔窗原始圖； e) 鏡下病理圖片(HE，×100)。 圖3 高分化浸潤性肺腺癌患者灌注結果與病理的對照。a) PAF偽彩圖，提示病灶于肺動脈期呈等/低灌注； b) BAF偽彩圖，提示病灶于支氣管動脈期為高灌注； c) PI灌注偽彩圖； d) 增強掃描示右上肺結節呈輕中度強化，大小約3.0 cm×2.6 cm×2.2 cm； e) 鏡下見較豐富的血管組織，周圍有炎癥細胞浸潤(HE，×40)。

肺腺癌灌注偽彩圖結果見圖2～4。肺腺癌的PAF及BAF灌注偽彩圖結果提示肺惡性腫瘤性病變是以支氣管動脈的血供為主。

肺結核灌注結果見圖5。肺結核的PAF及BAF灌注偽彩圖結果提示肺結核為乏血供病變，并以肺動脈的血供為主。

討 論

1.肺內良性與惡性結節或腫塊性病變灌注參數值的比較及病理生理基礎

肺具有肺動脈及支氣管動脈雙重血供特點，絕大多數學者認為肺癌僅由支氣管動脈供血[1]，少部分研究者認為肺動脈也參與肺癌的血供[2]。既往國內外對肺部CT灌注研究絕大多數采用將主動脈作為唯一輸入動脈的單入口灌注模式[3]。此模型反映的是肺癌的優勢血供來源，而往往忽略了血供相對較少那一部分的血流灌注，其不能夠準確、清楚地反映肺雙重血供所占比例，不能對肺內病變體循環和肺循環比例進行定量分析。

圖4 低分化肺鱗癌患者灌注結果與病理的對照。a) PAF偽彩圖上無灌注，提示此病灶于肺動脈血供極其稀少； b) BAF偽彩圖，提示病灶于支氣管動脈期為中等灌注； c) PI灌注偽彩圖； d) 增強掃描示右下肺外側基底段結節呈不均勻較明顯強化，大小約1.3cm×1.2cm×1.5cm； e) 鏡下見病灶中心為癌巢組織，周圍有不等量的淋巴細胞及漿細胞浸潤(HE，×40)。 圖5 肺結核患者灌注結果與病理的對照。a) PAF偽彩圖，提示病灶于肺動脈期呈高灌注； b) BAF偽彩圖，提示病灶于支氣管動脈期為低灌注； c) PI灌注偽彩圖； d) 右肺上葉大小約3.1 cm×3.0 cm×1.6 cm結節，邊界欠光滑，周圍見少許毛刺，增強掃描病灶輕度強化； e) 鏡下見病灶中央少許干酪樣壞死，周圍見類上皮細胞，符合結核病變(HE，×40)。

本研究結果表明，肺內良性結節或腫塊性病變的PAF值明顯大于BAF值，且PI值較大，結果提示其以肺動脈的血供為主。劉立雄等[4]研究表明，若將BAF<50 mL/(min·100mL)且PAF<50 mL/(min·100mL)作為良性結節的診斷閾值，其特異度及敏感度分別為91%、97%，陽性及陰性預測值分別為92%、97%。本研究將BAF<50 mL/(min·100mL)且PAF>60 mL/(min·100mL)，PI>57.65作為肺內良性病變的診斷閾值，則其ROC曲線下面積為0.777，敏感度為90.0%，特異度為66.7%，陽性預測值87.5%，陰性預測值85.5%。由于肺惡性結節或腫塊性病變的血供主要來自于體循環的支氣管動脈，灌注結果表明惡性病變的BAF值高于PAF值，且PI值較低。由于肺癌生長過程中釋放出血管內皮生長因子，它可以促進病灶內產生大量的腫瘤新生血管，引起腫瘤組織中血管容積及毛細血管的通透性增高，因此BAF值升高[5]。張飛飛等[6]研究表明，肺癌組織周圍相關區域的支氣管動脈管徑增寬、瘤血管雜亂、迂曲。本研究通過最大密度投影(MIP)重建，部分病例可以看到明確的支氣管動脈供血，其數量增多，管徑增粗。

2.肺內良性結節或腫塊性病變不同組織類型灌注值的比較及病理生理基礎

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物質，周邊多為纖維包膜，僅有少許血供，在肺單入口CT灌注中病變中央大部分顯示為低灌注，周圍可見少許環狀高灌注[7]。李利佳等[8]研究結果表明肺結核性病變同時接受肺循環和體循環雙重供血，其中肺循環占優勢。本研究結果顯示肺結核病例的灌注偽彩圖肺動脈期多數以周邊中等偏低灌注為主，中心為低灌注；于支氣管動脈期絕大多數病灶為整體低灌注，提示肺結核的血供欠豐富，且以肺動脈的血供為主。

由于急性炎性結節主要由肺動脈供血，血管有正常的分支[9]，且血管較直，可造成單位組織血流量增加，因此肺動脈灌注值(PAF值)較大。本研究有7例急性炎癥患者的PAF值明顯升高，遠大于BAF值，PI值>80。隨著病程的發展，病變發展到后期因肉芽組織不斷的增生，導致纖維組織大量形成，最終導致乏血供改變。炎性結節在這些復雜的病理生理變化過程中，其中有一個階段的表現與惡性結節重疊，主要表現為支氣管動脈供血；另一個階段與良性結節重疊，表現為乏血供[10]。BAF在肺惡性結節與慢性炎癥結節的鑒別診斷中具有重要的意義。

3.肺內惡性結節或腫塊性病變不同組織類型灌注值的比較與病理生理基礎

本研究結果表明肺癌組織的支氣管動脈灌注值(BAF值)大于肺動脈灌注值(PAF值)，肺癌主要是由支氣管動脈供血，這與既往大多數研究者的肺癌灌注結果相同。筆者認為這可能與肺癌的主要供血血管-支氣管動脈增多、增粗，血管床擴張有關。馬澤鵬等[11]研究結果認為灌注參數值PF及BF與肺癌的分化程度無相關性；而灌注指數PI與肺癌的分化程度呈負相關。宋之光等[12]通過研究結果提示灌注參數值與腫瘤微血管的生成具有相關性，其研究發現肺腺癌的微血管生成高于肺鱗癌，其認為CT灌注參數與微血管密度的相關性不同，可能與腫瘤微血管管腔化程度相關。肺癌不同組織學類型的分類主要根據細胞的異型性、細胞類型、免疫組化來決定，而不是根據血管及血供的多少來決定。

4.320排動態容積CT肺雙入口灌注結果偽彩圖與病理基礎的相關性分析

本研究對所有病例進行橫軸面、冠狀面、矢狀面的BAF、PAF及PI灌注偽彩圖的分析，可初步判斷病灶的血供情況及支氣管動脈和肺動脈各自所占血供的比例。在肺內結節或腫塊性病變中，由于病灶常伴有出血、液化、壞死、鈣化、囊變等，本研究灌注偽彩圖中病灶的灌注顏色常表現為不均勻，局部表現為明顯高、等或低灌注，或者病灶中心有灌注，周圍無灌注，甚至在較小的病灶中可顯示為無灌注。灌注結果顯示肺惡性結節或腫塊的PAF灌注圖紅色部分較BAF灌注圖少，良性則相反，提示惡性病灶主要由支氣管動脈供血，支氣管動脈血供所占比例要比肺動脈所占比例大，良性病灶主要由肺動脈供血。部分良性結節或腫塊性病變在PAF及肺BAF灌注偽彩圖上均可顯示斑片狀、大片狀的紫色區域，結果提示該病灶為乏血供。本研究認為這與病灶內不同構成成分有關，與肺癌的不同組織學類型及分化程度相關。

5.本研究目前存在的不足和展望

CT灌注成像技術目前仍存在一定的不足之處，灌注成像在一定程度上增加了患者的輻射劑量；灌注結果偽彩圖的潛在臨床價值有待進一步充分開發及利用。CT灌注成像技術可以作為一種安全、有效、無創的評價病灶內部血流狀況的檢查方法，可以提供病灶形態學及血流動力學方面準確、量化的信息，對腫瘤的診斷和鑒別診斷方面有重要的臨床意義。

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The comparative study of 320-detector row dynamic dual-input volume CT perfusion of pulmonary nodules or masses and pathology results

XU Ding-hua,JIE Guang-lian,XIA Jun,et al.

Department of Radiology,Affiliated Hospital of Guangdong Medical University,Guangdong 524001,China

Objective:The aim of this study was to investigate the correlation between the 320-detector row dynamic volume CT perfusion imaging and histologic characteristics of pulmonary nodules or masess,and to study their perfusion findings and hemodynamics characteristics of different histological types.Methods:Fifty cases of pulmonary nodule or mass with pathological confirmation by surgery (n=41) or biopsy (n=9) from August 2016 to February 2017,including adenocarcinoma 12,squamous cell 8,small cell 6,atute pneumonia 9,chronic pneumonia 7 and tuberculosis 8 were collected.All patients underwent 320-detector row dynamic dual-input volume CT lung perfusion scan.The results of the perfusion parameters were obtained and compared with pathology results.Results:There was a significant difference in bronchial artery flow (BAF) and perfusion index (PI) between benign and malignant lesions (P<0.05),but no significant difference was found in pulmonary artery flow (PAF) of between benign and malignant nodules (P>0.05).The best threshold for differentiating malignant nodules from benign ones was 57.65,with sensitivity of 90.0%,specificity 66.7%,positive predictive value 87.5%,and negative predictive value 85.5%.The perfusion characteristics of lung nodule and mass were correlated with pathology results.Conclusion:There is a close correlation between the perfusion characteristics and pathological tissues in pulmonary nodules and masses.The malignant lesions are obviously supplied by the bronchial artery.The 320-row dynamic dual-input volume CT lung perfusion imaging plays an important role in the differential diagnosis of benign and malignant lesions.

Tomography,X-ray computed; Dual-input perfusion; Lung neoplasms; Pathology

524001 廣東，廣東醫科大學附屬醫院放射科

許定華(1979-)，男，廣東湛江人，主治醫師，主要從事體部腫瘤影像診斷工作。

湛江市非資助科技攻關計劃項目(2015B01071)

R814.42； R734.2

A

1000-0313(2017)07-0705-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.07.009

2017-04-26)