CT雙輸入模型低劑量容積灌注成像對(duì)肺孤立性炎性假瘤的診斷價(jià)值

郝 永，顏林軍，劉如煥,郭成偉

臨床上胸部動(dòng)態(tài)CT增強(qiáng)或CT灌注成像(CTP)在鑒別肺部結(jié)節(jié)性質(zhì)和評(píng)價(jià)其治療效果等方面已廣泛應(yīng)用，但因重復(fù)性檢查和輻射劑量等因素的影響，使得胸部動(dòng)態(tài)CT增強(qiáng)或CTP臨床應(yīng)用受到一定限制。因此，CT低劑量容積灌注掃描方案成為此類疾病臨床進(jìn)一步應(yīng)用中的必然選擇。320排CT低劑量容積灌注成像技術(shù)(管電壓100 kV，管電流30 mA)平均有效輻射劑量為5.49 mSv明顯低于常規(guī)胸部增強(qiáng)掃描輻射劑量(二期增強(qiáng)8～10 mSv)[1-2]；且其大范圍16 cm容積掃描的優(yōu)勢(shì)，不僅縮短掃描時(shí)間，還便于對(duì)肺部結(jié)節(jié)進(jìn)行雙輸入灌注模型分析，更加貼近肺組織雙重血供的生理特征。因此，本研究收集經(jīng)病理檢查證實(shí)的肺孤立性炎性假瘤，應(yīng)用320排CT雙輸入模型低劑量容積灌注成像技術(shù)分析其體循環(huán)和肺循環(huán)的血供特點(diǎn)，并與周圍型肺癌灌注參數(shù)作對(duì)照分析，旨在提高對(duì)肺炎性假瘤血供特征的認(rèn)識(shí)和鑒別診斷水平。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年6月—2019年3月在中國(guó)人民解放軍陸軍第八十二集團(tuán)軍醫(yī)院經(jīng)手術(shù)或穿刺病理檢查證實(shí)的肺孤立性、直徑范圍2.0～5.0 cm炎性假瘤22例和周圍型肺癌38例的臨床資料。肺孤立性炎性假瘤22例，男12例，女10例；年齡42～72(56.17±3.62)歲；病程1.6～5.1(3.89±0.37)年。病灶部位：左肺上葉3例、舌葉1例、下葉5例，右肺上葉和中葉各2例、下葉9例；結(jié)節(jié)直徑2.0～5.0(3.57±0.46)cm。周圍型肺癌38例，男22例，女16例；年齡46～76(62.21±5.69)歲；病程0.9～3.2(2.13±0.18)年。病灶部位：左肺上葉5例、舌葉3例、下葉10例，右肺上葉3例、中葉5例、下葉12例；結(jié)節(jié)直徑2.0～3.9(2.91±0.29)cm；腺癌21例、鱗癌12例、神經(jīng)內(nèi)分泌癌3例、小細(xì)胞癌2例。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)同意執(zhí)行，所有患者和(或)其家屬均簽署相關(guān)知情同意書。

1.2檢查方法 所有患者均在檢查前進(jìn)行呼吸訓(xùn)練后屏氣掃描。CT(東芝 320 Toshiba Aquilion One)灌注掃描:先進(jìn)行螺旋平掃定位，掃描范圍包括肺動(dòng)脈干、左心房、結(jié)節(jié)及胸主動(dòng)脈，之后采用高壓注射器靜脈注射50～60 ml碘海醇(350 mgI/ml)，注射流率6 ml/s，延遲2 s后動(dòng)態(tài)容積掃描，共17個(gè)容積，間隔2 s，掃描時(shí)間34 s，Z軸掃描范圍16.0 cm。掃描參數(shù)：管電壓100 kV，管電流30 mA，掃描時(shí)間0.5 s，重建層厚0.5 mm，輻射劑量5.49 mSv。

1.3圖像后處理及數(shù)據(jù)分析 原始灌注數(shù)據(jù)應(yīng)用灌注軟件(DI)進(jìn)行分析。輸入動(dòng)脈：胸主動(dòng)脈和肺動(dòng)脈，以左心房?jī)?nèi)對(duì)比劑達(dá)峰值的時(shí)間點(diǎn)作為區(qū)分體循環(huán)(峰值時(shí)間后)與肺循環(huán)(峰值時(shí)間前)的界值，然后繪制時(shí)間密度曲線(T-DC)，計(jì)算出強(qiáng)化達(dá)峰時(shí)間(TTP)；再行灌注量分析：沿肺結(jié)節(jié)邊緣勾勒感興趣區(qū)(ROI)，盡量包括整個(gè)結(jié)節(jié)，避開肉眼可見的血管、肺組織、壞死液化區(qū)、空洞、鈣化灶、脂肪密度和偽影，在病灶的3個(gè)代表層面各測(cè)量1次灌注參數(shù)，最終采用3次測(cè)量值的平均值,包括肺動(dòng)脈血流量(PF)、支氣管動(dòng)脈血流量(BF)和灌注指數(shù)(PI)。以上測(cè)量由兩位影像科醫(yī)師在雙盲條件下獨(dú)立完成。

1.4觀察指標(biāo) 分析肺孤立性炎性假瘤和周圍型肺癌血供情況，比較二者TTP和灌注參數(shù)PF、BF、PI，并應(yīng)用受試者工作特征(ROC)曲線分析TTP和灌注參數(shù)鑒別診斷肺孤立性炎性假瘤與周圍型肺癌的價(jià)值。

2 結(jié)果

2.1肺孤立性炎性假瘤血供情況 肺孤立性炎性假瘤由肺動(dòng)脈和支氣管動(dòng)脈較均衡供血，PF 21.10～95.60(50.71±19.02)ml/min，BF 10.20～78.30(42.13±21.27)ml/min，二者比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.71，P=0.10);PI 19～72(44.04±10.49)%，見圖1。

2.2周圍型肺癌血供情況 周圍型肺癌由肺動(dòng)脈和支氣管動(dòng)脈雙重供血，PF 28.40～109.80(68.67±34.75)ml/min高于BF 9.70～94.20(48.26±24.31)ml/min，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.76,P=0.01)；PI 29～84(54.50±15.74)%，見圖2和圖3。

圖1 肺孤立性炎性假瘤患者CT雙輸入模型低劑量容積灌注成像及病理檢查結(jié)果(男，62歲)

圖2 周圍型肺癌患者CT雙輸入模型低劑量容積灌注成像及病理檢查結(jié)果(女，60歲)

圖3 周圍型肺癌患者CT雙輸入模型低劑量容積灌注成像及病理檢查結(jié)果(女，68歲)

2.3肺孤立性炎性假瘤與周圍型肺癌TTP和灌注參數(shù)比較 肺孤立性炎性假瘤患者TTP短于周圍型肺癌患者，PF和PI低于周圍型肺癌患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05或P<0.01);但肺孤立性炎性假瘤患者和周圍型肺癌患者BF比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 肺孤立性炎性假瘤和周圍型肺癌患者強(qiáng)化達(dá)峰時(shí)間和灌注參數(shù)比較

2.4ROC曲線分析TTP和灌注參數(shù)鑒別診斷肺孤立性炎性假瘤與周圍型肺癌價(jià)值 TTP鑒別診斷肺孤立性炎性假瘤與周圍型肺癌的AUC為0.93，診斷價(jià)值較高，當(dāng)TTP 18.06 s作為預(yù)測(cè)肺良惡性結(jié)節(jié)的臨界值時(shí)，敏感度為97.6%，特異度為92.3%。PF鑒別診斷肺孤立性炎性假瘤與周圍型肺癌的AUC為0.71，診斷價(jià)值中等，當(dāng)PF 53.65 ml/min作為預(yù)測(cè)肺良惡性結(jié)節(jié)的臨界值時(shí)，敏感度為71.1%，特異度為67.7%。PI鑒別診斷肺孤立性炎性假瘤與周圍型肺癌的AUC為0.70，診斷價(jià)值中等，當(dāng)PI 43%作為預(yù)測(cè)肺良惡性結(jié)節(jié)的臨界值時(shí)，敏感度為76.3%，特異度為57.1%。見圖4。

3 討論

3.1肺炎性假瘤影像特征、血供特點(diǎn)及病理學(xué)基礎(chǔ) 肺炎性假瘤多為細(xì)菌或病毒感染后或抗生素廣泛應(yīng)用、治療不規(guī)范使肺部炎癥延遲吸收，病灶局限所致，形成多種炎性細(xì)胞成分組成的肉芽腫病變，本質(zhì)是肺炎轉(zhuǎn)歸過(guò)程非特異性炎癥所致肺實(shí)質(zhì)內(nèi)腫瘤樣慢性增生性病變，大多位于肺周邊部位，多為2.0～5.0 cm實(shí)性結(jié)節(jié)，顯微鏡下可見到漿細(xì)胞、大量淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞，以及纖維組織大量增生，血管增生，組織細(xì)胞和泡沫細(xì)胞聚集[3]。肺炎性假瘤在不同發(fā)展進(jìn)程中影像學(xué)表現(xiàn)形式多樣，CT表現(xiàn)為結(jié)節(jié)型或斑塊、腫塊型，雖然病灶邊緣“平直征”、“充氣支氣管征”、薄層掃描病灶內(nèi)小圓形或斑片狀低密度影，以及增強(qiáng)掃描后實(shí)質(zhì)部分明顯強(qiáng)化對(duì)診斷有一定提示作用，但仍因其他如“毛刺征”和縱隔或肺門增大淋巴結(jié)等征象導(dǎo)致誤診為周圍型肺癌居多[4-5]。有文獻(xiàn)報(bào)道術(shù)前肺炎性假瘤影像學(xué)診斷正確率僅為31.3%[6]。

肺炎性假瘤在病理發(fā)展過(guò)程中血供變化較為復(fù)雜，在炎性因子等作用下，血管擴(kuò)張、數(shù)目增多，肺動(dòng)脈內(nèi)形成彌漫性血栓，隨著病變發(fā)展到后期因肉芽組織不斷增生，導(dǎo)致纖維組織大量形成，肺動(dòng)脈供血逐漸減少，而支氣管動(dòng)脈供血逐漸增多。因而，肺炎性假瘤血供變化與肺癌肺動(dòng)脈、支氣管動(dòng)脈雙重血供特點(diǎn)有一定類似。既往已有學(xué)者采用多期CT增強(qiáng)或單模CT灌注成像(SI-CTP)發(fā)現(xiàn)肺炎性假瘤的T-DC和病灶CT強(qiáng)化峰值等參數(shù)與周圍型肺癌也存在較多重疊，主要表現(xiàn)為支氣管動(dòng)脈供血，原因可能是肺炎性假瘤供血血管與引流血管較通暢，排空較快，因而出現(xiàn)“快進(jìn)快出型”的T-DC和強(qiáng)化方式[7-8]。因此，本研究選取經(jīng)手術(shù)或穿刺病理檢查證實(shí)肺孤立性炎性假瘤和周圍型肺癌患者行320排CT雙輸入模型低劑量容積灌注成像，分析肺炎性假瘤血供及T-DC特征，并與周圍型肺癌(腺癌、鱗癌、神經(jīng)內(nèi)分泌癌及小細(xì)胞癌)作對(duì)照分析，以提高對(duì)肺炎性假瘤的鑒別診斷能力。

圖4 TTP和灌注參數(shù)鑒別診斷肺孤立性炎性假瘤與周圍型肺癌價(jià)值的受試者工作特征曲線

3.2全肺雙輸入模型低劑量灌注成像優(yōu)勢(shì) 首先，本研究采用100 kV、30 mA的低劑量方案，運(yùn)用320排CT自適應(yīng)迭代劑量不變(adaptiveiterative dose reduction， AIDR)技術(shù)進(jìn)行容積灌注掃描，輻射劑量顯著低于胸部常規(guī)增強(qiáng)檢查[1-3]。其次，雙輸入模型以最大斜率法為算法基礎(chǔ)，需要較高的對(duì)比劑注射流率，本研究采用6 ml/s的注射流率，縮短了掃描時(shí)間；并在注藥后2 s開始灌注掃描，每次掃描間隔2 s，持續(xù)掃描17個(gè)周期(34 s)，在基本記錄下肺循環(huán)和體循環(huán)的灌注數(shù)據(jù)、重建出T-DC符合首過(guò)時(shí)間窗內(nèi)的準(zhǔn)確形態(tài)情況下，掃描時(shí)間較以往縮短，有效降低了輻射劑量。另外，縮短掃描時(shí)間，利于高濃度造影劑的使用，本研究患者僅需要注射50～60 ml碘海醇，不僅降低造影劑的使用量，更重要的是還降低了造影劑可能造成的不良反應(yīng)。

傳統(tǒng)的SI-CTP對(duì)中央型肺癌和周圍型肺癌等[8-9]或特定病理類型[10]進(jìn)行血流狀態(tài)評(píng)估，其血容量(BV)、表面滲透性(PS)及平均通過(guò)時(shí)間(MTT)等定量參數(shù)應(yīng)用于肺占位血流動(dòng)力學(xué)分析，有助于絕大部分良惡性占位的鑒別診斷分析。但SI-CTP于存在雙重血管的慢性炎癥(炎性假瘤)與肺癌(惡性占位)等的灌注參數(shù)間存在重疊、難以鑒別[4，7,11]。本研究病例均為直徑在2.0～5.0 cm單發(fā)實(shí)性或亞實(shí)性肺結(jié)節(jié)，對(duì)其PF、BF和PI等灌注參數(shù)進(jìn)行分析，證實(shí)肺孤立性炎性假瘤與周圍型肺癌供血模式有類似性：周圍型肺癌是以支氣管動(dòng)脈、肺動(dòng)脈供血的結(jié)節(jié)，且周圍型肺癌PF高于BF，這與部分學(xué)者認(rèn)為肺癌以支氣管動(dòng)脈供血為主，PI或BF可作為肺良惡性結(jié)節(jié)鑒別診斷的敏感參數(shù)的研究結(jié)論有所不同[12-13]，分析原因可能與本研究選取的病例病灶體積相對(duì)較小有關(guān)。白榮杰等[14]通過(guò)CT灌注成像技術(shù)測(cè)得肺炎性假瘤的微血管密度(MVD)明顯高于良性腫瘤，故肺炎性假瘤的BF較高，與良性腫瘤和惡性腫瘤難以鑒別。趙振軍等[15]在對(duì)孤立性結(jié)節(jié)的研究中，證實(shí)肺炎性假瘤的MVD高于肺腺癌等，即肺炎性假瘤的血供高于周圍型肺癌。本研究通過(guò)CT雙輸入模型低劑量容積灌注成像證實(shí)肺炎性假瘤為富血供結(jié)節(jié)(PF+BF)，且為肺動(dòng)脈與支氣管動(dòng)脈均衡供血，故僅憑血供分析難以對(duì)肺孤立性炎性假瘤和周圍型肺癌進(jìn)行鑒別診斷。

3.3TTP對(duì)肺孤立性炎性假瘤和周圍型肺癌鑒別診斷價(jià)值 應(yīng)用T-DC的TTP鑒別診斷肺良惡性結(jié)節(jié)主要原理基于肺臟雙重血供病理基礎(chǔ)，肺動(dòng)脈相早于支氣管動(dòng)脈相，肺動(dòng)脈達(dá)峰時(shí)間早于支氣管動(dòng)脈。一般肺良性病變以肺動(dòng)脈供血為主，肺內(nèi)良性病變的TTP早于惡性病變。Caremani等[16]和成曄等[17]、張園園等[18]在基于肺雙重血供解剖學(xué)基礎(chǔ)上，利用超聲造影(CEUS)鑒別診斷周圍型肺病變，其診斷標(biāo)準(zhǔn)為注入造影劑后良性病灶開始增強(qiáng)時(shí)間<10 s，惡性病灶開始增強(qiáng)時(shí)間≥10 s。肺結(jié)節(jié)雙輸入模型CT灌注成像的T-DC形態(tài)體現(xiàn)組織內(nèi)微血管密度的病理學(xué)特征，TTP反映其優(yōu)勢(shì)供血?jiǎng)用}特征。本組病例分析表明肺孤立性炎性假瘤作為支氣管與肺動(dòng)脈均衡供血的良性結(jié)節(jié)，具有一定的特殊性，與支氣管動(dòng)脈供血為主的肺惡性病灶或肺動(dòng)脈供血為主的良性病灶均不一致，反映了其病理特征的復(fù)雜性，肺孤立性炎性假瘤的TTP顯著低于腺癌和鱗癌等周圍型肺癌，表明了其雖具有雙重供血的惡性結(jié)節(jié)特點(diǎn)，但是優(yōu)勢(shì)供血，即TTP在肺動(dòng)脈相內(nèi)，具有良性結(jié)節(jié)的病理學(xué)特征。因此，本研究應(yīng)用TTP區(qū)分肺孤立性炎性假瘤與腺瘤和鱗癌等周圍型肺癌的差異性，結(jié)果顯示肺孤立性炎性假瘤患者TTP短于周圍型肺癌患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；TTP鑒別診斷肺孤立性炎性假瘤與周圍型肺癌的AUC為0.93，診斷價(jià)值較高，當(dāng)TTP 18.06 s作為預(yù)測(cè)肺良惡性結(jié)節(jié)的臨界值時(shí)，敏感度為97.6%，特異度為92.3%。本研究結(jié)果與上述文獻(xiàn)報(bào)道CEUS鑒別診斷周圍型肺疾病基本一致，本研究TTP 18.06 s作為預(yù)測(cè)肺良惡性結(jié)節(jié)的臨界值高于CEUS 10 s，分析原因可能為本研究觀察的為病灶TTP而非CEUS關(guān)注的病灶開始強(qiáng)化時(shí)間。

本研究存在一定不足之處，首先，本研究采取CT雙輸入模型低劑量容積灌注成像技術(shù)，輻射劑量顯著低于常規(guī)胸部增強(qiáng)掃描，低劑量輻射易于臨床醫(yī)生和患者接受，在分析肺結(jié)節(jié)血流動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上基本兼顧了肺結(jié)節(jié)形態(tài)學(xué)分析，但因低劑量成像技術(shù)必然降低圖像的信噪比，肺結(jié)節(jié)精細(xì)形態(tài)學(xué)特征分析與常規(guī)胸部增強(qiáng)掃描圖像存在一定差距，如細(xì)毛刺征、結(jié)節(jié)周圍暈征、磨玻璃樣變等；其次，本研究只選取肺炎性假瘤結(jié)節(jié)作為研究對(duì)象，其他良性肺結(jié)節(jié)或惡性結(jié)節(jié)是否具有特殊的血供特點(diǎn)，還需進(jìn)一步研究。

總之，肺孤立性炎性假瘤與周圍型肺癌形態(tài)學(xué)和血流動(dòng)力學(xué)存在許多相似之處，二者鑒別是臨床和影像學(xué)難點(diǎn)之一，CT雙輸入模型低劑量容積灌注成像技術(shù)在血流動(dòng)力學(xué)方面對(duì)肺孤立性炎性假瘤與周圍型肺癌有較高鑒別診斷價(jià)值，有潛在臨床應(yīng)用價(jià)值。