宝石能谱CT在诊断外周肺动脉不典型栓塞中的应用

李 冠 ，邹明宇 ，刘文源 ，王金宝 ，王 楠 ，祁光泽 ，王子文

肺动脉栓塞（pulmonary embolism，PE）是指内源性或外源性栓子堵塞肺动脉主干及其分支所引起的急性肺循环障碍综合征，是急诊胸痛三联征的主要成员之一，病死率高达20%～30%[1]。PE具有高病死率、高致残率的特点，并且其发病率在我国呈逐年上升趋势。由于PE缺乏特异性临床症状与体征，临床将常规计算机断层摄影肺血管造影术（computed tomographic pulmonary angiography，CTPA）作为诊断PE的主要影像学检查方法[2]。但在平时的影像诊断工作中，外周肺动脉（即肺动脉亚段、亚段以下更小肺动脉）不典型栓塞（即附壁环型、偏心型栓塞）的阳性诊断率却很低。外周肺动脉栓塞（peripheral pulmonary embolism，PPE）常发生在肺动脉主干栓塞之前，是肺动脉主干栓塞的先兆，外周动脉栓塞由于栓子较小，CTPA常缺乏特异性影像征象，表现为不典型肺栓塞，容易错诊、漏诊[3]。本研究应用宝石能谱CT的多参数分析，探讨其在早期诊断PPE发生中的价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 资料来源 回顾性分析沈阳军区总医院急诊“中国胸痛中心”2017-01至2017-12确诊的25例PE患者的临床资料，其中男13例，女12例，年龄32～65岁。所有患者均知情同意并签署知情同意书。

1.2 纳入及排除标准 纳入标准：（1）临床首诊主要症状表现为胸痛、呼吸困难、咯血、晕厥；（2）病理结果确诊为PE。排除标准：（1）常规CT增强检查禁忌证者；（2）碘对比剂过敏者。

1.3 方法 采用美国 GE Discovery CT750 HD（GE Health care，Milwaukee，USA）能谱成像（gemstone spectral imaging，GSI）扫描仪，对25例患者分别行CTPA检查。GSI扫描参数为螺旋扫描，球管旋转1周0.5 s，探测器覆盖范围40 mm，螺距因子0.985∶1，层厚1.25 mm，层间距1.25 mm。应用非离子型对比剂碘海醇（350 mgI/ml），总量 80～100 ml，注射速率 4 ml/s，采用双筒高压注射器经肘静脉注入，注完对比剂后以同等速率注射生理盐水30 ml。肺动脉扫描时间采用人工智能触发扫描（Bolus Tracking）模式，感兴趣区（region of interest，ROI）选在肺动脉主干处，设阈值为100 HU，达峰后延迟扫描5 s，屏气下扫描。扫描范围：从胸廓入口至肋膈角水平。扫描方向：从头侧向足侧。

图1 ROI的选取与图像重建结果

1.4 观察指标 将获取的CT图像载入GE AW4.5工作站，采用宝石能谱成像浏览器软件通过后处理重建技术，多角度、多层面显示可疑病灶，完成相关数据的测量。ROI设定为待测物的中心，选取面积尽可能大，同时避开周围不相关物质，分别选取“外周肺动脉栓子、肺动脉主干栓子、肺血管壁及肺血管腔”四处ROI，并标记为“ROI1、ROI2、ROI3及 ROI4”，见图 1。获取四处ROI相应区域的CT值衰减曲线，并计算曲线斜率，公式为：曲线斜率=（a－b）/ 60 keV（a为单能量在40 keV时对应的CT值，b为单能量在100 keV时对应的CT值）。分析四处ROI的曲线走形、碘基物质图分布，该项工作由两名经验丰富的影像科医师共同判别完成。

1.5 统计学处理 应用SPSS 19.0统计分析软件进行数据分析，计量资料以x ±s表示，多组间均数的比较采用单因素方差分析，进一步两两比较采用LSD-t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 诊断结果 25例患者中，9例为肺动脉主干栓塞，10例肺动脉主干及外周肺动脉同时栓塞，6例PPE。

2.2 能谱曲线走形及斜率的比较 由表1和图2可知，ROI1能谱曲线的走形、斜率与ROI3、ROI4存在明显不同，差异均有统计学意义（P＜0.05）；而ROI1与ROI2的能谱曲线走形、斜率几乎平行、一致，差异无统计学意义。ROI1与ROI3的能谱曲线走形存在相交叉的区域。同时，观察ROI1、ROI3与ROI4的能谱曲线走形，发现单能量keV值越低，能谱曲线间的离散性越明显。

图2 ROI能谱曲线走形分析

表1 不同靶点ROI的能谱CT特征性参数（±s）

表1 不同靶点ROI的能谱CT特征性参数（±s）

注：ROI，感兴趣区；CT，计算机X线断层扫描；与ROI1相比，①P＜0.05

ROI 例数 性别 能量（keV） 斜率男 女 40 100 ROI1 16 12 4 110.20± 13.11 40.05±18.73 1.37±0.92 ROI2 19 11 8 75.15±8.46 －30.00±5.47 1.75±0.51 ROI3 25 13 12 190.05±22.14 10.50±3.36 2.99±0.46①ROI4 25 13 12 940.50±168.81 52.00±7.40 14.81±2.36①

2.3 碘基物质图结果 由图3可知，ROI1、ROI2在碘基物质图上存在明显异常灌注，且肺动脉主干栓塞要比PPE异常灌注区域更加明显，而ROI3、ROI4在碘基物质图上的结果为阴性。

图3 肺动脉主干栓塞及外周肺动脉栓塞的碘基物质图

3 讨 论

PE是常见的心血管疾病，发病率仅次于冠心病、高血压，是造成住院患者死亡的重要原因之一[4]，给患者家属带来一定精神负担。因此，早期诊断外周肺动脉不典型栓塞对改善患者预后具有重要临床意义。PE栓子多数来源于下肢和盆腔深静脉，成分通常为脂肪、细菌、羊水及肿瘤等[5,6]。创伤、长期卧床、手术等导致患者下肢静脉血流回流通路受阻、速度减慢，静脉血液瘀滞，以及静脉系统内皮损伤和血液高凝状态是导致深静脉血栓发生的主要原因[7]。PE常发生于其他疾病愈后初期，患者因下床活动、翻身、排便及情绪激动，深静脉中的栓子脱落进入肺循环，阻塞肺动脉，致肺动脉高压，右心室后负荷迅速增加，从而引起急性肺源性心脏病。同时，PE亦可刺激迷走神经，反射性引起冠脉、支气管动脉和支气管平滑肌的痉挛，造成肺组织缺血、缺氧；而冠脉的低灌注亦可导致急性心力衰竭[8]。因此，早期发现、诊断及治疗是降低PE致死率的关键。

目前，临床对外周肺动脉不典型栓塞的早期诊断仍缺乏有效的影像依据，这对影像科医师的正确诊断提出了挑战。近年来，宝石能谱CT的问世和发展为PE诊断提供了新的思路和方法。宝石能谱CT可将传统的X线混合能量分解为101个单能量级（40～140 keV），通过瞬间切换高低压X线球管及宝石探测器，使其X线穿透速度达到传统CT的100倍，较传统CT机的空间分辨率更高、图像噪声更小，同时可提供更多的参数，为原始数据的能谱分析提供了依据[9]。通过高、低两种电压扫描的X射线衰减图像可实现物质的分离，进而完成对物质的定量、定性。

能谱曲线分析是指对不同病变和人体组织随X射线能量水平（keV）变化而变化的X射线衰减系数（HU）进行分析，从而产生反映不同病变和人体组织特性的曲线，可用于一定物质成分的特异性鉴别[10]。本研究分析外周肺动脉栓子、肺动脉主干栓子、肺血管壁及肺血管腔4个ROI的能谱曲线，发现ROI1与ROI3、ROI4的能谱曲线走形、斜率差异显著，说明ROI1与ROI3、ROI4为不同种物质来源；而ROI1与ROI2的能谱曲线走形、斜率几乎平行、一致，差异无统计学意义，说明ROI1与ROI2为同一种物质来源，即栓子成分相同。

碘基物质图是以碘为基物质的CT能谱图像，能较好显示肺组织内含碘的部位及其分布情况，可有效反映组织血流动力学变化，在提供解剖和功能信息的同时，更能敏感地检出PE所致的灌注减低，起到补充判定作用[11]。当发生外周肺动脉不典型栓塞时，相应责任血管供应区的肺组织灌注降低，与正常肺组织灌注区在图像上存在明显差异。文献[12]报道，对于PE的能谱CT研究多集中在肺血流的功能成像，通过能谱CT的碘基物质图、散点图来反映肺血流灌注的情况，根据检测血液中碘含量的多少来间接判定PE的发生。基于此理论，本研究发现碘基物质图上，ROI1与ROI2均出现明显的异常灌注区域，进一步验证了PE、PPE的存在。但此方法存在一定的假阳性，当机体发生肺炎、肺梗死、肺气肿及肺膨胀不全时，图像上亦可表现为相应区域肺灌注的减少和缺失[13]。为避免上述假阳性情况的影响，本研究结合能谱曲线分析，通过ROI的真实选取，进一步做到双重验证外周肺动脉不典型栓塞的发生，大幅度提高了阳性诊断率，同时具有一定的特异性。

此外，本研究ROI的选取，利用了CT的多层面重建（mutiplanar reconstruction，MPR）、曲面重建（curved planar reconstruction，CPR）后处理技术，使得ROI对靶点的选取保持最大程度的准确性，并且相同面积的ROI为保证评价结果的一致性提供了有效保障。MPR技术是利用螺旋CT容积扫描数据进行多方位、多角度、多平面重建，从而做到对栓子的位置、范围、分型及对管腔的狭窄程度进行直观的显示[14]。CPR技术可清晰显示肺动脉分支的形态、走行、异常变化和血管壁的情况[15]。采用后处理技术，不仅有利于ROI的精确选取，同时也有利于发现外周肺动脉不典型栓塞。

总之，本研究认为通过宝石能谱CT多参数分析（能谱曲线、碘基物质图），结合CT图像后处理技术，可早期、特异性的诊断外周肺动脉不典型栓塞，具有很好的实效性。但因经手术病理证实的数目有限，本研究入组数目较少，今后仍需扩大患者的入组数量进行研究。