感興趣區(qū)的劃分對周圍型肺癌CT灌注成像影響的研究

初金剛，黎 庶，王 強

（中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽 110001）

醫(yī)學(xué)影像學(xué)正從傳統(tǒng)的以大體病理解剖為基礎(chǔ)的單純形態(tài)學(xué)檢查向著以形態(tài)學(xué)和反映細(xì)胞、分子水平生理生化改變的功能學(xué)檢查相結(jié)合的方面發(fā)展，MSCT灌注成像因具有簡便、無創(chuàng)、時間分辨率和密度分辨率高、普及較廣等特點而更具優(yōu)勢[1]。

全世界每年通過篩查檢出的肺孤立性結(jié)節(jié)（SPN）患者約15萬例，Swensen等[2]的研究顯示，對于不明確的SPN進(jìn)行手術(shù)切除的患者中，仍有約52%的SPN是良性病變。因此對SPN良惡性的鑒別是放射科醫(yī)生的重要任務(wù)，胸部CT灌注成像有可能成為行之有效的檢查方法。然而CT灌注成像的影響因素很多，包括理論模型、掃描方案及不同的后處理方法等。本研究主要探討后處理中諸多不同軟件均會遇到的問題，即感興趣區(qū)的選擇，并評價其對周圍型肺癌CT灌注成像的影響。

1 材料與方法

納入對象：同時滿足以下5點：①平片或CT平掃發(fā)現(xiàn)有肺內(nèi)孤立的大小在1～5cm范圍內(nèi)的周圍型實質(zhì)性結(jié)節(jié)或腫塊；②未經(jīng)穿刺活檢或放化療；③經(jīng)訓(xùn)練能夠屏氣40s左右或更長時間者，或病灶位于肺尖附近者；④碘過敏試驗陰性；⑤肺部無其他器質(zhì)性病變。收集2007年8月～2008年10月經(jīng)CT平掃發(fā)現(xiàn)的直徑在1～5cm的周邊孤立性肺結(jié)節(jié)和腫塊疑為周圍型肺癌的病例行CT灌注掃描，共56例，其中男30例，女26例；年齡35～70歲，平均54歲。40例經(jīng)手術(shù)證實、16例經(jīng)皮穿刺活檢證實為肺癌。其中腺癌32例、鱗癌18例、小細(xì)胞未分化癌6例。

檢查使用Siemens Somatom Definition雙源CT機及Syngo CT workspace工作站，Body perfusion后處理軟件，Ulrich高壓注射器。掃描前準(zhǔn)備：訓(xùn)練患者屏氣，必要時可以吸氧，使之單次屏氣盡量達(dá)到35s以上，并且呼吸深度要有良好的可重復(fù)性。先行CT平掃觀察病灶，確定病灶中心最大層面，以其相鄰4層作為灌注掃描的靶層面。灌注掃描參數(shù)為管電壓 120kV，管電流 100mA，線圈 1.0s/圈，準(zhǔn)直器1.2mm，掃描時間50s，延遲6s，重建層厚4×7.2mm，灌注掃描 Z軸覆蓋范圍2.88cm，矩陣512×512。掃描與注射同時進(jìn)行，采用Ulrich高壓注射器肘正中靜脈注射碘比樂40ml，注射速率為6ml/s，以同樣速率追加50ml生理鹽水。延遲40s后行常規(guī)增強掃描，給以碘比樂（370mgI/ml）60ml，注射速率為 3ml/s，以同樣速率追加40ml生理鹽水。

圖1 感興趣區(qū)的劃分方法（A：第1組；B：第 2組；C：第3組）。Figure 1.The method of division of ROI(A:1st group;B:2nd group;C:3rd group).

按照感興趣區(qū)不同的劃分方法分為3組。第1組采用不規(guī)則曲線沿結(jié)節(jié)邊緣包括整個病灶 （避開壞死區(qū)、血管、偽影）（圖1）；第2組采用圓形感興趣區(qū)測量病灶中央?yún)^(qū)域；第3組采用3個圓形感興趣區(qū)測量病灶周邊區(qū)域。3組均避開病灶明顯的壞死區(qū)域及造影劑硬化偽影區(qū)域。圓形感興趣區(qū)面積為 0.2cm2。 3 組均獲得血流量（BF）、血容量（BV）、灌注開始時間（TS）、達(dá)峰時間（TP）、血管表面通透性（PS）和 Patlak血容量（Patlak blood volume，PBV）參數(shù)。分析3組間諸參數(shù)有無統(tǒng)計學(xué)差異，其中第3組取3個感興趣區(qū)的平均值。

對每個病灶以第2組及第3組的測量方法在常規(guī)增強圖像上測量CT值，比較兩種測量方法所得結(jié)果有無差異（CT值＜10HU為無差異）。進(jìn)一步分析CT值無差異病灶的CT灌注參數(shù)用兩種測量方法所得結(jié)果有無差異。觀察病灶TDC的形態(tài)與位置。所有資料采用SPSS 13.0進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，正態(tài)性檢驗采用Kolmogorov-Smirnov檢驗。方差齊性分析采用Levene檢驗。不同組的灌注參數(shù)行單因素方差分析（ANO VA），采用LSD法進(jìn)行兩兩比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

3組灌注參數(shù)結(jié)果見表1。

根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可知BF、BV組間兩兩比較均有統(tǒng)計學(xué)差異，平均值均為第3組＞第1組＞第2組。PS、PBV僅第2組與第3組間有統(tǒng)計學(xué)差異，平均值第3組＞第2組。TS、TP組間兩兩比較均無統(tǒng)計學(xué)差異。

在平掃及常規(guī)增強掃描圖像中，以第2組、第3組測量方法所得CT值無差異的病灶（圖2）為34個。這些病灶分別以第2組及第3組兩種方法所測灌注參數(shù)結(jié)果（圖3）的差異情況見表2。

表1 各組灌注參數(shù)結(jié)果及組間差異情況

表2 CT值無差異的第2組、第3組灌注參數(shù)結(jié)果及組間差異情況

所有病灶的TDC曲線均呈迅速上升后略有下降，然后維持在一段平臺期。54例病灶的TDC峰值位于輸入動脈之后（圖 4），2 例病灶位于其前方（圖 5）。

3 討論

本研究采用Siemens Body perfusion灌注軟件，理論模型為非去卷積模型。

對于給藥濃度與速度，以前的研究多采用濃度為300mg/ml的造影劑且多用小于6ml/s的給藥速度，而Miles等[3]認(rèn)為對于300mg/ml這樣的濃度只有給以7ml/s的速率才能夠滿足條件。由于本研究采用了較高的造影劑濃度（碘比樂370）與較高的給藥速率（6ml/s），因此實際情況基本符合假設(shè)的條件。

通過本組研究，我們發(fā)現(xiàn)除TS、TP外，其它參數(shù)3組與2組間均有統(tǒng)計學(xué)差異，且3組值均高于2組。腫瘤是血管生成依賴性疾病，其血供的產(chǎn)生和保持主要靠腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）產(chǎn)生的新生腫瘤血管作用，這些新生血管不僅能促進(jìn)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，還會引起血管容積、組織灌注量及毛細(xì)血管通透性的變化[4-5]。研究表明不論腫瘤大小，經(jīng)掃描電鏡觀察其血管的分布均呈帶狀，而且從腫瘤周邊到中心其血管逐漸減少。腫瘤中心的血管表現(xiàn)為受壓與延長，而周邊表現(xiàn)為擴張[6]。這種腫瘤周邊與中心灌注情況的不同在其它器官的動物腫瘤模型中也已經(jīng)被證實，如在早期的研究中發(fā)現(xiàn)兔肝臟VX2腫瘤的周邊與中心的BF及BV均有顯著性差異[7]。本研究中周圍型肺癌的CT灌注結(jié)果顯示周圍區(qū)域比中心區(qū)域的BF、BV差異顯著，TS、TP無明顯不同。在平掃及常規(guī)增強圖像上以2組、3組方法測量CT值表現(xiàn)為無差異的全部34個病灶，在灌注參數(shù)圖像上BF、BV在兩組間也存在統(tǒng)計學(xué)差異，而且在參數(shù)圖像上能以不同的顏色直觀的顯示出來。本組病例雖然沒進(jìn)行腫瘤血管在不同部位形態(tài)學(xué)的觀察，但根據(jù)Konerding等[6]研究的結(jié)論，我們可以認(rèn)為CT灌注中BF、BV這兩個參數(shù)可較準(zhǔn)確的反映腫瘤血管在病變內(nèi)的分布特征，能更敏感的反應(yīng)腫瘤內(nèi)部的血供情況。

此外，我們認(rèn)為由第1組測得的灌注參數(shù)更能反映腫瘤真實的灌注情況，而且這種測量方法更具有可重復(fù)性，Vicky等[8]在結(jié)腸癌中也得到相似的結(jié)果，這對于比較同一病灶前后兩次的結(jié)果非常重要。如腫瘤放、化療后灌注情況的對比。

支氣管肺癌的供血問題一直存在爭議，尤其肺動脈是否參與供血意見不一。目前，有多位作者認(rèn)為肺動脈參與支氣管肺癌的供血。騰皋軍等[9]提出肺癌的雙重供血機制，認(rèn)為肺癌內(nèi)肺動脈與支氣管動脈供血是一種相輔相成的關(guān)系。方淳等[10]認(rèn)為肺動脈可以是支氣管肺癌的主要供血動脈。Kisssling等[11]對25例肺癌行灌注CT掃描，其中7例在主動脈顯影前出現(xiàn)腫瘤強化，提示腫瘤有來源于肺動脈的血供。

本研究中有2個特殊病例非常值得探討。在輸入動脈與病灶的TDC圖中（圖5），紅色曲線是以主動脈為參照經(jīng)3種算法綜合得出的輸入動脈的TDC，藍(lán)色曲線為病灶的TDC。因為病灶的血供來源于輸入動脈，所以病灶TDC的峰值點應(yīng)該位于輸入動脈的后方。而少數(shù)病例則相反，病灶TDC的峰值點明顯位于輸入動脈的前方，這很可能說明我們所選擇的輸入動脈并不是病灶真正的血供來源。肺內(nèi)有兩套供血系統(tǒng)，即主動脈與肺動脈供血系統(tǒng)，而且從血流動力學(xué)上來說，肺動脈增強的時間要早于主動脈，所以我們推測這幾個病例病灶真正的血供來源很有可能是肺動脈。這使得CT灌注有可能在腫瘤血供來源的研究方面發(fā)揮一定的作用。

由于本研究沒有與DSA進(jìn)行對照，因此不能證明病灶肺動脈的供血情況，需要在以后的研究中進(jìn)一步證實。有關(guān)CT灌注成像及后處理的方法在不遠(yuǎn)的將來必將進(jìn)一步規(guī)范化，從而使其在諸多方面逐漸應(yīng)用于臨床。

]

[1]劉衛(wèi)金，鄒利光，王文獻(xiàn)，等.MSCT灌注成像在肺部結(jié)節(jié)或腫塊診斷與鑒別診斷中的價值 [J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2005，29（10）：841-845.

[2]Swensen SJ,Brown LR,Colby TV,et al.Lung nodule enhancement at CT:prospective findings[J].Radiology,1996,201(2):447-455.

[3]Miles KA,Dawson l,Blomley MJK.Functional computed tomography[M].Oxford,England:Isis Medical Media,1997.

[4]Miles KA.Functional computed tomography in oncology[J].Eur J Cancer,2002,38(16):2079-2084.

[5]Purdie TG,Henderson E,Lee TY.Functional CT imaging of angiogenesis in rabbit VX2 soft-tissue tumour[J].Phys Med Biol,2001,46(12):3161-3175.

[6]Konerding MA,Fait E,Gaumann A.3D microvascular architecture of pre-cancerous lesions and invasive carcimomas of the colon[J].Br J Cancer,2001,84(10):1354-1362.

[7]Stewart EE,Chen X,Hadway J,et al.Correlation between hepatic tumor blood flow and glucose utilization in a rabbit tumor model[J].Radiology,2006,239(3):740-750.

[8]Goh V,Halligan S,Gharpuray A,et al.Quantitative assessment of colorectal cancer tumor vascular parameters by using perfusion CT:influence of tumor region of interest[J].Radiology,2008,247(3):726-732.

[9]騰皋軍，蔡錫類，高廣如，等.支氣管肺癌的雙重供血（肺癌標(biāo)本的微血管造影及臨床X線研究）[J].中華放射學(xué)雜志，1991，25（2）：80-83.

[10]方淳，喬文龍，方立德，等.肺癌的肺動脈供血初步探討[J].中國醫(yī)學(xué)計算機成像雜志，1998，4（1）：25-28.

[11]Kiessling F,Boese J,Corvinus C,et al.Perfusion CT in patients with advanced bronchial carcinomas:a novel chance for characterization and treatment monitoring[J].Eur Radiol,2004,14(7):1226-1233.