肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊性病變CT灌注結(jié)果與病理對照的研究進展

揭廣廉　羅澤斌

[摘要]當前醫(yī)學影像學正在從傳統(tǒng)的以大體病理解剖為基礎(chǔ)的單純的形態(tài)學檢查向著能夠反映細胞、分子水平生理生化改變的形態(tài)學結(jié)合功能、代謝及分子影像學方向發(fā)展。cT灌注成像作為功能影像學的一種，在肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊的研究方面，具有巨大的潛在的臨床價值。它作為一種安全、有效、無創(chuàng)的評價病灶內(nèi)部血流情況的檢查手段，它不僅可以提供病變形態(tài)學方面的信息，還可以提供病變組織的血流動力學及功能學方面的信息，有利于病變的診斷與鑒別診斷、對病變療效的判斷及預后均具有極其重要的臨床價值。

[關(guān)鍵詞]肺；結(jié)節(jié)或腫塊；CT灌注；病理

[中圖分類號]R47-4

[文獻標識碼]B

[文章編號]2095-0616（2016）22-45-04

由于“異影同病，同病異影”交叉影像特點的存在，肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊性病變的診斷與鑒別診斷一直是影像診斷工作的重點和難點。肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊的常規(guī)影像學檢查方式包括x線、普通CT平掃，增強CT掃描，高分辨CT掃描，多層螺旋CT掃描，PET-CT，磁共振等，但這些方法大多只能提供形態(tài)學方面的信息，未能從病理基礎(chǔ)水平對病變的影像特征進行完美的解釋。實現(xiàn)肺結(jié)節(jié)或腫塊影像特征與病理基礎(chǔ)對照的有效結(jié)合，是目前研究的熱點和急需解決的棘手難題。CT灌注作為一種功能成像技術(shù)，它能夠準確、快速、無創(chuàng)地提供肺結(jié)節(jié)或腫塊性病變形態(tài)學及其微循環(huán)內(nèi)血流動力學變化的豐富信息，有利于病變性質(zhì)的判斷，具有重要的臨床應(yīng)用價值。

一、CT灌注成像原理

基于中心容積定律及放射性示蹤劑稀釋原理的倫理基礎(chǔ)，CT灌注成像是指通過靜脈注射造影劑，同時啟動灌注掃描程序，對選定掃描范圍進行快速、動態(tài)、連續(xù)掃描，通過采集并獲得反映該掃描范圍內(nèi)每一層面每個像素的密度隨時間的變化而改變生成的曲線，也就是時間一密度曲線。通過利用不同的數(shù)學計算模型可以得出各組織器官的血流相關(guān)參數(shù)，并以此來判斷及評估病變或正常組織的血流灌注情況。

CT灌注成像的數(shù)學模型主要分為兩種：非去卷積數(shù)學模型及去卷積數(shù)學模型。其中非去卷積數(shù)學模型是目前被最為廣泛使用的一種，因為此種方法操作簡單、方便，容易理解，其首先由Peters等提出，它的理論基礎(chǔ)是Fick原理，認為某組織器官中對比劑積累的速度為相應(yīng)時間內(nèi)動脈流入速度減去靜脈流出速度，即在一定的時間段內(nèi)動脈流人量減去靜脈流出量等于該組織器官中對比劑的含量。此種方法的最大不足點是假設(shè)在組織器官的初始最大斜率這段時間內(nèi)沒有靜脈流出與實際情況不符。非去卷積可分為瞬間法和斜率法和Patlak分析法。去卷積數(shù)學模型的特點是概念復雜，不必事先對組織血流動力學進行人為假設(shè)，可以更加準確的反映組織器官內(nèi)對比劑隨時間的改變量。缺點是對噪聲及其敏感。

二、肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫性病變的特點

由于“同病異影，異影同病”影像特點的存在，特別是對肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊性病變的診斷與鑒別診斷，一直是影像診斷工作中急需解決的棘手難題。通常臨床上將直徑>3.0cm的病灶稱為腫塊，而直徑≤3.0cm的病灶稱為結(jié)節(jié)，直徑<1.0cm的病灶稱為微小結(jié)節(jié)，病灶直徑在3～5mm者稱粟粒樣結(jié)節(jié)。通常將肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊分為良性和惡性病變兩大類，其中良性病變的病理組織學類型可分為結(jié)核、炎癥、真菌、錯構(gòu)瘤、血管瘤等；而惡性病變則以不同組織學類型的肺癌多見。隨著影像技術(shù)的不斷發(fā)展及影像設(shè)備的革新，對肺部結(jié)節(jié)或腫塊性病變的分析由傳統(tǒng)的形態(tài)學向形態(tài)學和功能學相結(jié)合的方向過渡。肺部CT灌注成像作為功能成像的其中一種，包括單人口CT灌注成像（single CTperfusion imaging，S-CTPI），雙入口CT灌注成像（dual-input CT perfusionimaging，DI-CTPI）等，它是目前研究的重點和熱點，灌注成像不僅可以顯示病變形態(tài)學改變的信息，還可以提供病變組織的血流動力學及功能學方面的信息，有利于病變的診斷與鑒別診斷、對病變療效的判斷及預后均具有極其重要的臨床價值。

三、單入口CT灌注成像技術(shù)在肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊性病變與病理對照的研究進展

3.1單入口CT灌注在肺部的研究

目前國內(nèi)、外絕大多數(shù)都是采用將肺動脈為輸入動脈的單入口灌注（sin-gle input CT perfusion，SICTp）模式對肺部結(jié)節(jié)或腫塊進行研究，大多數(shù)研究結(jié)果認為血流量（BF，blood flow）及滲透系數(shù)（PS，permeability surface）是鑒別肺部結(jié)節(jié)或腫塊良、惡性的重要灌注參數(shù)，能夠?qū)Ψ尾拷Y(jié)節(jié)或腫塊的良、惡性進行鑒別。大多數(shù)研究觀點一致認為良性結(jié)節(jié)的滲透系數(shù)（PS值）<惡性結(jié)節(jié)的滲透系數(shù)（PS值），惡性結(jié)節(jié)血流量（BF值）>良性結(jié)節(jié)血流量（BF值）。不同病理組織學類型的肺癌各灌注值之間無統(tǒng)計學差異，其灌注值與不同分化程度相關(guān)。大多數(shù)學者認為肺癌的分化程度與灌注值成正比，即分化程度越高，其灌注值便越高。有研究認為，肺惡性腫瘤的灌注值與腫瘤生長的位置、體積、形態(tài)均具有一定的相關(guān)性。

3.2肺結(jié)節(jié)或腫塊單入口CT灌注研究結(jié)果及現(xiàn)狀

紀俊雨等研究結(jié)果提示各型肺癌的BF值大小順序為鱗癌<腺癌及小細胞癌（P<0.05），各型肺癌的BV值大小順序為鱗癌<腺癌<小細胞癌，各型肺癌Ps值大小順序為鱗癌<腺癌<小細胞癌。胡麗麗等[6]研究結(jié)果表明Ps值表現(xiàn)為惡性組>炎性組>結(jié)核組。孫羽等結(jié)果提示：肺癌患者的BV值及PS值明顯高于炎性假瘤以外的良性病變。眾多研究表明，CT灌注參數(shù)值中PS對肺部結(jié)節(jié)或腫塊性病變良、惡性的鑒別診斷具有重要的價值，其中以BV的敏感性較好，PS的特異性性較高；綜合分析有利于提高診斷的準確性。

3.3不同性質(zhì)的肺結(jié)節(jié)或腫塊單入口CT灌注結(jié)果與病理對照

Zhang將肺內(nèi)結(jié)節(jié)分為惡性、良性和活動性炎性三組。由于肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊的強化程度與病灶的血供及對比劑進入腫塊內(nèi)血管外間質(zhì)的量密切相關(guān)。肺結(jié)核的病理學特征為干酪樣肉芽腫或干酪性肺炎，其中央多為干酪性壞死組織，周邊為纖維包膜，僅有少許血供，在單入口肺CT灌注中大部分顯示為低灌注，周圍可見少許環(huán)狀高灌注。炎性結(jié)節(jié)早期，由支氣管動脈代償供血，新生小動脈擴張，毛細血管發(fā)育成熟，基底膜完整，可造成單位組織血流量增加，病變的CT灌注結(jié)果多表現(xiàn)為高灌注，BF值、BV值、Ps值均升高。隨著病程進展，血流速度減慢，局部血液淤積，隨之出現(xiàn)炎性肉芽組織，晚期纖維組織形成，使血管受壓變窄、扭曲。灌注結(jié)果大多表現(xiàn)為低灌注。肺惡性結(jié)節(jié)或腫塊主要由支氣管動脈供血，其可以使生物性質(zhì)釋放出血管內(nèi)皮生長因子來促進病灶內(nèi)產(chǎn)生大量新生血管。新生血管內(nèi)皮細胞基底膜不完整，引起腫瘤組織中血管容積及毛細血管的通透性增高，使得對比劑易透過，彌散較快。多數(shù)研究表明CT灌注結(jié)果表現(xiàn)為高灌注，Ps值明顯升高。

四、雙入QCT灌注成像技術(shù)在肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊性病變與病理對照的研究

4.1單入口CT灌注與雙入口CT灌注的區(qū)別

肺是雙重血供器官，具有肺循環(huán)和體循環(huán)兩套血管系統(tǒng)，并執(zhí)行不同的功能與作用。CT單入口灌注（sin-gle input CT perfusion，SICTp）模式的缺陷是假定肺內(nèi)占位性病變僅為單一血供，將主動脈作為唯一的輸入動脈。關(guān)于肺癌的血供來源，至今仍存在一定的爭議，大部分學者認為肺癌僅由支氣管動脈供血，少部分研究者認為除了支氣管動脈，肺動脈也參與肺癌的血供。由于SI-CTP模型反映的是肺癌的優(yōu)勢血供來源，而忽略了血供相對較少那一部分的血流灌注。因此，該灌注模式對其灌注結(jié)果的準確性必定會產(chǎn)生一定的影響。

雙入口灌注技術(shù)（dual-input CT perfusion，DI-CTP）最早是由Miles等提出，主要應(yīng)用于肝臟灌注成像，由于肺臟與肝臟均具備兩套供血系統(tǒng)，具有類似的血流動力學特征。四年前袁小東博士首次提出了肺的雙入口灌注模型，即以肺動脈干作為肺循環(huán)輸入函數(shù)，以降主動脈作為體循環(huán)輸入函數(shù)，以肺內(nèi)病灶作為組織衰減函數(shù)，以左心房達峰時間作為肺循環(huán)和體循環(huán)的區(qū)分標準。結(jié)果通過以下三個灌注參數(shù)值來表示，肺動脈血流量（PF，pulmonary flow）、支氣管動脈血流量（BF，bronchialflow）及血流灌注指數(shù)（PI，pulmonary index），其中PI=PF/（PF+BF）。通過大量的臨床病例追蹤及病理證實，雙入口灌注模型能夠定量分析肺內(nèi)病灶體、肺循環(huán)各自所占的比例。

4.2肺結(jié)節(jié)或腫塊雙入口CT灌注研究結(jié)果及現(xiàn)狀

Ohno等通過對肺孤立結(jié)節(jié)的灌注研究認為相比于SI-CTP模型，DI-CTP模型對病變具有更好的定性診斷價值。Yuan等通過研究認為DI-CTP模型適合應(yīng)用于肺癌的灌注研究。肺組織接受體循環(huán)和肺循環(huán)供血，在生理狀態(tài)下肺循環(huán)占絕對優(yōu)勢，在病理狀態(tài)下體循環(huán)具有較強的可塑性。大量研究表明肺癌分別接受體循環(huán)及肺循環(huán)的供血，但其兩者所占比例有待進一步研究。劉立雄等研究結(jié)果表明BP在所得參數(shù)中鑒別各組最優(yōu)。李利佳對23例活動性肺結(jié)核患者進行灌注掃描研究，認為結(jié)核性病變同時接受肺循環(huán)和體循環(huán)供血，其中肺循環(huán)占優(yōu)勢。馬澤鵬等認為灌注值PT與肺癌的分化程度呈負相關(guān)，即隨肺癌分化程度的降低，灌注值PI呈增高趨勢。灌注值PF及BF與肺癌的分化程度無相關(guān)性。劉慧等結(jié)果表明良性病變組的BF值低于惡性病變組，惡性病變組的PF及PT值低于良性病變組，研究結(jié)果與不同性質(zhì)肺占位的病理生理基礎(chǔ)基本一致。宋之光等利用西門子雙源CT掃描儀對30例周圍型肺癌進行前瞻性的灌注研究，結(jié)果提示CT灌注值與腫瘤微血管生成的相關(guān)性，肺腺癌的微血管生成高于肺鱗癌，CT灌注參數(shù)與MVD的相關(guān)性不同。

4.3不同性質(zhì)的肺結(jié)節(jié)雙入口CT灌注結(jié)果與病理對照

由于急性炎性結(jié)節(jié)主要由肺動脈供血，因此肺動脈灌注值（PF值）較大。隨著病變的發(fā)展，活動性炎癥向慢性炎性結(jié)節(jié)進展中，肺循環(huán)內(nèi)的細小動脈受壓，血流減慢，并血栓形成，導致肺動脈壓力增高，肺動脈血供減少，病灶多由支氣管動脈代償供血，此時雙入口灌注結(jié)果顯示支氣管動脈灌注值（BF值）升高。肺惡性占位性病變的血供主要來自于體循環(huán)的支氣管動脈，灌注結(jié)果表明病變的BF值高于PF值，且PI值較低。由于腫瘤新生血管基底膜不完整，血管通透性較高，血管床增加，且存在一定的動一靜短路，導致血管容量擴大。BF值在肺惡性結(jié)節(jié)與慢性炎性結(jié)節(jié)的鑒別診斷中具有重要價值。單純依某一灌注值難以對肺結(jié)節(jié)作出診斷，綜合分析PF、BF、PI各自所占的比例，可明顯提高診斷效能。肺結(jié)核的病理學特征為干酪樣肉芽腫或干酪性肺炎，當病灶中心為干酪壞死物，周邊為炎性肉芽組織時，灌注結(jié)果表現(xiàn)為周邊肺動脈灌注值（PF值）增加，主動脈灌注值（BP值）減低。當病灶周邊由纖維組織構(gòu)成時，表現(xiàn)為PF及BF灌注值均減低，提示有少量增殖性和干酪性病變。

五、不足與展望

CT灌注目前存在的不足主要體現(xiàn)在增加了患者的輻射劑量；灌注彩圖的潛在價值有待充分開發(fā)及利用；不同的設(shè)備、灌注軟件及掃描方案影響不同研究結(jié)果之間的比較，缺乏統(tǒng)一的評判標準。CT灌注成像技術(shù)方興末艾，它作為一種安全、有效、無創(chuàng)的評價病灶內(nèi)部血流情況的檢查手段，對腫瘤的診斷與鑒別診斷，在腫瘤的分期、生物學行為評估、療效評價等方面具有重要的臨床意義，具有廣闊的發(fā)展前景。