引用本文： 暴军辉, 闫巧焕, 刘振兴, 王俊英, 吕英刚. 多层螺旋CT灌注成像技术对肺混杂性磨玻璃结节血供的评价. 中国呼吸与危重监护杂志, 2016, 15(3): 279-283. doi: 10.7507/1671-6205.2016065 复制
肺癌是目前死亡率位居全球第一的疾病[1]，早期发现病变及确定病变部位有助于预后。有报道指出，早期肺内混杂性磨玻璃结节(mGGN)最终诊断为肺癌的比例相当高[1]，因此早期明确mGGN的性质，采取有效的治疗措施，对于改善预后、提高患者生存质量均具有重要的意义[2]。研究显示，肺癌等恶性病变的多层螺旋CT参数如血容量(BV)、峰值增强影像(PEI)及表面通透性(PS)均高于良性病变，BV、PEI与血液动力学以及微血管密度、血管新生因子等呈正相关，在肺癌、肝癌等恶性病变中均能较好地反映其恶性组织血供状况[3]。目前，对于mGGN的诊断尤其是良、恶性病变的诊断尚无统一标准，此外多层螺旋CT灌注成像参数在反映mGGN血供方面的研究报道较少。本研究旨在探讨多层螺旋CT灌注成像参数在反映mGGN恶性病变中的变化，通过研究mGGN良、恶性病变血供特点，为明确mGGN的性质提供更多的依据，为临床早诊断、早治疗提供理论依据。
对象及方法
一 对象
回顾性分析2011年3月至2015年5月在河北工程大学附属医院、邯郸市第一医院及邢台市人民医院经病理证实的mGGN患者。共纳入97例，其中男66例，女31例；年龄27~70岁，平均年龄(57.9±8.3)岁。mGGN患者病灶直径范围在0.30~2.64 cm，平均直径(1.25±0.48) cm；病灶距离胸膜下0.35~4.55 cm，平均距离(1.98±0.60) cm。根据2011年国际肺癌研究会、美国胸科学会以及欧洲学会联合制定的关于肺腺癌的多学科分类标准，97例mGGN中80例为恶性病变，其中有21例浸润前病变，33例微浸润腺癌(minimally invasive adenocarcinoma，MIA)以及26例浸润性腺癌(invasive adenocarcinoma，IAC)。原位腺癌(adenocarcinoma in situ，AIS)及不典型腺瘤增生(atypical adenomatous hyperplasia，AAH)均归为浸润前病变。17例良性病变中有慢性肺炎9例、局灶性肺纤维化7例、炎性假瘤1例。
二 方法
1.扫描方法：采用GE Lightspeed 64层螺旋CT扫描机(美国通用气电公司)进行扫描，患者CT扫描前需要接受训练，训练患者均匀呼吸，每次均在呼气末憋气，憋气持续时间35 s，其目的旨在使扫描后处理时感兴趣区尽量保持在同一层面。训练结束后，进行多层螺旋CT扫描。患者均取仰卧位，双臂上举，先平扫，全肺行常规扫描，后增强扫描，发现肺结节位置并确定灌注扫描的中心层面后，再行灌注扫描，从而确定最佳灌注扫描层面，通过高压注射器注射对比剂碘佛醇80 mL(浓度为320 mgI/mL，注射速度为3.0 mL/s)，灌注扫描结束后，采用智能跟踪方法，扫描区置于患者的升主动脉起始部，调节的阈值在120 HU，当达到阈值后立即手动触发，经患者肘静脉注射对比剂70 mL，注射速度为3.5 mL/s。扫描参数为：电压在120 kV，管内电流在180 mAs，扫描层厚度在0.625 mm，螺距为1.735，准直20 mm，矩阵在512×512。
2.数据后处理：扫描结束后所得数据传输到ADW 4.4工作站进行后处理，通过灌注软件获取CT灌注图像，其中以同层升胸主动脉为参考血管，以60%~80%的最大实性软组织层面作为感兴趣区，控制在2~6 Pix，从而绘制时间-密度曲线(TDC)，获得灌注相关参数值：血流量(BF)、BV、灌注起始时间(TTS)、灌注峰值时间(TTP)、平均通过时间(MTT)、PEI以及PS。
3．病理诊断：按照2011年国际肺癌研究会、美国胸科学会以及欧洲学会联合制定的关于肺腺癌的多学科分类标准，所有标本均为胸腔镜或者开胸手术取得。标本经中性多聚甲醛固定，所有病灶部位均取材，经石蜡包埋后、制片，行常规HE染色，诊断困难者需要进行免疫组织化学染色。由2名具有丰富临床专业技能的病理科医师共同做出诊断(Kappa检验值在0.85以上)。诊断的标准为：(1)AAH：出现局灶性病变(病变直径在0.5 cm以下)，上皮细胞出现轻、中度不典型增生，并沿肺泡或者呼吸性支气管壁扩张，未出现间质性炎症或者纤维增生等；(2)AIS：局灶性病变在0.5~3.0 cm之间，肿瘤细胞沿肺泡壁呈伏壁式生长，未出现间质、血管或者胸膜浸润；(3)MIA：局灶性病变直径在3.0 cm以下，腺癌细胞主要呈伏壁式生长且观察到浸润的病灶在0.5 cm以下；(4)IAC：局灶性病变在3.0 cm及以下，浸润病灶在0.5 cm以上。
4.多层螺旋CT图像评估：采用多层螺旋CT扫描观察mGGN形态学指标，确定病灶自身情况是否与CT灌注成像血供指标相关。根据Aoki[4]提出的mGGN中磨玻璃影的比例=[(磨玻璃影成分最大直径-实性成分最大直径)/磨玻璃影成分最大直径]×100%，在测量实性成分最大直径时需要避开血管，同时需要记录病灶的部位、大小、密度、形态、边缘情况(毛刺、分叶)、空泡、胸膜凹陷及实性成分，由2名具有多年阅片经验的高级专业技术职称医师作出诊断(Kappa检验值在0.85以上)。
三 统计学处理
采用SPSS 19.0中文版统计软件包对各项数据进行统计分析。对于计量资料采用x±s，两组数据之间采用两个独立样本的t检验比较，组间采用单因素方差分析。采用非条件多因素Logistic回归分析mGGN与CT参数之间的相关性，以mGGN恶性病变与否为因变量(良性为0，恶性为1)，以BV、TTP、PEI及PS为自变量。绘制CT灌注参数的受试者工作特征(ROC)曲线，采用BV、PS、PEI单独或者联合对mGGN良、恶性病变做ROC曲线分析，计算曲线下面积(AUC)，计算不同参数单独或者联合时的敏感性、特异性、诊断准确率以及Youden指数，ROC曲线采用Z检验比较AUC的大小。P < 0.05为差异有统计学意义。
结果
一 mGGN良、恶性病变血供的CT灌注参数值比较
mGGN恶性病变中BV、PEI及PS均高于良性病变，而TTP低于良性病变且差异有统计学意义(P < 0.05)。此外，MIA、IAC中BV、PEI及PS显著高于浸润前病变(P < 0.05)，IAC中BV、PS显著高于MIA组(P < 0.05)。结果见图 1、表 1。
图1
多层螺旋CT成像技术扫描像 a1~f1：患者男性，52岁，为结节性肺纤维化，肺叶中未见磨玻璃样结节，CT灌注各图像未见明显血供异常。a1：多层螺旋CT成像；b1：BF图；c1：BV图像；d1：MTT图像；e1：PS图像；f1：TDC曲线图。a2~f2：患者男性，55岁，为IAC，右肺叶下端可见磨玻璃样结节，各CT灌注成像均可见血供异常。a2：多层螺旋CT成像；b2：BF图；c2：BV图像；d2：MTT图像；e2：PS图像；f2：TDC曲线图
表1
mGGN良、恶性病变血供的螺旋CT灌注参数值比较(x±s)
二 mGGN的危险因素分析
非条件多因素Logistic回归分析结果显示，病理类型中IAC、MIA及浸润前病变，BV、PEI及PS均与mGGN呈正相关，而与TTP、结节大小的相关性不明显，结果见表 3。
表3
Logistic回归分析mGGN相关因素
三 ROC曲线分析
ROC曲线分析结果显示，BV的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及诊断准确率分别为90.36%、72.24%、80.33%、71.55%及81.32%；PS的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及诊断准确率分别为85.30%、74.73%、80.22%、76.41%及80.15%；PEI的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及诊断准确率分别为91.23%、76.58%、85.44%、79.11%及84.15%；而BV+PS+PEI三者联合时，敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及诊断准确率分别为95.28%、86.65%、91.10%、87.52%及91.76%，其AUC显著高于单一检测指标(P < 0.05)。结果见图 2和表 4。
图2
BV、PS、PEI单独或者联合时的ROC曲线
表4
BV、PS、PEI单独或者联合时在mGGN良、恶性病变中的诊断效能
讨论
肺内磨玻璃样密度影(GGO)为高分辨CT图像下表现为肺部较淡薄的密度增高影，其内仍可见支气管和血管。GGO的产生主要是因为肺泡腔内含气量减少，肺部肺泡内上皮细胞不均匀增生，引起肺泡内充盈液体，肺泡间隔增厚并充填于肺支气管内部[5-6]。有报道指出，GGO按照范围和数量可以分为弥漫性和局限性磨玻璃影，其中局限性磨玻璃影也被称之为磨玻璃结节(GGN)，其直径大小在3 cm以下[7]。GGN根据密度是否均匀分为纯磨玻璃结节(pGGN)和mGGN[8]。mGGN患者有超过63%以上患者出现恶性病变，而pGGN患者中只有16%的患者出现恶性病变[9]，本研究所有受试对象均为mGGN患者。本研究结果显示恶性病变中mGGN患者例数明显高于良性病变组，这也印证了部分文献的报道。
CT灌注成像主要是利用静脉注射的造影剂达到CT增强的原理，通过对观察的区域进行连续的动态密度扫描，从而能够更为清楚地了解微血管的分布以及血流灌注情况，从而提供较为准确的医学诊断信息。本研究显示，mGGN恶性病变BV、PS均高于良性病变，且差异有统计学意义(P < 0.05)。肺内恶性病变多数由支气管动脉提供血流，而恶性病变反过来导致支气管动脉扩张、弯曲，引起支气管动脉数量也增加，同时恶性病变微血管数量增加，而其通透性也明显增高，这也是多层螺旋CT成像BV、PS均高于良性病变的主要原因。本研究说明多层螺旋CT对于mGGN的良、恶性病变中的诊断具有一定的价值。BV为特定区域内各种不同血管(包括毛细血管和大血管)血液容积总量，反映组织的血液灌流量，主要受到毛细血管数量和血管大小的影响；PS主要反映的是恶性病变微血管内皮细胞完整性、细胞间隙以及细胞壁的通透性等特征[10-12]。临床研究显示，肺内恶性病变时灌注参数高于良性病变[13]。本研究显示，恶性病变患者PEI、BV等均高于良性病变，说明mGGN恶性病变组织处于高灌注状态，病变组织血供丰富，代谢异常活跃。多层螺旋CT灌注成像参数与微血管密度、血管新生因子呈正相关。恶性病变微血管密度的增加说明血管数量明显高于良性病变，也侧面反映了恶性病变血供丰富。Logistic回归分析显示，mGGN恶性病变与血供参数(BV、PEI及PS)呈正相关，而ROC曲线进一步证实，BV、PEI及PS对mGGN恶性病变均具有较高的敏感性和特异性，而三者联合其敏感性和特异性则更高，说明通过检测多层螺旋CT灌注成像参数的变化，可以了解mGGN的血供特点，较好地判断mGGN良、恶性病变，为临床诊断mGGN提供一定理论依据，值得临床进一步深入研究。
肺癌是目前死亡率位居全球第一的疾病[1]，早期发现病变及确定病变部位有助于预后。有报道指出，早期肺内混杂性磨玻璃结节(mGGN)最终诊断为肺癌的比例相当高[1]，因此早期明确mGGN的性质，采取有效的治疗措施，对于改善预后、提高患者生存质量均具有重要的意义[2]。研究显示，肺癌等恶性病变的多层螺旋CT参数如血容量(BV)、峰值增强影像(PEI)及表面通透性(PS)均高于良性病变，BV、PEI与血液动力学以及微血管密度、血管新生因子等呈正相关，在肺癌、肝癌等恶性病变中均能较好地反映其恶性组织血供状况[3]。目前，对于mGGN的诊断尤其是良、恶性病变的诊断尚无统一标准，此外多层螺旋CT灌注成像参数在反映mGGN血供方面的研究报道较少。本研究旨在探讨多层螺旋CT灌注成像参数在反映mGGN恶性病变中的变化，通过研究mGGN良、恶性病变血供特点，为明确mGGN的性质提供更多的依据，为临床早诊断、早治疗提供理论依据。
对象及方法
一 对象
回顾性分析2011年3月至2015年5月在河北工程大学附属医院、邯郸市第一医院及邢台市人民医院经病理证实的mGGN患者。共纳入97例，其中男66例，女31例；年龄27~70岁，平均年龄(57.9±8.3)岁。mGGN患者病灶直径范围在0.30~2.64 cm，平均直径(1.25±0.48) cm；病灶距离胸膜下0.35~4.55 cm，平均距离(1.98±0.60) cm。根据2011年国际肺癌研究会、美国胸科学会以及欧洲学会联合制定的关于肺腺癌的多学科分类标准，97例mGGN中80例为恶性病变，其中有21例浸润前病变，33例微浸润腺癌(minimally invasive adenocarcinoma，MIA)以及26例浸润性腺癌(invasive adenocarcinoma，IAC)。原位腺癌(adenocarcinoma in situ，AIS)及不典型腺瘤增生(atypical adenomatous hyperplasia，AAH)均归为浸润前病变。17例良性病变中有慢性肺炎9例、局灶性肺纤维化7例、炎性假瘤1例。
二 方法
1.扫描方法：采用GE Lightspeed 64层螺旋CT扫描机(美国通用气电公司)进行扫描，患者CT扫描前需要接受训练，训练患者均匀呼吸，每次均在呼气末憋气，憋气持续时间35 s，其目的旨在使扫描后处理时感兴趣区尽量保持在同一层面。训练结束后，进行多层螺旋CT扫描。患者均取仰卧位，双臂上举，先平扫，全肺行常规扫描，后增强扫描，发现肺结节位置并确定灌注扫描的中心层面后，再行灌注扫描，从而确定最佳灌注扫描层面，通过高压注射器注射对比剂碘佛醇80 mL(浓度为320 mgI/mL，注射速度为3.0 mL/s)，灌注扫描结束后，采用智能跟踪方法，扫描区置于患者的升主动脉起始部，调节的阈值在120 HU，当达到阈值后立即手动触发，经患者肘静脉注射对比剂70 mL，注射速度为3.5 mL/s。扫描参数为：电压在120 kV，管内电流在180 mAs，扫描层厚度在0.625 mm，螺距为1.735，准直20 mm，矩阵在512×512。
2.数据后处理：扫描结束后所得数据传输到ADW 4.4工作站进行后处理，通过灌注软件获取CT灌注图像，其中以同层升胸主动脉为参考血管，以60%~80%的最大实性软组织层面作为感兴趣区，控制在2~6 Pix，从而绘制时间-密度曲线(TDC)，获得灌注相关参数值：血流量(BF)、BV、灌注起始时间(TTS)、灌注峰值时间(TTP)、平均通过时间(MTT)、PEI以及PS。
3．病理诊断：按照2011年国际肺癌研究会、美国胸科学会以及欧洲学会联合制定的关于肺腺癌的多学科分类标准，所有标本均为胸腔镜或者开胸手术取得。标本经中性多聚甲醛固定，所有病灶部位均取材，经石蜡包埋后、制片，行常规HE染色，诊断困难者需要进行免疫组织化学染色。由2名具有丰富临床专业技能的病理科医师共同做出诊断(Kappa检验值在0.85以上)。诊断的标准为：(1)AAH：出现局灶性病变(病变直径在0.5 cm以下)，上皮细胞出现轻、中度不典型增生，并沿肺泡或者呼吸性支气管壁扩张，未出现间质性炎症或者纤维增生等；(2)AIS：局灶性病变在0.5~3.0 cm之间，肿瘤细胞沿肺泡壁呈伏壁式生长，未出现间质、血管或者胸膜浸润；(3)MIA：局灶性病变直径在3.0 cm以下，腺癌细胞主要呈伏壁式生长且观察到浸润的病灶在0.5 cm以下；(4)IAC：局灶性病变在3.0 cm及以下，浸润病灶在0.5 cm以上。
4.多层螺旋CT图像评估：采用多层螺旋CT扫描观察mGGN形态学指标，确定病灶自身情况是否与CT灌注成像血供指标相关。根据Aoki[4]提出的mGGN中磨玻璃影的比例=[(磨玻璃影成分最大直径-实性成分最大直径)/磨玻璃影成分最大直径]×100%，在测量实性成分最大直径时需要避开血管，同时需要记录病灶的部位、大小、密度、形态、边缘情况(毛刺、分叶)、空泡、胸膜凹陷及实性成分，由2名具有多年阅片经验的高级专业技术职称医师作出诊断(Kappa检验值在0.85以上)。
三 统计学处理
采用SPSS 19.0中文版统计软件包对各项数据进行统计分析。对于计量资料采用x±s，两组数据之间采用两个独立样本的t检验比较，组间采用单因素方差分析。采用非条件多因素Logistic回归分析mGGN与CT参数之间的相关性，以mGGN恶性病变与否为因变量(良性为0，恶性为1)，以BV、TTP、PEI及PS为自变量。绘制CT灌注参数的受试者工作特征(ROC)曲线，采用BV、PS、PEI单独或者联合对mGGN良、恶性病变做ROC曲线分析，计算曲线下面积(AUC)，计算不同参数单独或者联合时的敏感性、特异性、诊断准确率以及Youden指数，ROC曲线采用Z检验比较AUC的大小。P < 0.05为差异有统计学意义。
结果
一 mGGN良、恶性病变血供的CT灌注参数值比较
mGGN恶性病变中BV、PEI及PS均高于良性病变，而TTP低于良性病变且差异有统计学意义(P < 0.05)。此外，MIA、IAC中BV、PEI及PS显著高于浸润前病变(P < 0.05)，IAC中BV、PS显著高于MIA组(P < 0.05)。结果见图 1、表 1。
图1
多层螺旋CT成像技术扫描像 a1~f1：患者男性，52岁，为结节性肺纤维化，肺叶中未见磨玻璃样结节，CT灌注各图像未见明显血供异常。a1：多层螺旋CT成像；b1：BF图；c1：BV图像；d1：MTT图像；e1：PS图像；f1：TDC曲线图。a2~f2：患者男性，55岁，为IAC，右肺叶下端可见磨玻璃样结节，各CT灌注成像均可见血供异常。a2：多层螺旋CT成像；b2：BF图；c2：BV图像；d2：MTT图像；e2：PS图像；f2：TDC曲线图
表1
mGGN良、恶性病变血供的螺旋CT灌注参数值比较(x±s)
二 mGGN的危险因素分析
非条件多因素Logistic回归分析结果显示，病理类型中IAC、MIA及浸润前病变，BV、PEI及PS均与mGGN呈正相关，而与TTP、结节大小的相关性不明显，结果见表 3。
表3
Logistic回归分析mGGN相关因素
三 ROC曲线分析
ROC曲线分析结果显示，BV的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及诊断准确率分别为90.36%、72.24%、80.33%、71.55%及81.32%；PS的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及诊断准确率分别为85.30%、74.73%、80.22%、76.41%及80.15%；PEI的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及诊断准确率分别为91.23%、76.58%、85.44%、79.11%及84.15%；而BV+PS+PEI三者联合时，敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及诊断准确率分别为95.28%、86.65%、91.10%、87.52%及91.76%，其AUC显著高于单一检测指标(P < 0.05)。结果见图 2和表 4。
图2
BV、PS、PEI单独或者联合时的ROC曲线
表4
BV、PS、PEI单独或者联合时在mGGN良、恶性病变中的诊断效能
讨论
肺内磨玻璃样密度影(GGO)为高分辨CT图像下表现为肺部较淡薄的密度增高影，其内仍可见支气管和血管。GGO的产生主要是因为肺泡腔内含气量减少，肺部肺泡内上皮细胞不均匀增生，引起肺泡内充盈液体，肺泡间隔增厚并充填于肺支气管内部[5-6]。有报道指出，GGO按照范围和数量可以分为弥漫性和局限性磨玻璃影，其中局限性磨玻璃影也被称之为磨玻璃结节(GGN)，其直径大小在3 cm以下[7]。GGN根据密度是否均匀分为纯磨玻璃结节(pGGN)和mGGN[8]。mGGN患者有超过63%以上患者出现恶性病变，而pGGN患者中只有16%的患者出现恶性病变[9]，本研究所有受试对象均为mGGN患者。本研究结果显示恶性病变中mGGN患者例数明显高于良性病变组，这也印证了部分文献的报道。
CT灌注成像主要是利用静脉注射的造影剂达到CT增强的原理，通过对观察的区域进行连续的动态密度扫描，从而能够更为清楚地了解微血管的分布以及血流灌注情况，从而提供较为准确的医学诊断信息。本研究显示，mGGN恶性病变BV、PS均高于良性病变，且差异有统计学意义(P < 0.05)。肺内恶性病变多数由支气管动脉提供血流，而恶性病变反过来导致支气管动脉扩张、弯曲，引起支气管动脉数量也增加，同时恶性病变微血管数量增加，而其通透性也明显增高，这也是多层螺旋CT成像BV、PS均高于良性病变的主要原因。本研究说明多层螺旋CT对于mGGN的良、恶性病变中的诊断具有一定的价值。BV为特定区域内各种不同血管(包括毛细血管和大血管)血液容积总量，反映组织的血液灌流量，主要受到毛细血管数量和血管大小的影响；PS主要反映的是恶性病变微血管内皮细胞完整性、细胞间隙以及细胞壁的通透性等特征[10-12]。临床研究显示，肺内恶性病变时灌注参数高于良性病变[13]。本研究显示，恶性病变患者PEI、BV等均高于良性病变，说明mGGN恶性病变组织处于高灌注状态，病变组织血供丰富，代谢异常活跃。多层螺旋CT灌注成像参数与微血管密度、血管新生因子呈正相关。恶性病变微血管密度的增加说明血管数量明显高于良性病变，也侧面反映了恶性病变血供丰富。Logistic回归分析显示，mGGN恶性病变与血供参数(BV、PEI及PS)呈正相关，而ROC曲线进一步证实，BV、PEI及PS对mGGN恶性病变均具有较高的敏感性和特异性，而三者联合其敏感性和特异性则更高，说明通过检测多层螺旋CT灌注成像参数的变化，可以了解mGGN的血供特点，较好地判断mGGN良、恶性病变，为临床诊断mGGN提供一定理论依据，值得临床进一步深入研究。
