CT灌注成像对肺癌的诊断研究

孙琼芳，涂蓉，张业雨，李胜达，王圣恩，史华莉，尤晓光，伍保忠

（1.海南医学院附属医院放射科，海南海口 570102；2.海南医学院，海南海口 570311)

CT灌注成像对肺癌的诊断研究

孙琼芳1，涂蓉1，张业雨1，李胜达2，王圣恩2，史华莉2，尤晓光1，伍保忠1

（1.海南医学院附属医院放射科，海南海口 570102；2.海南医学院，海南海口 570311)

目的探讨CT灌注成像对肺癌的临床诊断价值。方法选择临床鉴别诊断困难，可疑肺肿瘤的47例孤立性肺结节患者做CT灌注检查，按入选标准共有20例纳入研究。先行常规CT扫描，确定肺肿瘤中心部位，对选定肿瘤层面行灌注成像，包括组织的时间-密度曲线(Time-density curve，TDC)、血流量(Blood flow，BF)、血容量(Blood volume，BV)、对比剂平均通过时间(Mean transit time，MTT)、表面通透性(Permeability surface，PS)等参数，以此来评价并定量地反映孤立性肺结节的血流灌注状态。结果孤立性肺结节的恶性与良性病变BV、MTT、BF、PS经分别进行两样本独立t检验，四组差异均有统计学意义(P＜0.01)；恶性病变BV、BF、PS明显高于良性病变，而MTT明显低于良性病变。比较传统CT常规扫描方法和CT灌注检查对孤立性肺结节的术前诊断准确率，分别为70%和95%，经χ2检验，其差异有统计学意义(P＜0.05)，显示CT灌注检查诊断符合率更高。结论CT灌注能反映出孤立性肺结节的血流特点，其结合肺结节常规CT扫描的形态学特征能为肺癌的临床诊断提供重要依据，对临床治疗方案制定起到积极的指导作用。

CT灌注；肺癌；诊断

肺癌目前已成为人类发病率最高的肿瘤之一，它的诊断和鉴别诊断一直是影像学研究中的热点和难点，其中如何明确肺结节的良恶性是确定治疗方案的关键。CT的常规平扫和动态增强对肺结节诊断上仅仅提供了形态学和血供的特征，对于肺癌的鉴别诊断仍有一定的困难。随着多排螺旋CT硬件和软件等技术水平的不断提高，对肺癌诊断的影像学研究越来越深入，其中近几年出现的CT灌注成像(CT perfusion imaging，CTP)为肺癌的诊断提供了新的诊断思维和方法。

本研究力图通过CT肺灌注成像技术，既获得肺结节的形态学特征，又获得灌注增强的功能信息，从而用于肺癌的鉴别诊断研究，以达到指导临床治疗方案的制定，并能达到相对减少肺内良性结节的不必要的手术切除[1]。

1 资料与方法

1.1 一般资料收集2009-2013年我院临床鉴别诊断困难并且可疑肺肿瘤的孤立性肺结节47例患者做CT灌注检查。病例入选标准：孤立性肺结节的直径为1.5～5.0 cm；病变周围无炎性病变、索条性病变或渗出性病变；病变本身排除血管瘤、动静脉畸形、钙化和肺不张等；临床上未进行过相关肿瘤性治疗；CT扫描过程中患者能平静浅呼吸；图像质量无运动伪影，能满足灌注后图像后处理。入选病例共计20例，男性12例，女性8例，年龄45～78岁，中位年龄58.2岁。其中18例行手术治疗并经病理证实其病变的性质，10例为肺癌，8例为良性病变，2例经临床随访2年病变消失或缩小或未见增大定为良性病变。

1.2 影像检查CT扫描机采用GE Light-Speed型64层多排螺旋CT；患者平卧并平静浅呼吸屏气状态下扫描，先行常规全肺CT平扫，确定预行灌注扫描的肺肿瘤相应靶层面和范围。CT灌注扫描方法和流程：经肘静脉团注非离子型碘对比剂(碘帕醇370 mgI/ml)40 ml，注射流率4 ml/s。扫描模式为固定多层的连续动态扫描，层厚5～10 mm，sFOV：large body，DFOV：36.4，注射对比剂后5 s开始扫描，每次扫描时间1 s，间隔时间1 s，总扫描时间40 s，扫描共获得80～100层连续的图像，灌注流入动脉选择主动脉。灌注扫描结束后行全肺常规CT增强扫描。图像后处理选择在结节强化最明显区域设定兴趣区(ROI)，避免部分容积效应、血管影、坏死区、钙化、脂肪、结节边缘、空气和其他伪影等。

1.3 灌注数据处理和分析将CT灌注扫描的轴位图像上传至GE-ADW4.3后处理工作站上，采用Perfusion功能软件包处理数据；分别进行重建和计算出肺肿瘤的血流量(Blood flow，BF)、血容量(Blood volume，BV)、对比剂的平均通过时间(Mean transit time，MTT)和表面通透性(Permeability surfacs，PS)等各灌注参数。

1.4 统计学方法应用SPSS11.5统计软件进行数据分析，均数采用两样本独立t检验，两种诊断方法对肺结节的术前诊断准确率比较采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 孤立性肺结节良恶性病变的CT灌注均数比较恶性与良性病变BV、MTT、BF、PS分别进行两样本独立t检验，差异均有统计学意义(P＜0.01)；恶性病变BV、BF、PS明显高于良性病变，而MTT明显低于良性病变，见图1和图2，其中BV和BF值是恶性和良性肺结节鉴别诊断最优参数，见表1。

图1 肺结核球CT灌注（CTP）

图2 肺癌CT灌注（CTP）

表1 孤立性肺结节良恶性病变的CT灌注均数比较

2.2 两种诊断方法的诊断准确率比较对照病理结果和临床随访证实，传统CT常规普通扫描方法和CT灌注检查对孤立性肺结节的术前诊断准确率分别为70%和95%，两种诊断方法的诊断准确率比较差异有统计学意义(P＜0.05)，显示CT灌注诊断符合率高于CT常规检查方法。

3 讨论

3.1 CT灌注成像的基本原理及其临床意义近年来肺癌发病率在不断升高，影像学检查中有关孤立性肺结节，尤其是肺癌的形态多样化的诊断和鉴别诊断一直是临床研究的难点和热点，明确孤立性肺结节的良恶性在临床实践工作中意义重大，是确定肿瘤特别是肺癌治疗方案的关键步骤。因此，肺癌的影像学评价的意义在于能准确地鉴别病变的良恶性。CT灌注成像(CTP)是将对比剂经静脉快速团注，同时对选定层面进行快速动态扫描，以获得兴趣区域的时间-密度曲线(TDC)，根据不同的数学模型计算出局部组织的血流灌注量和各种灌注参数，以此来评价靶组织器官的灌注状态[2-3]。CTP是一种形态学和功能成像相结合的新型影像学方法，可反映肺肿瘤病变内部的血流灌注及其病理生理改变。本研究通过分析良恶性肺结节的灌注参数，并结合肺结节的形态学特征，旨在提高肺癌术前的影像学评估和诊断准确率。文献报道，通过观察良恶性肿瘤的血管生成过程，恶性结节的血供与良性结节有着显著差异[4]。肿瘤新生血管情况是评价肿瘤生长、转移、良恶性及恶性程度的重要指标[5]。因此，CTP技术为鉴别孤立性肺结节特别是肺癌提供了临床诊断和鉴别诊断的可能性。

3.2 CT灌注参数的临床意义BV值是血液在肿瘤内部脉管系统内的容量，反映组织的血液灌注量，代表有功能的毛细血管量的多少。BF是指血液在肿瘤或器官内流动的速率，它受血容量及引流静脉、淋巴回流及组织耗氧量等因素影响。MTT指血液流经血管结构时，包括动脉、毛细血管、静脉窦、静脉，所经过的路径不同，其通过时间也不同，主要反映的是对比剂通过毛细血管的时间。PS代表对比剂由毛细血管内皮进入细胞间隙的单向传送速率，因此PS的增加是毛细血管表面渗透性的增加或毛细血管灌注血容量的增加或者二者兼而有之的结果[5]。本研究显示，恶性和良性的孤立性肺结节BV和BF值差异有统计学意义，恶性的BV和BF指标明显高于良性，可以说明，测量BV和BF等灌注值对于恶性和良性肺结节的诊断和鉴别诊断具有一定意义。

3.3 CT灌注扫描成功的主要影响因素CTP技术本身具有局限性，其要求检查的患者要屏气配合检查，但患者需要呼吸，因此CTP检查时间要短。尽管在扫描前已对患者进行了呼吸训练，但仍有多个不成功患者，特别是当病灶位于下肺基底段靠近膈面处时。因呼吸、检查前对肺功能判断、灌注软件分析方法等因素干扰，从而影响灌注图像和参数客观性。要求扫描前严格把握CT灌注成像扫描注意事项：即向患者讲述检查过程，使患者有充分准备；缓解患者紧张情绪，取得患者良好配合；向患者强调保持静止的重要性，应保证检查患者全身处于静止状态；需要控制呼吸而推荐检查时使用腹带，训练患者小幅呼吸，以确保扫描部位的稳定。所以扫描前对患者的呼吸训练和肺功能的判断，取得患者的合作是克服呼吸影响因素的关键；灌注软件分析方法，病灶分析区域的选定标准是以肺结节的最大层面进行分析，并且是肺结节的实质区域。影响孤立性肺结节灌注技术的相关性因素各有其原因，一定程度影响图像的质量和灌注参数的研究，特别是病灶位于下肺基底段靠近膈面处，因此说明CT灌注检查对于下肺基底段的肺结节研究仍有一定局限性，技术仍有待于进一步改进[1]。通过多种手段的联合应用可降低其对灌注技术的影响，故规范肺CT灌注技术的合理运用，对肺结节的诊断和鉴别诊断有重要的临床应用价值。

3.4 CT灌注成像对不同性质结节的鉴别诊断价值肿瘤是血管生成依赖性疾病，肿瘤血管生成是新生血管在肿瘤现有血管上形成的过程。肺部肿瘤的生物学特性依赖于肿瘤内的血管生成，它是肿瘤生长和转移等一切生物学行为的基础，因而能导致肺灌注值、BV和毛细血管PS等生理指标的改变，这构成了CT强化的基础[6]。因此肺结节的强化模式的动态变化可反映肿块内部特点，有助于肺肿块的鉴别诊断。所以CT肺灌注成像可通过灌注参数等指标提供肺肿瘤的诊断及预后等信息。本研究发现肺癌和肺炎性假瘤之间灌注参数存在一定的交叉性，根据文献[7-8]报道，肺癌的恶性结节内有不成熟的肿瘤微血管，炎性结节内有丰富的扩张毛细血管，从而导致两者的灌注参数值有一定的重叠性；这时，结合CT灌注成像中的时间-密度曲线TDC、临床病史、肺结节的形态学特征，可以进一步提高诊断的准确性。

3.5 CT灌注成像在肺肿瘤研究中的价值与限度CT灌注成像方法由Miles等[3]于1991年首次提出，并先后对脑部、肝脏、肾脏、胰腺等实质脏器进行了CT灌注成像的动物实验和临床应用研究，取得了良好效果。CT肺灌注成像的不足主要包括对CT扫描技术要求高、影响图像质量的因素较多和X线辐射剂量较大等。例如对比剂的用量和注射速率、扫描的延迟时间等。例如，要求患者屏气35～40 s，以保持病灶同一层面，部分患者难以配合，较难在长时间保持扫描层面的同一性，造成测量误差甚至检查失败；各CT机型附带的灌注软件不同，有些要求必须选择流入动脉和流出静脉，而有些又不要求流出静脉，部分病例因病灶所在层面没有合适血管可选而无法计算；各研究采用的扫描技术条件不统一，影响灌注研究结果之间的对比。随着多层螺旋CT的临床应用及其后处理技术的发展，多层螺旋CT灌注成像技术对肺肿瘤的诊断显示了潜在的应用价值[9]。CT的平扫和动态增强对肺部肿块诊断上仅仅提供了肿块的形态学和血供的特征，对于鉴别肺部良恶性病变，少部分仍有一定的困难。研究肺部结节的CT灌注增强特征可以达到更准确的诊断和鉴别诊断目的，但我们仍需积累更多的病例资料正确认识和更好应用它。由于肺的灌注还是初步阶段，有许多问题需要进一步研究和求证，病灶的形态学仍是诊断和鉴别诊断的基础，CT灌注成像应与形态学和临床相结合[10]。同时观察选定肺肿瘤的灌注时间-密度曲线和强化模式[6]可以进一步提高诊断和鉴别诊断。其中肺癌由于血管生成因子的刺激，结节血管增多，所以肺癌的血容量BV较良性结节明显增加。许多研究表明BV大于6 ml/100 mg时恶性结节可能性大，反之考虑良性结节[7-8，10-12]，因此BV对鉴别良恶性肺结节具有重要的价值。这些灌注指标的异常变化对肺肿瘤的良恶性鉴别诊断提供了重要的影像学依据。64排以上螺旋CT的临床应用，使得多层CT灌注成像的扫描时间以及图像的时间和空间分辨率都得到极大的提高，对本研究的可行性得以在临床实践中应用。

总之，随着对多层螺旋CT的应用和灌注软件的不断改进，其临床应用价值正逐渐为广大学者所认同，同时随着病例数的征象和研究的进一步深入，其临床价值会得到更充分的体现。随着对肺灌注CT技术的认识不断加深，新的CT灌注软件的开发利用，CT肺灌注成像必将为临床提供更多、更准确的血流动力学信息，在肺癌的诊断与鉴别诊断以及疗效评价等方面发挥重要作用。

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Diagnositic value of CT perfusion imaging in lung cancer.

SUN Qiong-fang1,TU Rong1,ZHANG Ye-yu1,LI Sheng-da2,WANG Sheng-en2,SHI Hua-li2,YOU Xiao-guang1,WU Bao-zhong1.1.Department of Radiology,the Affiliated Hospital of Hainan Medical University,Haikou 570102,Hainan,CHINA;2.Hainan Medical University,Haikou 570102,Hainan,CHINA

ObjectiveTo assess the clinical value of CT perfusion imaging in diagnosing lung cancer.MethodsForty-seven solitary pulmonary nodules patients with difficult differential diagnoses and suspicious lung tumor were chosen to receive CT perfusion examination.A total of 20 patients were selected according to the inclusion criteria.Those patients received regular CT scan at first and the center of lung cancer was located.Then,CT perfusion scan at the chosen lay was carried out.The parameters of CT perfusion were calculated by GE CT perfusion software,including Time-density curve(TDC),blood flow(BF),blood volume(BV),mean transit time(MTT)and permeability surface(PS).The blood perfusion of solitary pulmonary nodules was evaluated and quantificationally reflected by these parameters.ResultsBV,MTT,BF,PS in malignant and benign solitary pulmonary nodules were analyzed by double-sample independent T test with statistically significant(P＜0.01).BV,BF,PS of malignant solitary pulmonary nodules were significantly higher than that of benign solitary pulmonary nodules,while MTT was significantly lower than that of benign solitary pulmonary nodules.The accuracy rate of diagnosis of conventional CT scan and CT perfusion imaging were compared,which were 70%and 95%respectively.The value was evaluated by χ2test, which showed that the accuracy rate of diagnosis of CT perfusion imaging was significantly higher than that of conventional CT scan.ConclusionCT perfusion can reflect the blood-flow characteristics of solitary pulmonary nodules.Combined with morphological characteristics of pulmonary nodules by regular CT scan,CT perfusion imaging can provide important bases for the diagnosis of lung cancer and guide clinical treatment.

CT perfusion;Lung cancer;Diagnosis

R734.2

A

1003—6350（2014）16—2385—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.16.0931

2014-05-04)

海南省科技厅计划项目，琼科［2008］137号文（编号：081008）

孙琼芳。E-mail：783775255@.qq.com