双能CT肺灌注成像评价肺栓塞栓子形态与功能改变的相关性研究

柴华，黄榕，韩丹，温勇坚，单世航，张荣顺，刘灿，彭明群

（云南省第三人民医院 放射医学影像科，云南 昆明 650011）

双能CT肺灌注成像评价肺栓塞栓子形态与功能改变的相关性研究

柴华，黄榕，韩丹，温勇坚，单世航，张荣顺，刘灿，彭明群

（云南省第三人民医院 放射医学影像科，云南 昆明 650011）

目的采用双源计算机体层摄影（DSCT）双能量肺灌注成像诊断肺动脉栓塞（PE），探讨栓塞部位及形态与双能量肺灌注的相关性。方法收集临床怀疑PE，行DSCT双能量肺灌注成像患者120例。①分析PE部位及分型；②分析PE部位及分型与双能量肺灌注灌注缺损类型的比较；③分析纵隔窗肺动脉增强图像与肺灌注图像诊断PE的吻合性，以及肺灌注图像与肺窗图像诊断PE肺内灌注改变的吻合性。结果①从PE发生部位分析，右侧PE的比例高于左侧肺动脉，肺叶动脉较左、右肺动脉干多，双下肺动脉较双上肺动脉多；从形态上分析，以中心型和完全闭塞型居多，附壁型次之，不规则型及马鞍型较少；②在不同类型的肺动脉干PE中，完全型易发生于全肺或肺叶灌注缺损，附壁型或中心型常出现肺叶或段灌注缺损；若PE发生在肺叶或肺段，则完全型多出现肺叶或段灌注缺损，而附壁型或中心型多出现肺段或亚段灌注缺损或无灌注缺损；若PE发生在亚段，则多见亚段灌注缺损或无灌注缺损；③纵隔窗肺动脉增强图像与肺灌注图像诊断PE的吻合性好，肺灌注图像与肺窗图像诊断PE肺内灌注改变的吻合性差。结论肺灌注成像与PE部位及形态具有一定的相关性，DSCT双能量肺灌注成像能协助诊断PE。

双能量体层摄影术；肺动脉栓塞；肺灌注

肺动脉栓塞（pulmonary embolism，PE）是指内源性或外源性栓子堵塞肺动脉其分支，引起的肺循环障碍的临床和病理生理综合征。近年来，随着生活方式改变，PE逐渐成为较常见急危重病之一[1]，并且发病率逐年上升，占肺血管疾病的首位，占心血管病的11%[2]，寻找一种简便、快速、无创而有效的诊断方法一直医学界的奋斗目标。双能量肺灌注成像通过碘对比剂的分布显示PE所致的肺血流灌注缺损[3]，不仅可以显示血管栓塞的情况，而且可以了解栓塞后肺血流灌注功能的改变，极大提高CT对PE的诊断水平，对指导临床治疗有重大的突破和推动。因此，本研究采用双源计算机体层摄影（dual source computedtomographypumlmonaryangiography，DSCT）双能量肺灌注成像诊断PE，探讨栓塞部位及形态与双能量肺灌注的相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2014年3月-2016年2月云南省第三人民医院临床拟诊断为PE，并行双能量计算机体层摄影肺血管成像（dual energy computed tomography pumlmonary angiography，DECTPA） 的患者 120例。其中，男性82例，年龄 27～79岁，平均（69.88±13.76）岁；女性 58例，年龄 24～78岁，平均（65.12±15.32）岁。

1.2 仪器设备及造影剂

CT扫描机：德国Siemens公司Somatom Definition Flash CT。CT后处理工作站：德国Siemens公司配套Multi Modality Work Place（MMWP）工作站。CT增强注射器：美国Medrad公司双筒高压注射器（型号：SCT211），18～20 G套管针。对比剂：德国拜耳医药公司碘普罗胺（碘370 mg/ml）注射液。

1.3 方法

记录被检者的体重，向被检者讲述整个的扫描过程并指导其练习闭气。其中，计算机体层摄影肺血管成像（computed tomography pulmonary angiography，CTPA)采用常规单源模式扫描；而DECTPA扫描启用双源模式，如双期扫描，则从肺尖至双肺底重复双能量扫描1次。见表1。

1.4 图像及结果处理

1.4.1 横断面分析 在横断面薄层中间的基础上进行一系列的后期处理，在一定程度上协助PE的诊断。

1.4.2 图像重建 目前图像重建方式主要包括多平面重组（muti planarreformation，MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、容积再现技术（volume rendering technique，VRT）、CT 仿真内镜成像（CT virtual endoscopy CTVE）等。见图1。

表1DECTPA和CTPA的扫描参数

1.4.3 Lung PBV的定性分析 在MMWP工作站上利用双能量肺灌注成像软件（Lung PBV）分析数据，得到肺灌注图像。见图2A。

1.4.4 InSpace 4D的融合分析 利用In Space 4D软件，将储存的lung PBV序列结果和DECTPA图像同时装载到InSpace 4D中，以便观察两组融合效果。见图2。

图1 CTPA多种重建方式图像

图2 Lung PBV的定性及InSpace 4D融合分析

1.4.5 Lung PBV的定量分析 Lung PBV不仅能用伪彩显示肺内灌注情况，而且能在肺剥离后将灌注图像转码为灌注数据，2条蓝线将每侧肺野横断分为上野、中野及下野，然后计算得到每个区域灌注量及百分数，并以Hu和%为单位显示，右上红框内为两肺叶及各肺野肺灌注定量分析数值，用强化程度百分比表示；左下红框内为选定参照血管增强后CT值，以其为参照标准可更准确地计算肺内灌注定量数值。见图3。

图3 Lung PBV定量分析软件

1.5 统计学方法

数据分析采用SPSS 22.0统计软件，计数资料以率表示，用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 DECTPA检出的PE部位及分型

141例患者中检出90例PE，累计栓塞365例，其中完全闭塞型所占比例最高，占40.270%。不同栓塞部位的栓塞类型构成比比较，经χ2检验，差异有统计学意义（χ2=46.972，P=0.000），不同栓塞部位的栓塞类型构成比不全相同。见表2。

表2 DECTPA检出PE的部位及分型 例

2.2 DECTPA检出的PE部位及分型与双能量肺灌注图像灌注缺损类型的分析

DECTPA检出的90例PE患者中，结合肺窗图像与临床资料排除肺内基础疾病较严重者49例，其余41例应用Lung PBV软件分析双能量肺灌注图像（dual energy lung perfusion imaging，DEPI）的灌注类型与PE部位的关系。不同栓塞部位的灌注缺损类型构成比比较，经χ2检验，差异有统计学意义（χ2=54.062，P=0.000），不同的栓塞部位的灌注缺损类型构成比不全相同。见表3。

表3DECTPAPE检出的PE部位及分型与灌注缺损类型对照 例

2.3 纵隔窗肺动脉增强图像与肺灌注图像及肺窗图像诊断PE的吻合性分析

分析纵隔窗肺动脉增强图像与肺灌注图像诊断PE的吻合性，以及肺灌注图像与肺窗图像诊断PE肺内灌注改变的吻合性。41例患者，每位患者5个肺叶，共205个肺叶进行分析。纵隔窗增强图像显示发生在肺叶的PE 65个，灌注图像显示发生在肺叶的PE 60个，应用受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）对 2种图像诊断 PE的吻合性进行分析，结果显示，ROC曲线面积为0.816，说明两组间具有较好的吻合性。吻合性分析差异有统计学意义（χ2=4.629，P=0.033）。见表4和图4。

对41例DECTPA检出的每位PE患者的5个肺叶进行灌注图像分析。结果显示，发生在肺叶动脉栓塞的各型肺灌注缺损49个，肺窗上出现肺内血管改变或梗死22个，应用ROC曲线对两种图像显示PE引起肺内灌注改变吻合性进行分析，结果显示，灌注图像ROC曲线面积为0.583，说明两组间吻合性较差。吻合性分析差异有统计学意义（χ2=4.947，P=0.029）。见表5和图5。

表4 纵膈窗肺动脉增强图像与肺灌注图像诊断PE的吻合性分析 例

图4 纵隔窗肺动脉增强图像与肺灌注图像PE的吻合性分析

表5 灌注图像及与肺窗显示PE引起肺灌注改变的吻合性分析 例

图5 灌注图像与肺窗显示PE引起肺灌注改变的吻合性分析

3 讨论

3.1 双源CT双能量成像在肺灌注成像中的应用

CT肺灌注成像不仅能观察到PE所引起的形态学变化，还可以显示栓塞后肺组织微循环改变[4]。随着对碘对比剂研究的深入，发现碘对比剂在低光子能量时具有高X线衰减特性[5]。根据这一特性，碘对比剂在双能显影得到广泛引用[6]。目前DSCT双能量的应用已经主要集中在以下几个方面：①评价组织血流灌注；②鉴别组织成分；③去除骨骼及钙化[7]。

DSCT双能量肺灌注成像的原理：注入增强剂后，肺组织内主要包括气体、软组织及对比剂。根据光电吸收及康普顿散射效应，低能X线下碘衰减系数最大，高能X线下，碘衰减系数下降一半，而空气与软组织的衰减系数与X线的能量高低几乎无关[8]。2种能量状态下肺实质内碘对比剂的分布差异反映出肺实质的灌注情况，因而利用双能量成像技术和碘造影剂可以同时研究PE患者肺灌注情况和肺动脉成像，从而实现一次双能量增强扫描，同时完成肺动脉成像和全肺灌注成像2项结果，高效且损害小[9]。在DSCT纵膈窗中，血管增强图像能清晰显示各级肺动脉内的栓子，但无法评价栓塞后肺组织的血流改变[10]。而在DSCT肺灌注图像中，不仅能清晰显示肺动脉干及叶肺动脉内的栓子，还能分析相应区域的灌注缺损[11-13]。更值得人们注意的是，DSCT辐射剂量与单源CT相当。本研究虽然采用低对比剂用量，但上腔静脉内的高浓度对比剂仍是产生伪影的主要原因[14]，不仅给影像医师提供更多的信息，而且给临床医生的诊疗提供更直观的资料，降低患者的风险。

3.2 DSCT双能量肺灌注成像诊断的价值与优势

本研究在90例PE患者中，共检出栓塞肺动脉365个，其中包括完全闭塞型147个，中心型115个，钝角附壁型为45个，锐角附壁型为28个，不规则型及马鞍型各15个；右肺下叶动脉92个，左肺下叶动脉75个，左肺上叶动脉检出52个，右肺上叶动脉检出51个，右肺中叶动脉检出43个，右肺动脉干检出28个及左动脉干24个。根据上述结果，从PE发生部位分析，右侧肺动脉栓塞的比例高于左侧肺动脉，肺叶动脉较左、右肺动脉干多，双下肺动脉较双上肺动脉多；从形态上分析，以中心型和完全闭塞型居多，附壁型次之，不规则型及马鞍型较少。同时在DECTPA检出41例患者中，发现完全型、附壁型和中心型PE 194个，叶肺动脉62个，左、亚段肺动脉58个，段肺动脉51个，右肺动脉干23个；共发生各部位灌注缺损141个。在不同类型的肺动脉干PE中，完全型易发生全肺或肺叶灌注缺损，附壁型或中心型常出现肺叶或段灌注缺损；若PE发生在肺叶或肺段，则完全型多出现肺叶或段灌注缺损，而附壁型或中心型多出现肺段或亚段灌注缺损或无灌注缺损；若PE发生在亚段，则多见亚段灌注缺损或无灌注缺损。

通过上述研究可以得出，DSCT双能量肺灌注成像不仅显示肺动脉内的栓子情况，而且可以观察相应区域的灌注缺损。本研究中，分析PE的发生部位、分型及肺内灌注后发现大部分PE的发生部位、分型及肺内灌注情况关系密切，但亦有少数肺段灌注缺损但血管图像未显示栓塞，究其原因可能是由于该区域肺通气阻力增加所致，即使肺动脉内没有栓子，也引起该区域肺血流减少。虽然肺灌注图像与纵膈窗增强图像在诊断PE上无差异，但是两者结合起来既清晰显示肺动脉内的栓子，还能评价相应区域的灌注缺损，更全面地指导PE的临床诊疗。

总之，随着CT扫描技术的不断发展，医师可以得到更高质量的图像和更多的信息，为疾病的诊断和治疗提供更全面、准确的辅助资料，但是降低辐射剂量的问题仍是全球放射界研究的热点，值得笔者在日常工作和研究中进一步探究。

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（童颖丹 编辑）

Evaluation of embolic morphology and functional changes in pulmonary embolism by dual source computed tomography pulmonary angiography

Hua Chai,Rong Huang,Dan Han,Yong-jian Wen,Shi-hang Shan,Rong-shun Zhang,Can Liu,Ming-qun Peng
(Department of Radiology,the Third People's Hospital of Yunnan,Kunming,Yunnan 650011,China)

ObjectiveTo diagnose pulmonary embolism (PE)with dual source CT (DSCT)dual energy perfusion imaging,and to explore the relationships of the positions and morphology of the pulmonary emboli with dual energy perfusion imaging.MethodsDSCT dual energy perfusion imaging was performed in 120 cases suspected as PE.The pulmonary embolus position and types were analyzed and compared with the types of perfusion defects.The coincidence of pulmonary artery enhanced scanning in mediastinum window and pulmonary perfusion imaging in diagnoses of PE and PE pulmonary perfusion changes were analyzed.ResultsFirstly,a series of analysis of pulmonary embolus position revealed that the embolism rate of right pulmonary artery was higher than that of left pulmonary artery,the embolism rates of lobar arteries were higher than those of the left and right pulmonary trunks,the embolism rates of the pulmonary arteries in the lowerlobeswere higherthan those ofthe pulmonary arteriesin the upperlobes.The morphological assessment of pulmonary emboli showed that central type and complete occlusion type were in the majority,followed by mural type,and irregular type and saddle type were in the minority.Secondly,among the types of pulmonary trunk emboli,the complete occlusion type frequently occurred in the whole lung or lobar perfusion defects,however,the central or mural type more often occurred in pulmonary lobar or segmental perfusion defects.If PE occurred in pulmonary lobe or segment,the complete occlusion type mostly appeared in pulmonary lobar or segmental perfusion defects,while the mural type or center type largely appeared in pulmonary segmental or subsegmental perfusion defects or the lungs without perfusion defect.If PE occurred in the subsegments of the lungs,there was usually subsegmental perfusion defect or no perfusion defect.Thirdly,the pulmonary enhanced scanning in mediastinum window and pulmonary perfusion imaging were in good coincidence for diagnosis of pulmonary embolism,but in bad coincidence for diagnosis of PE pulmonary perfusion changes.ConclusionsPulmonary perfusion imaging is related with the locations and shapes of pulmonary emboli.DSCT dual energy pulmonary perfusion imaging can be used to diagnose pulmonary embolism.

dual energy computed tomography;pulmonary embolism;pulmonary perfusion

R563.5；R816.4

A

10.3969/j.issn.1005-8982.2017.17.024

1005-8982（2017）17-0113-06

2016-07-01

黄榕，E-mail：hr1978@qq.com；Tel：13629685630