CT灌注成像在肺癌疗效评价中的应用

夏 平

郝敬明 HAO Jingming

王 涛 WANG Tao

徐青松 XU Qingsong

朱 磊 ZHU Lei

陈 刚 CHEN Gang

CT灌注成像在肺癌疗效评价中的应用

夏 平XIA Ping

郝敬明HAO Jingming

王 涛WANG Tao

徐青松XU Qingsong

朱 磊ZHU Lei

陈 刚CHEN Gang

目的探讨CT灌注成像在肺癌放化疗疗效评价中的应用价值。资料与方法23例经穿刺病理证实的肺癌初治患者于放化疗前及放化疗结束后1周内分别行CT灌注扫描。在工作站自动生成时间-密度曲线、组织灌注值、血容量、达峰时间及灌注伪彩图。比较肺癌治疗前后瘤区各灌注参数的变化。结果根据RECIST标准，经6个月随访，治疗有效16例，无效7例，有效组治疗前平均灌注值、血容量、强化幅度及结节-主动脉强化比值均高于无效组，差异有统计学意义（t＝3.55、3.19、2.26、4.41,P＜0.05）。有效组治疗后平均灌注值、血容量、强化幅度及强化比值均较治疗前显著降低，差异有统计学意义（t＝7.87、8.16、7.48、6.78,P＜0.01）。无效组治疗前后各灌注参数差异无统计学意义（P＞0.05）。放疗患者中灌注伪彩图形象显示出肿瘤组织及周围肺不张。结论

CT灌注扫描能够反映肿瘤的血供情况，并可定量评价肺癌放化疗前后血流灌注的改变，早期预测治疗效果，优化放化疗方案。

肺肿瘤；药物疗法；放射疗法；治疗结果；体层摄影术，螺旋计算机；灌注成像

随着CT扫描技术和相关计算机软件的发展，CT灌注成像已经从单层面灌注发展到多层面灌注，大大提高了时间和空间分辨率，使CT诊断从单纯的形态学诊断发展到功能诊断。恶性肿瘤是血管生成依赖性疾病，CT灌注成像可反映活体内肿瘤血管生成的微血管变化，鉴别良恶性肿瘤，指导治疗，观察疗效[1,2]。本研究回顾性分析23例肺癌患者的灌注参数，探讨肺癌的灌注特点，以及CT灌注成像在评价肺癌放化疗疗效中的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2009-01～2010-12徐州市中心医院经穿刺病理确诊的23例晚期非小细胞肺癌初治患者，14例接受化疗，采用NP方案（长春瑞滨＋铂类药物）或TP方案（紫杉醇＋铂类药物）；9例采用放疗。鳞癌13例，腺癌8例，腺鳞癌2例，入选病例于治疗前及放化疗结束后1周内分别行CT灌注扫描。所有病例随访6个月，并采用实体瘤疗效评价标准RECIST[3]进行疗效评估，分为治疗有效组（包括CR、PR），即治疗后肿瘤最大径缩小≥30%；无效组（包括SD、PD），肿瘤最大径缩小＜30%或最大径增大。本研究经徐州市中心医院伦理委员会批准，所有受试者均知情并签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Philips Brilliance 64层螺旋CT及Toshiba Acquilion One 320层螺旋CT扫描仪。其中21例使用Philips Brilliance 64层螺旋CT，管电压100kV，管电流50mA，球管旋转速度0.5s/r，扫描范围40mm，固定多层（4i模式）的连续动态扫描，每层的层厚根据病灶大小设定为5mm或2.5mm，注射造影剂后5s启动扫描，连续扫描25次，循环间隔时间2s。2例使用Toshiba Acquilion One 320层螺旋CT，采用体部灌注扫描模式（管电压、管电流及球管旋转速度与64层螺旋CT参数相同），注射造影剂后10～30s采集数据间隔时间为2s，然后从37～57s采集间隔时间为4s，执行整个肿块容积扫描。两种仪器设备均选用非离子型造影剂碘海醇注射液（欧乃派克）50ml，注射速度7ml/s。

1.3 图像分析 灌注分析软件均为非去卷积法，采用体部灌注软件包，胸主动脉作为肿瘤的供血动脉（肺尖区采用颈总动脉作为流入动脉）。分别以整个肿瘤、富强化区及少强化区作为感兴趣区，癌组织感兴趣区应尽可能的大，但要避免部分容积效应，避开液化坏死区，在工作站获取病灶的各个层面及主动脉时间-密度曲线，通过该曲线获取主动脉及结节的强化值，并计算结节-主动脉强化值比，自动生成组织的灌注值、血容量、达峰时间及灌注伪彩图。

1.4 误差控制 所有患者加用腹带，扫描前进行呼吸训练，必要时给予吸氧。肺底病变受呼吸幅度影响较大，不作为入选对象。采用“点代面，多点测量”的方法进行数据处理，采用有效层面标准[4]：有效层面的层厚加起来不超过Z轴方向最大径的80%；64层螺旋CT去除头侧和尾侧Z轴方向上有容积效应的两个层面。有效层面参数的平均值作为兴趣区灌注成像定量参数。1.5 统计学方法 采用SPSS 10.0软件，计量资料数据以±s表示，采用两独立样本t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 治疗前肺癌的CT灌注表现 23例中肿块直径最大11.0cm，最小2.5cm，平均（4.52±2.04）cm。时间-密度曲线均表现为缓升缓降型，达峰值后有一段平台期，达峰时间为20～40s，平均（33.51±6.16）s。平均血容量为（15.89±4.64）ml/100g，灌注值为（24.74±10.49）ml/（min·100g），强化幅度为（29.52±8.63）Hu，结节 -主动脉强化值比为（0.11±0.03）。6例伴有阻塞性肺炎、肺不张患者中，肺部肿瘤与周围肺不张、肺炎灌注参数存在差异，不张肺组织灌注值为（58.75±6.99）ml/（min·100g），高于肿瘤组织，达峰时间为（9.75±1.71）s，明显短于肿瘤组织（图1）。

2.2 疗效评价 23例放化疗患者于治疗前后分别行CT灌注扫描，并经6个月随访证实治疗有效组16例（图2），无效组7例。有效组治疗前平均灌注值、血容量、强化幅度及结节-主动脉强化比值均高于无效组，差异有统计学意义（t＝3.55、3.19、2.26、4.41,P＜0.05）。有效组治疗后平均灌注值、血容量、强化幅度及强化比值均较治疗前显著降低，差异有统计学意义（t＝7.87、8.16、7.48、6.78,P＜0.01）。无效组治疗前后各灌注参数差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。9例放疗患者中，4例灌注伪彩图明确地勾画出肿块与不张肺组织，缩小了放射野（图1）。

表1 有效组与无效组治疗前后各灌注参数比较（±s ）

表1 有效组与无效组治疗前后各灌注参数比较（±s ）

注：（1）与无效组治疗前比较，P＜0.05；（2）与治疗前比较，P＜0.01

分组 灌注值[ml/(min·100g)]血容量(ml/100g) 强化幅度(Hu) 结节-主动脉强化比值有效组（n＝16） 治疗前 28.88±9.55（1） 17.93±4.17（1） 31.77±8.11（1） 0.12±0.02（1）治疗后 14.89±5.18（2） 9.41±1.56（2） 18.88±3.88（2） 0.07±0.01（2）无效组（n＝7） 治疗前 15.23±4.97 12.30±3.10 24.37±4.32 0.08±0.02治疗后 14.10±4.69 11.58±4.15 21.11±4.44 0.07±0.01

图1 A～C为右肺上叶中心型鳞癌放疗前定位，A为增强CT图，B为灌注伪彩图，C为肿块时间-密度曲线。肿块（箭）灌注值为26.10ml/（min·100g），血容量为18.10ml/100g，达峰时间28.20s，与胸主动脉达峰时间相似（图1C箭示主动脉曲线；箭头为肿块曲线，无明显下降支）。D～F为主动脉弓水平肿块上层面继发的右肺上叶不张（箭），不张肺内可见黏液坏死成分。D为增强CT图，E、F分别为灌注伪彩图及时间-密度曲线，灌注值为55ml/（min·100g），达峰时间9.50s，达峰后很快下降。G为该患者放疗靶区勾画，绿色曲线内为大体肿瘤体积；H显示不张的右肺上叶未在靶区勾画内。图2 鳞癌，A、B为放疗前增强CT图与血容量图。肿块（箭）血容量为22.90ml/100g，C为放疗结束后灌注扫描，血容量降至5.60ml/100g，蓝色区域扩大，最大径略有缩小，6个月后随访肿块最大径缩小约35.61%（D）。A1：主动脉感兴趣区；T1：所选组织的感兴趣区

3 讨论

3.1 肺癌灌注参数的意义 血容量反映血管床及内部的血流状态，代表有功能的毛细血管量的多少，与血管大小和毛细血管开放的数量有关。癌组织为了适应自身生长的需要，其开放血管的数量明显多于正常组织[5]。灌注值指在单位时间内流经一定组织血管结构内的血流量，它受血容量及引流静脉、淋巴回流及组织耗氧量等因素的影响。血容量对肺癌的诊断更为敏感[2]。强化幅度指注射造影剂后CT值的增加量，它受患者心输出量、血压、造影剂用量等因素的影响，结节-主动脉强化比值摒除了个体差异，较强化幅度更好地反映了肿瘤血供情况。

达峰时间即肿块达到强化峰值所用的时间。本组肺癌患者平均达峰时间为（33.51±6.16）s，略迟于主动脉峰值时间，说明肺癌患者主要由支气管动脉供血，并且达到峰值后有一段较长的平台期，这与肺癌的病理基础富血管及肿瘤间质高压、造影剂流出缓慢相吻合[5]。3.2 灌注参数对放化疗疗效的评估 血管生成在恶性肿瘤发生、发展过程中发挥重要作用。直接抑制血管生成的各种分子靶向治疗也正在发展成为一种很有前景的肿瘤治疗手段，这就需要各种生物标志物来评价其疗效，但通过测量肿瘤大小或各种组织制订的评价量表均不能定量评价抗血管生成疗效，结果受主观因素影响较大。因此，功能影像学技术尤其是CT灌注成像已经越来越广泛地用于评价各种抗肿瘤药物的疗效[6,7]。

本组23例非手术治疗的肺癌患者中，治疗有效的16例患者的平均灌注值、血容量明显高于治疗无效的7例患者。有效组治疗前后各项灌注参数下降，差异有统计学意义（P＜0.01）。放化疗是治疗肺癌的重要方法，放疗的作用机制之一是引起肿瘤组织微循环的改变，导致动脉粥样硬化及管腔狭窄或闭塞，从而引起肿瘤内血流灌注下降。化疗的主要作用机制是破坏DNA的结构和功能，使癌细胞的分裂增殖停止，从而杀死癌细胞，抑制癌细胞的增长，因此肿瘤内部不成熟血管数量减少，造成血容量下降[8]。

常规CT对肿瘤的疗效评价是通过治疗前后肿瘤的体积改变来实现的，但是肿瘤的形态变化是一个比较缓慢的过程。因此，耿军祖等[9]认为CT灌注成像可在治疗后肿瘤形态改变以前，通过观察血流变化值早期判定治疗效果，从而为下一步治疗提供早期信息。当CT灌注显示放疗前后血容量无明显变化时，可考虑调整治疗方案，并且可以利用化疗前灌注参数预测治疗效果，高血容量、高灌注值提示药物能快速到达病灶并形成有效的药物浓度，容易成为药物治疗的靶点[10]。对于治疗前低灌注者，可能提示肿瘤缺血、缺氧，对化疗不敏感，本研究无效组治疗前后各项灌注参数差异无统计学意义（P＞0.05）。

3.3 灌注伪彩图对优化放疗方案的指导作用 放疗是治疗晚期非小细胞肺癌的重要治疗手段，三维适形放疗在肺癌治疗中已广泛应用。CT良好的空间分辨率有利于提供病变的准确解剖位置及其与周围重要器官的毗邻关系，但对于病灶部位结构复杂、毗邻关系难以辨明的原发灶，单纯以CT进行靶区勾画有一定难度。功能影像如CT灌注成像有利于更准确地勾画非小细胞肺癌放疗计划靶区，特别是合并肺不张时，将不张的肺组织置于大体肿瘤体积以外，并且具有快捷、定量、直观清晰的优势[11]。本组肺癌合并肺不张患者灌注扫描时，肺门肿块的灌注模式符合恶性肿瘤改变，肿块中等灌注值，时间-密度曲线呈平台型，而继发的肺不张，由于是肺动脉供血，达峰时间缩短，灌注值明显提高，并且由于静脉引流通畅，峰值很快下降，通过伪彩图清晰地显示出肿块与不张的肺，减少了大体肿瘤体积，更多地保护了正常肺组织。但本组病例较少，尚需扩大样本进一步研究。

综上所述，肺肿瘤CT灌注扫描能够反映肿瘤的血供、肿瘤周边的高灌注区及肿瘤的生物学行为，通过各项灌注参数比较，可以定量评价肺癌治疗前后的血流变化，早期预测治疗效果，高血容量、高灌注值可能对化疗药物更为敏感，并且在放疗中能够优化放疗方案，灌注伪彩图清晰、直观显示出肺癌与肺不张的轮廓，更多地保护肺组织。但目前该研究尚处于临床探索阶段，有些认识和标准尚待统一，期待更加完善和统一的灌注软件的产生。

[1]Kan Z, Phongkitkarun S, Kobayashi S, et al. Functional CT for quantifying tumor perfusion in antiangiogenic therapy in a rat model. Radiology, 2005, 237(1)： 151-158.

[2]赵振军, 梁长虹, 谢淑飞, 等. 多层螺旋CT肺灌注对肺肿瘤的诊断价值. 中国医学影像技术, 2004, 20(2)： 232-235.

[3]林丽珠, 陶志广, 周岱翰. WHO标准和RECIST在肺癌多中心疗效评价的比较. 中国肿瘤临床, 2006, 33(5)：253-255.

[4]李慎江, 肖湘生, 刘士远, 等. 孤立性肺结节CT容积灌注成像定量参数与大小的关系. 中国肺癌杂志, 2009,12(5)： 426-429.

[5]夏平, 王绪, 郝敬明, 等. CT增强扫描在评价NSCLC血管生成中的临床意义. 实用放射学杂志, 2003, 19(4)：305-308.

[6]Bellomi M, Petralia G, Sonzogni A, et al. CT perfusion for the monitoring of neoadjuvant chemotherapy and radiation therapy in rectal carcinoma： initial experience. Radiology,2007, 244(2)： 486-493.

[7]Park M, Klotz E, Phys D, et al. Perfusion CT： noninvasive surrogate marker for stratification of pancreatic cancer response to concurrent chemo-and radiation therapy.Radiology, 2009, 250(1)： 110-117.

[8]左衍海, 施鑫. CT灌注成像在肿瘤研究中的应用. 医学研究生学报, 2009, 22(3)： 324-328.

[9]耿军祖, 王福江, 陈玉康, 等. 16层螺旋CT灌注成像对肺癌血供放疗前后的定量对比研究. 医学影像学杂志,2006, 16(9)： 920-923.

[10]Zima A, Carlos R, Gandhi D, et al. Can pretreatment CT perfusion predict response of advanced squamous cell carcinoma of the upper aerodigestive tract treated with induction chemotherapy? Am J Neuroradiol, 2007, 28(2)：328-334.

[11]陆忠华, 王建华, 黄云海, 等. CT灌注成像对非小细胞肺癌放疗靶区确定的临床意义. 实用癌症杂志, 2009,24(4)： 393-396.

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

徐州市中心医院CT室 江苏徐州221009

夏 平

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

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

徐州市医学科技项目（XM09B068）。

中国图书资料分类法分类号R734.2；R730.42

2011-05-19

2012-04-13

中国医学影像学杂志2012年 第20卷 第8期：565-568

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

（责任编辑 张春辉）