【摘要】 目的 应用多层螺旋CT灌注成像研究孤立性肺结节的血流灌注特点并评价其在鉴别诊断结节良恶性中的应用价值。方法 对44例孤立性肺结节患者行灌注扫描，分别测得结节血流量（BF）、血容量（BV）、平均通过时间（MTT）、表面通透性（PS）值及拟合时间－密度曲线（TDC），并可在时间－密度曲线的基础上，测定孤立性肺结节增强前后的CT值、增强峰值、增强净增值、达峰时间等形态学指标。结果 肺恶性结节的BF、BV、PS值及增强峰值、增强净增值、达峰时间均高于肺良性结节，有显著性差异（P值均＜0.05）。良、恶性结节的TDC形态不同。净增值25Hu可作为恶性结节的诊断阈值。 结论 CT灌注成像可反映孤立性肺结节内的血流动力学特点，并可用于无创性诊断和评价孤立性肺结节。
【关键词】 孤立性肺结节 体层摄影术 线计算机 灌注
[Abstract] Objective To investigate the blood flow features of solitary pulmonary nodule(SPN) using CT perfusion imaging and to evaluate the clinical value in differential diagnosis between benign and malignant SPN. Methods A total of 44 patients with solitary pulmonary nodules underwent perfusion scan with 16-slice spiral CT (LightSpeed; GE Medical Systems) scanner.The parameters of CT perfusion including blood volume (BV)， blood flow (BF)， mean transit time (MTT)， permeability surface (PS) and time-density curve (TDC) were analyzed.The peak height in density， net enhancement， enhancement value and time to peak enhancement were measured. Results BV， BV and PS values in Pulmonary malignancy nodules were highter than those in pulmonary benign nodules.The peak height in density， net enhancement and time to peak enhancement was significantly higher than that of benign nodules. The TDC appeared to be different between malignant and benign nodules. 25Hu of net enhancement could be the cutoff value of a maligant nodule. Conclusion CT perfusion imaging can reflect blood low features of SPNs and has been proved to be an alternate non-invasive option in the evaluation and management of SPN.
[Key words] solitary pulmonary nodule; X-ray computed; tomography; perfusion
孤立性肺结节（solitary pulmonary nodule，SPN）是多种良、恶性病变的共同表现。其鉴别诊断一直是影像诊断的难点。CT灌注成像（CT perfusion imaging，CTPI）可反映良、恶性SPN的血流灌注特点，本研究主要评价CTPI成像鉴别诊断良、恶性SPN的临床应用。
资料与方法
1.一般资料 病例入选标准：（1）未经治疗的直径≤3.0cm肺内孤立性结节，无明显的钙化、卫星病灶；（2）无严重心、肝、肾病变者，碘过敏实验阴性者；（3）无严重肺功能障碍，检查合作。SPN的大小根据X线前后位片及侧位片测量的结节最大直径平均值≤3.0cm，或CT检查纵隔窗结节最大直径≤3.0cm，或纵隔窗及肺窗结节最大直径≤3.0cm。无明显钙化即常规CT扫描纵隔窗无可见钙化。无明显卫星灶即常规CT扫描肺窗结节周围未发现卫星灶。
2006年7月～2007年4月间在我院随机连续就诊44例SPN患者符合入选标准，其中男性28例，女性16例，平均年龄43（17～78）岁。病灶直径1.0～3.0cm，平均2.3cm。所有患者检查前均进行详细的指导及呼吸训练，保证每次扫描时呼吸的幅度相同，扫描在呼气末或吸气末屏气时进行。检查前均行碘过敏实验，结果呈阴性。3例患者因检查是屏气时间不够或病灶位置原因灌注检查失败。41患者扫描成功，其中35例患者经手术切除、CT引导下穿刺活检或支气管镜检查取活检行病理组织学、细胞学证实；另6病例经临床随访观察或治疗证实。其中恶性结节29例，包括腺癌15例，磷癌7例，肺泡细胞肺癌2例，小细胞未分化癌2例，大细胞未分化癌1例，转移瘤1例，原发性肺淋巴瘤1例；良心结节12例，包括急性炎性结节2例，结核4例，炎性假瘤4例，错构瘤2例。全部病例均征得患者或患者家属同意，并签署知情同意书。
2.检查方法 应用GE Light speed 16排螺旋CT机及Ulrich missouri（XD2001）型高压注射器。先行常规CT扫描，层厚2～5mm扫描，选择靠近病灶实性部分直径最大的4个层面，采用cine扫描模式，120kv，80mA，FOV为36～40cm，扫描矩阵为512×512，图像采集每次4层，层厚2～5mm，采用Ultravist300(300mgI/ml)为对比剂，经前臂浅静脉注射对比剂60ml，注射速度4ml/s，延时6s，连续扫描40s，1帧/0.5s，获得灌注原始图像320幅。图像传至ADW4.2工作站进行后处理。
3.图像分析 选择灌注扫描原始数据，应用ADW4.2工作站perfusion 3体部肿瘤灌注软件包进行制图和分析。选用体部肿瘤模式，确定阈值为-40～250Hu，相应层面的降主动脉选为流入动脉，以病变的最大层面作为分析计算层面，其他选项选用缺省值。
病灶分析区域选定标准：观察所选层面的全部图像，调整感兴趣区保证其在病变的实质区域，需避开病灶的边缘、空洞、液化坏死、伪影和强化的血管影，然后根据软件中的血容量图，选取最大的血容量区域产生分析曲线。兴趣区需&>15mm2。根据去卷积算法算出动脉时间－密度曲线（time-density curve，TDC）、病灶TDC、灌注图像和灌注参数。病灶的TDC图用GE公司软件中提供的拟合曲线来确定。主动脉的强化曲线以相应层面的降主动脉确定。
4.统计学分析 应用STATA7.0统计学软件分析数据。灌注参数值用“平均值±标准差”表示。良、恶性结节2组样本的各种灌注参数用One-Way单因素方差分析。鳞癌和腺癌各种拟合曲线类型的差异用Pearson x2分析。肺癌与各种良性结节间的增强峰值、增强净增值、平扫值、达峰时间、及结节直径比较用独立样本t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。
结 果
1. 良、恶性结节的灌注参数测量结果 41例肺良、恶性结节的灌注参数分析见表1。以BV≥5mL/100g.min作为恶性肿瘤的阈值，29例恶性结节中25例诊断正确，而12例良性结节中，10例诊断正确，2例误诊（2例均为急性炎性结节），其敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确率86.21%、83.33%、92.59%、71.43%和85.37%。以PS≥20mL/100g.min作为恶性结节的阈值，12例良性结节中11例诊断正确，29例恶性结节13例诊断正确，则敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确率分别44.83%、91.67%、92.86%、40.74%和58.54%。以BV≥5mL/100g.min或PS≥PS≥20mL/100g.min作为恶性指标时，恶性结节组27例诊断正确，良性组12例诊断正确，其敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确率分93.10%、75.00%、90.00%、81.82%和87.80%(图1)。
2.良、恶性结节的拟合TDC类型分布 良、恶性结节的拟合TDC表现为A、B、C和D共4种类型。A型：病灶开始强化与主动脉同步，拟合曲线峰值在主动脉峰值区域或接近峰值，降段逐渐降低，尾端拟合值略高于强化前。B型：病灶开始强化与主动脉同步，拟合曲线逐渐上升，至顶端平坦，顶端开始在主动脉峰值区域，尾端数值仍接近顶端。C型：病灶开始强化与主动脉同步，峰值在主动脉峰值区域，降段逐渐降低，尾端值仍明显高于强化前。D型：拟合曲线呈水平线状，或曲线最小与最大拟合值之差&<10Hu。恶性结节的TDC类型为A、B和C3型，其中A型共7例（24.14%），B型共4例（13.79%），C型共18例（62.07%）。各种类型肺癌灌注的拟合TDC类型分布见表2。鳞癌与腺癌的拟合TDC类型分布比较差异无统计学意义(P＞0.05)。良性结节的拟合TDC 4种类型均有：A型1例(结核球)。B型3例(2例炎性假瘤，1例急性炎性结节)。C型1例（急性炎性结节）。D型7例(结核球3例、错构瘤2例、炎性假瘤2例)（图2）。
2.3 良、恶性肺结节增强前后的形态学分析 良、恶性结节间的增强峰值、增强净增值、平扫值、达峰时间、及结节直径比较分析见表3。以不同净增CT值作为恶性诊断阈值的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及准确率分析见表4。
讨 论
CTPI是以中心容积定律理论为基础的，当静脉快速注射碘剂后，对选定层面进行同层电影扫描，获得该层面内每一像素的TDC[1]，根据该曲线利用数学模型计算血流量（Blood flow，BF）、血容量（Blood volume，BV）、平均通过时间（Mean transit time，MTT）、毛细血管表面通透性（capillary permeability surface area product，PS）等参数，通过彩色编码处理得到组织灌注功能图，用来表现并评价组织器官灌注状态。
良、恶性结节的BF、BV、PS差异均有统计学意义，其中以BV和PS差异较大。BV是血液在肿瘤内部脉管系统内的容量，反映组织的血液灌注量，受血管的管径及毛细血管开放数量的影响[2]。肺癌由于血管生成因子的刺激，结节血管增多，所以血容量值较良性病变明显增加。PS是指对比剂经由毛细血管内皮进入细胞间隙的单向传输速率，它反映了肿瘤内部血管内皮细胞的完整性、细胞间隙及管壁通透性等特征。肺癌的毛细血管发育不成熟，通透性增高，对比剂容易经不完整的毛细血管基底膜进入组织间隙[3]。本组资料采用BV≥5ml/100g.min或PS≥20mL/100g.min作为恶性的诊断指标。统计显示，将BV≥5mL/100g.min作为良、恶性SPN的诊断阈值，其诊断敏感度及特异度较高；将PS≥20mL/100g.min作为良、恶性诊断的阈值，其特异度有所提高，但敏感度降低；当以BV≥5mL/100g.min或PS≥20ml/100g.min作为恶性指标时，敏感度及准确度均有所提高，可见若SPN灌注BV≥5mL/100g.min或PS≥20mL/100g.min时，恶性结节的可能性加大。这与伍建林等[4]研究结果相似，但其PS的阈值较高，且数值结果也较高，可能与使用的CT机型、灌注软件及实验的方法不完全一致有关。
TDC曲线形态反映了SPN增强值的走行趋势，主要由SPN的血流动力学来决定，因此了解结节的增强曲线形态对其鉴别很有帮助。本组肺癌的3种类型拟合TDC均显示肺癌的血供与主动脉相关。且肺癌的3种曲线类型中以C型尤多(62.07%)，A型和C型合计为86.21%，显示肺癌的强化开始与主动脉同步，峰值与主动脉的强化峰值相当或稍后，这与韩铭均[5，6]等报道的肺癌以支气管动脉供血相符合，只是肺癌的强化峰值不象主动脉那么尖耸而略为平坦。肺癌血管较丰富，且大多由不成熟的毛细血管所构成，其通透性增加，对比剂容易弥散到组织间质中，故对比剂排空较为缓慢[7，8]。至于肺癌出现3种不同形态TDC的原因，其意义如何，尚待进一步研究。相比之下，肺部良性结节的TDC形态较多。但以无明显强化的D型为主，与肺癌明显不同。
良、恶性结节的增强峰值、增强净增值、达峰时间比较有统计学意义（P＜0.05）。这与既往研究结果相似[3，9，10]。既往研究报道恶性结节的增强峰值约为40Hu（41.9～45.5Hu）。本研究中，增强峰值为59.88±8.36Hu，较以往的结果增高，主要是因为注射速率、注射总量及扫描时间间隔不同，导致增强峰值不同。本实验采用0.5s间隔连续电影扫描，且连续扫描40s，能显示增强后病灶密度的细致、完整变化。
Swensen等[3]研究111例恶性结节，增强净增值均＞20Hu，并把＞20Hu作为恶性结节的强化程度下限。Chin[9]等研究认为净增值30Hu作为良、恶性结节诊断的阈值。本资料统计显示随着阈值的提高，良、恶性结节定性诊断的敏感度及准确率降低，而特异度有所提高，因此净增值为25Hu是肺癌诊断的较可靠指标。对比剂的用量、注射的速率及扫描的延迟时间不同，净增值的诊断阈值也有所不同。
关于达峰时间，文献报道不一。Blum等[11]研究表明肺癌的动态增强峰值出现的时间与造影剂的注射速度和剂量密切相关。本研究注射速度为4ml/s，在1分钟内扫描，使等量的造影剂在相对较短的时间内，分布于某一区域， 达峰时间均在注射对比剂后45s内。
虽然CT灌注可以评价SPN的血流状况，时间和空间分辨率高，简便易行，成像速度快，但容易受呼吸及心脏搏动的影响而产生伪影和测量误差。随着 CT扫描技术的改进，这一问题有望得以解决。目前CT功能成像尚无统一的扫描模式，关于对比剂的用量、注射流率、扫描次数、扫描时间及扫描间隔等尚无统一的标准，有待于进一步研究。
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