320排CT雙入口灌注技術(shù)在肺結(jié)核化療療效評價中的應(yīng)用*

李利佳 敖國昆 袁曙輝 袁小東 許國宇 喬遠(yuǎn)罡 韓東梅 楊 艷

320排CT雙入口灌注技術(shù)
在肺結(jié)核化療療效評價中的應(yīng)用*

李利佳①②敖國昆②*袁曙輝③袁小東②許國宇②喬遠(yuǎn)罡②韓東梅②楊 艷②

目的：探討運(yùn)用320排CT雙入口灌注成像技術(shù)，評估結(jié)核病灶灌注參數(shù)值對肺結(jié)核化療近期效果的預(yù)測作用。方法：將30例肺結(jié)核按形態(tài)學(xué)分為結(jié)核球、空洞型病灶和浸潤型病灶三組?；熐? d內(nèi)CT檢查與化療后30 d的CT平掃結(jié)果進(jìn)行比較，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)評定療效分成緩解組與未緩解組?；熐? d內(nèi)及化療后14 d行2次CT灌注掃描，比較化療前、化療后早期CT灌注參數(shù)的變化與化療療效的關(guān)系。結(jié)果：30例患者中緩解組20例，非緩解組10例；化療前與化療后早期病灶大小進(jìn)行比較，均未見明顯變化?；熐凹盎熀笤缙贑T各灌注參數(shù)在兩組中均有變化。緩解組結(jié)核的治療前PF、BF值高于未緩解組，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=6.23，t=7.61；P＜0.001)，緩解組中結(jié)核病灶灌注值治療前后有顯著性差異，灌注值有所下降，未緩解組中治療前后結(jié)核病灶灌注值升高，BF值治療前14.06±4.09，治療后升至36.68±4.41，其差異顯著。PF值雖輕度升高，但無顯著性差異。結(jié)論：320排雙入口灌注技術(shù)對肺結(jié)核化療后早期療效的評估有一定的價值。肺結(jié)核治療后的灌注值變化與近期療效相關(guān)，BF值升高提示結(jié)核病灶進(jìn)展，預(yù)后較差。

體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；灌注；結(jié)核, 肺；肺循環(huán)；化學(xué)療法；療效評價

[First-author’s address] Medical College of PLA, Beijing 100853,China.

肺結(jié)核目前的治療方法有化療、介入治療以及支氣管鏡治療等多種方法，其中化療為臨床的主要治療方法。國內(nèi)外研究抗結(jié)核藥尚無明顯突破，仍反復(fù)使用西藥，其治療周期長，每年耐藥和多耐藥數(shù)量成倍上升，多重耐藥菌和藥物的不良反應(yīng)已成為化療失敗的主要原因，因此選擇適當(dāng)?shù)闹委煼椒ㄊ种匾?。目前，對于肺結(jié)核治療的敏感性及療效評價，傳統(tǒng)影像學(xué)主要以治療前后病灶大小、形態(tài)改變?yōu)榛A(chǔ)進(jìn)行評價，這種檢測病灶治療反應(yīng)具有一定的局限性。而CT灌注技術(shù)可敏感反應(yīng)病灶的血液循環(huán)狀況與病灶局部血藥濃度相關(guān)。本研究通過觀測不同灌注值結(jié)核病灶化療前后變化的研究，旨在建立結(jié)核病灶微循環(huán)指數(shù)，指導(dǎo)臨床選擇合適的治療方法，并早期評估化療療效。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選擇2013年4-10月期間，在解放軍第309醫(yī)院就診的30例活動性肺結(jié)核患者，其中男性14例，女性16例；年齡15～65歲，平均年齡為35歲。30例患者中結(jié)核球12例，空洞型病灶5例，浸潤型病灶13例。所有患者最終診斷在灌注掃描前、后1個月內(nèi)通過針刺活檢、纖維支氣管鏡檢查或?qū)嶒?yàn)室及臨床資料明確且為初治患者，該研究符合醫(yī)學(xué)研究道德倫理準(zhǔn)則并獲得患者知情同意，告知患者CT檢查時的輻射劑量等。排除標(biāo)準(zhǔn)：懷孕、呼吸困難無法配合屏氣掃描及最終診斷不明確者。

1.2 檢查方法

檢查前所有患者都進(jìn)行屏氣訓(xùn)練(約堅(jiān)持30 s)。2支20 G靜脈導(dǎo)管針分別置于雙側(cè)肘前靜脈。采用320排CT掃描儀(Aquilion One，日本東芝醫(yī)療器械公司)進(jìn)行CT容積灌注掃描，采用掃描參數(shù)：管電壓80 kV，管電流75 mA，掃描架旋轉(zhuǎn)時間0.5 s，重建層厚0.5 mm，16 cm探測器寬度可同時覆蓋肺門水平上下范圍內(nèi)的肺內(nèi)病灶(取決于肺內(nèi)病灶位置)。檢查床位置固定，動態(tài)容積掃描在30 s內(nèi)完成。

灌注掃描前，先進(jìn)行螺旋平掃定位，之后采用高壓注射器以速率為8 ml/s(每側(cè)4 ml/s)靜脈注射60 ml碘普羅胺(370 mg/ml，德國拜爾先靈公司)。開始注藥即屏氣，2 s后行動態(tài)容積掃描，共15個容積，間隔2 s，于30 s內(nèi)完成灌注掃描?；颊咂翚鈺r間為30 s。CT動態(tài)容積掃描完成后立即行全肺的螺旋掃描，管電壓100 kV，自動管電流。采集到的圖像數(shù)據(jù)采用0.5 mm層厚、0.5 mm間隔進(jìn)行重建，每個容積生成320幅圖像，共產(chǎn)生4800幅初始圖像。CT掃描輻射量計(jì)算參照劑量-長度乘積(dose-length product，DLP)再乘以胸部K因子0.014，CT灌注掃描曝光條件為管電壓80 kV，管電流75 mA，運(yùn)用迭代重建(adaptive iterative dose reduction，AIDR)3D技術(shù)進(jìn)行減噪處理，提高圖像質(zhì)量，一次灌注15個容積包的輻射量為4.55 mSv，在臨床允許輻射范圍之內(nèi)。

1.3 治療方法

全身化療方案： 初治采用2～3 HRZE(S)/4～6 HR。其中(H-異煙肼，R-利福平，Z-吡嗪酰胺，E-乙胺丁醇，S-鏈霉素)。

1.4 圖像后處理及分析

采用灌注軟件(雙入口體灌注軟件，日本東芝醫(yī)療器械公司)對圖像進(jìn)行對位后在肺門水平的肺動脈主干、降主動脈及肺內(nèi)病灶內(nèi)手工繪制感興趣區(qū)(regions of interest，ROI)以生成3條TDC趨勢曲線，分別代表肺循環(huán)輸入函數(shù)、體循環(huán)輸入函數(shù)及組織的衰減函數(shù)；繪制血管內(nèi)ROI平均面積為1.0 cm2的自由形狀貼合病灶矩形輪廓。在左心房內(nèi)繪制ROI生成TDC趨勢曲線，其峰值時間用于區(qū)分肺循環(huán)和體循環(huán)。設(shè)置灌注窗寬范圍為0～100 Hu，確保結(jié)核病灶灌注測量顯示良好。運(yùn)行灌注軟件，自動生成512×512矩陣編碼的彩色圖像，分別顯示肺動脈血流量(pulmonary flow，PF)、支氣管動脈血流量(bronchial flow，BF)及灌注指數(shù)(perfusion index，PI)，PI＝PF/(PF＋BF)；由兩名高年資放射科醫(yī)師采用雙盲法獨(dú)立完成上述所有后處理程序，每個病灶分別測量5個灌注值計(jì)算其平均值，最終數(shù)據(jù)結(jié)果取二人平均值。

1.5 分組標(biāo)準(zhǔn)與采集時間

(1)依據(jù)2005年中華醫(yī)學(xué)會臨床診療指南制訂的標(biāo)準(zhǔn)[1]評定療效進(jìn)行療效評價：①細(xì)菌學(xué)，以連續(xù)2個月痰菌陰性且不再復(fù)陽為陰轉(zhuǎn)；②影像學(xué)檢查，病變范圍以所有病灶相加后占有的肺野數(shù)計(jì)算。將30例患者根據(jù)病變情況分為兩組，即緩解組(細(xì)菌學(xué)轉(zhuǎn)陰+病灶顯著吸收或吸收、空洞閉合或縮小)20例，非緩解組(細(xì)菌學(xué)未轉(zhuǎn)陰+病灶不變或惡化、空洞不變或增大)10例。

(2)兩組患者均行3次CT掃描?；熐?、后共行兩次CT灌注掃描，初始CT掃描灌注數(shù)據(jù)與化疔后14 d第2次灌注數(shù)據(jù)相比較；第3次CT平掃為治療后30 d左右的常規(guī)掃描，作為分組數(shù)據(jù)與初始數(shù)據(jù)比較，以此作為腫瘤分組及治療療效的評估。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS軟件17.0版進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，所有資料結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示，采用SPSS17.0軟件對化療后肺結(jié)核緩解組與未緩解組治療前各灌注參數(shù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，對化療后肺結(jié)核緩解組、未緩解組治療前后各灌注參數(shù)值進(jìn)行配對雙樣本均值t檢驗(yàn)，取雙側(cè)a＝0.05，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 化療前后早期結(jié)核病灶大、小的變化

兩組患者化療后早期與化療前相比.病灶大小變化均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.082，t=-0.871；P＞0.05)(見表1)。

表1 化療前后早期結(jié)核病灶大小比較(x±s)

2.2 化療前后早期CT灌注參數(shù)的變化

緩解組治療前灌注參數(shù)PF值、BF值高于非緩解組，其差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=6.23，t=7.61；P＜0.05)(見表2，如圖1所示)。

表2 緩解組與未緩解組治療前各灌注參數(shù)值的比較(x±s)

圖1 緩解組與非緩解組肺結(jié)核病灶肺動脈的血流量(PF)箱式圖

緩解組治療后各灌注參數(shù)PF值、BF值均下降，PI值升高，其差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.43，t=6.41，t=-10.65；P＜0.05)(見表3，如圖2所示)。

表3 緩解組治療前后各灌注參數(shù)值的比較(x±s)

圖2 患者治療前CT灌注圖像

非緩解組治療后各灌注值(PF、BF值)均升高，以BF值差異性明顯，PF值雖然升高，但差異性無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-0.453，P＞0.05)，PI值下降(見表4，如圖3所示)。

表4 未緩解組治療前后各灌注參數(shù)值的比較(x±s)

圖3 患者治療后CT灌注圖像

3 討論

CT灌注成像可提供解剖學(xué)信息以外的功能信息，反映組織的微血管分布和血流灌注，提供組織器官血流動力學(xué)信息，在毛細(xì)血管水平上反映腫瘤組織的代謝情況，屬于功能學(xué)范疇。該方法迅速、廣泛應(yīng)用于早期腦梗塞等疾病的功能研究以及腎臟、心肌血流的研究中，顯示了其極高的臨床應(yīng)用價值。目前，CT灌注成像技術(shù)已用于體部如肝臟、胰腺等的檢查，取得了許多有益的經(jīng)驗(yàn)，并展示廣闊的臨床應(yīng)用前景。20世紀(jì)90年代后，孤立性肺結(jié)節(jié)的血流動力學(xué)研究成為熱點(diǎn)。新型容積CT的縱向覆蓋范圍增大，使CT灌注更能反映器官、病變灌注的全貌，直觀反映病變的血流灌注特點(diǎn)、血管特性以及生理功能改變，故CT灌注成像可反映腫瘤微循環(huán)的定量灌注信息[2-5]。迄今，CT灌注成像主要應(yīng)用于腫瘤學(xué)領(lǐng)域的診斷與鑒別診斷，以及腫瘤血管生成因素MVD和VEGF的相關(guān)性研究[6-7]。有關(guān)應(yīng)用CT灌注成像對于肺結(jié)核的臨床應(yīng)用，罕有報道。缺少用CT灌注成像方法從毛細(xì)血管水平對肺結(jié)核病變血供特點(diǎn)的系統(tǒng)研究及療效評價。

本研究基于320排CT的肺雙入口灌注技術(shù)，其能定量評價肺部病灶的體循環(huán)和肺循環(huán)，是研究肺部病灶血流動力學(xué)的有力工具[8]。肺臟具有肺動脈(pulmonary artery，PA)和支氣管動脈(bronchial artery，BA)兩套血管系統(tǒng)，即肺循環(huán)和體循環(huán)，前者為肺實(shí)質(zhì)提供了主要的血流量，雖然在健康人群中支氣管循環(huán)僅占總血流量小部分，但其在維持氣道及肺功能方面發(fā)揮著關(guān)鍵的作用[9]。尤其在許多肺疾病發(fā)生的病理?xiàng)l件下，支氣管循環(huán)的可塑性更強(qiáng)，發(fā)揮的作用更重要，如肺癌即主要由BA供血[10-12]。因此，能夠同時測量肺臟兩套循環(huán)系統(tǒng)的CT灌注技術(shù)對于疾病的診斷和治療均具有重要意義。肺的體循環(huán)主要來自BA，也可來自肋間、膈下動脈等，因早期研究報道對BA的研究較多，BA供血成為肺體動脈供血的代名詞，CT灌注技術(shù)并不能區(qū)分血供來自體動脈的哪一支，本研究所謂BA血流即指體循環(huán)血流。

在結(jié)核病變組織中，由于免疫復(fù)合物沉積在血管內(nèi)引起炎性損害，其損害尤以小動脈較為突出、廣泛，且病史越長損害越嚴(yán)重。由于血管的損害嚴(yán)重影響了藥物在病變組織中的濃度，降低了殺菌的效果。因此，必須提高多藥耐藥性肺結(jié)核的治療效果，必須提高病灶局部藥物濃度，并選擇敏感抗結(jié)核藥物，肺結(jié)核血供豐富的病灶藥物濃度要高于血供不豐富者，相對治療效果較為理想。有研究報道，結(jié)核球廣泛強(qiáng)化型和周圍強(qiáng)化型病灶抗結(jié)核療效最佳，包膜強(qiáng)化型療效次之，無強(qiáng)化病灶療效較差，提示病灶的血供與療效有直接相關(guān)[13]。

本研究CT灌注顯示，化療前的病灶CT灌注參數(shù)PF和BF值在緩解組與未緩解組之間有差別，及緩解組高于未緩解組，特別是PF值在兩組之間差別更加顯著，PF值較高表明肺結(jié)核病灶化療前的高灌注狀態(tài)與早期療效有一定關(guān)系。緩解組治療后灌注值有所減低，主要為炎癥反應(yīng)減少、消失或肉芽組織纖維化，血供減少，提示好轉(zhuǎn)或趨于穩(wěn)定。但PI值升高，說明雖然病灶血流量降低，但是仍以肺動脈供血為主，甚至肺動脈供血比例有所上升。

本研究結(jié)果表明，未緩解組PF和BF值化療后早期數(shù)值均有變化，非緩解組病灶治療后PF值有輕度上升，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；BF值上升明顯且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，PI值下降。特別是BF值改變與療效具有相關(guān)性，化療后早期BF值升高者表明支氣管動脈供血增多，可能是隨著病灶進(jìn)展，由于結(jié)核炎癥病變產(chǎn)生的多種炎癥因子特別是血管內(nèi)皮生長因子，在活動性肺結(jié)核患者的血液及病變組織中都有明顯表達(dá)[14-15]，刺激支氣管動脈與病灶相鄰肺外體循環(huán)血管增生、擴(kuò)張和通透性增加，而體循環(huán)的壓力明顯大于肺循環(huán)，因此相對造成結(jié)核球中支氣管動脈供血增加，此類患者用藥效果往往不好。

CT灌注參數(shù)的變化可作為早期判斷肺結(jié)核化療療效的評價參考指標(biāo)，為肺結(jié)核早期療效觀察提供一種新的方法和思路。相關(guān)研究尚待進(jìn)行大樣本病例及長期療效對照觀察。

[1]中華醫(yī)學(xué)會.臨床治療指南(結(jié)核病分冊)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2005：64-86.

[2]Xing N，Cai ZL，Zhao SH，et al.The Use of CT Perfusion to Determine Microvessel Density in LungCancer：Comparison with FDGPET and Pathology[J].Chin J Cancer Res，2011，23(2)：118-122.

[3]Hegenscheid K，Behrendt N，Rosenberg C，et al.Assessing early vascular changes and treatment response after laser-induced thermotherapy of pulmonary metastases with perfusion CT：initial experience[J].Radiology，2010，194(4)：1116-1123.

[4]Bai RJ，Cheng XG，Qu H，et al.Solitary pulmonary nodules：comparison of multi-slice computed tomography perfusion study with vascular endothelial growth factor and microvessel density[J].Chin Med J (Engl)，2009，122(5)：541-547.

[5]Ma SH，Le HB，Jia BH，et al.Peripheral pulmonary nodules：relationship between multislice spiral CT perfusion imaging and tumor angiogenesis and VEGF expression[J].BMC Cancer，2008，8：186.

[6]Hsu JY，Wakelee HA.Monclonal antibodies targeting vascular endothelial growth factor：Current status and future challenges in Cancer therapy[J].Bio Drugs，2009，23(5)：289-304.

[7]Fonsatti E，Nicolay HJ，Altomonte M，et al.Targeting cancer vasculature via endoglin/ CD105：a novel antibody-based diagnostic and therapeutic strategy in solid tumours[J].Cardiovasc Res，2010，86(1)：12-19.

[8]Yuan X，Zhang J，Ao G，et al.Lung cancer perfusion：can we measure pulmonaryand bronchial circulation simultaneously?[J].Eur Radiol，2012，22(8)：1665-1671.

[9]McCullagh A，Rosenthal M，Wanner A，et al.The bronchial circulation—worth a closer look：a review of the relationship between the bronchial vasculature and airway inflammation[J].Pediatr Pulmonol，2010，45(1)：1-13.

[10]Hellekant C.Bronchial angiography and intraarterial chemotherapy with mitomycin-C in bronchogenic carcinoma.Anatomy，technique，complications[J].Acta Radiol Diagn(Stockh)，1979，20(3)：478-496.

[11]Bland JM，Altman DG.Applying the right statistics：analyses of measurement studies[J].Ultrasound Obstet Gynecol，2003，22(1)：85-93.

[12]Bland JM，Altman DG.Statistical Methods for assessing agreement between two Methods of clinical measurement[J].Lancet，1986，8(1)：307-310.

[13]謝汝明，馬大慶，李鐵一，等.肺內(nèi)球形結(jié)核34增強(qiáng)特征及其臨床意義[J].中華放射學(xué)雜志，2001，35(9)：651-654.

[14]Alatas F，Aiatas O，Metintas M，et a1.Vascular endothelial growth factor 1evels in active pulmonary tuberculosis[J].Chest，2004，125(6)：2156-2159.

[15]沈興華，陳興年.肺結(jié)核患者血清VEGF檢測的臨床分析[J].臨床肺科雜志，2010，15(9)：1322.

Research on the 320 detector CT double-input perfusion imaging in estimate of theefficiency of chemotherapy for tuberculosis

LI Li-jia, AO Guo-kun, YUAN Shu-hui, et al

China Medical Equipment,2014,11(4):26-29.

Objective: To explore the use of double- entry 320 -slice CT perfusion imaging techniques to assess the effect of tuberculosis perfusion parameters to predict short-term effect of tuberculosis chemotherapy. Methods: Divided 30 cases of tuberculosis into three groups. Compare the two results of one week pre chemotherapy and post chemotherapy with 30d CT scan, divided into clinical remission group and non-remission group according to the standard of evaluating the effect. One week before chemotherapy and after chemotherapy 14d twice CT perfusion scan, comparing with pre and post chemotherapy relationship changes of early CT perfusion parameters. Results: In 30 patients there were 20 cases of remission and 10 cases of non-remission. In 30 patients, compared early lesion size pre chemotherapy and post chemotherapy, there were no significant changes: chemotherapy before and after chemotherapy early CT perfusion parameters in both groups were changed. PF and BF of TB treatment before remission group was higher than the non-remission group before treatment, BF14.06 ± 4.09, the difference was statistically significant (t=6.23,7.61, P=0.001), remission group tuberculosis perfusion values before and after treatment there was a significant difference in perfusion values decline, and no relief after perfusion values tuberculosis treatment group increased BF values before treatment after treatment rose to 36.68 ± 4.41, the difference was statistically significant. PF value is slightly elevated. It is no significant difference. Conclusion: It was valuable that 320 double row of perfusion technique for assessing early entrance efficacy of tuberculosis chemotherapy after a certain. Changes in pulmonary perfusion after treatment with short-term effect related, BF increased indicated that the tuberculose focus has progressed and a poor prognosis.

Tomography, X-ray computed; Perfusion; Tuberculosis; Pulmonary; Pulmonary circulation; Chemotherapy; Efficacy evaluation

1672-8270(2014)04-0026-04

R814.42

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.04.008

李利佳,男,(1980- ),碩士研究生，主治醫(yī)師。解放軍醫(yī)學(xué)院，解放軍第309醫(yī)院放射科，從事CT、MRI影像診斷工作。

2014-01-17

北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目(Z131107002213076)“肺結(jié)節(jié)雙重供血CT灌注及鑒別診斷”

①解放軍醫(yī)學(xué)院 北京 100853

②解放軍第309醫(yī)院放射科 北京 100091

③解放軍總后勤部機(jī)關(guān)第一門診部 北京 100842

*通訊作者: aogk309@aliyun.com