CT灌注成像在肺癌療效評價中的應(yīng)用

夏 平

郝敬明 HAO Jingming

王 濤 WANG Tao

徐青松 XU Qingsong

朱 磊 ZHU Lei

陳 剛 CHEN Gang

CT灌注成像在肺癌療效評價中的應(yīng)用

夏 平XIA Ping

郝敬明HAO Jingming

王 濤WANG Tao

徐青松XU Qingsong

朱 磊ZHU Lei

陳 剛CHEN Gang

目的探討CT灌注成像在肺癌放化療療效評價中的應(yīng)用價值。資料與方法23例經(jīng)穿刺病理證實(shí)的肺癌初治患者于放化療前及放化療結(jié)束后1周內(nèi)分別行CT灌注掃描。在工作站自動生成時間-密度曲線、組織灌注值、血容量、達(dá)峰時間及灌注偽彩圖。比較肺癌治療前后瘤區(qū)各灌注參數(shù)的變化。結(jié)果根據(jù)RECIST標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)6個月隨訪，治療有效16例，無效7例，有效組治療前平均灌注值、血容量、強(qiáng)化幅度及結(jié)節(jié)-主動脈強(qiáng)化比值均高于無效組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t＝3.55、3.19、2.26、4.41,P＜0.05）。有效組治療后平均灌注值、血容量、強(qiáng)化幅度及強(qiáng)化比值均較治療前顯著降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t＝7.87、8.16、7.48、6.78,P＜0.01）。無效組治療前后各灌注參數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。放療患者中灌注偽彩圖形象顯示出腫瘤組織及周圍肺不張。結(jié)論

CT灌注掃描能夠反映腫瘤的血供情況，并可定量評價肺癌放化療前后血流灌注的改變，早期預(yù)測治療效果，優(yōu)化放化療方案。

肺腫瘤；藥物療法；放射療法；治療結(jié)果；體層攝影術(shù)，螺旋計算機(jī)；灌注成像

隨著CT掃描技術(shù)和相關(guān)計算機(jī)軟件的發(fā)展，CT灌注成像已經(jīng)從單層面灌注發(fā)展到多層面灌注，大大提高了時間和空間分辨率，使CT診斷從單純的形態(tài)學(xué)診斷發(fā)展到功能診斷。惡性腫瘤是血管生成依賴性疾病，CT灌注成像可反映活體內(nèi)腫瘤血管生成的微血管變化，鑒別良惡性腫瘤，指導(dǎo)治療，觀察療效[1,2]。本研究回顧性分析23例肺癌患者的灌注參數(shù)，探討肺癌的灌注特點(diǎn)，以及CT灌注成像在評價肺癌放化療療效中的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 2009-01～2010-12徐州市中心醫(yī)院經(jīng)穿刺病理確診的23例晚期非小細(xì)胞肺癌初治患者，14例接受化療，采用NP方案（長春瑞濱＋鉑類藥物）或TP方案（紫杉醇＋鉑類藥物）；9例采用放療。鱗癌13例，腺癌8例，腺鱗癌2例，入選病例于治療前及放化療結(jié)束后1周內(nèi)分別行CT灌注掃描。所有病例隨訪6個月，并采用實(shí)體瘤療效評價標(biāo)準(zhǔn)RECIST[3]進(jìn)行療效評估，分為治療有效組（包括CR、PR），即治療后腫瘤最大徑縮小≥30%；無效組（包括SD、PD），腫瘤最大徑縮小＜30%或最大徑增大。本研究經(jīng)徐州市中心醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有受試者均知情并簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Philips Brilliance 64層螺旋CT及Toshiba Acquilion One 320層螺旋CT掃描儀。其中21例使用Philips Brilliance 64層螺旋CT，管電壓100kV，管電流50mA，球管旋轉(zhuǎn)速度0.5s/r，掃描范圍40mm，固定多層（4i模式）的連續(xù)動態(tài)掃描，每層的層厚根據(jù)病灶大小設(shè)定為5mm或2.5mm，注射造影劑后5s啟動掃描，連續(xù)掃描25次，循環(huán)間隔時間2s。2例使用Toshiba Acquilion One 320層螺旋CT，采用體部灌注掃描模式（管電壓、管電流及球管旋轉(zhuǎn)速度與64層螺旋CT參數(shù)相同），注射造影劑后10～30s采集數(shù)據(jù)間隔時間為2s，然后從37～57s采集間隔時間為4s，執(zhí)行整個腫塊容積掃描。兩種儀器設(shè)備均選用非離子型造影劑碘海醇注射液（歐乃派克）50ml，注射速度7ml/s。

1.3 圖像分析 灌注分析軟件均為非去卷積法，采用體部灌注軟件包，胸主動脈作為腫瘤的供血動脈（肺尖區(qū)采用頸總動脈作為流入動脈）。分別以整個腫瘤、富強(qiáng)化區(qū)及少強(qiáng)化區(qū)作為感興趣區(qū)，癌組織感興趣區(qū)應(yīng)盡可能的大，但要避免部分容積效應(yīng)，避開液化壞死區(qū)，在工作站獲取病灶的各個層面及主動脈時間-密度曲線，通過該曲線獲取主動脈及結(jié)節(jié)的強(qiáng)化值，并計算結(jié)節(jié)-主動脈強(qiáng)化值比，自動生成組織的灌注值、血容量、達(dá)峰時間及灌注偽彩圖。

1.4 誤差控制 所有患者加用腹帶，掃描前進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，必要時給予吸氧。肺底病變受呼吸幅度影響較大，不作為入選對象。采用“點(diǎn)代面，多點(diǎn)測量”的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用有效層面標(biāo)準(zhǔn)[4]：有效層面的層厚加起來不超過Z軸方向最大徑的80%；64層螺旋CT去除頭側(cè)和尾側(cè)Z軸方向上有容積效應(yīng)的兩個層面。有效層面參數(shù)的平均值作為興趣區(qū)灌注成像定量參數(shù)。1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 10.0軟件，計量資料數(shù)據(jù)以±s表示，采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 治療前肺癌的CT灌注表現(xiàn) 23例中腫塊直徑最大11.0cm，最小2.5cm，平均（4.52±2.04）cm。時間-密度曲線均表現(xiàn)為緩升緩降型，達(dá)峰值后有一段平臺期，達(dá)峰時間為20～40s，平均（33.51±6.16）s。平均血容量為（15.89±4.64）ml/100g，灌注值為（24.74±10.49）ml/（min·100g），強(qiáng)化幅度為（29.52±8.63）Hu，結(jié)節(jié) -主動脈強(qiáng)化值比為（0.11±0.03）。6例伴有阻塞性肺炎、肺不張患者中，肺部腫瘤與周圍肺不張、肺炎灌注參數(shù)存在差異，不張肺組織灌注值為（58.75±6.99）ml/（min·100g），高于腫瘤組織，達(dá)峰時間為（9.75±1.71）s，明顯短于腫瘤組織（圖1）。

2.2 療效評價 23例放化療患者于治療前后分別行CT灌注掃描，并經(jīng)6個月隨訪證實(shí)治療有效組16例（圖2），無效組7例。有效組治療前平均灌注值、血容量、強(qiáng)化幅度及結(jié)節(jié)-主動脈強(qiáng)化比值均高于無效組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t＝3.55、3.19、2.26、4.41,P＜0.05）。有效組治療后平均灌注值、血容量、強(qiáng)化幅度及強(qiáng)化比值均較治療前顯著降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t＝7.87、8.16、7.48、6.78,P＜0.01）。無效組治療前后各灌注參數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。9例放療患者中，4例灌注偽彩圖明確地勾畫出腫塊與不張肺組織，縮小了放射野（圖1）。

表1 有效組與無效組治療前后各灌注參數(shù)比較（±s ）

表1 有效組與無效組治療前后各灌注參數(shù)比較（±s ）

注：（1）與無效組治療前比較，P＜0.05；（2）與治療前比較，P＜0.01

分組 灌注值[ml/(min·100g)]血容量(ml/100g) 強(qiáng)化幅度(Hu) 結(jié)節(jié)-主動脈強(qiáng)化比值有效組（n＝16） 治療前 28.88±9.55（1） 17.93±4.17（1） 31.77±8.11（1） 0.12±0.02（1）治療后 14.89±5.18（2） 9.41±1.56（2） 18.88±3.88（2） 0.07±0.01（2）無效組（n＝7） 治療前 15.23±4.97 12.30±3.10 24.37±4.32 0.08±0.02治療后 14.10±4.69 11.58±4.15 21.11±4.44 0.07±0.01

圖1 A～C為右肺上葉中心型鱗癌放療前定位，A為增強(qiáng)CT圖，B為灌注偽彩圖，C為腫塊時間-密度曲線。腫塊（箭）灌注值為26.10ml/（min·100g），血容量為18.10ml/100g，達(dá)峰時間28.20s，與胸主動脈達(dá)峰時間相似（圖1C箭示主動脈曲線；箭頭為腫塊曲線，無明顯下降支）。D～F為主動脈弓水平腫塊上層面繼發(fā)的右肺上葉不張（箭），不張肺內(nèi)可見黏液壞死成分。D為增強(qiáng)CT圖，E、F分別為灌注偽彩圖及時間-密度曲線，灌注值為55ml/（min·100g），達(dá)峰時間9.50s，達(dá)峰后很快下降。G為該患者放療靶區(qū)勾畫，綠色曲線內(nèi)為大體腫瘤體積；H顯示不張的右肺上葉未在靶區(qū)勾畫內(nèi)。圖2 鱗癌，A、B為放療前增強(qiáng)CT圖與血容量圖。腫塊（箭）血容量為22.90ml/100g，C為放療結(jié)束后灌注掃描，血容量降至5.60ml/100g，藍(lán)色區(qū)域擴(kuò)大，最大徑略有縮小，6個月后隨訪腫塊最大徑縮小約35.61%（D）。A1：主動脈感興趣區(qū)；T1：所選組織的感興趣區(qū)

3 討論

3.1 肺癌灌注參數(shù)的意義 血容量反映血管床及內(nèi)部的血流狀態(tài)，代表有功能的毛細(xì)血管量的多少，與血管大小和毛細(xì)血管開放的數(shù)量有關(guān)。癌組織為了適應(yīng)自身生長的需要，其開放血管的數(shù)量明顯多于正常組織[5]。灌注值指在單位時間內(nèi)流經(jīng)一定組織血管結(jié)構(gòu)內(nèi)的血流量，它受血容量及引流靜脈、淋巴回流及組織耗氧量等因素的影響。血容量對肺癌的診斷更為敏感[2]。強(qiáng)化幅度指注射造影劑后CT值的增加量，它受患者心輸出量、血壓、造影劑用量等因素的影響，結(jié)節(jié)-主動脈強(qiáng)化比值摒除了個體差異，較強(qiáng)化幅度更好地反映了腫瘤血供情況。

達(dá)峰時間即腫塊達(dá)到強(qiáng)化峰值所用的時間。本組肺癌患者平均達(dá)峰時間為（33.51±6.16）s，略遲于主動脈峰值時間，說明肺癌患者主要由支氣管動脈供血，并且達(dá)到峰值后有一段較長的平臺期，這與肺癌的病理基礎(chǔ)富血管及腫瘤間質(zhì)高壓、造影劑流出緩慢相吻合[5]。3.2 灌注參數(shù)對放化療療效的評估 血管生成在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。直接抑制血管生成的各種分子靶向治療也正在發(fā)展成為一種很有前景的腫瘤治療手段，這就需要各種生物標(biāo)志物來評價其療效，但通過測量腫瘤大小或各種組織制訂的評價量表均不能定量評價抗血管生成療效，結(jié)果受主觀因素影響較大。因此，功能影像學(xué)技術(shù)尤其是CT灌注成像已經(jīng)越來越廣泛地用于評價各種抗腫瘤藥物的療效[6,7]。

本組23例非手術(shù)治療的肺癌患者中，治療有效的16例患者的平均灌注值、血容量明顯高于治療無效的7例患者。有效組治療前后各項灌注參數(shù)下降，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）。放化療是治療肺癌的重要方法，放療的作用機(jī)制之一是引起腫瘤組織微循環(huán)的改變，導(dǎo)致動脈粥樣硬化及管腔狹窄或閉塞，從而引起腫瘤內(nèi)血流灌注下降?；煹闹饕饔脵C(jī)制是破壞DNA的結(jié)構(gòu)和功能，使癌細(xì)胞的分裂增殖停止，從而殺死癌細(xì)胞，抑制癌細(xì)胞的增長，因此腫瘤內(nèi)部不成熟血管數(shù)量減少，造成血容量下降[8]。

常規(guī)CT對腫瘤的療效評價是通過治療前后腫瘤的體積改變來實(shí)現(xiàn)的，但是腫瘤的形態(tài)變化是一個比較緩慢的過程。因此，耿軍祖等[9]認(rèn)為CT灌注成像可在治療后腫瘤形態(tài)改變以前，通過觀察血流變化值早期判定治療效果，從而為下一步治療提供早期信息。當(dāng)CT灌注顯示放療前后血容量無明顯變化時，可考慮調(diào)整治療方案，并且可以利用化療前灌注參數(shù)預(yù)測治療效果，高血容量、高灌注值提示藥物能快速到達(dá)病灶并形成有效的藥物濃度，容易成為藥物治療的靶點(diǎn)[10]。對于治療前低灌注者，可能提示腫瘤缺血、缺氧，對化療不敏感，本研究無效組治療前后各項灌注參數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

3.3 灌注偽彩圖對優(yōu)化放療方案的指導(dǎo)作用 放療是治療晚期非小細(xì)胞肺癌的重要治療手段，三維適形放療在肺癌治療中已廣泛應(yīng)用。CT良好的空間分辨率有利于提供病變的準(zhǔn)確解剖位置及其與周圍重要器官的毗鄰關(guān)系，但對于病灶部位結(jié)構(gòu)復(fù)雜、毗鄰關(guān)系難以辨明的原發(fā)灶，單純以CT進(jìn)行靶區(qū)勾畫有一定難度。功能影像如CT灌注成像有利于更準(zhǔn)確地勾畫非小細(xì)胞肺癌放療計劃靶區(qū)，特別是合并肺不張時，將不張的肺組織置于大體腫瘤體積以外，并且具有快捷、定量、直觀清晰的優(yōu)勢[11]。本組肺癌合并肺不張患者灌注掃描時，肺門腫塊的灌注模式符合惡性腫瘤改變，腫塊中等灌注值，時間-密度曲線呈平臺型，而繼發(fā)的肺不張，由于是肺動脈供血，達(dá)峰時間縮短，灌注值明顯提高，并且由于靜脈引流通暢，峰值很快下降，通過偽彩圖清晰地顯示出腫塊與不張的肺，減少了大體腫瘤體積，更多地保護(hù)了正常肺組織。但本組病例較少，尚需擴(kuò)大樣本進(jìn)一步研究。

綜上所述，肺腫瘤CT灌注掃描能夠反映腫瘤的血供、腫瘤周邊的高灌注區(qū)及腫瘤的生物學(xué)行為，通過各項灌注參數(shù)比較，可以定量評價肺癌治療前后的血流變化，早期預(yù)測治療效果，高血容量、高灌注值可能對化療藥物更為敏感，并且在放療中能夠優(yōu)化放療方案，灌注偽彩圖清晰、直觀顯示出肺癌與肺不張的輪廓，更多地保護(hù)肺組織。但目前該研究尚處于臨床探索階段，有些認(rèn)識和標(biāo)準(zhǔn)尚待統(tǒng)一，期待更加完善和統(tǒng)一的灌注軟件的產(chǎn)生。

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CT Perfusion Imaging in Diagnosing and Evaluating Therapeutic Effect on Lung Cancer

PurposeTo evaluate the value of CT perfusion imaging in diagnosing therapeutic effect of lung cancer.Materials and MethodsTwenty-three patients with lung cancer proved histologically underwent CT perfusion scanning before and after chemotherapy or radiation therapy. All data were automatically analyzed,and obtained time-density curve (TDC), perfusion (P), blood volume (BV), time to peak (TTP) and the transverse functional CT map images. The changes of each parameter before and after therapy were compared.ResultsAccording to the response to chemotherapy or radiation therapy based on RECIST and followed up for 6 months, 16 out of 23 patients obtained effective treatment, and 7 patients obtained ineffective treatment. The mean P, BV, enhancement extent and ratio of nodule to artery for 23 patients obtained effective treatment before treatment were statistically higher than those obtained ineffective treatment (t=3.55, 3.19, 2.26, 4.41,P＜0.05).After treatment, the mean P, BV, enhancement extent and ratio of nodule to artery for 23 patients obtained effective treatment were signi fi cantly decreased than those before treatment (t=7.87, 8.16, 7.48, 6.78,P＜0.01). No obvious difference in any parameter for 7 patients obtained ineffective treatment was observed before and after treatment (P＞0.05). Transverse functional CT map images showed tumor and surrounding atelectasis.ConclusionCT perfusion scanning can reflect the blood supply of tumors, and quantitatively assess the changes of blood perfusion before and after treatment of lung cancer, further early predict the outcome and optimize the chemotherapy and radiation therapy.

Lung neoplasms; Drug therapy; Radiotherapy; Treatment outcome;Tomography, spiral computed; Perfusion imaging

10.3969/j.issn.1005-5185.2012.08.002

徐州市中心醫(yī)院CT室 江蘇徐州221009

夏 平

Department of CT, Xuzhou Central Hospital, Xuzhou 221009, China

Address Correspondence to：XIA PingE-mail： xiapzxx@126.com

徐州市醫(yī)學(xué)科技項目（XM09B068）。

中國圖書資料分類法分類號R734.2；R730.42

2011-05-19

2012-04-13

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志2012年 第20卷 第8期：565-568

Chinese Journal of Medical Imaging 2012 Volume 20(8)： 565-568

（責(zé)任編輯 張春輝）