多层螺旋CT灌注成像在肺肿瘤的诊断中的价值初步探讨
【摘要】 目的 探讨肺肿瘤的CT Perfusion表现及此项技术的临床应用价值，为临床诊治及判断预后提供帮助。方法 先行常规CT扫描，确定肺肿瘤中心部位，使用高压注射器经右肘静脉注射造影剂，对选定的同一层面进行连续电影扫描，以获得该层面内每一像素的时间-密度曲线(T-DC)，根据该曲线利用不同数学模式计算出血流量(BF)、血容量(BV)及对比剂平均通过时间(MTT)，以此来评价组织器官的灌注状态。结果 BV值小细胞未分化癌>鳞癌≈肺炎>腺癌>转移性癌;BF值小细胞未分化癌>鳞癌≥肺炎>腺癌>转移性癌。MTT值经统计学处理(P>0.01)差异无显著性。结论 肺肿瘤的CT灌注本质上反映了各种类型肺癌血流特点与肿瘤内部的微血管密度情况，有利于肺肿瘤分型诊断。
关键词 多层螺旋CT 灌注成像 肺肿瘤 诊断价值
【文献标识码】 B 【文章编号】 1680-6115(2003)12-1110-02
, http://www.100md.com 肺癌是恶性肿瘤主要死亡原因之一，其发病率呈逐渐增高趋势。影像学检查是诊断肺癌的主要手段，国内外学者已对肺癌形态学表现与大体病理对照做了大量研究工作，对肺癌形态学表现有了较深入的认识，近几年，也有很多有关肺结节增强扫描及动态增强扫描的研究报道 [1，2] 。随着多层螺旋CT的临床应用及其后处理技术的发展，多层螺旋CT灌注成像技术对肺肿瘤的诊断显示了潜在的应用价值。笔者对30例临床疑肺癌或肺癌的病例进行灌注扫描，试图对肺肿瘤的血流特点作定量分析，并讨论此方法对肺肿瘤诊断及病理分型的临床应用价值，为临床治疗方法的选择及判断预后提供参考。
1 资料与方法
1.1 一般资料 本组资料采取前瞻性研究，收选2002年1～6月在我院进行MSCT灌注成像的30例中临床资料完整的17例肺肿瘤及临床疑肺肿瘤患者。其中肺鳞癌(7/30)，肺腺癌(9/30)，转移性腺瘤(4/30)，小细胞未分化癌(3/30)，肺炎(含肺脓肿)(7/30)，男17例，女13例，年龄34～84岁，平均年龄54.6岁。
, 百拇医药
1.2 检查方法 使用机器为GE Light Speed Plus型8层螺旋CT。患者平卧，先行常规CT扫描，确定肺肿瘤中心部位。然后逐层扫描，扫描部位包括肿瘤中心层面，层厚5mm/li，电压120KV，电流200mA;使用高压注射器，经右肘静脉快速团注非离子型造影剂，剂量50ml，注射速度3ml/s，扫描延迟时间5s，扫描总时间60～70s，共扫描100层。采用电影模式扫描技术。
1.3 灌注分析 选取CT灌注扫描的轴位图像，应用AW40工作站上的Perfusion软件(去卷积算法)处理数据。胸主动脉被确定为输入动脉，肿瘤引流方向的椎静脉或头臂静脉被确定为输出静脉，最后计算并分析肺灌注图像及参数，包括血流速图(BF值)，血容量图(BV值)，平均通过时间图(MTT值)。综合分析四种肺肿瘤以及肺炎的灌注图像和参数值。
2 结果
通过Perfusion软件处理，产生三种反映肺肿瘤组织内部血流灌注状态的伪彩色功能图及参数值，见表1。表1 各型肺癌BV、BF、MTT参数值(略)小细胞未分化癌的BV、BF值显著增加，其MTT值呈现明显加快。转移性肺癌的BV、BF值则较前三种肺癌相对增加不显著，MTT值减慢，经统计学处理(P>0.01)差异无显著性。同种肿瘤的BF、BV值可以有较大差异，本组1例肺鳞癌，BF、BV值明显降低，分别为3.98ml/100g·min，1.21ml/100g·min，这可能与肺鳞癌组织内部有中央坏死，以及心搏出量相对较低
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有关，同时不同肿瘤之间可有一定的交叉。从上表不难看出，BV值小细胞未分化癌>鳞癌≈肺炎>腺癌>转移性癌;BF值小细胞未分化癌>鳞癌≥肺炎>腺癌>转移性癌。所以我们认为根据灌注参数的差异，对肺肿瘤的病理类型诊断有一定的意义。
3 讨论
3.1 CT灌注成像的基本原理 CT灌注成像的基本原理是核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律，BF=BV/MTT [3] 。Miles等 [4，5] 认为，对比剂经静脉注入，具有与放射性示踪剂相同的药物动力学，因此放射性核素的示踪原理可用于动态CT的研究。注入对比剂后动脉及组织的时间-密度曲线(T-DC)的横坐标为时间，纵坐标为注药后增加的CT值，其变化反映的是该器官中对比剂浓度的变化，即碘聚集量的变化，从而反映了组织灌注量的变化。自1980年Axel [6] 首次探讨CT灌注成像中局部组织血流灌注量的测量方式以来，已有许多学者利用不同的数学模型对此进行了研究。这些数字模型大致分为两大类:非去卷积模型和去卷积模型。GE的Perfusion软件采用去卷积算法，表达式:Q(t)=Fca(t)ˇR(t)=Ca(t)ˇFR(T)，Q(t)是组织器官的时间-密度曲线(T-DC)，F为血流量，Ca(t)为动脉的T-DC，ˇ为卷积算子，R(T)为推动剩余函数。利用已知的Q(t)和Ca(t)计算FR(T)的过程称为去卷积，利用FR(T)的T-DC计算出BF、MTT。血流量BF:单位时间内流经局部组织的血容量BF采于IRF的即始值:BF=R(t0)。平均通过时间(MTT):指血流从动脉流入到从静脉流出的单位时间(单位s)。表达:MTT=∫0∝R(t)dt/R(0)。血容量BV:表现局部区域的血流数量，受血管的大小和毛细血管开放数量的影响。根据中心容积定律，BV=BFˇMTT。
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3.2 在肺肿瘤临床应用价值 用对比剂动态增强CT灌注成像，反映组织的微血管分布和血流灌注，提供组织器官血流动力学信息，肺肿瘤的CT灌注本质上反映了各种类型肺癌的血流特点与肿瘤内部的微血管密度情况，因此，有利于肺肿瘤分型诊断。肺肿瘤的微血管构成包括三部分，一是宿主血管，包括体循环和肺循环的血管，前者即支气管动脉或内乳动脉，是肿瘤的供血动脉;后者指肺动脉和肺静脉。宿主血管的多少、大小与结节的关系以及结节在肺内的位置都影响着肿瘤的强化，肿瘤位置的不同决定了血供到达病变的时间不同，所以在延迟时间相同的情况下，不同位置而病理类型相同的肿瘤强化峰值出现的时间应当是不同的，本组研究23例肺癌强化峰值均不同。二是微血管密 度，肿瘤新生血管情况是评价肿瘤生长、转移、良恶性及恶性程度的重要指标。没有血管生成瘤细胞极少脱落至血循环，转移无从发生 [7] 。因此肿瘤的血管生成程度具体反映在其微血管密度(MVD)。有研究表明，TNM分期与血管密集度呈正相关，即肿瘤期别越早，血管密集度越低;肿瘤期别越晚，血管密集度越高。反映在灌注方面，小细胞未分化癌恶性程度最高，BV、BF值均有显著增加与其微血管密度高密切相关。同时肿瘤新生血管极不均匀，肿瘤中心的血管多濒临坏死或已经坏死，而肿瘤周边的血管新生很活跃。理论上不同组织类型肺癌MVD不同。肺腺癌的血管密集度高于鳞癌，本组6例腺癌的BV、BF值均低于肺鳞癌。三是微血管自身的结构决定了肺癌的弥散功能，即对比剂通过血管弥散到肿瘤间质内的速度及程度 [8] ，总之肿瘤的血供特性包括血管结构的类型数量以及代谢活性，首先是宿主血管，其次是微血管密度，这是最直接、最重要的因素 [9] 。出现研究结果与理论存在轻度差异的原因，可能与病灶中有坏死，以及心搏出量较低，及腺癌内充以粘液以至病灶强化不均性有关，同时也与肺部病变受呼吸运动影响大，病灶活动性较大存在一定联系。本研究样本数量较小，其结果有待进一步验证，在研究过程中，还发现3例临床上疑肺癌的肺部炎性病变，其灌注特点及肺鳞癌与腺癌相似，其BV、BF值均有增加，说明肺部炎性病变。然而从其达峰时间(TP，time to peak)上看，二者还是存在一定差异，恶性病变达峰时间短而炎性者达峰时间长，这为今后的肺良恶性病变鉴别诊断研究奠定基础。
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总之，随着多层螺旋CT的应用和灌注软件的不断改进，其临床应用价值正逐渐为广大学者所认同，同时随着病例的征像和研究的进一步深入，其临床价值会得到更充分的体现。
参考文献
1 秦乃珊，唐光健，蒋高祥.胸部增强CT扫描鉴别诊断.肺内孤立性结节的研究.实用放射学杂志，2001，17(4):244-246.
2 张敏鸣，邹煜，高德胜.孤立性肺结节动脉增强MRI的定量研究.中华放射学杂志，2002，36(7):592-597.
3 Meierp，ZierlerKL.On the theory of the indicator-dilutim method for measurement of blood flow and volume.J Appl physiol，1954，6:731-744.
, http://www.100md.com
4 Miles KA，FRCP.Measurement of tissue perfusion by dynamic computed tomography.The British Journal of Radiology，1991，64:409-412.
5 Miles KA，Hayball M，Dixo AK.Coluor ferfusion imaging:a new applicaˉtion of computed tomography Lancet，1991，337:643-645.
6 Axel L.Cerebral blood flow determiation by rapid-sequence computed tomography theoretical analysis.Radiology，1980，137:679-686.
7 Yuan A.Am J Respir Crit Care Med，1995，152(6pt1):2157-2162.8 Drorak HF.Am J Pathol，1995，146(5):1029-1039.9 Passe ti.Radiology，1997，203(3):593-600.
(收稿日期:2003-08-06)
作者单位:213003南京医科大学附属常州第二人民医院影像科
(编辑于少伟), 百拇医药(王小琴)
关键词 多层螺旋CT 灌注成像 肺肿瘤 诊断价值
【文献标识码】 B 【文章编号】 1680-6115(2003)12-1110-02
, http://www.100md.com 肺癌是恶性肿瘤主要死亡原因之一，其发病率呈逐渐增高趋势。影像学检查是诊断肺癌的主要手段，国内外学者已对肺癌形态学表现与大体病理对照做了大量研究工作，对肺癌形态学表现有了较深入的认识，近几年，也有很多有关肺结节增强扫描及动态增强扫描的研究报道 [1，2] 。随着多层螺旋CT的临床应用及其后处理技术的发展，多层螺旋CT灌注成像技术对肺肿瘤的诊断显示了潜在的应用价值。笔者对30例临床疑肺癌或肺癌的病例进行灌注扫描，试图对肺肿瘤的血流特点作定量分析，并讨论此方法对肺肿瘤诊断及病理分型的临床应用价值，为临床治疗方法的选择及判断预后提供参考。
1 资料与方法
1.1 一般资料 本组资料采取前瞻性研究，收选2002年1～6月在我院进行MSCT灌注成像的30例中临床资料完整的17例肺肿瘤及临床疑肺肿瘤患者。其中肺鳞癌(7/30)，肺腺癌(9/30)，转移性腺瘤(4/30)，小细胞未分化癌(3/30)，肺炎(含肺脓肿)(7/30)，男17例，女13例，年龄34～84岁，平均年龄54.6岁。
, 百拇医药
1.2 检查方法 使用机器为GE Light Speed Plus型8层螺旋CT。患者平卧，先行常规CT扫描，确定肺肿瘤中心部位。然后逐层扫描，扫描部位包括肿瘤中心层面，层厚5mm/li，电压120KV，电流200mA;使用高压注射器，经右肘静脉快速团注非离子型造影剂，剂量50ml，注射速度3ml/s，扫描延迟时间5s，扫描总时间60～70s，共扫描100层。采用电影模式扫描技术。
1.3 灌注分析 选取CT灌注扫描的轴位图像，应用AW40工作站上的Perfusion软件(去卷积算法)处理数据。胸主动脉被确定为输入动脉，肿瘤引流方向的椎静脉或头臂静脉被确定为输出静脉，最后计算并分析肺灌注图像及参数，包括血流速图(BF值)，血容量图(BV值)，平均通过时间图(MTT值)。综合分析四种肺肿瘤以及肺炎的灌注图像和参数值。
2 结果
通过Perfusion软件处理，产生三种反映肺肿瘤组织内部血流灌注状态的伪彩色功能图及参数值，见表1。表1 各型肺癌BV、BF、MTT参数值(略)小细胞未分化癌的BV、BF值显著增加，其MTT值呈现明显加快。转移性肺癌的BV、BF值则较前三种肺癌相对增加不显著，MTT值减慢，经统计学处理(P>0.01)差异无显著性。同种肿瘤的BF、BV值可以有较大差异，本组1例肺鳞癌，BF、BV值明显降低，分别为3.98ml/100g·min，1.21ml/100g·min，这可能与肺鳞癌组织内部有中央坏死，以及心搏出量相对较低
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有关，同时不同肿瘤之间可有一定的交叉。从上表不难看出，BV值小细胞未分化癌>鳞癌≈肺炎>腺癌>转移性癌;BF值小细胞未分化癌>鳞癌≥肺炎>腺癌>转移性癌。所以我们认为根据灌注参数的差异，对肺肿瘤的病理类型诊断有一定的意义。
3 讨论
3.1 CT灌注成像的基本原理 CT灌注成像的基本原理是核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律，BF=BV/MTT [3] 。Miles等 [4，5] 认为，对比剂经静脉注入，具有与放射性示踪剂相同的药物动力学，因此放射性核素的示踪原理可用于动态CT的研究。注入对比剂后动脉及组织的时间-密度曲线(T-DC)的横坐标为时间，纵坐标为注药后增加的CT值，其变化反映的是该器官中对比剂浓度的变化，即碘聚集量的变化，从而反映了组织灌注量的变化。自1980年Axel [6] 首次探讨CT灌注成像中局部组织血流灌注量的测量方式以来，已有许多学者利用不同的数学模型对此进行了研究。这些数字模型大致分为两大类:非去卷积模型和去卷积模型。GE的Perfusion软件采用去卷积算法，表达式:Q(t)=Fca(t)ˇR(t)=Ca(t)ˇFR(T)，Q(t)是组织器官的时间-密度曲线(T-DC)，F为血流量，Ca(t)为动脉的T-DC，ˇ为卷积算子，R(T)为推动剩余函数。利用已知的Q(t)和Ca(t)计算FR(T)的过程称为去卷积，利用FR(T)的T-DC计算出BF、MTT。血流量BF:单位时间内流经局部组织的血容量BF采于IRF的即始值:BF=R(t0)。平均通过时间(MTT):指血流从动脉流入到从静脉流出的单位时间(单位s)。表达:MTT=∫0∝R(t)dt/R(0)。血容量BV:表现局部区域的血流数量，受血管的大小和毛细血管开放数量的影响。根据中心容积定律，BV=BFˇMTT。
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3.2 在肺肿瘤临床应用价值 用对比剂动态增强CT灌注成像，反映组织的微血管分布和血流灌注，提供组织器官血流动力学信息，肺肿瘤的CT灌注本质上反映了各种类型肺癌的血流特点与肿瘤内部的微血管密度情况，因此，有利于肺肿瘤分型诊断。肺肿瘤的微血管构成包括三部分，一是宿主血管，包括体循环和肺循环的血管，前者即支气管动脉或内乳动脉，是肿瘤的供血动脉;后者指肺动脉和肺静脉。宿主血管的多少、大小与结节的关系以及结节在肺内的位置都影响着肿瘤的强化，肿瘤位置的不同决定了血供到达病变的时间不同，所以在延迟时间相同的情况下，不同位置而病理类型相同的肿瘤强化峰值出现的时间应当是不同的，本组研究23例肺癌强化峰值均不同。二是微血管密 度，肿瘤新生血管情况是评价肿瘤生长、转移、良恶性及恶性程度的重要指标。没有血管生成瘤细胞极少脱落至血循环，转移无从发生 [7] 。因此肿瘤的血管生成程度具体反映在其微血管密度(MVD)。有研究表明，TNM分期与血管密集度呈正相关，即肿瘤期别越早，血管密集度越低;肿瘤期别越晚，血管密集度越高。反映在灌注方面，小细胞未分化癌恶性程度最高，BV、BF值均有显著增加与其微血管密度高密切相关。同时肿瘤新生血管极不均匀，肿瘤中心的血管多濒临坏死或已经坏死，而肿瘤周边的血管新生很活跃。理论上不同组织类型肺癌MVD不同。肺腺癌的血管密集度高于鳞癌，本组6例腺癌的BV、BF值均低于肺鳞癌。三是微血管自身的结构决定了肺癌的弥散功能，即对比剂通过血管弥散到肿瘤间质内的速度及程度 [8] ，总之肿瘤的血供特性包括血管结构的类型数量以及代谢活性，首先是宿主血管，其次是微血管密度，这是最直接、最重要的因素 [9] 。出现研究结果与理论存在轻度差异的原因，可能与病灶中有坏死，以及心搏出量较低，及腺癌内充以粘液以至病灶强化不均性有关，同时也与肺部病变受呼吸运动影响大，病灶活动性较大存在一定联系。本研究样本数量较小，其结果有待进一步验证，在研究过程中，还发现3例临床上疑肺癌的肺部炎性病变，其灌注特点及肺鳞癌与腺癌相似，其BV、BF值均有增加，说明肺部炎性病变。然而从其达峰时间(TP，time to peak)上看，二者还是存在一定差异，恶性病变达峰时间短而炎性者达峰时间长，这为今后的肺良恶性病变鉴别诊断研究奠定基础。
, http://www.100md.com
总之，随着多层螺旋CT的应用和灌注软件的不断改进，其临床应用价值正逐渐为广大学者所认同，同时随着病例的征像和研究的进一步深入，其临床价值会得到更充分的体现。
参考文献
1 秦乃珊，唐光健，蒋高祥.胸部增强CT扫描鉴别诊断.肺内孤立性结节的研究.实用放射学杂志，2001，17(4):244-246.
2 张敏鸣，邹煜，高德胜.孤立性肺结节动脉增强MRI的定量研究.中华放射学杂志，2002，36(7):592-597.
3 Meierp，ZierlerKL.On the theory of the indicator-dilutim method for measurement of blood flow and volume.J Appl physiol，1954，6:731-744.
, http://www.100md.com
4 Miles KA，FRCP.Measurement of tissue perfusion by dynamic computed tomography.The British Journal of Radiology，1991，64:409-412.
5 Miles KA，Hayball M，Dixo AK.Coluor ferfusion imaging:a new applicaˉtion of computed tomography Lancet，1991，337:643-645.
6 Axel L.Cerebral blood flow determiation by rapid-sequence computed tomography theoretical analysis.Radiology，1980，137:679-686.
7 Yuan A.Am J Respir Crit Care Med，1995，152(6pt1):2157-2162.8 Drorak HF.Am J Pathol，1995，146(5):1029-1039.9 Passe ti.Radiology，1997，203(3):593-600.
(收稿日期:2003-08-06)
作者单位:213003南京医科大学附属常州第二人民医院影像科
(编辑于少伟), 百拇医药(王小琴)