基于雙能量CT肺灌注成像的相對強化值評估肺動脈栓塞短期預(yù)后的價值

趙艷娥， 周長圣， 唐春香， 張龍江， 盧光明

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·肺栓塞影像學(xué)專題·

基于雙能量CT肺灌注成像的相對強化值評估肺動脈栓塞短期預(yù)后的價值

趙艷娥， 周長圣， 唐春香， 張龍江， 盧光明

目的：探討基于雙能量CT肺灌注成像的肺實質(zhì)相對強化值在評估肺動脈栓塞短期預(yù)后中的臨床應(yīng)用價值。方法：45例經(jīng)雙能量CT肺灌注成像證實的肺動脈栓塞患者納入本研究。根據(jù)短期臨床預(yù)后結(jié)果分為預(yù)后不良組(n=24)和預(yù)后良好組(n=21)。利用雙能量后處理軟件lung PBV計算全肺的相對強化值。采用Mann-Whitney U檢驗比較兩組相對強化值的差異，采用受試者工作特征曲線(ROC)分析該指標(biāo)的最佳診斷閾值，并計算該閾值的診斷效能。結(jié)果：預(yù)后不良組的相對強化值(34.4%±7.0%)明顯低于預(yù)后良好組(118.6%±13.1%)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-3.6,P<0.05)。ROC曲線下面積為0.813，相對強化值的最佳診斷閾值為67%，該閾值診斷肺栓塞短期預(yù)后的敏感度為70.8%，特異度為81%。結(jié)論：基于雙能量CT肺灌注成像的肺實質(zhì)相對強化值能夠有效預(yù)測肺動脈栓塞的短期預(yù)后，可作為肺動脈栓塞短期預(yù)后的評估參數(shù)。

肺灌注; 肺栓塞; 雙能量CT; 相對強化值； 體層攝影術(shù)，X線計算機

雙能量CT肺血流量容積功能軟件(lung perfusion blood volume,Lung PBV)是通過在肺灌注圖像上賦以偽彩直觀顯示肺實質(zhì)不同部位碘含量的分布情況，不同顏色代表肺實質(zhì)碘含量不同，從而間接反映肺實質(zhì)血流灌注情況；相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)該技術(shù)在肺栓塞診斷、嚴(yán)重性和預(yù)后評估、治療療效評價方面有很高的應(yīng)用價值[1-6]，但由于該方法通過視覺分析、觀察肺實質(zhì)灌注，主觀因素占主導(dǎo)地位，受觀察者工作年限、工作經(jīng)驗等因素影響較大。近年來Lung PBV功能軟件可以量化肺實質(zhì)內(nèi)碘對比劑含量，通過提供肺實質(zhì)的強化值、相對強化值等指標(biāo)，能客觀反映與栓塞血管相關(guān)的肺實質(zhì)灌注情況[7]。國內(nèi)尚未見采用基于雙能量CT的肺實質(zhì)相對強化值預(yù)測肺栓塞患者短期預(yù)后的研究報道。本研究旨在評估基于雙能量CT肺灌注成像的肺實質(zhì)相對強化值在評估肺栓塞預(yù)后中的臨床應(yīng)用價值。

材料與方法

1.病例資料

回顧性分析2012年1月-2016年5月間45例肺栓塞患者的雙能量CT肺動脈成像和臨床資料。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：①雙能量CT肺動脈成像提示肺栓塞；②因肺栓塞入院治療；③有30天內(nèi)隨訪結(jié)果。病例排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重基礎(chǔ)心肺疾?。虎诜蝺?nèi)占位、肺炎、肺不張、重度肺氣腫、中大量胸腔積液、嚴(yán)重胸膜疾病；③肺血容量圖像質(zhì)量差，如嚴(yán)重的呼吸偽影、上腔靜脈對比劑線束硬化偽影等，影響肺血容量灌注圖像觀察。

根據(jù)患者30天內(nèi)臨床預(yù)后情況將其分為A組(預(yù)后不良組)和B組(預(yù)后良好組)。臨床預(yù)后不良包括以下7項中至少1項：①死亡；②肺栓塞復(fù)發(fā)或加重；③進入重癥監(jiān)護病房；④心肺復(fù)蘇；⑤機械通氣；⑥收縮壓<90 mmHg持續(xù)15 min以上；⑦緊急溶栓或?qū)Ч苋∷ㄐg(shù)[8]。

2.檢查方法

雙能量CT肺灌注成像檢查設(shè)備為德國Siemens Somatom Definition CT機，掃描方式采用對比增強雙能量模式。掃描參數(shù)：探測器準(zhǔn)直64×0.6 mm(或128×0.6 mm)，機架旋轉(zhuǎn)時間0.33 s (或0.28 s)，螺距為0.5(或1.0)，2個X線管的管電壓分別為80/140 kV(或100/140 kV)，有效管電流分別為50/213 mAs (或38/89 mAs)；雙能量成分選擇為0.3(或0.6)。經(jīng)肘前靜脈注射50～70 mL的對比劑(德國拜耳先靈藥業(yè)，濃度300 mg I/mL)，注射流率為3～4 mL/s，隨后以相同流率注入20～30 mL生理鹽水，以減少上腔靜脈內(nèi)殘留的對比劑。延遲時間應(yīng)用人工智能觸發(fā)掃描系統(tǒng)確定，將興趣區(qū)設(shè)于肺動脈主干，當(dāng)其密度達(dá)到100 HU時，再延遲4 s自動開始掃描。掃描方向為頭足方向，掃描范圍自胸廓入口至膈肌水平。為了降低輻射劑量，雙能量掃描時開啟Care Dose 4D模式。

將原始數(shù)據(jù)按照層厚0.75 mm、層間距0.5 mm重建出兩個系列圖像，即低管電壓圖像(80/100 kV)和高管電壓圖像(140 kV)。將上述圖像輸入到商用雙能量肺灌注血容量軟件，生成肺灌注血容量圖，Lung PBV物質(zhì)解析參數(shù)設(shè)定參考Zhang等[9]的研究。點擊按鈕“start/stop”，在肺動脈主干選擇興趣區(qū)的CT值作為基線，最后點擊“l(fā)ung isolation”，軟件會自動計算出全肺實質(zhì)強化值與基線的相對強化值。肺動脈主干興趣區(qū)的位置和大小盡量保持一致。

3.統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié)　果

1.病例資料

45例患者納入本研究，其中男21例，女24例，年齡18～80歲，平均年齡(59.5±15.4)歲。24例患者短期預(yù)后不良，歸為A組，其中1例死亡，10例進行緊急溶栓，8例進行緊急溶栓并收入重癥監(jiān)護病房，3例低分肝素抗凝并收入重癥監(jiān)護病房，2例肺栓塞加重。另外21例患者未發(fā)現(xiàn)上述臨床預(yù)后不良情況，歸為B組。兩組患者的年齡和性別見表1。由于兩組患者的年齡和性別均不符合正態(tài)分布(P=0.2)，故采用Mann-Whitney U檢驗進行統(tǒng)計學(xué)分析，統(tǒng)計學(xué)分析結(jié)果顯示兩組患者的年齡和性別差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

表1　兩組患者的年齡、性別、相對強化值比較

2.相對強化值預(yù)測肺栓塞短期預(yù)后的價值

A組患者的肺實質(zhì)相對強化值范圍為26%～166%，中位數(shù)58%，平均值(34.4±7.0)%。B組患者的肺實質(zhì)相對強化值范圍為50%～285%，中位數(shù)102%，平均值(118.6±13.1)%。由于兩組的相對強化值均不符合正態(tài)分布(P=0.15)，故采用Mann-Whitney U檢驗進行統(tǒng)計學(xué)分析，統(tǒng)計學(xué)分析結(jié)果顯示兩組的相對強化值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(表1)，A組(圖1)的相對強化值明顯低于B組(圖2)。ROC曲線下面積為0.81±0.06，可信區(qū)間為0.67～0.90；Z檢驗顯示該ROC曲線有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05，圖3)。相對強化值的最佳診斷閾值為67%，該閾值預(yù)測肺栓塞預(yù)后不良的敏感度為70.8%，特異度為81%，陽性預(yù)測值為81%，陰性預(yù)測值為70.8%。

討　論

肺栓塞是繼心肌梗死及腦卒中之后第三常見的心血管疾病，肺栓塞的預(yù)后與其臨床表現(xiàn)、嚴(yán)重程度息息相關(guān)。嚴(yán)重的肺栓塞患者需要進入重癥監(jiān)護室進行密切觀察、溶栓、取栓等治療，而臨床癥狀較輕的患者僅需抗凝或觀察治療，可提早出院或院外治療[10]。所以肺栓塞的預(yù)后評估對其臨床治療決策至關(guān)重要。目前用于肺栓塞預(yù)后評估的CT參數(shù)有肺動脈阻塞指數(shù)、栓子體積、右心室直徑/左心室直徑比、右心室容量/左心室容量比、室間隔左移、肺動脈主干直徑等[11]。其中肺動脈阻塞指數(shù)、栓子體積僅考慮到栓子對肺動脈血流的影響，并沒有涉及到支氣管動脈代償作用；室間隔左移、肺動脈主干直徑等參數(shù)在肺栓塞預(yù)后評估中的價值仍然有爭議。目前臨床應(yīng)用較多的是右心室直徑/左心室直徑比值，當(dāng)該值>1時提示右心室功能障礙，預(yù)后較差。

隨著雙能量CT的出現(xiàn)，有學(xué)者提出了基于雙能量CT肺灌注血容量圖像的肺灌注缺損指數(shù)評估肺栓塞的嚴(yán)重程度[3,12]。相關(guān)研究顯示，不管基于肺葉還是肺段計算的灌注缺損指數(shù)都與肺栓塞預(yù)后評估參數(shù)(肺動脈阻塞指數(shù)及反映右心室功能的指標(biāo))有一定相關(guān)性[8，12]。Zhou等[13]對49例肺栓塞患者的研究發(fā)現(xiàn)基于肺段的肺灌注缺損指數(shù)與右心功能參數(shù)有很高的相關(guān)性，比肺動脈阻塞指數(shù)更能反映右心室功能情況。雖然以往研究表明肺灌注缺損指數(shù)有望成為肺栓塞預(yù)后評估的參數(shù)之一，但該參數(shù)是觀察者通過視覺分析肺灌注圖像獲得的，主觀因素影響較大，其可重復(fù)性有待進一步研究。

近年來，Lung PBV功能軟件可以自動量化肺實質(zhì)內(nèi)碘的含量，客觀地反映與栓塞血管相關(guān)的肺實質(zhì)灌注情況，該軟件提供的指標(biāo)有肺體積、肺實質(zhì)強化值和相對強化值。Sueyoshi等[14]發(fā)現(xiàn)基于全肺的強化值診斷肺動脈栓塞的敏感度、特異度分別為93.9%和73.8%(以強化值<24 HU為閾值)。Sakamoto等[15]采用基于全肺的強化值評估急性肺栓塞的嚴(yán)重性，研究發(fā)現(xiàn)從高危組、中危組到低危組的強化值逐漸升高(P<0.05)，而且該指標(biāo)與反映右心室功能的參數(shù)(右心室直徑/左心室直徑)有相關(guān)性，但該指標(biāo)受對比劑注射流率、對比劑用量、患者心血管狀態(tài)等因素的影響，其準(zhǔn)確性還需大樣本研究進一步驗證。

為了降低以上因素的影響，本研究采用了基于全肺的肺實質(zhì)相對強化值，即全肺實質(zhì)強化值與基線CT值(本研究選用肺動脈主干)比值。本研究發(fā)現(xiàn)肺栓塞短期預(yù)后不良組的全肺相對強化值明顯低于預(yù)后良好組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，即相對強化值越低，肺栓塞患者發(fā)生短期預(yù)后不良事件的可能性越高。采用全肺相對強化值預(yù)測肺栓塞短期預(yù)后的診斷能力為中等(Az=0.813±0.06)，以67%為診斷閾值，全肺相對強化值預(yù)測肺栓塞短期預(yù)后不良事件的敏感度(70.8%)和特異度(81%)較高，所以基于全肺相對強化值能夠用于評估肺栓塞短期預(yù)后情況。與其他評估肺栓塞預(yù)后的參數(shù)相比，該參數(shù)有以下優(yōu)點：①簡便，LungPBV軟件能在較短時間內(nèi)(10～20 s)完全自動給出全肺相對強化值，省去了耗時耗力的讀者主觀評估過程；②定量分析，客觀性強，大大降低了人為因素的干擾。

雖然全肺相對強化值對肺栓塞短期預(yù)后不良事件具有一定的預(yù)測價值，但亦有約30%的漏診率和誤診率，造成漏診和誤診的原因如下：① 在肺外周，肺動脈與支氣管動脈間存在廣泛吻合支，當(dāng)局部肺動脈血流量減少或消失，支氣管動脈血可通過這些吻合支營養(yǎng)遠(yuǎn)端肺組織，所以該指標(biāo)不僅僅反映了肺實質(zhì)肺循環(huán)的情況，同時也包含了體循環(huán)(支氣管動脈)對肺實質(zhì)灌注的影響，造成相對強化值較高的假象；②部分患者掃描視野未能包括全肺，造成部分肺組織血流量未能得到評估，會導(dǎo)致相對強化值升高或降低的假象。本研究造成掃描視野未能包括全肺的主要原因為患者未能擺放在掃描視野的中心和第一代雙源CT B球管掃描視野較??；③部分患者雙能量CT肺動脈成像的掃描時間較晚，導(dǎo)致肺動脈主干CT值(基線)降低，造成相對強化值升高的假象；④部分患者合并下肢靜脈血栓，導(dǎo)致臨床醫(yī)生高估肺栓塞的嚴(yán)重性；⑤部分患者全肺雙能量數(shù)據(jù)量超出了軟件的計算范圍，在實際操作過程中人為去除了肺尖和/或肺底的數(shù)據(jù)，造成相對強化值升高或降低的假象。

本研究有以下不足：①每組的樣本量較小，不足30例；②本研究未進行急性肺栓塞和慢性肺栓塞分組分析；③本研究系回顧性分析。因此需要進一步通過前瞻性設(shè)計搜集大樣本數(shù)據(jù)進一步研究其價值。

總之，基于雙能量CT肺灌注成像的全肺相對強化值可作為一個新指標(biāo)評價肺栓塞患者的短期預(yù)后，但因本研究納入的樣本量較小，多中心、大樣本的前瞻性研究驗證其臨床應(yīng)用價值仍是需要的。

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Predictive value of the relative enhancement ratio of lung perfusion blood volume by dual-energy CT for the short-term clinical outcome in patients with pulmonary embolism

ZHAO Yan'e,ZHOU Chang-sheng,TANG Chun-xiang,et al.

General Hospital,Nanjing Military Command,Nanjing 210002，China

Objective:To evaluate the value of the relative enhancement ratio (RER) of lung perfusion blood volume (PBV) in dual-energy computed tomography pulmonary angiography (CTPA) for assessment of the short-term prognosis of pulmonary embolism (PE).Methods:45 patients with PE underwent dual-energy CTPA.The patients were divided into group A (n=24) and group B (n=21) based on the clinical outcome within 30 days.The RER of lung PBV was evaluated automatically on a workstation.The difference of RER between the two groups was compared using Mann Whitney U test.Receiver operator characteristic (ROC) analysis was performed to evaluate the cutoff value of the RER.Results:There was a statistical significance for the RER between the two groups (group A:34.4±7.0% vs group B:118.6±13.1%,P<0.05).The ROC area was 0.81.The diagnostic sensitivity and specificity of RER were 70.8% and 81%,respectively,with 67% as the cutoff value.Conclusions:Relative enhancement rate can serve as a new evaluation biomarker for indicating short-term adverse clinical outcome in patients with PE.

Pulmonary perfusion; Pulmonary embolism; Dual energy CT； Relative enhancement rate; Tomography,X-ray computed

210002南京，南京軍區(qū)南京總醫(yī)院/南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬金陵醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科

趙艷娥(1981-)，女，山東德州人，博士研究生，主治醫(yī)師，主要從事心血管疾病影像診斷工作。

盧光明，E-mail:cjr.luguangming@vip.163.com

R563.5; R814.42

A

1000-0313(2016)09-0804-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.09.002

2016-07-05

2016-07-19)