64層螺旋CT肺腫瘤灌注感興趣區(qū)選擇對(duì)數(shù)據(jù)可重復(fù)性影響的研究

64層螺旋CT肺腫瘤灌注感興趣區(qū)選擇對(duì)數(shù)據(jù)可重復(fù)性影響的研究

【摘要】目的：探討64層螺旋CT肺腫瘤灌注中，不同感興趣區(qū)選擇的方法對(duì)測量結(jié)果可重復(fù)性的影響。方法：對(duì)15例經(jīng)臨床確診為肺癌的病例行肺腫瘤CT灌注掃描。將所得圖像傳入工作站后以CT灌注成像處理軟件處理，感興趣區(qū)的選擇采用最高灌注區(qū)、高灌注區(qū)均值和最大層面全腫瘤區(qū)域3種方式，分別獲得血流量、血容量和表面滲透性等灌注參數(shù)。以軟件對(duì)所獲得的各種灌注參數(shù)值進(jìn)行變異系數(shù)、Kappa值等參數(shù)的比較。結(jié)果：采用最大層面全腫瘤法選擇感興趣區(qū)，所得到的灌注參數(shù)具有最高的Kappa值，并且大部分的變異系數(shù)最小。而最高灌注區(qū)法測得的灌注參數(shù)Kappa值最小，并且大部分的變異系數(shù)最大。結(jié)論：在肺腫瘤CT灌注的后處理中，以最大層面全腫瘤區(qū)域法和高灌注區(qū)均值法劃定感興趣區(qū)，可得到比最高灌注區(qū)法可重復(fù)性更高的數(shù)據(jù)，而兩種方法中又似以前者為優(yōu)。

【關(guān)鍵詞】肺腫瘤64層螺旋CT灌注感興趣區(qū)

肺癌是全球最常見的惡性腫瘤之一，目前的治療手段仍以針對(duì)早期腫瘤的手術(shù)和放療、針對(duì)晚期腫瘤的化療和姑息放療為主，而晚期肺癌的預(yù)后仍然很差。近年來備受關(guān)注的抗腫瘤血管療法正在成為一種新的很有希望的治療手段，阻止腫瘤血管生成的抗血管新生藥物與破壞已有腫瘤血管的血管靶向藥物在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于臨床。

腫瘤的血管生成對(duì)于腫瘤的生物學(xué)行為至關(guān)重要。腫瘤的生長由血供決定，在腫瘤血管生成以前，因缺乏氧、營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子，故腫瘤的體積不會(huì)超過3mm。腫瘤的血供還決定著腫瘤的轉(zhuǎn)移能力，甚至在一些腫瘤中與預(yù)后密切相關(guān)［1］。CT灌注評(píng)價(jià)腫瘤血管的基礎(chǔ)在于它可以定量地反映腫瘤微血管的改變，對(duì)腫瘤的微血管生理情況和組織的代謝功能作出量化評(píng)價(jià)，對(duì)腫瘤的療效監(jiān)測，特別是抗腫瘤血管治療具有重要價(jià)值［25］。然而，作為一種新興技術(shù)，CT灌注成像在方法上還很不成熟，對(duì)于灌注成像的具體操作國際上尚無統(tǒng)一的指南出臺(tái)。而在這方面，國內(nèi)外學(xué)者所作的研究也很有限。很顯然，不論數(shù)據(jù)的采集還是后處理，每一個(gè)操作是否得當(dāng)都將直接影響到最后結(jié)果的可重復(fù)性。

腫瘤的血流狀況在一定程度上卻有著其固有的不確定性，其病理基礎(chǔ)在于腫瘤血管自身存在的變異。很多研究顯示，腫瘤血管并不是一成不變的，其在時(shí)間、空間上都存在很大的變異［68］，這顯然會(huì)對(duì)CT灌注成像產(chǎn)生很大影響，這也是灌注檢查結(jié)果出現(xiàn)組內(nèi)差異的物質(zhì)基礎(chǔ)。雖然在當(dāng)前的技術(shù)條件下無法避免時(shí)間上的變異，但空間的變異是可以通過合理選擇感興趣區(qū)來避免的。此外，灌注參數(shù)的最后取得需要觀察者在后處理工作站上進(jìn)行一系列的操作，其中很多環(huán)節(jié)都有可能受到觀察者主觀因素的影響而使最后的結(jié)果產(chǎn)生偏倚。本研究的目的便是試圖通過探索一種更加科學(xué)的選擇感興趣區(qū)的方法，以期找到一種使CT灌注檢查結(jié)果可重復(fù)性更高的途徑。

1資料與方法

一般資料

對(duì)15例肺占位性病變患者進(jìn)行肺腫塊的灌注掃描，其中男9例，女6例，年齡41～74歲，平均57歲。病例中13例經(jīng)手術(shù)、纖支鏡活檢或胸水脫落細(xì)胞檢查證實(shí)為惡性腫瘤，1例為支氣管動(dòng)脈灌注術(shù)見腫瘤染色灶，1例經(jīng)臨床確診后未作病理檢查。所統(tǒng)計(jì)病例中8例未行任何治療，7例曾行化療，但是近期停藥6個(gè)月以上。在病例入組條件中，特別排除了嚴(yán)重心功能及肝腎功能不全者，以便使灌注的峰值時(shí)間趨于一致，同時(shí)也可防止患者檢查中發(fā)生意外情況；另外，排除了病灶貼近膈肌者，以防止呼吸運(yùn)動(dòng)偽影對(duì)圖像產(chǎn)生影響。

掃描技術(shù)

檢查前對(duì)患者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，訓(xùn)練內(nèi)容為在平靜吸氣或呼氣狀態(tài)下屏氣，以盡量減少呼吸運(yùn)動(dòng)偽影對(duì)圖像產(chǎn)生影響。檢查采用多層螺旋CT，掃描程序?yàn)椋菏紫冗M(jìn)行全肺的常規(guī)平掃，通過平掃圖像選定肺內(nèi)結(jié)節(jié)病灶為動(dòng)態(tài)掃描中心層面，應(yīng)用隨機(jī)掃描軟件對(duì)選定病灶進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)掃描。采用120kV、100mAs，采集層面為×24層，重建后為×4層，即有效掃描范圍為28mm，掃描延遲時(shí)間為5s，數(shù)據(jù)采集持續(xù)時(shí)間為30s，螺旋時(shí)間。對(duì)比劑使用非離子對(duì)比劑[歐乃帕克，350mgI·ml-1，通用電氣藥業(yè)有限公司]，劑量50ml，以雙頭泵高壓注射器經(jīng)肘正中靜脈注射，速率6ml·s-1。

圖像處理

將所得圖像傳入工作站后由兩名有經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師分別處理，后處理軟件采用SiemensSensation64系統(tǒng)隨機(jī)軟件包內(nèi)的BODYPCT軟件。參與實(shí)驗(yàn)的兩名醫(yī)師在病灶最大層面選擇、定義動(dòng)脈及感興趣區(qū)劃定方面彼此保持雙盲。感興趣區(qū)的選擇分別采用最高灌注區(qū)、高灌注區(qū)均值和最大層面全腫瘤區(qū)域3種方式。首先在灌注基線期選取腫瘤最大層面，通過目測在偽彩圖熱區(qū)內(nèi)選擇3個(gè)大小為區(qū)域作為感興趣區(qū)，選取其中最大值者作為最高灌注區(qū)，計(jì)算3點(diǎn)的均值作為腫瘤的高灌注區(qū)均值；最大層面全腫瘤區(qū)域法則采用腫瘤最大層面整個(gè)腫瘤范圍作為感興趣區(qū)，軟件系統(tǒng)計(jì)算整個(gè)所選區(qū)域的灌注值均值，劃定區(qū)域內(nèi)、病變以外的含氣肺組織會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)排除，不加入計(jì)算。以這3種方法分別獲得血流量、血容量、表面滲透性3個(gè)灌注參數(shù)作為對(duì)比指標(biāo)。

統(tǒng)計(jì)分析

將以上方法所獲數(shù)據(jù)采用軟件分析處理。統(tǒng)計(jì)分析分為兩部分。其一，旨在研究每種感興趣區(qū)選擇方法中主觀因素對(duì)數(shù)據(jù)可重復(fù)性的影響，選用Kappa值作為統(tǒng)計(jì)指標(biāo)：將兩名觀察者所獲數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，并將各自轉(zhuǎn)化后的計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)輸入SPSS軟件，根據(jù)兩人對(duì)每項(xiàng)參數(shù)的不同測量值計(jì)算每種灌注參數(shù)的Kappa值。該統(tǒng)計(jì)方法，每個(gè)灌注參數(shù)值均由兩名醫(yī)生以同一組灌注圖像用同樣的方法處理得到，因此，可以最大程度排除非主觀因素對(duì)結(jié)果的影響，比較直觀而且定量地比較每種感興趣區(qū)選擇方法中主觀因素所致偏倚的大小。其二，旨在研究每種感興趣區(qū)選擇方法中非主觀因素對(duì)數(shù)據(jù)可重復(fù)性的影響：將兩名觀察者所獲數(shù)據(jù)取平均值作為有效值，進(jìn)行可重復(fù)性參數(shù)的比較。檢驗(yàn)采用SPSS軟件提供的Descriptive方法，并以所得的標(biāo)準(zhǔn)偏差和平均值手工計(jì)算數(shù)據(jù)的變異系數(shù)。以兩名觀察者所獲數(shù)據(jù)取平均值進(jìn)行檢驗(yàn)，目的是盡量排除主觀偏倚對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的影響，由此得到的可重復(fù)性和正態(tài)性指標(biāo)，反映的是腫瘤血管自身變異等非主觀因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

2結(jié)果

兩名醫(yī)師分別用3種方法測得的3種灌注參數(shù)，共9組資料，所得的Kappa值見表1。表1兩名觀察者以３種方法測３種

灌注參數(shù)的Kappa值

方法血流量血容量表面滲透性最高灌注區(qū)法高灌注區(qū)均值法最大層面全腫瘤區(qū)域法如表1中所示，第3排的Kappa值最高，即兩名觀察者以最大層面全腫瘤區(qū)域法定義感興趣區(qū)所得數(shù)據(jù)更趨向于一致，這意味著該方法相對(duì)于其他兩種方法更加有利于避免主觀偏倚的產(chǎn)生，得到的結(jié)果可重復(fù)性更高。第2排除了血容量一項(xiàng)的Kappa值略小于第1排之外，其他兩項(xiàng)參數(shù)大于第1排，這表示高灌注區(qū)均值法在這兩項(xiàng)參數(shù)的測量方面較最高灌注區(qū)法仍有較高的可重復(fù)性。

3種感興趣區(qū)選擇方法所獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS軟件的Descriptive分析后得到的結(jié)果如表2所示，根據(jù)表內(nèi)結(jié)果手工計(jì)算得到的變異系數(shù)見表3。統(tǒng)計(jì)的結(jié)果顯示，高灌注區(qū)均值法獲得的各項(xiàng)灌注參數(shù)的資料變異系數(shù)均小于最高灌注區(qū)法，表示其資料變異程度較小，與后者相比數(shù)據(jù)可重復(fù)性相對(duì)較高。最大層面全腫瘤區(qū)域法獲得的各項(xiàng)灌注參數(shù)除血容量的資料變異系數(shù)略微大于最高灌注區(qū)法，血流量、表面滲透性兩項(xiàng)灌注參數(shù)的變異系數(shù)均小于其他兩種方法。表23種方法所得各項(xiàng)灌注參數(shù)的Descriptive分析

BFhotpointBFhotmeanBFWholetumorBVhotpointBVhotmeanBVWholetumorPShotpointPShotmeanPSWholetumorn181818181818181818平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差注：表中BF、ＢＶ和ＰＳ分別表示灌注參數(shù)血流量、血容量和表面滲透性；由于處理所用數(shù)據(jù)來自SiemensBODYPCT軟件后處理得到的原始數(shù)據(jù)，因此ＢＦ的單位為ml·-1·min-1，ＢＶ的單位為‰，ＰＳ的單位為·-1·min-1；表中Hotpoint表示最高灌注區(qū)法，Hotmean表示高灌注區(qū)均值法，Wholetumor表示最大層面全腫瘤區(qū)域法表33種方法所得各項(xiàng)灌注參數(shù)的變異系數(shù)

方法血流量血容量表面滲透性最高灌注區(qū)法高灌注區(qū)均值法最大層面全腫瘤區(qū)域法討論

根據(jù)WHO腫瘤治療手冊(cè)和美國國家癌癥研究所頒布的實(shí)體腫瘤療效評(píng)價(jià)指南，目標(biāo)腫瘤的體積仍是評(píng)價(jià)腫瘤對(duì)治療反應(yīng)的主要指標(biāo)［9］，而相對(duì)于傳統(tǒng)的細(xì)胞毒藥物療法而言，以抗腫瘤血管療法治療的病例，目標(biāo)腫瘤的體積則縮小不明顯［1011］。顯然，這種針對(duì)傳統(tǒng)療法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)無法適用于抗腫瘤血管療法的療效評(píng)價(jià)。而現(xiàn)在，CT腫瘤灌注技術(shù)使無創(chuàng)條件下直接、定量地評(píng)價(jià)腫瘤血管成為可能。但CT灌注技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有完善，灌注檢查的結(jié)果受到多種因素的影響。如Miles等[12]曾經(jīng)報(bào)道16例肺腫瘤灌注患者中6例因呼吸移動(dòng)而使數(shù)據(jù)無法處理。國內(nèi)學(xué)者丁毅等[13]報(bào)道，雖然使用了最先進(jìn)的64層螺旋CT對(duì)SPN進(jìn)行灌注成像研究，掃描速度已經(jīng)提高到·層-1，并且在掃描前已對(duì)患者進(jìn)行了呼吸訓(xùn)練，但是仍遇到多個(gè)不成功病例，其病灶均位于下肺基底段靠近膈面處。此外，心功能不全的患者會(huì)因心輸出量下降而使灌注參數(shù)發(fā)生改變，觀察者個(gè)人的因素以及腫瘤血管自身的變異等等都會(huì)成為混雜因素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是通過合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備還是可以盡量避免的。

本實(shí)驗(yàn)3種不同感興趣區(qū)劃定方法得到了不同Kappa值，顯示了主觀因素對(duì)于結(jié)果的不同影響。很明顯，以最大層面全腫瘤區(qū)域法得到的數(shù)據(jù)受主觀因素影響最小，數(shù)據(jù)可重復(fù)性最高。而高灌注區(qū)均值法所得結(jié)果的可重復(fù)性亦大部分優(yōu)于最高灌注區(qū)法。另外，就變異系數(shù)而言，血流量、表面滲透性的變異系數(shù)均以最大層面全腫瘤區(qū)域法為最小，最高灌注區(qū)法為最大。這種變異系數(shù)差異的產(chǎn)生，排除技術(shù)上的原因，可能的主要原因在于腫瘤血管本身存在時(shí)間、空間上的變異，根據(jù)該理論，腫瘤內(nèi)血管的改變?cè)诮M織學(xué)水平就是不穩(wěn)定的，這就意味著在某一時(shí)刻，即使是腫瘤內(nèi)緊密相鄰的兩點(diǎn)區(qū)域，其血管功能狀態(tài)都可能會(huì)存在很大差異，因此腫瘤內(nèi)的一點(diǎn)并不能客觀地反映腫瘤整體的血管功能，也不能反映腫瘤內(nèi)高灌注區(qū)的功能狀態(tài)。而最大層面全腫瘤區(qū)域法將目標(biāo)腫瘤作為一個(gè)整體加以研究，最大程度地避免了腫瘤血管本身變異對(duì)結(jié)果的影響。同時(shí)，由于該方法計(jì)算的是整個(gè)感興趣區(qū)的平均值，因此測量結(jié)果的高低不僅與局部灌注值的高低有關(guān)，也和腫瘤內(nèi)高、低灌注區(qū)的面積有關(guān)，這不僅使得測量結(jié)果的信息量更大，也有更大的臨床指導(dǎo)意義。而高灌注區(qū)均值法由于增加了

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