1、1,多层螺旋CT动态增强对孤立肺 结节评价的研究,2,孤立肺结节（Solitary pulmonary nodule, SPN）是指肺周边的、单发的、圆形或类圆形结节，直径小于3cm或4cm，无肉眼可以分辨的钙化、空洞、卫星灶等。许多肺部疾病均能以SPN的形式表现出来，因而无特征表现的SPN是未定性结节。,3,在临床切除的SPN中，25%33%是良性的，所以，定性、定量诊断十分重要。由于良、恶性SPN在血管化程度和代谢特性方面有很大的差异，所以，可通过CT研究SPN对比剂增强的特点，判断SPN的性质，使得SPN的研究从关注单纯的形态变化转向功能成像研究。,4,动态增强CT（Dynamic en
2、hanced computed tomography ），是指经血管注射碘对比造影剂后，对病变层面连续扫描，得到造影剂在病灶内随时间变化的CT值，反映病变血管化程度及代谢特性，以达到诊断目的。多层螺旋CT （ Multi-slice computed tomography，MSCT）因其高时间分辨率和强大的计算机图像处理功能，应用于SPN的研究中。,5,本课题用四层螺旋CT动态增强方法，研究SPN的碘对比剂增强特征，应用时间密度曲线（Time-density curve, TDC）快速上升段参数进行CT灌注研究，旨在探讨SPN的定性、定量诊断，为临床决策提供较为可靠的依据。,6,材料与方法,1
3、、研究对象 纳入标准 经X光平片及普通CT证实有SPN，并且无钙化、空洞及脂肪组织，无卫星灶及肺不张；直径小于3cm； 既往无过敏史及对碘造影剂的禁忌症； 心肺肾功能无明显异常。,7,排除标准 SPN有明确钙化、空洞及脂肪组织，有卫星灶、肺不张及淋巴结肿大； 直径大于3cm ； 有肺外组织原发癌症； 有过敏史及对碘造影剂的禁忌症；心肺肾功能不全。,8,病人一般情况,9,分组及病理结果,10,2 、扫描方法 SOMATOM VOLUME ZOOM四排螺旋CT机。 指导受检查者进行闭气训练。 常规扫描，确定结节位置及最大层面 。 非离子等渗碘对比造影剂碘海醇（浓度300mgl/ml）75ml，流速
4、5ml/s 。 使用高压注射器 ，19G穿刺针，经肘前静脉穿刺注入。,11,扫描示意：,10,30,40,60,75,85,95,110,125,140,155,注射,扫描,12,3 、参数分析 Siemens CT机工作站，用动态增强软件Dynamic evaluation CT分析。设定兴趣区（Region of interest, ROI）和延时时间值，得到SPN和主动脉的时间密度曲线（Time-density curve, TDC）。,13,测定SPN增强前CT值，增强峰值，最大增强值。测定主动脉曲线的最大增强值。计算SPN最大增强值和主动脉最大增强比值。SPN灌注值的计算依据mile
5、s提出的公式：P= TACSPN/ PHAorta,14,依据强化类型将SPN分为五型： 全部均匀强化； 不均匀强化； 中心强化； 周边强化； 不强化。,15,4 、统计学分析 应用SAS6.12统计软件包 SPN增强前后比较用t检验。 各组间均数参数比较选用单因素方差分析。 百分比资料选用秩和检验。 计数资料选用2检验。 参数间关系检验选用直线相关分析和回归分析。 检验水准为0.05,16,依据定量诊断数值计算阈值的敏感度、特异度、准确度、阳性预测值和阴性预测值。,17,结 果,1、TDC,Type2,Type1,Type3,18,2、SPN： Comparison of pre&postc
6、ontrast CT values(M SD),19,Comparison of parameters of maximum enhancement，SPN-to-aorta，perfusion values among groups,20,21,22,23,Enhancement patterns of different SPN groups,24,Correlation of maximum enhancement of aorta and malignant SPNs .y=-92.5889+0.4136x, x: aorta, y: SPNr=0.8083,25,Correlatio
7、n of maximum enhancement of aorta and the ratio.y=-14.8284+0.0871x, x: aorta, y: ratio of SPN-to-aortar=0. 6713,26,Correlation of maximum enhancement of aorta and the perfusion values of malignant SPNs .y=-3.3768+0.0142x, x: aorta, y: perfusionr=0.5283,27,：,SPN-to-aorta,SPN 20HU,检验诊断阈值的诊断效能,28,讨 论,1
8、 、SPN动态增强及灌注研究的基本原理 1.1 SPN血管化程度和造影剂药代动力学研究除了脑、脊髓外，人体大部分组织中，血管外对比剂是延时增强的主要成份。在恶性肿瘤中发现了同样的造影剂药代动力学特点。,29,表现为SPN的肺癌中，存在这样的逻辑关系：以VEGF为代表的血管生成调控因子在肺癌组织中表达增强，VEGF的表达增强导致肺癌内微血管密度(MVD)增高，MVD的增高使肺癌增强CT值增大。,30,像肺癌这样的实体性肿瘤，有三种基本组织成份：瘤细胞，占体积的50%；血管，占110%；此外，至少有40%的体积是除血管外的细胞外间隙。,31,良性结节缺乏丰富的新生血管，且血管结构正常，分布较均匀。
9、肺的炎性结节也由支气管动脉供血，管腔增大，数目增多，造影剂通过炎性结节内相对较直的正常血管结构，而且这一过程被迅速而有效的淋巴引流而加快了造影剂在血管内、外的分布。,32,正是由于不同SPN在血管化程度、细胞外间质特性的不同，构成了不同性质SPN有差别的强化的基础。,33,1.2 SPN 动态增强扫描模式设计策略起始扫描时间；扫描间隔或序列间隔；单层面或者多层面；对比增强剂注射速率和使用总量。,34,1992年，Swensen首先用动态增强方式扫描评价SPN之后，许多研究采用这一方法。但是，由于各研究使用机器不同，成像速度受技术限制，因而采用了不同的扫描模式。,35,以往扫描模式的缺陷： 起始
10、扫描时间长，会错过SPN密度变化的最早阶段； 扫描间隔或序列间隔太长，特别是1分钟以内的第一、二序列间隔，造成低估强化峰值的潜在可能； 以单层面为代表反映结节增强特点，难以全面描述结节内部特性。,36,我们采用了四层螺旋CT动态模式，延时时间短至10秒，第一、二序列扫描时间均为20秒，两序列间隔短至10秒，反映了SPN在1min内的增强密度变化，大容量X线管，保证了亚秒级的扫描；75秒后间隔10秒的三次扫描和间隔15秒的四次扫描，反映了SPN中晚期增强趋势。由于每次扫描得到结节中心的4幅图像，每层厚2.5mm或5mm，因而更全面地反映了结节内部强化形态。,37,最佳的对比增强剂注射速率和使用总
11、量，是合理设置动态扫描模式的重要条件。ZHANG认为造影剂用量、注射速率的不同，决定了SPN强化和峰值时间的差异。我们同意这个观点。,38,本研究中，我们进一步提高了注射速率达5ml/s，减少对比剂总量至75ml，取得了令人满意的结果，前30秒变化速率最大，这一过程由第一扫描序列反映，达峰时间多在第50秒左右，正好落在第二序列扫描时间段内。,39,1.3 CT灌注成像原理 理论基础为核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律。 实践依据为器官血流内放射性微球的放射活度测量，认为其血流与心脏输出量是成一定比例，并得到器官血流的时间放射活度曲线（TAC）。,40,CT增强碘对比剂，基本符合非弥散型
12、造影剂的要求，与放射性示踪剂有相似的药代动力学过程。 在组织中，经过换算，每ml体积内每mg碘剂相当于25Hu的CT值。 通过测CT值的方法可以得到造影剂浓度在主动脉、兴趣血管和组织内密度的变化曲线，即TDC。,41,Miles1,25用非去卷积数学模型，将核医学血流灌注的计算方法，简化为TDC曲线上升段最大斜率与主动脉最大增强值的比值，即P=TDCSPN/PHAORTA, 其中P为灌注值，单位是ml/min/ml。,42,组织的强化程度主要取决于三个因素：组织的血管化程度；血管壁对造影剂的通透性；细胞外间隙（除外血管容量）的大小。第一个因素决定了组织的早期强化，后两个因素决定了后期强化。,4
13、3,CT灌注成像在准确把握造影剂在血管内的过程时，要解决两个技术问题：要在尽量短的时间内注射完造影剂；CT机要有足够高的时间分辨率。,44,本研究中扫描参数设置：每秒5ml注射速率，15秒内注射完75ml非离子造影剂；四排螺旋CT扫描速度可达每层0.5秒。扫描模式延时为10秒，在血流到达SPN前启动，均未发现SPN提前强化，而第一序列反映了造影剂首次通过SPN时的密度改变。,45,2 动态增强CT及CT灌注在SPN诊断中应用 2.1 动态增强CT的应用本研究显示恶性、良性、炎性三组SPN的TDC曲线均不同。反映了血管化程度及血管外间隙的状况。,46,Fitting curve of a 64-
14、year-old female patient with nodule of adenocarcinoma, which showed rapid increase in first 50 seconds and reached the peak enhancement in the meantime.,47,Fitting curve of a 46-year-old male patient with nodule of inflammatory nodule, which showed gradual both increase and decrease phases in first
15、60 seconds and reached the peak enhancement later than the malignant ones.,48,Fitting curve of a 48-year-old male patient with benign granuloma SPN,49,本研究中良、恶性结节组强化类型表现为明显差异（P0.01）。,50,Images of 48-year-old male patient with benign granuloma SPN in left low lobe.,Case1,51,showed no enhancement,52,TD
16、C of the nodule in the first 30 seconds.,53,Images of a 46-year-old male patient with tuberculoma,Case2,54,ring-like enhancement pattern,55,a 40-year-old female patient with a nodule of squamous cell carcinoma,Case3,56,homogeneous enhanced and showed the TDC of the nodule.,The non-enhanced area in t
17、he nodule was necrosis.,57,a 64-year-old female patient with nodule of adenocarcinoma,Case4,58,showed complete enhancement,59,Case5,a 57-year-old female patient with a inflammatory nodule showed peripheral enhanced pattern,60,Yamashita对结节病理切片染色发现:恶性结节血管数目增多，而且直径在0.020.1mm之间的小血管数量与结节最大增强值呈正相关。刘士远认为这些
18、血管还应包括一些不成熟的毛细血管前结构，即组织的微血管， MVD的数量不仅与SPN的恶性程度正相关，而且与发生转移的可能性和预后密切相关,61,62,Swensen建议以20Hu为恶性结节诊断的阈值，本研究中恶性结节组只有1例低于20Hu，而良性结节中最高者为12.7Hu。以20Hu诊断恶性结节的敏感度95%，特异度70%，准确度84%。,63,良性结节中，有2例错构瘤，最大增强值均小于20Hu。Yamashita 1例最大增强值达到85Hu。张敏鸣研究中也发现了明显强化的错构瘤，可见错构瘤明显强化并非罕见。,64,如果以6%为阈值诊断恶性结节，可得到敏感度100%，特异度 71%。与其他的结
19、果相似。由于原发性肺肿瘤是由支气管动脉供血，所以结节增强与心输出量成一定比例，主动脉最大增强值与结节最大增强之间的相关关系，也说明了这一点。,65,为了减少心输出量的个体差异，计算结节最大增强值与主动脉最大增强值的比值，更显得客观和准确。本研究显示，这一比值会随着注射速率的提高有减小的趋势。,66,我们认为最大增强值是由结节的特性决定的，即血管化程度，血管通透性和细胞外液量，对于一个确定的结节，这三点决定了其可以强化的程度，不会随注射速率和造影剂总量提高而无限度地提高；,67,然而高速率注射明显提高了单位时间主动脉内造影剂浓度，这必然会使结节最大增强值与主动脉最大增强值比值的降低。因此，关于6
20、%比值的诊断效能，还需要更多病例和更广泛的研究确定。,68,对于Swensen所言的活跃炎性结节，用动态增强方法取得的指标与恶性结节鉴别比较困难，在本研究和ZHANG的研究中均遇到这个问题，这也是将其单独分组的原因。本组炎性结节例数较少，尚需更多研究取得影像学的鉴别方法和经验。,69,2.2 CT灌注在SPN诊断中的应用应用Miles的TDC最大斜率法，我们计算出SPN的灌注值，恶性结节组及炎性结节组高于良性结节组（P0.01），但前两组间无明显差异。这与ZHANG和李慎江的研究结果相同。,70,在CT灌注研究中，高速率注射，低造影剂用量是极为重要的。Miles在首次提出TDC最大斜率法CT灌
21、注计算中，假定这一时段既无造影剂弥散，也无静脉引流，因而减少造影剂用量，提高注射速率，使局部灌注血管内一次通过含高浓度造影剂的血液，无再循环的发生，成为技术中的关键。,71,理想的灌注研究是在使用足够的造影剂使组织最大强化和最短的注射时间之间找到平衡。,72,我们有两方面的优点，一是我们提高了注射速度，而且使用四排螺旋CT，成像速度更快，大大提高了时间分辨率，以1秒1层的扫描，更准确反映了造影剂首次通过结节血管结构时密度的变化，反映的是血管的特征。以5ml/s速率注射，我们相信在TDC曲线上升段，会有更少的造影剂弥散出血管；,73,二是我们进一步减少了造影剂的用量至75ml，是已知包括本研究在
22、内的三组涉及SPN灌注研究中用量最少的，这不仅仅是为了减少造影剂过敏反应的发生及毒性作用，而是技术上的进一步提高。,74,现有软件设计缺陷： 第一，早期阶段没有造影剂渗出的假设与事实不符，小分子物质以弥散和对流两种机制通过血管壁，弥散是由浓度梯度驱动的，这一过程在造影剂到达血管数秒钟后即开始；,75,第二，造影剂最初的血管内过程由TDC曲线的上升段反映出来，最大斜率法可以相对准确地计算灌注值，却无法精确计算BV、MTT，另一种去卷积数学模型就可以精确计算，但非常复杂，对SPN而言还需要标定供血动脉和引流静脉，这在横断面上很难做到。,76,由于对SPN的CT灌注研究尚处于实验阶段，最佳的扫描及注
23、射参数尚无定论，计算出的灌注值尚需要大量的病例予以验证。,77,3 动态增强CT临床策略 对于最大增强值大于20Hu，结节与主动脉最大增强值之比大于6%的，要依照结节的位置、病人身体状况和治疗意愿实施必要的临床干预，包括经皮肺针刺活检，经支气管肺活检，胸腔镜活检切除术及外科切除术；,78,对于最大增强值1020Hu、结节与主动脉最大增强值比值6%的结节视为不定性结节，要采取严密的临床和影像监视，直至2年内无增大迹象，方可视为良性结节； 对于10Hu以下乃至未强化结节，一般可视为良性结节，可在半年内间隔两个月复查。,79,结 论,1. 多层螺旋CT动态增强扫描最大增强值反映了SPN强化的特点，最大增强值以20Hu为阈值在良、恶性结节诊断上具有重要临床价值。结节与主动脉最大增强值的比值，在一定范围内消除了因个体心输出量不同而导致SPN强化的差异，是鉴别诊断的重要指标。但对恶性与炎性结节的鉴别诊断，尚需进一步研究。,80,2. 恶性结节倾向于均匀强化类型，良性结节不强化，包膜样强化可看作结核球的特征性表现。,81,3. CT灌注是在动态CT上发展起来的功能成像方法，以其直观性和量化数值反映SPN血流特性，在SPN鉴别诊断上具有重要的临床前景。较高的注射速率和较少的造影剂用量，是可靠的灌注值的基础。,82,谢 谢！,
