320排容積CT單入口、雙入口聯(lián)合模式全瘤灌注參數(shù)對肺內孤立性腫瘤的診斷價值

馮再輝，羅艷芬，楊艷紅，張雅斌，段 偉，葛 冰

1.紅河州第三人民醫(yī)院放射影像科，云南 紅河 661000；

2.東芝醫(yī)療（中國）臨床應用培訓部，北京 100000

肺癌是最常見的惡性腫瘤，近幾年來發(fā)病率逐年升高[1]。肺內良惡性腫瘤的診斷與鑒別是臨床工作的重點與難點，傳統(tǒng)形態(tài)學診斷不足以滿足臨床需求[2-3]。由于CT灌注成像可以無創(chuàng)、定量地測量腫瘤組織內的血流灌注特征，成為近幾年的研究熱點[4-6]。腫瘤微血管在肺內惡性腫瘤生長與轉移過程中扮演著重要角色[6-7]，CT灌注成像可以反映腫瘤微循環(huán)在時間與空間上的不均衡性[8]，進而對肺內腫瘤進行一定程度上的定量診斷。單入口、雙入口肺灌注研究基礎上，本研究擬通過320排容積CT單入口、雙入口兩種灌注模式聯(lián)合方案獲得多參數(shù)灌注圖像，對肺內孤立性腫瘤進行良惡性的鑒別診斷，并嘗試確定相關參數(shù)的診斷界值。

1 資料和方法

1.1 一般資料

2016年9 月—2017年10月，對紅河州第三人民醫(yī)院54例初診為肺內孤立性腫瘤病變的患者進行前瞻性灌注掃描，并采集相關資料。納入標準：① 初診為肺內孤立性腫瘤；② 無碘對比劑使用禁忌證；③ 經醫(yī)院倫理委員會批準，并簽署知情同意書；④ 灌注圖像滿意；⑤ 有手術后病理學檢查結果。共納入54例患者，其中男性30例，女性24例，年齡41～79歲，平均（56.87±6.32）歲，中位年齡53歲。其中良性21例（錯構瘤3例，炎性假瘤3例，結核瘤14例，隱球菌感染1例），惡性33例（腺癌12例，鱗癌9例，腺鱗癌2例，小細胞肺癌10例）。

1.2 灌注及重建方案

使用日本Toshiba公司的Aquilion ONE VISION 320排CT機。呼氣屏氣下行全肺灌注掃描。掃描參數(shù)為管電壓80 kV，管電流25 mA，探測器寬度160 mm，旋轉時間0.275 s，采樣時間間隔2、3、7 s，共掃描23期，共計91 s。重建采用層厚0.5 mm，間距0.5 mm，共14720幅。所有原始數(shù)據(jù)傳送至Vital工作站：行雙入口重建，采集支氣管動脈血流量（bronchial artery flow，AF），肺動脈血流量（pulmonary artery flow，PF），計算肺動脈灌注指數(shù)[perfusion index，PI；PI=PF/（AF+PF）]；行單入口重建，采用最大斜率法采集單入口動脈血流量（single-input artery flow，S-AF）；Patlak法采集等效血容量（equiv blood volume，E.BV）[9]、血流萃取率（blood flow extraction，F(xiàn)E）。并自動獲取各參數(shù)偽彩圖。測量感興趣區(qū)（region of interest，ROI），采用最大面積畫圈法。2名副主任醫(yī)師一起盲閱單純形態(tài)圖像，作出診斷；再結合灌注圖像作出修正診斷。

1.3 統(tǒng)計學處理

使用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件，計量資料采用t檢驗進行比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。對有統(tǒng)計學意義的參數(shù)繪制受試者工作特征（re-ceiver operator characteristic，ROC）曲線，并使用最大約登指數(shù)時的切點值作為良惡性病變鑒別的最佳診斷界值。

2 結 果

2.1 單入口、雙入口灌注參數(shù)比較

54例患者肺內良惡性病變的AF、PI、E.BV、FE、S-AF值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。AF、PI、E.BV、FE、S-AF各值惡性組顯著高于良性組。PI值良性組明顯高于惡性組。PF值呈良性組大于惡性組，但差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表1）。

2.2 ROC曲線的曲線下面積（area under curve，AUC）

本組肺內良惡性病變全瘤灌注參數(shù)AF、E.BV、FE、S-AF的AUC分別為0.771、0.906、0.772、0.775（表2，圖3）。① 全瘤灌注有統(tǒng)計學意義的各參數(shù)AUC比較：E.BV＞S-AF＞FE＞AF。② 根據(jù)各灌注參數(shù)ROC曲線各坐標點，計算得出各值最大約登指數(shù)，并得出診斷界值（表3）。E.BV最大約登指數(shù)為0.776，對應診斷界值E.BV為5.00 mL/100 mL，靈敏度0.909，特異度0.857；S-AF最大約登指數(shù)為0.714，對應診斷界值S-AF為69.65 mL/（100 mL·min），靈敏度1.000，特異度0.714；FE最大約登指數(shù)0.636，對應診斷界值FE為39.85 mL/（100 mL·min），靈敏度0.636，特異度1.000；A F最大約登指數(shù)為0.545，對應診斷界值A F為54.20 mL/（100 mL·min），靈敏度0.879，特異度0.667。③ 以病理學檢查結果為狀態(tài)變量，變量值設為否，繪制PI的ROC曲線（圖4）。PI的AUC為0.889，最大約登指數(shù)0.784，對應診斷界值PI為43.24%，靈敏度0.905，特異度0.121（表3）。

2.3 多參數(shù)聯(lián)合，結合形態(tài)學診斷與單純形態(tài)學、單參數(shù)診斷效能比較

2名副主任醫(yī)師結合形態(tài)學診斷與多灌注參數(shù)的聯(lián)合應用結果，其陽性預測值達到93.94%，陰性預測值達到95.24%，診斷效能明顯高于單純形態(tài)學診斷及單參數(shù)診斷（表4）。單純形態(tài)學診斷陽性預測值為75.76%，陰性預測值為61.90%；PI診斷界值設為43.24%時，陽性預測值為87.88%，陰性預測值為90.48%；E.BV診斷界值設為5.00 mL/100 mL時，陽性預測值為90.91%，陰性預測值為80.95%；FE診斷界值設為40 mL/（100 mL·min）時，陽性預測值為63.64%，陰性預測值為100.00%；S-AF診斷界值設為70 mL/（100 mL·min）時，陽性預測值為100.00%，陰性預測值為71.43%；AF診斷界值設為54 mL/（100 mL·min）時，陽性預測值為87.88%，陰性預測值為66.67%；形態(tài)學結合多參數(shù)聯(lián)合診斷，陽性預測值為93.94%，陰性預測值為95.24%。

表1 肺內良惡性腫瘤單入口、雙入口全瘤灌注參數(shù)比較 （±s）

表1 肺內良惡性腫瘤單入口、雙入口全瘤灌注參數(shù)比較 （±s）

灌注參數(shù)惡性 良性 t值 P值AF 雙入口/[mL·（100 mL·min）-1] 91.06±45.6849.26±15.367.0730.000 PF 雙入口/[mL·（100 mL·min）-1] 48.94±14.1857.40±20.274.2520.105 PI 雙入口/% 37.38±7.5150.94±7.7848.5860.000 E.BV 單入口/[mL·（100 mL）-1] 6.72±1.544.40±0.8813.3640.001 FE 單入口/[mL·（100 mL·min）-1] 38.13±15.2622.63±12.2712.4370.000 S-AF 單入口/[mL·（100 mL·min）-1] 109.33±26.0777.16±37.398.7380.002

表2 ROC曲線AUC

表3 單入口、雙入口灌注參數(shù)診斷界值

圖3 AF、E.BV、FE及S-AF的ROC曲線

圖4 PI ROC曲線

表4 形態(tài)學診斷、各參數(shù)診斷及聯(lián)合診斷效能比較

3 討 論

肺內惡性病變以肺癌為主，肺癌是目前死亡率最高的惡性腫瘤，全球每年有近130萬人死于該病，并且發(fā)病年齡趨于年輕化[10]。孤立性肺腫瘤的良惡性鑒別成為臨床影像學診斷的重點。除了傳統(tǒng)形態(tài)的影像學診斷外，近幾年來關于肺內腫瘤血流動力學的研究成為熱點。

肺臟具有雙重供血系統(tǒng)，分別為肺動脈與支氣管動脈。肺動脈為肺臟供應了大部分的血流量；支氣管動脈為肺臟提供了小部分的血流量，但在維持氣道及肺功能中起穩(wěn)定作用[11-12]。肺內腫瘤或腫瘤樣病變發(fā)生后，局部組織血供發(fā)生病理學改變，原供血較少的支氣管動脈供血增多[13]。CT灌注成像（CT perfusion，CTP）屬于功能學成像技術，可以觀察病理學狀態(tài)下腫瘤微血管的血流動力學狀態(tài)[14]。

本研究通過改進掃描序列，可以一組序列式動態(tài)掃描，同時獲得單入口、雙入口模式下的灌注參數(shù)?；诜闻K具有肺動脈與支氣管動脈雙重供血特點，本研究對單入口、雙入口灌注模式進行了融合。在輻射劑量限值的前提下，通過有序、適度增加灌注采集次數(shù)，延長灌注間隔時間。同時雙入口灌注模式下獲得了AF、PF及PI；單入口灌注模式下，通過Patlak法，定量測得結節(jié)（腫瘤或腫瘤樣病變）的E.BV及結節(jié)組織FE；通過最大斜率法，定量測得結節(jié)整體S-AF。本方案為多灌注參數(shù)定量評價腫瘤良惡性效能研究提供了可能。

PI是在肺內腫瘤雙血供模式下，肺動脈血供占總血供的比例[15]。320排CT雙入口灌注技術，可以定量地評價肺內孤立性腫瘤的雙循環(huán)血供狀態(tài)及兩套供血系統(tǒng)在病變中所占的比例，其為肺內孤立性腫瘤的雙循環(huán)血流動力學研究開辟了一種新的思路與方法[16]。本研究發(fā)現(xiàn)將AF參考界值設定為54.20 mL/（100 mL·min），將PI參考界值設定為43.24%時，對肺內孤立性良惡性腫瘤具有一定的診斷效能，ROC曲線的AUC數(shù)值較為滿意。

S-AF是單位時間內通過腫瘤靶組織的血液量，反映腫瘤組織內血液流動的速率，受引流靜脈與淋巴回流、血容量及組織耗氧量等因素影響。單入口最大斜率法，可以得到肺內孤立性腫瘤的S-AF。筆者認為肺內孤立性腫瘤單入口模型下動脈血流量數(shù)據(jù)與雙入口模型下AF與PF之和，具有一致性，數(shù)據(jù)統(tǒng)計尚在進行中。本研究發(fā)現(xiàn)，將S-A F診斷界值設定為69.65 mL/（100 mL·min）時，診斷靈敏度與特異度均較高。

E.BV是靶組織血管系統(tǒng)內所有的血液容量，其與腫瘤微血管密度及管腔化程度有關。FE指對比劑經腫瘤靶組織血管彌散到組織間隙的能力，反映靶組織的細胞間隙及血管通透性等特征，與血管瘺的數(shù)量直接相關，與表面滲透性意義相近。320排CT單入口Patlak法，可以測得肺內孤立性腫瘤的E.BV和FE。本研究發(fā)現(xiàn)，通過Patlak法，將E.BV診斷參考值設定為5 mL/100 mL，將FE診斷參考值設定為39.85 mL/（100 mL·min）時，AUC較大，靈敏度、特異度較高，診斷效能非常突出。分析其原因，筆者認為可能是因為腫瘤的生長與轉移都依賴于腫瘤微血管的生成[17-18]，微血管密度及其管腔化程度與E.BV、FE具有更強的相關性。

肺部全瘤灌注多參數(shù)聯(lián)合應用，可以獲得腫瘤微血管病理學狀態(tài)的定量數(shù)據(jù)，可以更好地反映腫瘤血流動力學改變。與傳統(tǒng)形態(tài)學診斷相結合，可以提高對腫瘤良惡性鑒別效能。筆者認為其有可能為腫瘤短期治療效果評價提供依據(jù)，亦有可能為腫瘤預后評估提供參考。

結合相關文獻，本研究發(fā)現(xiàn)：① 各型CT單入口、雙入口灌注方案均有待統(tǒng)一。同機單組實驗人員較容易執(zhí)行統(tǒng)一的灌注方案，但不同組或不同單位實驗人員間灌注方案很難統(tǒng)一，進而導致了診斷參考值偏離較大，不易推廣。② ROI測量標準有待研究。ROI的劃定直接影響數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，目前對最大面積勾勒法、最大面積畫圈法、仿體積法等不同方法的效能的研究較少。并且無論是哪一種方法，均體現(xiàn)了容積內腫瘤的微血管密度及管腔化的平均值，分化差的瘤組織勢必被低估。從便于操作角度考慮，本研究采用了最大面積畫圈法。③ 各項灌注參數(shù)診斷界值的確定，仍需標準化的大樣本支撐，有待進一步研究。

綜上所述，320排容積CT單入口、雙入口全瘤灌注參數(shù)對肺內孤立性良惡性病變鑒別具有實際應用價值，且對療效及預后評估有較大幫助；多參數(shù)中，以PI、E.BV、FE診斷效能較為突出；多參數(shù)聯(lián)合中，結合傳統(tǒng)形態(tài)學診斷，可達到更高的診斷符合率。具體各參數(shù)診斷界值尚待探索，亟待統(tǒng)一研究標準。