揭廣廉　羅澤斌

[摘要]當(dāng)前醫(yī)學(xué)影像學(xué)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(xué)檢查向著能夠反映細(xì)胞、分子水平生理生化改變的形態(tài)學(xué)結(jié)合功能、代謝及分子影像學(xué)方向發(fā)展。cT灌注成像作為功能影像學(xué)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(jià)值。它作為一種安全、有效、無(wú)創(chuàng)的評(píng)價(jià)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(xué)方面的信息，還可以提供病變組織的血流動(dòng)力學(xué)及功能學(xué)方面的信息，有利于病變的診斷與鑒別診斷、對(duì)病變療效的判斷及預(yù)后均具有極其重要的臨床價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]肺；結(jié)節(jié)或腫塊；CT灌注；病理

[中圖分類號(hào)]R47-4

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]2095-0616（2016）22-45-04

由于“異影同病，同病異影”交叉影像特點(diǎn)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(diǎn)和難點(diǎn)。肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊的常規(guī)影像學(xué)檢查方式包括x線、普通CT平掃，增強(qiáng)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(xué)方面的信息，未能從病理基礎(chǔ)水平對(duì)病變的影像特征進(jìn)行完美的解釋。實(shí)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)或腫塊影像特征與病理基礎(chǔ)對(duì)照的有效結(jié)合，是目前研究的熱點(diǎn)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(zhǔn)確、快速、無(wú)創(chuàng)地提供肺結(jié)節(jié)或腫塊性病變形態(tài)學(xué)及其微循環(huán)內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)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(jià)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(guò)靜脈注射造影劑，同時(shí)啟動(dòng)灌注掃描程序，對(duì)選定掃描范圍進(jìn)行快速、動(dòng)態(tài)、連續(xù)掃描，通過(guò)采集并獲得反映該掃描范圍內(nèi)每一層面每個(gè)像素的密度隨時(shí)間的變化而改變生成的曲線，也就是時(shí)間一密度曲線。通過(guò)利用不同的數(shù)學(xué)計(jì)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(lái)判斷及評(píng)估病變或正常組織的血流灌注情況。

CT灌注成像的數(shù)學(xué)模型主要分為兩種：非去卷積數(shù)學(xué)模型及去卷積數(shù)學(xué)模型。其中非去卷積數(shù)學(xué)模型是目前被最為廣泛使用的一種，因?yàn)榇朔N方法操作簡(jiǎn)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(rèn)為某組織器官中對(duì)比劑積累的速度為相應(yīng)時(shí)間內(nèi)動(dòng)脈流入速度減去靜脈流出速度，即在一定的時(shí)間段內(nèi)動(dòng)脈流人量減去靜脈流出量等于該組織器官中對(duì)比劑的含量。此種方法的最大不足點(diǎn)是假設(shè)在組織器官的初始最大斜率這段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有靜脈流出與實(shí)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(xué)模型的特點(diǎn)是概念復(fù)雜，不必事先對(duì)組織血流動(dòng)力學(xué)進(jìn)行人為假設(shè)，可以更加準(zhǔn)確的反映組織器官內(nèi)對(duì)比劑隨時(shí)間的改變量。缺點(diǎn)是對(duì)噪聲及其敏感。

二、肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫性病變的特點(diǎn)

由于“同病異影，異影同病”影像特點(diǎn)的存在，特別是對(duì)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(xué)類型可分為結(jié)核、炎癥、真菌、錯(cuò)構(gòu)瘤、血管瘤等；而惡性病變則以不同組織學(xué)類型的肺癌多見(jiàn)。隨著影像技術(shù)的不斷發(fā)展及影像設(shè)備的革新，對(duì)肺部結(jié)節(jié)或腫塊性病變的分析由傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)向形態(tài)學(xué)和功能學(xué)相結(jié)合的方向過(guò)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(diǎn)和熱點(diǎn)，灌注成像不僅可以顯示病變形態(tài)學(xué)改變的信息，還可以提供病變組織的血流動(dòng)力學(xué)及功能學(xué)方面的信息，有利于病變的診斷與鑒別診斷、對(duì)病變療效的判斷及預(yù)后均具有極其重要的臨床價(jià)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(duì)照的研究進(jìn)展

3.1單入口CT灌注在肺部的研究

目前國(guó)內(nèi)、外絕大多數(shù)都是采用將肺動(dòng)脈為輸入動(dòng)脈的單入口灌注（sin-gle input CT perfusion，SICTp）模式對(duì)肺部結(jié)節(jié)或腫塊進(jìn)行研究，大多數(shù)研究結(jié)果認(rèn)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(jìn)行鑒別。大多數(shù)研究觀點(diǎn)一致認(rèn)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(xué)類型的肺癌各灌注值之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，其灌注值與不同分化程度相關(guān)。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)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(rèn)為，肺惡性腫瘤的灌注值與腫瘤生長(zhǎng)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(jì)俊雨等研究結(jié)果提示各型肺癌的BF值大小順序?yàn)轺[癌<腺癌及小細(xì)胞癌（P<0.05），各型肺癌的BV值大小順序?yàn)轺[癌<腺癌<小細(xì)胞癌，各型肺癌Ps值大小順序?yàn)轺[癌<腺癌<小細(xì)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(duì)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(jià)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(zhǔn)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(duì)照

Zhang將肺內(nèi)結(jié)節(jié)分為惡性、良性和活動(dòng)性炎性三組。由于肺內(nèi)結(jié)節(jié)或腫塊的強(qiáng)化程度與病灶的血供及對(duì)比劑進(jìn)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(xué)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(jiàn)少許環(huán)狀高灌注。炎性結(jié)節(jié)早期，由支氣管動(dòng)脈代償供血，新生小動(dòng)脈擴(kuò)張，毛細(xì)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(jìn)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(dòng)脈供血，其可以使生物性質(zhì)釋放出血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子來(lái)促進(jìn)病灶內(nèi)產(chǎn)生大量新生血管。新生血管內(nèi)皮細(xì)胞基底膜不完整，引起腫瘤組織中血管容積及毛細(xì)血管的通透性增高，使得對(duì)比劑易透過(guò)，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(duì)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(dòng)脈作為唯一的輸入動(dòng)脈。關(guān)于肺癌的血供來(lái)源，至今仍存在一定的爭(zhēng)議，大部分學(xué)者認(rèn)為肺癌僅由支氣管動(dòng)脈供血，少部分研究者認(rèn)為除了支氣管動(dòng)脈，肺動(dòng)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(shì)血供來(lái)源，而忽略了血供相對(duì)較少那一部分的血流灌注。因此，該灌注模式對(duì)其灌注結(jié)果的準(zhǔn)確性必定會(huì)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(dòng)力學(xué)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(dòng)脈干作為肺循環(huán)輸入函數(shù)，以降主動(dòng)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(dá)峰時(shí)間作為肺循環(huán)和體循環(huán)的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果通過(guò)以下三個(gè)灌注參數(shù)值來(lái)表示，肺動(dòng)脈血流量（PF，pulmonary flow）、支氣管動(dòng)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(guò)大量的臨床病例追蹤及病理證實(shí)，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(guò)對(duì)肺孤立結(jié)節(jié)的灌注研究認(rèn)為相比于SI-CTP模型，DI-CTP模型對(duì)病變具有更好的定性診斷價(jià)值。Yuan等通過(guò)研究認(rèn)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(duì)優(yōu)勢(shì)，在病理狀態(tài)下體循環(huán)具有較強(qiáng)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(jìn)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(duì)23例活動(dòng)性肺結(jié)核患者進(jìn)行灌注掃描研究，認(rèn)為結(jié)核性病變同時(shí)接受肺循環(huán)和體循環(huán)供血，其中肺循環(huán)占優(yōu)勢(shì)。馬澤鵬等認(rèn)為灌注值PT與肺癌的分化程度呈負(fù)相關(guān)，即隨肺癌分化程度的降低，灌注值PI呈增高趨勢(shì)。灌注值PF及BF與肺癌的分化程度無(wú)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(mén)子雙源CT掃描儀對(duì)30例周圍型肺癌進(jìn)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(duì)照

由于急性炎性結(jié)節(jié)主要由肺動(dòng)脈供血，因此肺動(dòng)脈灌注值（PF值）較大。隨著病變的發(fā)展，活動(dòng)性炎癥向慢性炎性結(jié)節(jié)進(jìn)展中，肺循環(huán)內(nèi)的細(xì)小動(dòng)脈受壓，血流減慢，并血栓形成，導(dǎo)致肺動(dòng)脈壓力增高，肺動(dòng)脈血供減少，病灶多由支氣管動(dòng)脈代償供血，此時(shí)雙入口灌注結(jié)果顯示支氣管動(dòng)脈灌注值（BF值）升高。肺惡性占位性病變的血供主要來(lái)自于體循環(huán)的支氣管動(dòng)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(dòng)一靜短路，導(dǎo)致血管容量擴(kuò)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(jià)值。單純依某一灌注值難以對(duì)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(xué)特征為干酪樣肉芽腫或干酪性肺炎，當(dāng)病灶中心為干酪壞死物，周邊為炎性肉芽組織時(shí)，灌注結(jié)果表現(xiàn)為周邊肺動(dòng)脈灌注值（PF值）增加，主動(dòng)脈灌注值（BP值）減低。當(dāng)病灶周邊由纖維組織構(gòu)成時(shí)，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(jià)值有待充分開(kāi)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(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。CT灌注成像技術(shù)方興末艾，它作為一種安全、有效、無(wú)創(chuàng)的評(píng)價(jià)病灶內(nèi)部血流情況的檢查手段，對(duì)腫瘤的診斷與鑒別診斷，在腫瘤的分期、生物學(xué)行為評(píng)估、療效評(píng)價(jià)等方面具有重要的臨床意義，具有廣闊的發(fā)展前景。