320层CT双入口灌注技术观察复治涂阳肺结核患者病灶灌注特点

李利佳 王迪 刘倩颖 敖国昆 董莘 崔媛



·论著·

320层CT双入口灌注技术观察复治涂阳肺结核患者病灶灌注特点

李利佳 王迪 刘倩颖 敖国昆 董莘 崔媛

目的 运用320层CT双入口灌注成像技术，观察复治涂阳肺结核患者病灶的灌注特点，研究病灶血液循环与结核病复治的关系。方法 采用回顾性调查方法，对在解放军第三〇九医院确诊的54例肺结核患者进行研究，其中结核球6例，浸润性病灶21例，空洞型病灶8例，多形性病灶19例，根据治疗效果，分为初治治愈组30例、复治组24例(首次复治10例、多次复治14例)。对初治治愈患者的灌注值与复治涂阳患者及初次复治与多次复治者的病灶灌注参数进行统计分析。结果 初治治愈组患者的肺动脉血流量(pulmonary flow，PF)值为(46.4±9.2) ml·min-1·(100 ml)-1，高于复治组[(25.9±7.6) ml·min-1·(100 ml)-1]，差异有统计学意义(t=8.70，P=0.001)；而其支气管动脉血流量(bronchial flow，BF)值为(18.9±10.0) ml·min-1·(100 ml)-1，低于初治组[(24.8±8.8) ml·min-1·(100 ml)-1]，差异有统计学意义(t=2.30，P=0.025)。多次复治组PF值为(20.7±4.6) ml·min-1·(100 ml)-1，低于首次复治组[(32.6±5.3) ml·min-1·(100 ml)-1]，差异有统计学意义(t=5.88,P=0.001)，而其BF值为(25.8±3.2) ml·min-1·(100 ml)-1，高于首次复治组[(22.3±5.2) ml·min-1·(100 ml)-1]，但差异无统计学意义(t=6.41，P=0.648)。结论 复治涂阳肺结核患者病灶的肺动脉血供明显低于初治治愈病灶，推测局部血液循环差是结核病患者复治的原因之一。

灌注成像； 结核, 肺； 再治疗； 体层摄影技术，X线计算机； 血流动力学

复治肺结核多由结核分枝杆菌耐药引起[1-2]，结核病的耐药问题是结核病防治工作的难点，耐多药肺结核更可能成为不治之症。而细菌耐药的原因之一为长期低浓度的接触抗生素，因此，在关注有效血药浓度的同时观察病灶局部的微循环对病灶局部药物浓度的影响十分重要。应用CT双入口灌注技术即可定量评估病灶肺循环和体循环的血液灌注。

材料和方法

一、临床资料

研究对象为2015年5月至2016年1月间，在中国人民解放军第三○九医院就诊并确诊的54例肺结核患者，其中结核球6例，浸润性病灶21例，空洞病灶8例，多形性病灶19例，根据治疗效果，分为初治治愈组30例、复治组24例[其中初治失败者10例(首次复治组)，2次及2次以上复治失败者14 例(多次复治组)]，病程3个月至15年。

入选患者均符合2005年中华医学会《临床诊疗指南(结核病分册)》制定的复治失败肺结核的诊断标准[3]。复治患者：因结核病化疗方案不合理或不规律使用抗结核药物治疗≥1个月和(或)初治失败和复发。痰菌检查：经痰抗酸杆菌涂片阳性和(或)痰结核分枝杆菌培养阳性，经菌种鉴定排除非结核分枝杆菌。所有患者治疗后空腹血糖控制在7.8 mmol/L以下，无糖尿病眼底病变及糖尿病肾病。

排除标准：(1)心、脑、肝、肾、糖尿病和精神病病史患者；(2)肾功能损伤患者。该研究符合医学研究道德伦理准则并获得患者知情同意，告知患者的医疗信息包括CT检查时辐射剂量问题。

二、CT检查方法

检查前所有患者都进行屏气训练(约坚持30 s)。采用1支18 G静脉导管针置于单侧肘前静脉，采用320层CT扫描仪(Aquilion One，日本东芝医疗器械公司) 进行CT 容积灌注扫描，采用如下扫描参数: 电压80 kV，电流75 mA，扫描架旋转时间0.5 s，重建层厚0.5 mm，16 cm探测器宽度可同时覆盖肺门水平上下范围内的肺内病灶(取决于肺内病灶位置)。平扫定位后采用高压注射器静脉注射60 ml碘普罗胺(370 mg I/ml， 德国拜尔先灵公司产品)，每侧注射流率均为4 ml/s。开始注药即屏气，2 s 后启动动态容积扫描，共15个容积，间隔2 s，在30 s内完成灌注扫描。采集到的图像数据采用0.5 mm层厚、0.5 mm间隔进行重建，每个容积生成320幅图像，共产生4800幅初始图像。

三、CT灌注检查的辐射量

每次检查前告知患者检查所受辐射剂量并签署知情同意书。CT扫描辐射量计算参照剂量-长度乘积(dose-length product,DLP)再乘以胸部K因子0.014，运用3D迭代重建技术(adaptive iterative dose reduction, AIDR)进行减噪处理，一次灌注15个容积包的辐射量是4.55 mSv，在临床能承受的辐射范围之内。

四、图像后处理及分析

采用灌注软件(双入口体灌注软件，日本东芝医疗器械公司产品) 首先对图像进行对位，运行灌注软件，自动生成512×512 矩阵编码的彩色图像，分别显示肺动脉血流量(pulmonary flow，PF)、支气管动脉血流量(bronchial flow，BF) 及灌注指数[perfusion index，PI；PI=PF/(PF+BF) ]；由2名高年资放射科医师采用双盲法独立完成上述所有后处理程序，每个病灶分别测量5个灌注值，然后计算出该病灶平均值，最终数据结果取2名医师计算结果的平均值。

五、统计学分析

结 果

本研究54例肺结核患者均顺利完成CT灌注扫描，经过软件对位处理后，灌注图像无明显移动伪影。PF和BF、PI值在初治治愈组与复治组之间差异均有统计学意义(P值均<0.05)(表1)。多次复治组PF灌注值低于首次复治组，差异有统计学意义(P<0.05)；BF值略高于首次复治组，但差异无统计学意义(表2)。具有代表性CT灌注图见图1～13。

表1 初治治愈组与复治组患者结核病灶各灌注参数值的比较±s)

注 PF：肺动脉血流量(pulmonary flow)；BF：支气管动脉血流量(bronchial flow)；PI：灌注指数[perfusion index，PI=PF/(PF+BF) ]

表2 首次复治组与多次复治组患者结核病灶各灌注参数值的比较±s)

注 PF：肺动脉血流量(pulmonary flow)；BF：支气管动脉血流量(bronchial flow)；PI：灌注指数[perfusion index，PI=PF/(PF+BF) ]

图1～5 患者，女，20岁。2015年5月初次就诊，行CT双入口灌注扫描(图1为PF灌注图，图2为BF灌注图，图3为PI灌注图，图4为CT肺窗)：显示浸润病灶有较丰富的肺动脉血流，相对稍弱的支气管动脉血流，呈明显色彩斑斓的状态，支气管动脉血流相对较弱。6个月后CT复查(图5)，显示治疗后病灶基本完全吸收，仅存少许索条状病灶

图6～9 患者，男，34岁。2015年9月首次复治，行CT双入口灌注扫描(图6为PF灌注图；图7为BF灌注图；图8为PI灌注图；图9为CT纵隔窗)：显示右上肺结节病灶，病灶整体血供较差 图10～13 患者，男，47岁。2015年12月多次复治，行CT双入口灌注扫描(图10为PF灌注图；图11为BF灌注图；图12为PI灌注图；图13为CT肺窗)：右上肺多形性病灶，病灶内血供差，局部未见明显血供，但支气管动脉血流量有增多趋势(图11)

讨 论

一、 肺结核CT灌注研究现况

目前，复治涂阳肺结核患者的治疗比较棘手，复治性肺结核多与耐药有关[4]。耐药尤其是耐多药是复治肺结核患者化疗失败的重要因素[5-6]，国内外研究均表明耐药者治愈率较低。关于治疗方面的文献也比较多，但其失败原因分析方面的文献，尤其是从微循环方面的因素分析并不多见。

CT灌注成像可以提供解剖学信息以外的功能信息，可以反映组织的微血管分布和血流灌注，提供组织器官血流动力学信息，在毛细血管水平上反映病灶组织的代谢情况。320层CT的肺双入口灌注技术能定量评价肺部病灶的体循环和肺循环[7]，不仅提供静态的支气管动脉(体循环)和肺动脉的血流定量计算，同时能够动态分析肺部病灶两种血供之间的改变及随病变发展变化的情况。肺动脉为肺实质提供了主要的血流量，支气管循环仅占总血流量很小一部分，但其在维持气道及肺功能方面发挥着关键的作用[8]。特别是在许多肺部疾病发生的病理条件下，支气管循环的可塑性更强，发挥的作用更重要[9-11]。因此，能够同时测量这两套循环系统的CT灌注技术对于准确评价病灶的血液循环特点，以及临床诊断和治疗都是非常有意义的。

二、肺结核病灶血管损伤的病理特征

在结核病变的组织中，免疫复合物沉积在血管内而引起炎症损伤，这种损伤尤以小动脉较为突出、广泛。何桥等[12]对126例复治肺结核患者进行了临床病理分析, 光镜下除观察到结核性肉芽肿的变化外还有血管损伤, 结核病变部位及外周血管明显减少,血管内皮肿胀, 炎性细胞浸润, 使内膜增厚；中膜弹力纤维增生及玻璃样变；血管平滑肌、肌间纤维组织增生；部分血管管腔变窄甚至闭塞。血管的损伤尤以小动脉较为突出, 而且病史越长则损伤越严重。所以，血管因素也可能是造成复治肺结核的原因之一；而较低的局部药物浓度也使结核分枝杆菌易产生耐药，与血管损伤相互影响，加大了治疗难度。

三、肺结核CT双入口灌注成像的表现

本研究显示：初治治愈组与复治涂阳患者CT灌注参数PF和BF值之间差异有统计学意义，初治治愈组的整体灌注值高于复治组，PF值较高表明肺结核病灶高灌注状态与疗效有一定的关系，提示病灶局部肺循环血供丰富，其治愈的可能性大。复治组PF灌注值低，主要可能为炎症反应减少、消失或肉芽组织纤维化、血供减少，从而造成病灶内药物浓度低，细菌产生耐药，从而造成疗效差。多次复治组血管损伤更加严重，局部纤维化更加明显，形成了抗药壁垒。

同时本研究的结果也表明：复治组病灶的BF值明显高于初治组，PI值下降。BF值升高者，表明支气管动脉(体循环)供血增多，可能是随着病灶进展，由于结核炎症病变产生的多种炎症因子，特别是血管内皮生长因子，在活动性肺结核患者的血液及病变组织中都有明显表达[13-14]，刺激支气管动脉与病灶相邻肺外体循环血管增生、扩张、通透性增加，病灶侵蚀肺动脉，甚至形成“支气管动脉-肺动脉瘘”，而体循环的压力明显大于肺循环，所以相对造成结核病灶中支气管动脉供血比例增加；但总体血液循环仍然较差，尤其是多次复治组的BF值亦高于首次复治组，提示病灶动态进展的变化，病理血管增多，此类患者用药效果往往不好。因此，肺动脉作为肺结核的主要滋养血管，其损伤程度决定了病灶能否达到有效的药物浓度，关乎整个肺结核化疗的疗效。支气管动脉在病灶发生的初始阶段虽能够提供少量供血，但随着病情进展，其病理血管有逐渐增多趋势，间接地反映了结核病灶的进展。

CT灌注有一定的局限性，灌注成像通常需要延长扫描时间，在同一病灶组织重复成像过程中，患者的任何运动都有可能引起灌注的误差，即使本研究在灌注前对同一病灶采取了对位处理，也不能完全避免。另外，病变感兴趣点的选择同样重要，直接影响着分析判断的准确性和重复性。因此，我们制定了相应的标准[15]，所选定的感兴趣点区域面积覆盖了中心层面的50%，同时避开大血管、钙化灶及坏死区，以反映病变的真实血供特点。

总之，CT双入口灌注参数的变化能够定量反映出复治涂阳肺结核患者的血供特点，为肺结核疗效观察、预判提供了一种新的方法和思路。由于本研究收集的患者例数较少，且未进行长期疗效的观察，因此尚需进行大样本及长期疗效对照的研究。

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(本文编辑：薛爱华)

Study on clinical application of 320 detector CT dual-input perfusion imaging in retreatment smear-positive pulmonary tuberculosis

LILi-jia*,WANGDi,LIUQian-ying,AOGuo-kun,DONGXin,CUIYuan.

*DepartmentofRadio-logy,the309thHospitalofChinesePeople’sLiberationArmy,Beijing100091,China

Correspondingauthor:AOGuo-kun,Email:aogk309@vip.163.com

Objective To observe the perfusion characteristics using the dual-input perfusion with 320 detector CT and research the relationship between lesion blood circulation and tuberculosis retreatment. Methods Fifty-four cases with pulmonary tuberculosis including tuberculoma in 8 cases, infiltrative lesion in 21 cases, cavitary lesion in 8 cases and mixed lesion in 19 cases were enrolled retrospectively in the 309th Hospital of Chinese People’s Liberation Army. All patients were divided into initial treatment and cure group (30 cases) and retreatment group (24 cases) including first retreatment in 10 cases and multiple retreatment in 14 cases according to the efficacy. The perfusion parameters were analyzed statistically. Results The pulmonary flow (PF) values of initial treatment and cured group (46.4±9.2) ml·min-1·(100 ml)-1was higher than that of retreatment group (25.9±7.6) ml·min-1·(100 ml)-1(t=8.70,P=0.001). The bronchial flow (BF) values of initial treatment and cured group (24.8±8.8) ml·min-1·(100 ml)-1was higher than that of retreatment (18.9±10.0) ml·min-1·(100 ml)-1(t=2.30,P=0.025). The PF value of multiple retreatment group (20.7±4.6) ml·min-1·(100 ml)-1was lower than that of first retreatment group (32.6±5.3) ml·min-1·(100 ml)-1(t=5.88,P=0.001). The BF value of multiple retreatment group (25.8±3.2) ml·min-1·(100 ml)-1was higher than that of first retreatment group (22.3±5.2) ml·min-1·(100 ml)-1, but the difference was not significant statistically (t=6.41,P=0.648). Conclusion The pulmonary blood supply in the lesion of patients with retreatment smear-positive pulmonary tuberculosis is significant lower than that in patients with initial treatment and cured tuberculosis. It is speculated that the local blood circulation worse is one of the reasons for the relapse of tuberculosis.

Perfusion imaging； Tuberculosis, pulmonary； Retreatment； Tomography, X-ray computed； Hemodynamics

10.3969/j.issn.1000-6621.2016.05.005

首都临床特色应用研究与成果推广(Z151100004015211)；首都特色-320CT排双入口灌注成像对肺结核的临床应用研究

100091 北京，中国人民解放军第三〇九医院放射科(李利佳、敖国昆、董莘)，结核科(刘倩颖)；北京大学国际医院放射科(王迪、崔媛)

敖国昆，Email：aogk309@vip.163.com

2016-03-07)