【综述】能谱CT在肺部疾病诊断中的研究现状及展望
文章来源：中华放射学杂志, 2016,50(08): 639-640
作者：吕燕 朱海雪 徐秋贞
以瞬时双kVp切换为核心的能谱CT成像技术是CT发展史上的重大变革。其不仅能提供CT值，还能提供单能量成像、能谱曲线、物质密度图、有效原子序数等参数信息，目前已逐渐应用于全身各个系统[1]。能谱CT将影像诊断从形态学范畴带入了功能学范畴，不仅可以高清晰、低剂量成像，还能提供物质定量分析指标及工具，对于肺部疾病的诊断表现出特有的优势，如微细结构的显示、微小病灶的检出、疾病的精准诊断等。因此，笔者就能谱CT在肺部疾病诊断中的研究现状及展望进行综述。
一、微小肺动脉栓塞(pulmonary embolism，PE）的检测
PE是心血管系统疾病中最常见的病死原因，准确而及时地检出PE对患者的治疗及预后至关重要。目前，CT肺动脉成像（CT pulmonary angiography，CTPA）是确诊PE的首选手段，相比于肺动脉造影及放射性核素肺通气，CTPA有其独特的优势，是一项安全、快速、经济的非侵入性检查[2]。CTPA空间分辨率较高，但是对周围动脉及段动脉内栓子的漏诊率较高（53%）[3]，而且也无法评估因肺栓塞引起的肺血流灌注的状态[2]。
能谱CT可以对肺实质的血流灌注进行定量分析，从解剖形态、血流功能等方面对肺栓塞的程度、范围、肺灌注改变等进行评估。Krissak等[3]研究显示，以患者为研究对象，能谱CT检出肺动脉栓子的敏感度为93.8%，特异度为50.0%，阳性预测值为65.2%，阴性预测值为88.9%。以肺段动脉为研究对象，虽然敏感度、特异度不及预期，但是阴性预测值可达94.1%。这说明能谱CT对肺段动脉的栓塞具有很好的排除作用。Pessis等[4]研究显示，碘密度定量分析对肺栓塞具有诊断意义，当碘密度定量值<0.5 mg/ml时，对完全性闭塞与非完全性闭塞有明显的鉴别诊断价值，阴性预测值可达88.4%。此外，还可以通过肺灌注缺失的形态预测栓子的存在，肺灌注缺失形态分为楔形改变、局限性（非楔形）及不均匀斑片状改变3种类型。其中斑片状和局限性肺灌注缺损大部分伴随肺实质的改变，楔形灌注缺失大部分伴随肺栓塞，可以通过楔形灌注缺损区寻找隐匿的栓子[5]。另外能谱CT还可以用于观测肺栓塞患者的预后情况，碘基图可以显示原来栓塞部位的血流灌注情况，提供肺实质血流灌注的定量评估指标，量化评估疗效情况[2]。
二、肺部结节和肿块的定性诊断
肺癌是目前患病率及病死率最高的恶性肿瘤。螺旋CT、高分辨率CT(HRCT）具有高空间分辨率，大大提高了肺癌检出的准确性。但是，仍然有部分结节和肿块病变缺乏特征性表现，误诊、漏诊时有发生。
能谱CT不仅能消除硬化效应，而且还可以提供肺部占位性病变的精确CT值，通过平扫及增强扫描不同时相的能谱曲线的斜率来反映病变的强化特点，有利于病变的定性[5]。另外能谱CT还可以获得碘基图、水基图、能谱曲线、直方图、散点图等多个参数，可以为结节和肿块的定性提供更有用的信息。已有学者提出能谱CT的虚拟平扫图像可以在不影响图像质量及病灶检出的同时降低辐射剂量，具有替代常规平扫的潜能[6]。有研究表明[7]，在0.625 mm的层厚下，高单能量图像与低单能量图像检出肺结节的能力差异无统计学意义，但是在5 mm层厚下，高单能量图像检出肺结节能力高于低单能量图像（P<0.01）。
Hou等[8]研究表明，在70 keV单能量图像下，无论在静脉期还是在动脉期，恶性肿块中央区的净增强CT值、标准化碘物质密度以及恶性肿块中央区及周围区的能量衰减曲线的斜率都比炎性肿块相对应区域低(P<0.01)，同时，恶性肿块中央区及周围区的CT值差值要比炎性肿块高(P< 0.01)。其中在判定肿块良恶性时，以静脉期肿块中央标准化碘物质密度为判定指标的敏感度和特异度最高，分别为86%、100%。Aoki等[9]研究表明，对于恶性肿块本身而言，随着肿块增大，平均碘物质密度值减小，而水密度值和CT值与肿块大小没有关系，而磨玻璃样结节的水密度和CT值明显低于实性结节(P<0.01)，而碘密度值两者间差异无统计学意义，这是因为碘密度值与肿块血流量有关，而水密度值及CT值与肿块通气量有关。
三、纵隔淋巴结的定性诊断
目前，常规CT对纵隔淋巴结的分析主要依据其大小及形态，缺乏准确性。另外由于不同组织来源的肿瘤相应的淋巴结的病理类型也各不相同，对淋巴结的定性分析有助于肺内病变的诊断。
据刘金刚等[10]研究，观察肿大淋巴结的最佳单能量水平是70 keV，且在70 keV下淋巴瘤与肺腺癌、肺鳞癌转移性淋巴结的CT值及碘含量差异具有统计学意义。但肺腺癌与肺鳞癌转移性淋巴结CT值及碘含量差异未见统计学意义。另外，淋巴瘤、肺腺癌及肺鳞癌转移性淋巴结的水含量差异无统计学意义。但是毕正宏等[11]研究提示，纵隔恶性组淋巴结CT值明显大于良性组淋巴结（P<0.01），两组正常肺组织、胸壁肌肉组织及淋巴结的CT值、CT变化值、碘密度、水密度及有效原子序数差异均无统计学意义，且良性组淋巴结与恶性组淋巴结能谱曲线差异亦没有统计学意义。可见能谱CT对纵隔淋巴结的定性诊断尚存在争议，需要更多的临床研究来证实。
四、肺血流及通气障碍的评估
肺部疾病会引起不同程度的肺血流及通气障碍，以往对肺血流及通气功能的评估主要是依据肺核素通气和灌注显像，该方法敏感度很高，但特异度较低，且不能有效地判断引起肺血流通气障碍的原因[12]。而能谱CT可以凭借其瞬时高低kVp切换技术获得双能量成像及不同能量下各种物质密度的信息，经后处理得到单能CTPA图像、肺灌注图像及最小密度投影（MinIP）图像，有效地反映肺的解剖结构信息以及肺组织的血流灌注状态[12]。
除了PE外，肺通气、肺膨胀不全，肺实变和肺肿瘤也可以引起肺灌注缺失[4]。于蒙蒙等[12]研究认为，PE分为完全型和不完全型，完全型PE的碘基图呈灌注显著减低，MinIP图像中栓塞区呈低密度。部分不完全型PE呈灌注减低，MinIP中灌注异常区无充气或充气稍增加。肺磨玻璃样改变患者的CTPA图像是正常的，病变区碘基图呈斑片状灌注增高，病变区MinIP中亦呈斑片状充气减低。肺动脉高压患者碘基图上呈弥漫性的灌注缺损而CTPA图正常，未见明显栓塞，MinIP中灌注缺损区充气增加。弥漫性肺气肿患者碘基图及MinIP图表现与肺动脉高压相似。间质性纤维化患者碘基图灌注明显减低，MinIP充气显著降低呈高密度。
五、尘肺的诊断
我国尘肺病高居职业病之首，目前我国尘肺病定量分析主要依据CT值。但是因为常规CT的X射线是混合能量，会产生硬化效应，影响定量分析准确性。能谱CT以水和SiO2作为基物质对，获得物质分离图像，并定量分析患者肺组织内的SiO2量。王英杰和贺文[13]研究表明，尘肺患者肺组织内SiO2沉积量与对照组非接触尘人员差异有统计学意义（P<0.05)。一期尘肺肺组织SiO2沉积量为（8.20±1.51）mg/ml，二期尘肺肺组织SiO2沉积量为（12.50±1.07）mg/ml，差异有统计学意义（P<0.05）。通过能谱CT可以定量分析肺组织的SiO2沉积量，为尘肺的早期准确诊断以及与其他疾病的鉴别提供一种全新的定量分析方法，并通过定期监测处于易患尘肺工作环境下人员肺组织的SiO2含量，来改善其工作环境以及预防尘肺的发生发展。
综上所述，能谱CT在肺部疾病的应用已经体现出独到的优势，尤其在肺栓塞的诊出及肺结节和肿块定性方面已有大量文献证实。对纵隔淋巴结的定性诊断、肺血流及通气障碍的评估及尘肺的诊断方面，能谱CT的优势尚不显著或存在争议，尚需进一步去研究。另外肺部涉及的疾病非常多，能谱CT在其他肺部疾病是否也有优势仍需要更多的学者发现和研究。能谱CT目前尚处于科研阶段，其物质分离还依赖于双基物质成像原理，随着定量影像研究的需求提高，多基物质分离技术将成为能谱成像发展的热点，基础物质准确的定量分离，有助于肺部疾病的鉴别诊断。利用能谱成像，组织纹理强化特征也会随着能量的变化而变化，特征纹理的变化和物质定量的结合，同样会拓展能谱CT在肺部的临床研究。
参考文献（略）