闭塞性与非闭塞性肺栓塞双源CT双能量肺灌注成像的初步研究

耿园园， 焦亚彬， 李培秀， 张玉， 张磊， 冯长明

·胸部影像学·

闭塞性与非闭塞性肺栓塞双源CT双能量肺灌注成像的初步研究

耿园园， 焦亚彬， 李培秀， 张玉， 张磊， 冯长明

目的探讨急性肺栓塞(PE)患者双源CT肺动脉成像(CTPA)显示的闭塞性与非闭塞性栓子在双源CT双能量肺灌注成像(DEPI)的视觉分析法及半定量分析的初步研究。方法搜集本院2015年6月-2017年1月经CTPA及DEPI扫描确诊的31例急性PE患者的病例资料。分析CTPA，记录PE栓子的数量、分布部位及栓塞类型。分析DEPI，分别计算每个栓子栓塞区与对照区肺组织灌注CT值的差值(△CT值)。结果将CTPA所示栓子按其分布部位及栓塞程度分为四型：中央型闭塞型、中央型非闭塞型、周围型闭塞型、周围型非闭塞型。DEPI视觉分析法：闭塞型组中，表现为灌注减低、灌注轻度减低、灌注不变的比例为78.57%(99/126)、21.43%(27/126)、0.00%(0/126)。非闭塞组中，其比例分别为19.70%(26/132)、34.09%(45/132)、46.21%(61/132)。中央型闭塞型、中央型非闭塞型、周围型闭塞型、周围型非闭塞型视觉阳性率分别为100.00%(85/85)、66.11%(66/108)、100.00%(41/41)、20.83%(5/24)。DEPI半定量分析：闭塞型与非闭塞型间差异具有统计学意义[(64.59±12.10)HU vs (33.12±9.72)HU，t=22.968，Plt;0.01]；中央型闭塞型与中央型非闭塞型、周围型闭塞型与周围型非闭塞型间差异均具有统计学意义[分别为(70.12±13.55)HU vs (36.23±7.87)HU，t=20.506，Plt;0.01；(53.12±14.64)HU vs (19.12±5.77)HU，t=13.220，Plt;0.01]。结论闭塞型栓子往往引起灌注异常，而非闭塞型栓子，受多种因素影响，DEPI呈现多样化。双源CTPA联合DEPI视觉分析及半定量分析能够对PE治疗前评估提供更加全面、客观的依据。

肺栓塞； 体层摄影术，X线计算机； 肺动脉成像； 肺灌注成像

双源CT双能量肺灌注成像(dual energy lung perfusion imaging，DEPI)已较广泛地应用于肺栓塞(pulmonary embolism，PE)[1-3]。有国外文献报道DEPI 肺血流量容积(lung perfusion blood volume，lung PBV)的定量分析可以为评估肺灌注情况提供客观依据[4]，而目前罕有文献报道闭塞性与非闭塞性PE的DEPI对比研究，本文旨在初步研究闭塞性与非闭塞性PE的DEPI视觉分析及半定量对比研究，并与双源CT肺动脉成像(computed tomography pulmonary angiography，CTPA)相结合。

材料与方法

1.一般资料

搜集本院2015年6月-2017年1月经CTPA及DEPI扫描确诊的PE患者31例，其中男19例，女12例，年龄35～76岁，平均55.6岁。临床主要表现为咳嗽、胸闷、胸痛、呼吸困难等，其中15例患者合并下肢深静脉血栓形成。纳入标准：既往无PE病史，无碘对比剂过敏史、无肝肾功能不全、无溶栓及抗凝禁忌证。排除标准：临床诊断可疑的慢性PE。

2.检查方法

采用Siemens Somatom Definition双源螺旋CT机，分别行平扫及双能量扫描。CT平扫：常规序列扫描，层厚5 mm。双能量扫描：平扫完成后直接进行双能量扫描。球管A：管电压140 kV，管电流55 mA，视野550 mm×550 mm；球管B：管电压80 kV，管电流210 mA，视野260 mm×260 mm。准直器宽度为64×1.2 mm；螺距0.5；球管转速0.33 s/r，厚度0.75 mm。采用双筒高压注射器以约4 mL/s的流率注射对比剂碘比乐(370 mg I/mL)35～45 mL，随后以4 mL/s的流率注射生理盐水30 mL。采用阈值触发法，将兴趣区(region of interest，ROI)设在上腔静脉，当其浓度达到100 HU时，再延迟5 s后扫描自动开始。扫描方向为头足方向，扫描范围自胸廓入口至膈肌水平。平扫及双能量扫描均采用实时曝光剂量调节(Care Dose 4D)。双能量扫描后共重建出3组图像，分别为140 kV、80 kV及二者按3：7的比例融合的图像。

3.图像后处理

分析CTPA，记录PE栓子的分布部位、数量及栓塞类型。若栓子所对应区域合并一些影响肺灌注的因素，如伪影类(对比剂局部线束硬化伪影、运动伪影)、一些肺内病变等[5]，则不将该栓子纳入研究组。DEPI：在工作站上打开Syngo Dual Energy软件，应用lung PBV计算出彩色碘分布图，即灌注图像。分别通过横轴面、冠状面、矢状面图像观察肺部灌注情况，并以CTPA为参照，利用勾画ROI法分别测量CTPA上所示每个栓子所对应区域(即栓塞区)及对侧或邻近正常肺野(即对照区)的肺组织灌注CT值(图1)。测量遵循原则：在明确为PE引起灌注异常的区域勾画ROI，尽量选择较均匀的肺野，ROI直径约0.2～1.0 cm，ROI面积在100 mm2以内，以成功避开邻近小血管为宜[6]，每个栓塞区及对照区取3个ROI测量后取平均值(图1)，分析DEPI时需与CTPA以及平扫对照。

4.图像分析

按栓子分布部位分为：①中央型PE，指发生于肺动脉干、左右肺动脉、叶肺动脉、段肺动脉的PE。②周围型PE，发生于亚段及其以下分支的PE。如果栓子位于肺段并向亚段以下延伸，那将该栓子视为肺段。

按栓子栓塞程度分为：①闭塞型，即完全栓塞，表现为肺动脉完全截断，管腔内无对比剂充盈；②非闭塞型，部分栓塞。

DEPI诊断标准：①视觉分析法，与对照区相比，栓塞区出现灌注减低即为阳性(+)，否则视为阴性(-)。依据灌注减低不同程度分为：灌注不均匀或灌注轻度减低；灌注减低。②半定量分析法，计算不同类型PE栓子所示栓塞区与对照区肺组织灌注CT值的差值(即△CT值)。

5.统计学处理

结果

1.PE的栓塞程度

31例PE患者CTPA发现栓子共258个，闭塞型有126个，非闭塞型有132个。故按照部位及栓塞程度共分为四组：中央型PE闭塞型、中央型PE非闭塞型、周围型PE闭塞型、周围型PE非闭塞型。其对应的栓子数量分别为85、108、41、24个(表1)。

表1 CTPA所示PE栓子部位、数目及栓塞类型

2.DEPI视觉分析法

在闭塞型组中，表现为灌注减低、灌注轻度减低、灌注不变的比例为78.57%(99/126)、21.43%(27/126)、0.00%(0/126)。非闭塞型组中，其比例分别为19.70%(26/132)、34.09%(45/132)、46.21%(61/132)。笔者发现：闭塞型组DEPI视觉阳性率达100.00%(图2～3)，而非闭塞性栓子视觉阳性率仅为53.79%，有46.21%非闭塞性栓子对应DEPI灌注并无异常改变(图4)。中央型PE闭塞型、中央型PE非闭塞型、周围型PE闭塞型、周围型PE非闭塞型视觉阳性率分别为100.00%(85/85)、66.11%(66/108)、100.00%(41/41)、20.83%(5/24)，见表2。

图1 DEPI图像后处理示意图。在CTPA所示每个栓子所对应的栓塞区勾画ROI测量CT值，在同一层面邻近正常肺野再次勾画ROI，计算栓塞区与对照区的△CT值。

图2 女，53岁。a) 横轴面CTPA示右肺动脉干闭塞型栓子(箭)； b) DEPI横轴面； c) DEPI冠状面示栓塞区灌注减低(箭)。图3 男，50岁。a) 横轴面CTPA示左上肺前段闭塞型栓子(箭)； b) DEPI横轴面； c) DEPI矢状面示楔形灌注减低(箭)。图4 男，44岁。a) DEPI冠状面； b) DEPI矢状面示右上肺局限非闭塞型小栓子(箭)，灌注未见异常； c) DEPI横轴面； d) DEPI矢状面示左下肺非闭塞型小栓子(箭)，灌注无减低。

表2 PE DEPI视觉分析法结果

3.DEPI半定量分析

闭塞型与非闭塞型两组△CT值分别为(64.59±12.10)HU和(33.12±9.72)HU，差异具有统计学意义(t=22.968，Plt;0.01)；中央型闭塞型(70.12±13.55)HU与中央型非闭塞型(36.23±7.87)HU、周围型闭塞型(53.12±14.64)HU与周围型非闭塞型(19.13±5.78)HU，两组间差异均具有统计学意义(分别为t=20.506，Plt;0.01；t=13.220，Plt;0.01)。

讨论

CTPA目前被公认为临床可疑PE的首选检查方法[7-8]，CTPA能够很好地显示血管以确定PE的位置及狭窄程度，但它不能提供肺实质的血流灌注分布状态，然而，PE的形态学及功能学信息对病情的评估具有同样重要的作用[9]，已有不少文献报道双源CTPA联合DEPI两种技术在PE诊断中的价值要优于单纯CTPA，但至今罕有文献报道闭塞性与非闭塞性PE DEPI的定量对比研究。本研究即是通过将CTPA及DEPI两种技术相结合的方法，应用视觉分析法、半定量分析法初步研究CTPA所示的闭塞性与非闭塞性栓子的肺灌注情况。

本研究中，闭塞性栓子均表现为灌注减低或灌注轻度减低(阳性率达100.00%)，非闭塞性栓子视觉阳性率仅为53.79%。该研究初步得出相当一部分非闭塞性PE栓子对应DEPI灌注无异常改变，和之前Thieme[10]等报道得出相似的视觉分析结果。本研究除视觉分析外，还进行了半定量分析。

本研究对肺灌注的定量分析中并未选取栓塞区间CT值的比较，而是选择栓塞区与对照区肺组织灌注CT值的差值来进行比较。结果表明，闭塞型与非闭塞型，中央闭塞型与中央非闭塞、周围闭塞型与周围非闭塞型间差异均具有统计学意义。这进一步证实，闭塞性栓子，无论是中央型，还是外周型，往往会出现灌注缺损。而非闭塞性栓子，由于受栓子本身所在部位、非闭塞的严重程度、有无血流灌注代偿[4](如支气管动脉等)等多种因素影响，使得DEPI肺灌注图呈现多样化。有文献报道[6]，慢性PE常有血流灌注的代偿，如支气管动脉等，而本研究对象均为急性PE，故可不用强调侧枝代偿对其影响。

本研究得出，外周肺动脉血管灌注并不能单纯靠CTPA上反映的栓子有无而反映出来。Clark等[11]提示肺动脉床开放评估应纳入血栓负荷评分，作为其在评估PE严重性的指标之一。而本研究，提示DEPI lung PBV，可以作为评估PE严重程度的指标之一。

已有一些文献报道DEPI联合CTPA对急性PE治疗前后评估能够提供更加全面、客观的依据。而临床上急性PE若未及时诊治，将会转化为慢性PE。近年来，对慢性PE患者采取肺动脉内膜切除术和经皮腔内血管成形术(PTA)已取得不错疗效。而目前肺动脉内膜切除术和PTA的疗效主要是通过测量一些血流动力学的参数，如肺动脉压、肺血管阻力等，或许肺灌注可能会是另一有用的辅助指标，这有待于今后的进一步研究。

本研究存在以下局限性：①本研究为单中心研究，病例数目相对较少；②对PE栓子按部位不同仅大致分为两类(肺段及其以上、亚段及其以下)，未根据具体部位再细分类，按栓子栓塞程度也仅分为闭塞型和非闭塞型；③在分析DEPI时存在一定主观性。

对闭塞型、非闭塞型PE栓塞区与对照区肺组织灌注CT值的差值进行半定量要比CTPA仅显示栓子更具临床评估意义，闭塞性栓子往往引起灌注异常，而非闭塞型栓子受多种因素影响，DEPI呈现多样化。CTPA、DEPI两种技术联合应用能够对PE治疗前疗效评估提供更加客观、全面的依据。

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Preliminarystudyonlungperfusionimaginginacuteocclusiveandnon-occlusivepulmonaryembolisms

GENG Yuan-yuan,JIAO Ya-bin,LI Pei-xiu,et al.

Department of Radiology,China National Petroleum Corporation Central Hospital,Hebei 065000,China

Objective:The purpose of this study was to investigate the visual analysis and semi-quantitative analysis of dual energy CT lung perfusion imaging (DEPI) in acute occlusive and non-occlusive pulmonary embolisms (PE).MethodsConsecutive 31 patients with acute PE diagnosed by CT pulmonary angiography (CTPA) and DEPI were recruited between June 2015 and January 2017.Radiologists visually evaluated the PE numbers,distribution locations (central or peripheral) and its nature (occlusive and non-occlusive) on CTPA.DEPI visual analysis and semi-quantitative analysis in different types of PE evaluated by CTPA were analyzed statistically.ResultsFour types of PE (central occlusive PE,central non-occlusive PE,peripheral occlusive PE and peripheral non-occlusive PE) were classified.The visual analysis of DEPI representing perfusion defects,slightly perfusion reduction and perfusion preservation were 78.57% (99/126),21.43% (27/126),and 0.00% (0/126) in the occlusive group,19.70% (26/132),34.09% (45/132),and 46.21% (61/132) in the non-occlusive group,respectively.Comparing with CTPA as a standard reference,the positive rates of DEPI visual analysis were 100.00% (85/85),66.11% (66/108),100.00% (41/41),and 20.83% (5/24) in four groups respectively.In the occlusive group and non-occlusive group,mean difference of CT values,with significant differences [(64.59±12.10)HU vs (33.12±9.72)HU,t=22.968,Plt;0.01].In the groups of central occlusive PE and central non-occlusive PE,peripheral occlusive PE and peripheral non-occlusive PE,the mean difference of CT values,also with significant differences [(70.12±13.55)HU vs (36.23±7.87)HU,t=20.506,Plt;0.01;(53.12±14.64)HU vs (19.12±5.77)HU,t=13.220,Plt;0.01].ConclusionOcclusive PE often manifest as perfusion defect,while non-occlusive PE varies,influenced by many factors.The combination of CTPA and DEPI can offer more comprehensive information in the PE therapeutic evaluation.

Pulmonary embolism； Tomography，X-ray computed； Pulmonary angiography； Lung perfusion imaging

065000 河北，中国石油天然气集团公司中心医院影像科

耿园园(1984-)，女，河北邯郸市人，硕士，主治医师，主要从事心胸部影像学诊断工作。

李培秀，E-mail:lipeixiu@aliyun.com

R814.42； R563.5

A

1000-0313(2017)11-1148-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.11.010

2017-06-27)