320排CT雙入口灌注參數(shù)預(yù)測肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的應(yīng)用價值

劉佩， 宋雅信， 常麗洋， 高劍波， 岳松偉

·胸部影像學(xué)·

320排CT雙入口灌注參數(shù)預(yù)測肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的應(yīng)用價值

劉佩， 宋雅信， 常麗洋， 高劍波， 岳松偉

目的探討肺癌原發(fā)灶的雙入口技術(shù)灌注成像參數(shù)與縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的關(guān)系及其診斷效能。方法對61例經(jīng)術(shù)后病理證實的肺癌患者行320排CT灌注成像(CTPI)檢查，運用雙入口(dual-input，DI)模式對圖像進(jìn)行后處理，采用兩獨立樣本t檢驗分析縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與肺癌原發(fā)灶的DI-CTPI參數(shù)的關(guān)系，并運用ROC曲線分析DI-CTP參數(shù)對肺癌合縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷效能。結(jié)果有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組(27例)支氣管動脈血流量(BAF)高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組(34例)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=4.173，P<0.001)；有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組的灌注指數(shù)(PI)低于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-3.378，P=0.001)；兩組肺動脈血流量(PAF)間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。三個參數(shù)中，BAF的ROC曲線下面積(AUC)最大(0.773)，以BAF>56.42mL/(min·100mL)作為預(yù)測肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的臨界值時，敏感度為74.1%，特異度為76.5%；PI的AUC為0.739，以PI<41.57%作為預(yù)測縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的臨界值時，敏感度為82.4%，特異度為66.7%。結(jié)論肺癌DI-CTPI參數(shù)對術(shù)前預(yù)測肺癌是否發(fā)生縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有重要參考價值，從而可為肺癌的術(shù)前分期及治療方案的制定等提供參考。

體層攝影術(shù)，X線計算機(jī)； 灌注成像； 肺癌； 淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移

近年來肺癌的發(fā)病率及死亡率仍居于所有惡性腫瘤的首位。由于患者的早期臨床癥狀不典型，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)已處于病程中晚期，2/3患者在確診時已無手術(shù)機(jī)會、預(yù)后較差。因此早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療對肺癌患者的預(yù)后及生活質(zhì)量的提高有重要的臨床價值。臨床治療方案的制定及預(yù)后評估與肺癌的準(zhǔn)確分期、分級密切相關(guān)。術(shù)前如能對腫瘤作出明確的診斷和精確的分級、分期有助于治療方案的選擇，從而可改善患者的生存質(zhì)量、提高生存期。

材料與方法

1.一般資料

搜集本院經(jīng)病理證實且行淋巴結(jié)清掃術(shù)的61例肺癌患者的病例資料。其中男36例、女25例，年齡32～67歲，中位年齡57歲。61例中腺癌24例、鱗癌21例、小細(xì)胞肺癌15例、神經(jīng)內(nèi)分泌癌1例；有縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者27例，無縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者34例。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者年齡18～70歲，身高體重指數(shù)(body mass index，BMI)小于30kg/m2；①經(jīng)病理證實；②臨床資料完整；③無碘對比劑過敏；④無近期服用二甲雙胍等藥物史；⑤無心、肝、腎功能不全及精神障礙；⑥檢查前未行任何治療；⑦呼吸頻率過快，經(jīng)呼吸訓(xùn)練后仍不能配合者。

2.檢查方法及圖像后處理

檢查前詳細(xì)向患者說明檢查方式、步驟及目的，取得患者同意，避免患者產(chǎn)生緊張情緒。②檢查前對患者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，囑患者深吸氣后屏住呼吸，持續(xù)時間至少約30 s，如患者不能配合屏氣，囑其輕慢呼吸。

使用Toshiba Aquilion One 320排螺旋CT機(jī)。先進(jìn)行行CT平掃，掃描參數(shù)：80 kV，80 mA，0.5 s/r。根據(jù)平掃圖像明確病變部位，確定肺灌注掃描范圍(應(yīng)包括肺動脈干、左心房、病變及胸主動脈)，然后行肺灌注成像(CT perfusion imaging，CTPI)掃描：患者取仰臥位，深吸氣后屏住呼吸，同時采用高壓注射器經(jīng)肘靜脈依次注入對比劑碘海醇(350 mg I/mL)35～40 mL和生理鹽水30 mL，注射流率5 mL/s；對比劑注射2 s后啟動灌注掃描，每隔2 s掃描一個序列，共掃描15個序列，總掃描時間為30 s。

將掃描數(shù)據(jù)傳入隨機(jī)軟件包中的體部腫瘤灌注軟件(dual-input body perfusion，DI)中，先進(jìn)行圖像對位，以消除呼吸及運動偽影。然后將主動脈、肺動脈干認(rèn)定為輸入動脈，以左心房內(nèi)對比劑達(dá)峰值的時間點作為區(qū)分體循環(huán)(峰值時間后)與肺循環(huán)(峰值時間前)的界值。經(jīng)后處理獲得三個灌注參數(shù)的偽彩圖，包括肺動脈血流量(pulmonary artery flow，PAF)、支氣管動脈血流量(bronchial artery flow，BAF)及灌注指數(shù)(perfusion index、PI)。在肺腫塊內(nèi)手動勾勒感興趣區(qū)(ROI)進(jìn)行灌注參數(shù)值的測量，每個病灶選取3個ROI進(jìn)行測量，取其平均值。選取ROI時需避開肉眼可見的血管、肺組織、鈣化和液化壞死等。

3.統(tǒng)計學(xué)分析

采用獨立樣本t檢驗分析縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與肺癌原發(fā)灶的灌注參數(shù)值的關(guān)系，并運用ROC曲線分析各項灌注參數(shù)對肺癌合并縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷效能。

結(jié) 果

兩組患者的灌注參數(shù)值及統(tǒng)計分析結(jié)果見表1。有縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組(圖1)的BAF高于無轉(zhuǎn)移組(圖2)，PI低于無轉(zhuǎn)移組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；兩組間PAF的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。三個灌注參數(shù)中，BAF的ROC曲線(圖3)下面積最大(0.773)，當(dāng)以BAF=56.42 mL/(min·100mL)作為預(yù)測肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的臨界值時，敏感度為74.1%，特異度為76.5%；PI的曲線(圖4)下面積為0.739，以PI=41.57%作為預(yù)測縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的臨界值時，敏感度為82.4%，特異度為66.7%。

表1 兩組的DI-CTPI參數(shù)的比較

注：*單位為mL/(min·100mL)。

討 論

肺內(nèi)有兩套血液循環(huán)系統(tǒng)，包括體循環(huán)和肺循環(huán)。體循環(huán)主要作用是為淋巴結(jié)、支氣管和胸膜等組織結(jié)構(gòu)提供營養(yǎng)物質(zhì)；肺循環(huán)的主要作用是氣體交換，其占肺臟血液總灌注量的98%左右。雖然體循環(huán)僅占肺組織血流量的微小部分，但在維持氣道及肺功能方面具有重要意義[1]。

目前，對肺癌組織是僅由體循環(huán)供血，還是體循環(huán)和肺循環(huán)同時參與供血，尚沒有形成統(tǒng)一的定論。多數(shù)學(xué)者傾向于肺癌僅由體循環(huán)供血[2-3]。也有學(xué)者認(rèn)為肺癌不僅有體循環(huán)供血，肺循環(huán)也參與其中[4-5]。另有學(xué)者認(rèn)為肺循環(huán)主要為病變較小的周圍型肺癌供血[6-7]。實際上，早在20世紀(jì)70年代初，就有研究者通過尸檢證實肺癌組織同時由體循環(huán)和肺循環(huán)參與供血。雖然在活體上驗證肺癌的雙重血供特點罕見有相關(guān)報道，但有研究發(fā)現(xiàn)[8]，肺癌組織的強(qiáng)化早于主動脈的強(qiáng)化，這一表現(xiàn)提示肺循環(huán)可能參與肺癌組織的供血。

常規(guī)CT灌注成像技術(shù)由于探測器寬度的限制，在活體組織中定量測量肺癌組織的PAF、BAF及PI是不可行的，而且，在數(shù)據(jù)分析中通常只能選擇主動脈為輸入動脈，得到一系列灌注參數(shù)。這種單入口模式的灌注分析忽略了肺動脈的供血作用，不能反映肺癌雙重血供的特點，因此難以準(zhǔn)確反映病變的血流灌注特點。320排CT掃描儀在Z軸方向有較寬的覆蓋范圍(16 cm)，一次曝光即可覆蓋大部分或全部病灶、主動脈、肺動脈及左心房，時間分辨率高達(dá)0.175 s，容積內(nèi)每個像素在時相上完全一致，使得在活體組織中研究肺癌組織的雙重血供成為可能。有研究表明，雙入口灌注技術(shù)對肺癌的鑒別診斷有重要價值[9]。

圖1 男，52歲，左肺鱗癌合并縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。a) 常規(guī)CT平掃，顯示左下肺內(nèi)類圓形腫塊，密度不均勻，邊緣有淺分葉，縱隔內(nèi)可見腫大淋巴結(jié)(箭)； b) 增強(qiáng)圖像，顯示左下肺腫塊呈不均勻強(qiáng)化； c) PAF偽彩圖，顯示病灶呈不均勻低灌注(藍(lán)紫色為主)； d) BAF偽彩圖，顯示病灶呈中等灌注，主要呈藍(lán)綠色；e)PI偽彩圖，顯示腫瘤的PI值較高，主要呈紅黃色。

圖2 男，68歲，右肺鱗癌，無縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。a) 常規(guī)增強(qiáng)圖像，顯示右肺門腫塊呈不均勻強(qiáng)化(箭)； b) PAF偽彩圖，顯示右肺門腫塊血流灌注偏低呈藍(lán)紫色； c) BAF偽彩圖，顯示病灶呈中等灌注，主要呈黃色； d) PI偽彩圖，顯示腫塊的PI值偏低，主要呈藍(lán)紫色。 圖3 肺癌雙入口灌注參數(shù)BAF預(yù)測縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的ROC曲線。 圖4 肺癌雙入口灌注參數(shù)PI預(yù)測縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的ROC曲線。

影響肺癌的預(yù)后因素有腫瘤的病理學(xué)類型、臨床分期及患者的功能狀態(tài)等，其中，是否發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是影響患者預(yù)后的重要因素。然而，由于肺癌患者的早期癥狀通常不典型，多數(shù)患者在確診時已經(jīng)處于IV期，即已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移。如果在手術(shù)過程中進(jìn)行仔細(xì)探查，會發(fā)現(xiàn)部分低分期的腫瘤就已出現(xiàn)血管受侵征象，從而導(dǎo)致復(fù)發(fā)率的增加并縮短患者的生存期[10]。雖然淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是肺癌轉(zhuǎn)移最常見的方式，但確切的發(fā)生機(jī)制尚未完全弄清楚。有研究結(jié)果顯示，CCR7表達(dá)與HIF-1α和HIF-2α的表達(dá)呈正相關(guān)，并且這3個指標(biāo)都與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)[11]，另外，缺氧可誘導(dǎo)HIF-1α和HIF-2α的表達(dá)及CCR7的上調(diào)，抑制HIF-1α和 HIF-2α的表達(dá)可導(dǎo)致CCR7的降低，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和入侵。除此之外，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移還與基因突變有關(guān)。

腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移是個多步驟、多因子參與的復(fù)雜過程，首先隨著腫瘤細(xì)胞的增生，腫瘤體積增大，在各種分泌因子的作用下，癌細(xì)胞與癌細(xì)胞之間的黏附力降低?；|(zhì)金屬蛋白水解酶(MMP2)活性增加，溶解基底膜層的黏連蛋白，導(dǎo)致癌細(xì)胞脫離原發(fā)病灶并穿過基底膜，侵入毛細(xì)血管或淋巴管腔。由于新形成的毛細(xì)血管存在缺陷，如內(nèi)皮細(xì)胞的間隙大、不連接或缺乏基底膜等，癌細(xì)胞更容易進(jìn)入新形成的毛細(xì)血管。為了促進(jìn)血管生成，腫瘤細(xì)胞可直接釋放血管生成因子如VEGF，從而直接刺激新生血管的形成，除此之外，還可與巨噬細(xì)胞協(xié)同作用，釋放血管生成因子[12]。因此理論上肺癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與原發(fā)腫瘤的血流動力學(xué)狀態(tài)密切相關(guān)，常規(guī)CT主要是通過測量淋巴結(jié)的短徑鑒別是否為轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，其診斷標(biāo)準(zhǔn)是短徑大于10 mm[13]。研究表明，淋巴結(jié)的大小和是否發(fā)生轉(zhuǎn)移關(guān)系不大，僅通過形態(tài)學(xué)特點評價淋巴結(jié)良惡性其特異性和靈敏度均較低[14-15]。另外，部分隱匿性轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的影像學(xué)和常規(guī)病理學(xué)診斷都可能存在漏診，從而影響患者的預(yù)后。腫瘤的生長離不開新生血管的形成，微血管密度(micro vessel density,MVD)是衡量腫瘤新生血管形成的金標(biāo)準(zhǔn)。多項研究表明：CTPI參數(shù)與MVD間存在相關(guān)性[16-17]。也有研究表明MVD與肺癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及預(yù)后密切相關(guān)[18-19]。然而，CTPI技術(shù)在預(yù)測肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移方面的研究較少。Zhou等[20]研究結(jié)果提示，有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組BV值較無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組高，當(dāng)以BV≥7 mL/100g作為預(yù)測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的臨界值時，診斷敏感度為78%，特異度為83%。也有研究結(jié)果顯示，CTPI參數(shù)中PV和BV可預(yù)測是否存在縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，其敏感度分別為80.0%和86.7%，特異度分別為83.3%和75.0%，PV>5.76 mL/(min·mL)、BV>6.73mL/100g可作為預(yù)測縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷指標(biāo)[21]。除此之外，有研究結(jié)果表明有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組中肺癌病灶的MVD、強(qiáng)化峰值以及主動脈與肺動脈強(qiáng)化峰值的比值均較無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組高[22]。由此可見，CT灌注成像技術(shù)對術(shù)前評估淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有重要參考價值，可在術(shù)前預(yù)測是否發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，并可為治療方案的選擇及預(yù)后評估提供參考。

本研究通過對肺癌原發(fā)灶的DI-CTPI參數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明有縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組中原發(fā)灶的BAF高于無縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；有轉(zhuǎn)移組的PI低于無轉(zhuǎn)移組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。ROC曲線可用來評估某一指標(biāo)對某一疾病的診斷效能[23]，曲線下面積越大，診斷性能越好，在肺癌原發(fā)灶的3個灌注參數(shù)中，原發(fā)灶的BAF及PI對預(yù)測縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷價值較高，曲線下面積分別為0.773和0.739，當(dāng)以BAF>56.42 mL/(min·mL)、PI<41.57%作為預(yù)測縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷閾值時，有較高的敏感度和特異度。提示有縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的肺癌以支氣管動脈供血為主；PI與BAF有關(guān)，因此BAF的升高可導(dǎo)致PI的降低。血流量是指單位時間內(nèi)定量組織內(nèi)的血容量，反映組織中毛細(xì)血管的數(shù)量。惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)移是在新生血管不斷形成的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要表現(xiàn)為小血管數(shù)量的增加及結(jié)構(gòu)的異常。所以有縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的肺癌病灶的血流灌注增高。支氣管動脈是肺癌的主要供血動脈，故在雙輸入灌注成像參數(shù)中，BAF及PI可作為預(yù)測淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移的重要參數(shù)，并為治療方案的制定提供參考，同時也可避免手術(shù)過程中不必要的淋巴結(jié)清掃。而周暉等[24]的研究結(jié)果顯示，有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組中肺癌的BF值低于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.490，P=0.015)，分析其原因可能是因為Zhou等采用的是單入口灌注成像模式，與本研究所采用的雙入口灌注成像模型的原理不同，因此有不同的結(jié)論。另外，有研究表明肺癌的病理分型、發(fā)生部位和T分期等都會對肺癌是否發(fā)生縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移產(chǎn)生影響[25]，本研究由于病例數(shù)較少，未進(jìn)行單因素及多因素回歸分析，因此可能導(dǎo)致研究結(jié)果有誤差。

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ThevalueofCTdual-inputperfusionimagingtopredictthemediastinallymphnodemetastasisofthelungcancer

LIU Pei,SONG Ya-xin,CHANG Li-yang,et al.

Department of Radiology,the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,China

Objective:To analyze the relationship between the CT perfusion parameters of lung cancer and the pre-sence of mediastinal lymph node metastasis.MethodsSixty-one patients with lung cancer confirmed by postoperative pathological diagnosis were included in the study.All patients underwent 320-row multidetector CT perfusion imaging of lung,then use the dual-input CT perfusion analysis model was used to calculate the perfusion parameters.The difference of perfusion parameters between the group with lymph node metastasis and the group without lymph node metastasis was analyze using independent simplet-test,and receiver-operating characteristic (ROC) curve was used to determine the diagnosis effciency of dual-input perfusion parameters.ResultsBronchial artery flow (BAF) was higher in the group with lymph node metastasis (27 cases) than that in the group without lymph node metastasis (34 cases),and the difference was statistically significant (t=4.173,P<0.001);perfusion index (PI) was lower in the group with lymph node metastasis than that in the group without lymph node metastasis,and the difference was statistically significant (t=-3.378,P=0.001);and there was no significant difference in the pulmonary artery flow (PAF) between the two groups (P>0.05).If setting BAF>56.42mL/(min·100mL) as the critical value of predicting lung cancer with mediastinal lymph node metastasis,the sensitivity was 74.1%,specificity was 76.5%,and the area under the ROC curve was 0.773.If setting PI<41.57% as the critical value of predicting lung cancer with mediastinal lymph node metastasis,the sensitivity was 82.4%,specificity was 66.7%,and the area under the ROC curve was 0.739.ConclusionDual-input CT perfusion imaging can be used as an important reference index for preoperative diagnosis of lymph node metastasis.

Tomography，X-ray computed； Perfusion imaging； Lung cancer； Lymph node metastasis

450052 鄭州，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科

劉佩(1989-)，女，河南許昌人，碩士研究生，主要從事胸腹部影像診斷工作。

岳松偉，E-mail：ysw197281@sina.com

R734.2； R814.42

A

1000-0313(2017)12-1261-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.12.012

2017-05-05

2017-06-30)