顧曉雯

崔 磊1 CUI Lei

阮席武1 RUAN Xiwu

尹劍兵1 YIN Jianbing

湯衛(wèi)霞1 TANG Weixia

朱建峰1 ZHU Jianfeng

感興趣區(qū)的選擇對(duì)周圍型肺癌CT灌注參數(shù)的影響

顧曉雯1,2GU Xiaowen

崔 磊1CUI Lei

阮席武1RUAN Xiwu

尹劍兵1YIN Jianbing

湯衛(wèi)霞1TANG Weixia

朱建峰1ZHU Jianfeng

CT灌注是近年來新出現(xiàn)的一種功能影像學(xué)成像技術(shù)，其在肺部的應(yīng)用逐漸成為研究熱點(diǎn)，主要包括肺結(jié)節(jié)的良惡性鑒別[1-2]、肺癌的病理分型[3]、與肺癌血管內(nèi)皮生長因子及微血管密度的關(guān)系[4]、肺癌的療效評(píng)估[5-8]等。但綜合既往研究發(fā)現(xiàn)，CT灌注中感興趣區(qū)（ROI）選取及所得灌注參數(shù)在臨床應(yīng)用中的結(jié)果參差不齊，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。如在肺癌的療效評(píng)估研究中，Hwang等[5]采用在腫瘤最大層面勾畫腫瘤實(shí)性成分盡可能大的圓；Li等[6-7]采用全腫瘤體積法；而Wang等[8]采用腫瘤最大層面勾勒邊界或最大層面畫橢圓法。因此，CT灌注評(píng)估肺癌療效的灌注參數(shù)不盡相同，ROI的選取可能是一個(gè)很重要的影響因素。目前，CT灌注在肺癌方面的重復(fù)性研究報(bào)道比較少見。本研究擬探討不同ROI所得灌注參數(shù)的可重復(fù)性情況，同時(shí)比較不同ROI的可靠性，為臨床選擇合適、有效的ROI提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2013年9月—2015年4月于南通大學(xué)第二附屬醫(yī)院（南通市第一人民醫(yī)院）行CT灌注檢查并經(jīng)病理證實(shí)為周圍型肺癌的患者37例，其中男25例，女12例；年齡47～79歲，平均（67.3±7.5）歲。腫瘤最大徑≤2.88 cm 14例，＞2.88 cm 23例。腺癌22例，鱗狀細(xì)胞癌7例，小細(xì)胞癌4例，大細(xì)胞癌1例，腺鱗癌3例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①檢查前未行手術(shù)、化療或放療；②無對(duì)比劑過敏；③臨床資料完整；④配合檢查；⑤CT灌注所得圖像無明顯呼吸運(yùn)動(dòng)偽影。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者于檢查前均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens 64層螺旋CT掃描儀，所有患者檢查前4～6 h禁食，取患者仰臥位，兩臂上舉抱頭。首先自胸廓入口到肺下界膈面行全肺常規(guī)平掃，通過平掃圖像選定病灶的最大層面為動(dòng)態(tài)掃描中心層面，然后以其上下相連的4層作為灌注掃描的靶層面。灌注掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流100 mA，螺距1.2。對(duì)比劑注入即開始掃描，掃描時(shí)間50 s。重建層厚7.2 mm，矩陣512×512，z軸覆蓋范圍2.88 cm。采用高壓注射器經(jīng)肘靜脈團(tuán)注碘普羅胺（370 mgI/ml）50 ml，注射速度為5.0～6.0 ml/s，隨后以相同速度推注50 ml生理鹽水。

1.3 圖像處理及分析 將掃描所得原始數(shù)據(jù)傳至MMWP工作站，采用VPCT Body軟件進(jìn)行分析。將原始圖像導(dǎo)入Lung Tumor應(yīng)用模式，首先對(duì)圖像進(jìn)行軟件自帶的運(yùn)動(dòng)偽影校正，將閾值設(shè)置為－50～150 HU。然后以胸主動(dòng)脈（若層面太高未涉及胸主動(dòng)脈，則選用頸總動(dòng)脈等胸主動(dòng)脈的分支代替）作為參考動(dòng)脈，在其中央畫圓形ROI以獲得時(shí)間-密度曲線（time-attention curve，TAC），最后自動(dòng)生成最大密度投影（MIP）及一系列灌注偽彩圖，包括血流量（blood fl ow，BF）圖、血容量（blood volume，BV）圖、Patlak血容量（Patlak blood volume，PBV）圖、平均通過時(shí)間（mean transport time，MTT）圖、表面通透性（permeability surface，PS）圖等。找到腫瘤所在層面，畫取病灶ROI。

病灶ROI選擇方法：①最大面積勾勒法（maximum area of ROI，ROIm）。在MIP上確定腫瘤的最大層面，然后采用不規(guī)則曲線沿結(jié)節(jié)邊緣包繞整個(gè)病灶，避開鈣化、肺血管、偽影及腫瘤外組織如肺不張等（圖1）。②最大面積畫圈法（round of ROI，ROIr）。在MIP上確定腫瘤的最大層面，然后采用畫圈法勾畫腫瘤的最大實(shí)性成分，避開壞死、鈣化、肺血管、偽影及腫瘤外組織如肺不張等（圖1）。③仿體積法（volume of ROI，ROIv）。參考方法①，勾勒每一層面的面積。

2名觀察者（1名具有3年CT掃描經(jīng)驗(yàn)的技師為觀察者a，1名具有3年CT閱片經(jīng)驗(yàn)的診斷醫(yī)師為觀察者b）分別獨(dú)立測量并記錄不同ROI下所得灌注參數(shù)值，ROIv需計(jì)算其平均值。每位測量者均測量2次，間隔2周。測量前2名觀察者經(jīng)協(xié)商達(dá)成一致標(biāo)準(zhǔn)，包括測量的窗寬350 HU，窗位40 HU。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 22.0軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布及方差齊性檢驗(yàn)，并對(duì)3種不同ROI所得灌注參數(shù)進(jìn)行方差分析。觀察者間及觀察者內(nèi)一致性檢驗(yàn)采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass correlation coef fi cient，ICC），ICC＞0.75提示一致性良好；此外，使用 Bland-Altman分析評(píng)估測值點(diǎn)分布情況。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 觀察者內(nèi)及觀察者間一致性評(píng)估 觀察者a、b前后2次測得不同ROI下灌注參數(shù)均表現(xiàn)為極高的一致性（ICCa：0.7794～0.9976，ICCb：0.8039～0.9925），觀察者內(nèi)一致性見圖2A、B（以ROIm所得BF為例），顯示觀察者內(nèi)具有較好的一致性。此外，測量者間無論何種ROI也表現(xiàn)為較高的一致性（ICC：0.8147～0.9724），觀察者間一致性見圖2C（以ROIm所得BF為例）。

2.2 3種ROI之間灌注參數(shù)的比較 鑒于3種ROI所得灌注參數(shù)無論觀察者間及觀察者內(nèi)均表現(xiàn)為較高的一致性，故選取觀察者a第一次測量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行3種ROI所得灌注參數(shù)差異性比較，方差齊性檢驗(yàn)顯示BF、BV、PBV、PS、MTT所得P值分別為0.244、0.502、0.952、0.340、0.642，提示方差齊（P＞0.1）。方差分析結(jié)果見表1，提示這3種ROI所得灌注參數(shù)之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。但通過比較3種ROI所得灌注參數(shù)“一致限（limits of agreement，LoA）”發(fā)現(xiàn)，ROIr所得灌注參數(shù)除PS的LoA較ROIv小，其余灌注參數(shù)均較另兩者ROI大，見表2。

3 討論

3.1 CT灌注的基本原理及技術(shù)進(jìn)展 CT灌注是近年來出現(xiàn)的一種功能影像學(xué)成像技術(shù)，在對(duì)病灶進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)靶掃描后，可通過后處理產(chǎn)生所選ROI的一系列定量化灌注參數(shù)，包括BF、BV、PBV、PS、MTT等。這些灌注參數(shù)均可量化反映組織或器官的灌注狀態(tài)，間接顯示掃描區(qū)域的功能信息。

圖1 男，79歲，右肺下葉腺癌。A～F分別為病灶最大層面的MIP、BF、BV、PBV、MTT、PS圖像，在MIP（A）上勾勒病灶邊界（避開鈣化、肺血管、偽影及腫瘤外組織如肺不張等），即ROIm，BF、BV、PBV、MTT、PS的圖像（B～F）聯(lián)動(dòng)復(fù)制所畫ROIm；G～L亦為病灶最大層面的MIP、BF、BV、PBV、MTT、PS圖像，在MIP（G）上采用畫圈法畫取腫瘤的最大實(shí)性成分（避開壞死、鈣化、肺血管、偽影及腫瘤外組織如肺不張等），即ROIr，BF、BV、PBV、MTT、PS的圖像（H～L）聯(lián)動(dòng)復(fù)制所畫ROIr

圖2 觀察者一致性的Bland-Altman 圖，橫軸代表2次BF 值的均值， 縱軸代表2次BF 值的差值。實(shí)線代表差值的均值，虛線代表差值的95% 可信區(qū)間。A.觀察者a 選擇ROIm所得關(guān)于BF的觀察者內(nèi)一致性的Bland-Altman 圖；B.觀察者b 選擇ROIm所得關(guān)于BF的觀察者內(nèi)一致性的Bland-Altman 圖；C.觀察者a與觀察者b選擇ROIm所得關(guān)于BF的觀察者間一致性的Bland-Altman 圖

雖然CT灌注參數(shù)的獲得是通過對(duì)選定層面進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)靶掃描，但既往文獻(xiàn)報(bào)道的同層動(dòng)態(tài)掃描方法并非真正意義上的連續(xù)動(dòng)態(tài)掃描，而是在增強(qiáng)后以較長的間隔時(shí)間對(duì)病灶的最大層面進(jìn)行多次掃描[9]，該法存在數(shù)據(jù)采集的盲點(diǎn)，即如果病灶到達(dá)強(qiáng)化峰值的時(shí)間恰好在掃描間隔時(shí)間內(nèi)，則會(huì)造成病灶強(qiáng)化不明顯的現(xiàn)象，這對(duì)病灶的顯示極為不利。近年來，隨著CT設(shè)備的發(fā)展，尤其是4排、16排、64排等多排螺旋CT的出現(xiàn)，其掃描速度、時(shí)間分辨率有了明顯提升，基本實(shí)現(xiàn)了同層連續(xù)動(dòng)態(tài)掃描，使數(shù)據(jù)的采集具有連續(xù)性；此外，多排探測器在z軸方向的覆蓋面增大，可實(shí)現(xiàn)CT灌注對(duì)整個(gè)病灶的容積掃描[7]；這對(duì)于不均質(zhì)病灶尤為重要，避免了以偏概全的假象，大大提高了數(shù)據(jù)測定的準(zhǔn)確性。

3.2 影響灌注參數(shù)可重復(fù)性的因素 CT灌注所得參數(shù)的可重復(fù)性受多種因素的影響，主要分為內(nèi)源性因素及外源性因素[10]。內(nèi)源性因素包括患者的心輸出量、屏氣狀態(tài)、腫瘤血流灌注的異質(zhì)性[11]等；外源性因素主要是測量者的差異。本研究中，由于針對(duì)病灶只掃描了一次，因此患者的心輸出量、屏氣狀態(tài)對(duì)觀察者間及觀察者內(nèi)的重復(fù)性影響不大，與此相關(guān)的，主要是觀察者對(duì)ROI的選擇及腫瘤血流灌注的異質(zhì)性。

3.3 ROI的選擇對(duì)可重復(fù)性影響的分析 目前國內(nèi)關(guān)于ROI的選擇在肺癌方面的重復(fù)性研究報(bào)道比較少見。魏松宇等[12]研究了最高灌注區(qū)、高灌注區(qū)均值和最大層面全腫瘤區(qū)域3種ROI下所得灌注參數(shù)的可重復(fù)性，雖然高灌注區(qū)能夠反映腫瘤的血管功能狀態(tài)，但病灶高灌注區(qū)的識(shí)別受觀察者主觀影響較大；此外，病灶內(nèi)部血管分布不均導(dǎo)致高灌注區(qū)的形態(tài)各異，這加大了病灶高灌注區(qū)的勾勒難度，故臨床上較少應(yīng)用。初金剛等[13]研究了最大層面全腫瘤法、最大層面圓形固定面積法（0.2 cm2）和最大層面圓形固定面積均值法這3種ROI選擇方法，固定面積法雖然簡便，但是選定的面積太小不能反映病灶的整體；選定的面積太大又無法避開中央的壞死區(qū)域。馬恩森等[14]就固定面積法作了改進(jìn)，提出將固定面積設(shè)置為60 mm2和120 mm2，同時(shí)考慮到腫瘤內(nèi)血管分布的差異性，又對(duì)病灶的中心及邊緣進(jìn)行了分組研究。上述方法均只針對(duì)病灶的最大層面進(jìn)行了分析研究。而鑒于腫瘤內(nèi)部新生血管分布的不均勻性[11]，理論上對(duì)整個(gè)病灶進(jìn)行一個(gè)仿體積測量其結(jié)果更為可靠，更能體現(xiàn)病灶的微血管狀態(tài)。但實(shí)際臨床上對(duì)ROI的選擇參差不齊，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 周圍型肺癌患者3種ROI選擇方法所得灌注參數(shù)差異性比較（±s）

表1 周圍型肺癌患者3種ROI選擇方法所得灌注參數(shù)差異性比較（±s）

ROI選擇方法 BF[ml/（100 ml·min）]BV（ml/100 ml） PBV（ml/100 ml） PS[ml/（100 ml·min）]MTT（s）ROIm 31.57±18.34 7.11±3.28 8.03±6.06 31.03±14.12 7.61±3.99 ROIr 33.80±23.43 7.26±3.70 7.21±4.78 29.57±13.84 7.90±4.32 ROIv 30.20±16.75 6.90±2.87 8.14±6.45 31.60±16.59 7.41±3.63F值 0.254 0.112 0.085 0.480 0.195P值 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05

表2 周圍型肺癌患者3種ROI選擇方法所得各灌注參數(shù)的LoA范圍

本研究采用ROIm、ROIr和ROIv3種ROI，既兼顧目前臨床常用的ROI方法（ROIm、ROIr），又兼顧腫瘤內(nèi)部異質(zhì)性的影響（ROIv），即首次將ROIv與最大層面的相關(guān)ROI進(jìn)行比較。結(jié)果顯示無論是ROIm、ROIr還是ROIv，其所得的灌注參數(shù)在觀察者內(nèi)及觀察者間均顯示較高的一致性，其可能原因：①本研究選取的肺癌均為周圍型肺癌，與正常肺組織分界相對(duì)明顯，且沒有肺不張等周圍組織的干擾，勾勒邊界比較方便；②本研究采用的層厚是7.2 mm，相對(duì)比較寬，不同層面之間變化比較大，故在選擇最大層面上存在分歧比較??；③本研究納入的37例患者腫瘤直徑為16.70～80.48 mm，雖然大小參差不齊，但是發(fā)生壞死的比較少（病理證實(shí)），而且有壞死的部分在偽彩圖上顯示比較清晰，這可能是ROIr重復(fù)性高的原因。

3.4 3種ROI選擇方法所得灌注參數(shù)的差異性分析 鑒于腫瘤內(nèi)部新生血管分布的不均勻性[11]，本研究比較了3種不同ROI選擇方法所得灌注參數(shù)的差異性。理論上ROIr由于摒棄了壞死成分，其應(yīng)表現(xiàn)為高灌注狀態(tài)；但本研究顯示3種ROI選擇方法所得灌注參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），其可能原因?yàn)椋孩俦狙芯考{入的37例患者病灶發(fā)生壞死的比較少；②由于z軸的限制，ROIv沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的容積灌注掃描，尤其是一些特別大的腫瘤，只利用了其中間4層，因此與單層ROIm差別不大。

此外，本研究比較了3種ROI選擇方法所得灌注參數(shù)的穩(wěn)定性，結(jié)果顯示ROIr所得灌注參數(shù)除PS的LoA值較ROIv小，其余灌注參數(shù)均較另2種ROI大，提示ROIr所得結(jié)果穩(wěn)定性較差。這與觀察者的隨意性有關(guān)，由于觀察者每次進(jìn)行ROIr時(shí)需要對(duì)壞死有一個(gè)主觀判斷，而ROIm與ROIv只需勾勒病灶的邊界，在不存在肺不張等外界干擾的情況下，主觀隨意性相對(duì)較小。而ROIv的PS穩(wěn)定性相對(duì)較差，這可能與病灶的容積效應(yīng)有關(guān)。肺癌的血供在外周比較豐富，而且肺癌的新生血管不成熟，內(nèi)皮血管連接不緊密，基底膜常斷裂或缺如，因此肺癌外周的PS比較高，而肺癌周圍的正常肺組織血供較少，且肺組織的血管比較成熟，故PS較低。在勾勒邊界時(shí)極易受容積效應(yīng)的影響，加之ROIv要求勾勒邊界的層面比較多，最終導(dǎo)致PS不夠穩(wěn)定。

本研究由于z軸的限制，對(duì)于直徑較大的肺癌未能實(shí)現(xiàn)全腫瘤灌注，造成部分腫瘤區(qū)域丟失；而直徑較小的肺癌，完成了全腫瘤掃描。原則上應(yīng)按z軸覆蓋范圍的大小進(jìn)行分類評(píng)估，將腫瘤＞2.88 cm分為一組，反之分為另一組。但是由于本研究樣本量偏少，而且機(jī)器設(shè)備層厚稍厚等限制了分組研究的進(jìn)行。

總之，周圍型肺癌不同ROI選擇所得灌注參數(shù)具有很好的可重復(fù)性，有利于低年資醫(yī)師對(duì)CT灌注的處理。此外，ROIm、ROIr與ROIv所得灌注參數(shù)差異雖無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但ROIm與ROIv所得灌注參數(shù)較ROIr相對(duì)穩(wěn)定。關(guān)于ROIm與ROIv的優(yōu)劣，在z軸擴(kuò)大的基礎(chǔ)上，有待進(jìn)一步大樣本研究。

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（本文編輯 周立波）

In fl uence of Region of Interest Selection on CT Perfusion Parameters for Peripheral Lung Cancer

目的探討CT灌注后感興趣區(qū)（ROI）的選擇對(duì)周圍型肺癌64層CT灌注參數(shù)可重復(fù)性的影響。資料與方法回顧性分析37例周圍型肺癌患者64層CT灌注的圖像，重復(fù)測量最大面積勾勒法（ROIm）、最大面積畫圈法（ROIr）及仿體積法（ROIv）所得灌注參數(shù)，包括血流量（BF）、血容量（BV）、Patlak血容量（PBV）、表面通透性（PS）及平均通過時(shí)間（MTT），分析3種不同ROI選擇方法所得各參數(shù)在同一觀察者內(nèi)及不同觀察者間測定的可重復(fù)性，并比較不同ROI的穩(wěn)定性。結(jié)果3種不同ROI所獲得的灌注參數(shù)在觀察者內(nèi)和觀察者間均表現(xiàn)為較高的一致性（ICC＞0.75）。此外，不同ROI選擇方法所得灌注參數(shù)間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），但ROIm與ROIv所得灌注參數(shù)較ROIr所得灌注參數(shù)穩(wěn)定。結(jié)論3種不同ROI選擇方法所得灌注參數(shù)可重復(fù)性較好，但ROIm與ROIv較ROIr更適合評(píng)價(jià)周圍型肺癌的血流灌注情況。

肺腫瘤；體層攝影術(shù)，螺旋計(jì)算機(jī)；圖像處理，計(jì)算機(jī)輔助；灌注成像

PurposeTo investigate the in fl uence of the region of interest (ROI) selection on the repeatability of 64 slice spiral CT perfusion parameters for the peripheral lung cancer.Materials and MethodsThe 64 slice spiral CT perfusion images of thirty-seven patients with peripheral lung cancer were retrospectively analyzed. The perfusion parameters including blood fl ow (BF), blood volume (BV), Patlak blood volume (PBV), permeability surface area product (PS), and mean transit time (MTT) were obtained by using three ROI selection methods including maximum area of ROI (ROIm), round of ROI (ROIr), and volume of ROI (ROIv), and these parameters were measured by two observers repeatedly. The repeatability and reliability of the values of these perfusion parameters by using different ROI methods or measured by different observer were determined.ResultsThe perfusion parameters derived from three ROIs all had a excellent intraobserver and interobserver agreement (ICC＞0.75). Besides, the values of the perfusion parameters by using different ROI methods had no signi fi cant difference (P＞0.05), but the data obtained by ROImand ROIvwere more stable than that obtained by ROIr.ConclusionThe repeatability of the perfusion parameters obtained from above three ROIs is excellent, but ROImand ROIvmay be more suitable than ROIrto assess vascular perfusion of peripheral lung cancer.

Lung neoplasms; Tomography, X-ray computed; Image processing, computer-assisted; Perfusion imaging

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.04.009

1. 南通大學(xué)第二附屬醫(yī)院（南通市第一人民醫(yī)院）放射科 江蘇南通 226001

2. 蘇州市立醫(yī)院本部放射科 江蘇蘇州215000

崔 磊

Department of Radiology, the Second Af fi liated Hospital of Nantong University, Nantong 226001, China

Address Correspondence to:CUI Lei

E-mail: cuigeleili@126.com

R445.3；R322.3

2016-11-24

修回日期： 2017-02-17

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2017年 第25卷 第4期：278-282

Chinese Journal of Medical Imaging

2017 Volume 25 (4): 278-282