雙源CT雙能量肺灌注成像對肺動脈栓塞的診斷價值

沈維英，劉 虎，朱佩云，陳 園，喬洪梅，蘇 剛，趙宏偉，蔣偉浩

浙江省嘉興市第二醫(yī)院放射科，浙江嘉興 314000

肺動脈栓塞(pulmonary embolism，PE)是一種由肺動脈及其分支中栓子堵塞而引起的肺循環(huán)功能障礙綜合征[1]，發(fā)病率高，僅次于冠狀動脈粥樣硬化性心臟病和高血壓，病死率更是高達20%～30%。由于PE患者臨床表現(xiàn)缺乏特異性，部分患者無臨床癥狀，易導(dǎo)致漏診、誤診，以致延誤治療[2]。CT肺動脈造影(CT pulmonary angiography，CTPA)作為一線首選的肺動脈成像方法，憑借其價格低廉、操作便利、安全無創(chuàng)和高敏感度、特異度等優(yōu)勢，已經(jīng)逐步取代核素肺通氣灌注掃描和經(jīng)導(dǎo)管肺動脈造影，成為臨床診斷急性肺動脈栓塞的金標準[3]。但是以往單純CTPA掃描難以提供肺組織血流灌注信息，對于遠端末梢的PE仍然無法顯示。近年來，隨著雙源CT雙能量肺灌注成像(dual-energy pulmonary perfusion imaging，DEPI)技術(shù)的成熟應(yīng)用，1次掃描即可獲得全肺的解剖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和肺組織血流灌注信息，并能對肺動脈進行三維成像觀察，對于小血栓和小的灌注缺失檢出率明顯提高。肺灌注圖像是一種功能性成像，反映的是碘在肺實質(zhì)內(nèi)分布情況，也就是肺血在肺內(nèi)分布，各種原因造成的肺血減少或分布不均，都可以表現(xiàn)為DEPI的灌注減低或缺失，如果單純應(yīng)用DEPI圖像診斷PE具有一定的假陽性率。本研究回顧性分析了嘉興市第二醫(yī)院收治的疑似PE成功行DEPI及肺動脈成像一站式掃描成像的87例患者的臨床資料，以圖像后處理重建的CTPA診斷結(jié)果為參照標準，分別以患者和肺葉為評價單位，分析了DEPI對PE檢出的診斷效能，探討了其在PE患者中的臨床應(yīng)用價值。

資料和方法

資料來源2017年8月至2018年7月在浙江省嘉興市第二醫(yī)院收治的臨床診斷疑似PE成功行DEPI檢查且臨床資料完備的87例患者，其中，男47例，女40例，平均(58.4±10.1)歲(41～76歲)。入選標準：(1)主要臨床表現(xiàn)為呼吸困難、胸痛、心悸、咳嗽、咯血、煩躁不安等，已有檢查或檢驗結(jié)果懷疑PE者；(2)下肢突然腫脹疼痛和局部皮溫升高等下肢靜脈血栓表現(xiàn)，同時伴呼吸困難、胸痛擬排除PE者。排除標準：(1)患者不配合或檢查過程中病情突變導(dǎo)致檢查失敗者；(2)已有檢查或檢驗結(jié)果明確肺部其他疾病(炎癥、腫瘤、肺氣腫、肺間質(zhì)纖維化、胸腔積液等)或右心功能衰竭等可排除PE可能者。本研究經(jīng)浙江省嘉興市第二醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者均豁免知情同意。

檢查方法采用西門子SOMATOM Definition Flash炫速雙源螺旋CT，雙筒高壓注射器經(jīng)肘正中靜脈注入50 ml碘佛醇(320 mgI/ml)，流速4.0 ml/s，隨后注入生理鹽水30 ml，流速4.0 ml/s。掃描定位像后直接進行肺血容量灌注成像(lung perfused blood volume，Lung PBV)增強掃描，采用人工智能自動觸發(fā)技術(shù)，感興趣區(qū)設(shè)在肺動脈主干，閾值40 HU，達到閾值后延遲7 s啟動掃描。具體掃描參數(shù)如下：管電壓分別為100、140 kV，參考管電流分別為110、94 mAs，采用管電流自動調(diào)制CARE Dose 4D技術(shù)，視野(field of view，F(xiàn)OV)為293 mm，準直器為64×0.6 mm，掃描層厚5 mm，螺距為0.55，旋轉(zhuǎn)時間0.28 s，掃描方向從頭到足，掃描范圍自胸廓入口至膈肌水平。

CTPA及DEPI圖像后處理雙能量CT檢查結(jié)束后，原始數(shù)據(jù)被自動重建為3組層厚為0.75 mm的數(shù)據(jù)：100、140 keV及相當于120 kV的平均加權(quán)圖像，平均加權(quán)圖像的雙能量融合系數(shù)采用設(shè)備默認設(shè)置0.6。所有圖像均被傳至西門子Syngo MMWP后處理工作站進行圖像后處理。CTPA后處理：采用inspace軟件對平均加權(quán)圖像進行分析，對所得的薄層斷層圖像進行最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)、多平面重組(multi-planar reformation，MPR)及容積重組(volume rendering，VR)等后處理，獲得肺動脈各個方位的二維及三維影像。DEPI后處理：將100、140 keV 圖像調(diào)入Dual Energy軟件中，采用Lung PBV分析模式進行處理，獲得彩色編碼的肺灌注圖像，通過冠狀位、矢狀位、軸位觀察灌注缺損區(qū)。

圖像判讀及診斷標準

圖像判讀：CTPA圖像和DEPI圖像均由2位副主任醫(yī)師以上職稱的資深醫(yī)師共同判讀，如有疑問處，兩人協(xié)商一致后得出結(jié)論，分別以患者和肺葉為評價單位，記錄2種方法診斷PE數(shù)量，其中CTPA圖像與DEPI圖像結(jié)果不相互參考，均獨立分析。以患者為評價單位時候，只要發(fā)現(xiàn)1處及以上陽性病灶即判斷該患者為PE陽性病例，不再具體比較該患者陽性病灶的數(shù)量及分布；以肺葉為評價單位時候，右肺分上葉、中葉、下葉共3個肺葉，左肺分上葉、下葉共2個肺葉，只要1個肺葉上發(fā)現(xiàn)1處及以上陽性病灶即判斷該肺葉為PE陽性，不再具體比較該肺葉陽性病灶的數(shù)量。CTPA圖像采用縱隔窗觀察：設(shè)備默認設(shè)置為窗寬350 HU，窗位50 HU。

CTPA診斷PE的標準：增強肺動脈內(nèi)出現(xiàn)中心性或偏心性充盈缺損，管腔狹窄、血管閉塞及血管腔內(nèi)皮瓣樣分隔，均判為陽性。

DEPI診斷PE的標準：與對側(cè)或者相鄰肺組織相比，肺野內(nèi)出現(xiàn)局限性或楔形灌注稀疏和/或缺損，按肺段分布或斑片狀、條帶狀灌注稀疏和/或缺損，均判為陽性[4- 5]。

統(tǒng)計學(xué)處理采用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件，計數(shù)資料的組間比較采用χ2檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義；以CTPA診斷結(jié)果為參照標準，分別以患者和肺葉為評價單位，采用診斷性試驗計算DEPI對PE檢出的診斷符合率、靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值、Youden指數(shù)、陽性似然比、陰性似然比；計算Kappa統(tǒng)計量評價DEPI與CTPA對PE的診斷結(jié)果之間的一致性，Kappa值<0.4表示一致性差，Kappa值>0.75表示一致性極好，Kappa值在0.4和0.75之間表示一致性較好。

結(jié) 果

以患者為評價單位，87例疑似病例中CTPA共診斷PE患者69例，采用DEPI共診斷66例，與CTPA診斷結(jié)果對照，顯著相關(guān)(χ2=25.441，P<0.001)(表1)。DEPI與參照標準CTPA在診斷PE患者例數(shù)方面具有較好的一致性(Kappa值=0.571)。

表1 DEPI與CTPA對肺動脈栓塞診斷的一致性

分別以患者和肺葉為評價單位，DEPI對PE檢出的診斷符合率分別為85.06%和89.57%，靈敏度為88.41%和76.80%，特異度為72.22%和96.82%，陽性預(yù)測值為92.42%和93.20%，陰性預(yù)測值為61.90%和88.02%，Youden指數(shù)為0.61和0.74，陽性似然比為3.18和24.15，陰性似然比為0.16和0.24。

以肺葉為評價單位，87例疑似病例中，以金標準CTPA診斷為PE的69例患者共345個肺葉肺栓塞情況作為最終的分析數(shù)據(jù)，采用CTPA共發(fā)現(xiàn)PE陽性的肺葉125個，DEPI共發(fā)現(xiàn)103個，與CTPA診斷結(jié)果對照，顯著相關(guān)(χ2=206.286，P<0.001)(表2)。DEPI與參照標準CTPA在診斷PE陽性肺葉數(shù)方面具有極好的一致性(Kappa值=0.765)。

表2 DEPI與CTPA 對肺動脈栓塞陽性肺葉數(shù)診斷的一致性

討 論

PE是臨床診療工作中較為常見的一種疾病，歐美流行病學(xué)資料顯示，PE 的年發(fā)病率大約在100/10萬，由于臨床特征表現(xiàn)多樣且缺乏特異性，危害極大，單純根據(jù)患者的臨床特征進行診斷準確性較低。PE的影像學(xué)檢查方法主要有普通X線、核素肺通氣和/或灌注顯像、超聲、CT、MR檢查和肺動脈造影等，每種檢查方法都有其一定的優(yōu)勢。但是，普通X線胸片檢查對急性PE病例診斷價值有限，超聲心動圖敏感度不高，核素肺灌注顯像掃描特異度較低，MR肺動脈造影對癥狀較重的急性PE患者及部分磁共振禁忌證患者不適用，數(shù)字減影血管造影肺動脈造影為有創(chuàng)性檢查，輻射劑量較大，其廣泛應(yīng)用受到限制[6]。本研究中DEPI的平均容積CT劑量指數(shù)為(6.8±1.3)mGy，平均劑量長度乘積為(197.1±48.6)mGy·cm，平均有效劑量為(3.2±0.5)mSv，輻射劑量大大降低。

近年來，隨著影像學(xué)儀器設(shè)備及技術(shù)的發(fā)展，尤其是多排螺旋CT的普遍使用，CTPA在評價PE及其嚴重程度方面體現(xiàn)出了較多優(yōu)勢[7- 8]。CTPA可清晰觀察到位于肺動脈主干、葉、段肺動脈內(nèi)的栓子，影像學(xué)上表現(xiàn)為肺動脈內(nèi)充盈缺損或截斷征象，并根據(jù)其特異性影像學(xué)表現(xiàn)判斷患者是否發(fā)生PE及其程度。但是肺栓塞的評估不應(yīng)僅局限于管腔內(nèi)栓子，因管腔狹窄所致的遠端肺組織血流動力學(xué)改變對于臨床治療也至關(guān)重要，這也是DEPI的優(yōu)勢所在，可以通過偽彩圖顏色直觀顯示碘在肺實質(zhì)內(nèi)的分布情況，各種原因?qū)е碌姆窝獪p少或分布不均，表現(xiàn)為DEPI的灌注減低或缺失，偽彩圖顯示為黑色。本研究以CTPA診斷結(jié)果為參照標準，分別以患者和肺葉為評價單位，統(tǒng)計分析DEPI對PE檢出的診斷效能，發(fā)現(xiàn)以肺葉為評價單位時候，DEPI與CTPA診斷結(jié)果相對照，兩者顯著相關(guān)，DEPI與參照標準CTPA在診斷PE陽性肺葉數(shù)方面具有極好的一致性。以患者為評價單位時候，DEPI與CTPA診斷結(jié)果相對照，兩者顯著相關(guān)，DEPI與參照標準CTPA在診斷PE患者例數(shù)方面具有較好的一致，這與本組87例患者中有8例為部分性PE，CTPA上顯示肺動脈內(nèi)有栓子栓塞，但局部肺血流并沒有完全阻塞，其對應(yīng)區(qū)域血流灌注并沒有受影響有關(guān)，栓塞嚴重程度和發(fā)生部位直接影響了DEPI范圍的類型。蒲艷軍等[4]研究發(fā)現(xiàn)，Lung PBV 灌注缺損出現(xiàn)的數(shù)量，與部分性PE呈中等相關(guān)，與完全性PE呈顯著相關(guān)，本研究結(jié)果與其基本一致。

本研究發(fā)現(xiàn)，分別以患者和肺葉為評價單位，DEPI對PE檢出的診斷符合率分別為85.06%和89.57%，靈敏度為88.41%和76.80%，特異度為72.22%和96.82%，陽性預(yù)測值為92.42%和93.20%，陰性預(yù)測值為61.90%和88.02%，Youden指數(shù)為0.61和0.74，陽性似然比為3.18和24.15，陰性似然比為0.16和0.24，除陽性預(yù)測值指標外，其余各指標與國內(nèi)賈飛鴿等[9]研究結(jié)果基本一致，本研究陽性預(yù)測值明顯高于以上學(xué)者研究，推測與兩者圖像判讀標準不完全一致有關(guān)。本研究以患者為評價單位時候，只要發(fā)現(xiàn)1處及以上陽性病灶即判斷該患者為PE陽性病例，不再具體比較該患者陽性病灶的數(shù)量及分布；以肺葉為評價單位時候，右肺3個肺葉，左肺2個肺葉，只要1個肺葉上發(fā)現(xiàn)1處及以上陽性病灶即判斷該肺葉為PE陽性，不再具體比較該肺葉陽性病灶的數(shù)量，而上述學(xué)者具體比較最終栓子病灶的數(shù)量。陽性似然比表示真陽性與假陽性之比，表明DEPI陽性時患PE與未患PE機會的比值，比值越大患病概率越大。本研究中，以肺葉為評價單位時陽性似然比為24.15，遠遠高于以患者為評價單位時，是因為以肺葉為評價單位時是以金標準CTPA診斷為PE的69例患者肺葉肺栓塞情況作為最終分析數(shù)據(jù)導(dǎo)致的。陰性似然比表示假陰性與真陰性之比，表明DEPI陰性時未患PE與患PE機會的比值。本研究中以患者為評價單位時陰性似然比為0.16，低于以肺葉為評價單位時，也是上述原因所致。雙能量CT的出現(xiàn)，實現(xiàn)了單次成像同時評估肺栓子和肺實質(zhì)，并且CT肺動脈圖像與CT肺灌注圖像在診斷肺栓塞上可以起到互補作用，兩者聯(lián)合可以提高對外周小栓子的診斷準確度[10]。如果在圖像后處理階段充分結(jié)合計算機輔助設(shè)計人工智能技術(shù)的應(yīng)用[11]，可以提高肺動脈內(nèi)血栓栓子的檢出率和檢出數(shù)量，尤其是外周細小PE。由此可見，DEPI和肺動脈成像一站式掃描成像，一次掃描能同時獲得兩種圖像信息，同時評價PE及肺組織血流灌注情況。單純分析CTPA圖像，對于遠端末梢的PE無法顯示，容易漏診，單純應(yīng)用DEPI圖像診斷PE又具有一定的假陽性率，如果聯(lián)合DEPI和CTPA應(yīng)用，將大大提高PE診斷的準確率。

本研究創(chuàng)新之處是分別采用以患者和肺葉兩種評價單位對DEPI對PE的診斷效能進行了評估，尤其以肺葉為評價單位時，為排除因基礎(chǔ)心肺功能或肺部病變導(dǎo)致DEPI假陽性的這部分病例的干擾，采用69例CTPA陽性患者(并非陽性肺葉)資料為金標準進行統(tǒng)計分析栓塞肺葉的情況，更能真實反映DEPI在肺葉PE方面的診斷效能。本研究中DEPI表現(xiàn)陽性、CTPA卻為陰性的5例患者中有4例就屬于這種情況，伴發(fā)其他病變導(dǎo)致的肺血減少或分布不均從而導(dǎo)致肺灌注缺失或減低，另1例為CTPA漏診。DEPI表現(xiàn)假陽性的病例中，部分肺組織灌注不均密度減低，但是CTPA圖像上卻未發(fā)現(xiàn)陽性栓子，筆者推測主要原因為：正常生理肺組織的血流灌注并不是均勻的，局部血流分布受諸如重力因素、微循環(huán)系統(tǒng)的血壓、心輸出量等的影響，在直立時兩下肺的血流灌注高于兩上肺，而臥位時下垂部分的血流量高于非下垂部分，再加上這部分病例本身為伴有基礎(chǔ)心肺功能疾病根據(jù)已有檢查結(jié)果無法排除PE診斷的患者，DEPI圖像表現(xiàn)肺灌注減低的部分或位于肺部非下垂部分，或由于肺部纖維化導(dǎo)致的肺血減少引起。本研究不足之處是病例數(shù)量有限，另外，本研究中CTPA和DEPI圖像均獨立分析，互不參考，未進一步比較研究聯(lián)合應(yīng)用CTPA和DEPI兩種成像方式共同診斷時候PE的診斷準確率情況，對本研究最終結(jié)果有一定的影響。本研究只針對能譜CT圖像進行主觀定性觀察判斷肺灌注情況，未進一步對肺灌注缺失或減低部分區(qū)域進行碘值的定量測量，也是本研究的不足，課題組下一步將重點對此進行深入研究。

綜上，DEPI 對于PE的檢出具有較高準確率、敏感度和特異度，將DEPI聯(lián)合CTPA應(yīng)用可同時得到解剖結(jié)構(gòu)和功能信息影像，大大提高PE的診斷準確率，為肺栓塞的評估、治療方法的選擇、術(shù)后隨訪提供了更多的可靠依據(jù)，應(yīng)作為臨床疑似PE患者的首選檢查方法。