顾秀婷，尹笑笑，吴云江，张 勇，赵 义，谢晓亮

随着计算机体层成像（computed tomography，CT）快速的发展， 低剂量CT 扫描普遍用于肺癌的筛查，使肺癌能够在早期得到确诊[1]。 这为肺癌的微创手术开创了新的时代，肺解剖节段切除已经成为早期肺癌肺叶切除的替代品，解剖节段切除可以最大程度地保留健康肺组织，保证患者后期的生存质量，而且可以取得与肺叶切除相当的手术效果[2，3]。肺静脉是肺段与亚肺段之间功能解剖单元的解剖间隙，靶肺段的解剖性切除目的是完整地切除靶段， 切断靶段的动脉、静脉和支气管，保留段间静脉，最大程度地保留余肺结构和功能[4]。因此，肺段的解剖性切除需要胸外科医生对于肺部支气管血管有一个空间上的立体感，准确地定位及判断其血管有无变异。 西门子双源CT 双能量扫描可以得到不同能量级的图像，不同能量组织的对比度也不同[5]。因此，笔者旨在比较肺结节患者行双能量肺静脉扫描后获取不同能量图像， 总结出对比度、信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）及肺部血管显示较好的图像，构建清晰的肺三维支气管血管成像（threedimensional computed tomography bronchography，3DCTBA），从而为胸外科医生手术方案的确定提供可靠的理论依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料

回顾性分析2020 年4 月至2022 年3 月在扬州大学附属医院行肺结节手术患者115 例， 其中男性55 例，女性60 例；年龄24 ～81 岁，平均年龄61.3 岁（标准差11.8 岁）； 病灶直径0.4 ～2.4 cm， 平均直径1.19 cm（标准差0.50 cm）；病程1 天～2 年，平均病程2.5 个月（标准差4.24 个月）。

选择标准：肺部局灶性病变疑似恶性结节；所有患者均在术前进行肺静脉成像；肺静脉检查前签署增强检查知情同意书并且要求家属陪同；此次研究经医院伦理审查委员会批准 （审批号为2022-YKL5-18-008），患者均知情同意。

排除标准：多发原位癌、淋巴结转移、肺楔形切除术、小细胞肺癌及以往有对比剂过敏者。

1.2 方法

1.2.1 CT 扫描

采用德国西门子Force 双源CT。 对所有患者行肺静脉双能量扫描，A 球管80 kV，B 球管（Sn）150 kV，CARE Dose 4D 自动毫安监测，层厚5.0 mm，旋转时间0.25 s，准直宽度192.0 mm×0.6 mm，螺距0.55。

扫描方法：①患者水平仰卧位，两臂上举抱头，训练患者吸气屏气，扫描范围包括整个胸部；②获取定位像后在气管隆突下2 cm 扫监测层，同时显示肺动脉干及升主动脉，采用小剂量监测法（test bolus），高压注射器设置320 mgI/mL 的碘克沙醇15 mL，流率4 mL/s，同时按下曝光键及注射药物按钮，至肺动脉及升主动脉内造影剂由暗变亮再变暗后停止扫描；③绘制造影剂在肺动脉干及升主动脉的峰值曲线，获得造影剂在肺动脉干及升主动脉峰值时间；④高压注射器A 管设置好30 mL 的造影剂，B 管设置30 mL 0.9%氯化钠溶液（生理盐水），调取胸部肺静脉的双源序列，将升主动脉造影剂峰值时间输入后同时按下曝光按钮及注射药物按钮， 药物注射结束后注射0.9%氯化钠溶液（生理盐水），扫描结束。

1.2.2 图像处理

图像扫描结束后在Syngovia 工作站上进行后处理。 80 kV（A 组）、（Sn）150 kV（B 组）及线性融合M-0.6（C 组）是扫描后获得。 然后将A 组和B 组图像调入Syngovia 工作站上，选取优化对比软件，采用系统默认融合系数，默认融合窗位150HU，窗宽200 HU，获得重组非线性融合图像（D 组）。

由2 名主治及以上的影像科医师分别测量4 组图像的肺静脉干CT 值、竖脊肌CT 值、右肺上静脉及右肺中动脉CT 值，并计算平均值。选取感兴趣区约0.2 cm2，同一层面胸前正中处空气标准差为噪声（noise，N），计算肺静脉干SNR= 肺静脉干平均CT 值/N，肺静脉干对比噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR）= （肺静脉平均CT 值- 竖脊肌平均CT 值）/N。 右肺上叶静脉与右肺中叶动脉差值（V上-A中）和右肺上叶静脉CT 值较右肺中叶动脉CT 值增加的比率（V上-A中）/A中，比较4 组间SNR、CNR、（V上-A中）差值及（V上-A中）/A中。

1.2.3 图像评价

根据比较结果选取最佳组数据导入Mimics 软件进行3D-CTBA，根据临床需求将图像分为优、良、差3 个等级。 肺静脉标记为黄色，肺动脉标记为红色，支气管标记为白色。 优：亚段肺动静脉及支气管伪彩区分显示清晰。 良：段肺动静脉及支气管伪彩区分显示清晰。差：肺动静脉及支气管不能通过伪彩显示清晰。

1.3 统计学方法

采用SPSS 23.0 统计软件进行数据分析。 计量资料采用均数± 标准差表示， 对4 组数据先进行Levene 方差齐性检验， 各组间比较用单因素方差检验。观察者间测量的一致性用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）分析，ICC ＜0.40，观察者间测量的一致性较差；ICC 介于0.40 ～0.75， 观察者间测量的一致性中等；ICC ＞0.75，观察者间测量的一致性好。 P ＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 观察者间测量一致性结果分析

两名主治及以上的影像科医师分别测量4 组图像对应组织的CT 值， 两者间的测量值经一致性分析，一致性均较好，其中4 组图像肺静脉干的ICC 分别为0.991、0.987、0.985、0.994，竖脊肌的ICC 分别为0.877、0.885、0.887、0.895。

2.2 4 组图像比较结果

4 组图像的SNR 和CNR 均不同且差异有统计学意义（P<0.05）（表1）。D 组图像SNR 和CNR 最高，与D组比较，A、B、C 组tSNR分别为-2.227、-8.199、-5.906，tCNR分别为- 2.111、- 8.756、- 5.920。 肺静脉与动脉CT 值差值对比结果均不同，D 组图像肺静脉与动脉CT 值差值最大，且右肺上叶静脉CT 值较右肺中叶动脉CT 值增加的比率最高，与A 组差异无统计学意义（P ＞0.05），与B、C 组差异有统计学意义（tV上-A中=- 9.207、- 4.167，tV上-A中/A中= - 4.396、- 3.102，P ＜0.05）。

表1 不同能量4 组数据比较Tab.1 Comparison of energy data in 4 groups

2.3 三维肺支气管血管成像评价

将D 组图像导入Mimics 软件进行3D-CTBA，根据临床需求评价图像，111 例图像为优，3 例为良，1例为差。 见图1、2。

图1 1 例47 岁女性患者双能量肺静脉评分为优3D-CTBAFig. 1 Image of 3D-CTBA in 47-year-old female patient with dual-energy pulmonary vein score of excellent

图2 1 例67 岁男性患者双能量肺静脉评分为良3D-CTBAFig. 2 Image of 3D-CTBA in 67-year-old male patient with dual-energy pulmonary vein score of good

3 讨论

近些年随着低剂量螺旋CT 的快速发展，肺癌的检出率大大提高，手术方案直接影响患者术后肺功能的恢复[6]。 电视辅助胸腔镜手术逐渐替代肺部恶性肿瘤的开胸手术，有文献报道早期肺癌的胸腔镜下肺解剖节段性切除可以最大程度地保留健康肺组织，有利于保护肺功能，减少术后并发症的产生[7]。肺静脉是肺段及亚肺段之间功能解剖单元的解剖间隙，术前需了解结节与段间静脉的关系，判断需要切除的血管及支气管，保留段间静脉[8]。段间静脉的误切是导致术后咯血的主要原因，因此肺血管的准确定位及判断其有无变异，可有效减少术后咯血及肺损伤漏气机会，更好地保护余肺结构和功能的完整性。三维肺支气管血管成像的出现满足了这一技术要求，不仅能显示变异血管还能精确地测量血管至病灶的距离[9]。因此，做出满足临床需求的三维肺支气管血管非常重要，这对影像科医生提出了巨大的挑战。

在肺支气管血管成像中，肺动静脉内造影剂要达到一定的浓度差，才能重组出比较理想的图像。 在笔者研究中胸外科的医生希望得到充满高浓度造影剂的肺静脉，而肺动脉没有或者只有少量造影剂，因此在检查过程采用test bolus 测试法充分考虑患者的个体循环差异，先用小剂量测试肺动脉及升主动脉造影剂的峰值时间，这样避免因设置固定的触发阈值而导致扫描失败。 而且用test bolus 测试法，通过精准地测试造影剂在血管内的峰值时间，减少注射过多造影剂而给患者带来后续的不良反应[10]。在笔者研究中D 组图像的肺静脉与动脉CT 值差值最大， 平均值达到328.5 HU，重建图像能清晰的分清亚段肺动静及支气管，这与钟晶等的研究一致[11]。 B、C 组的肺静脉与动脉CT 值差值平均值在200 HU 以下， 重建出的三维肺支气管血管图像不能满足胸外科医生的要求。

双源CT 使用两套独立的球管-探测器系统，可同时获得同一物质在高低不同能量下的物质衰减系数。 在双能量肺静脉CT 扫描时可以得到高低两组能量的图像，即80 kV 和（Sn）150 kV 的图像，80 kV 图像组织内造影剂的CT 值高，便于观看血管且容易发现病灶， 但是图像噪声大，（Sn）150 kV 的图像噪声小，图像看起来更细腻，但组织造影剂CT 值低，血管和病灶与正常组织对比差，容易遗漏病灶[12]。 目前临床上经常用的图像是线性融合图像即融合了60%的80 kV 的图像及40%的（Sn）150 kV 的图像，兼顾了血管及病灶的显示也提高了图像SNR。 但是在实际工作中笔者希望软组织噪声更低， 采用更多的高kV图像的CT 值，而少采用低kV 图像的CT 值，血管及病灶多采用低kV 图像的CT 值， 因此非线性融合软件根据不同的CT 值进行不同的融合，并根据融合的窗位和窗宽自动优化图像的CNR。 非线性融合技术是双源CT 独有的图像处理技术，根据显示要求可以对每一个像素进行不同能量的融合。笔者研究对双能量肺静脉CT 各组图像进行统计学分析，发现非线性融合的图像SNR、CNR 较其他组均高，肺静脉较肺动脉CT 值增加的百分比最高，用非线性融合图像进行三维支气管血管重建得出的优质图像达97%， 为临床手术方案的确定提供了必要的理论依据。在卢光明等[13]研究中也证明了非线性融合技术在肺部血管成像中的应用。非线性融合技术在其他部位成像中也得到了广泛的应用[14]。有研究报道对于肺部的解剖节段切除手术，开发了很多肺部血管及3D-CTPA 软件[15~17]，但是3D-CTPA 在临床应用中存在一些局限性[18]，因为软件包并不是全自动的，而是把影像科做出的图像导入软件程序然后人工进行处理，需要依赖影像科医生扫描的图像质量，因此笔者研究以在实际工作中进一步提高肺静脉的图像质量为目标，充分利用了双能量CT 的优势，将非线性融合技术用于改善肺血管的显示。 最终经统计发现，97%图像能较好地满足胸外科医生术前的定位，为胸外科手术方案的确定提供可靠的理论依据。

综上所述，基于非线性融合技术肺支气管血管图像SNR、CNR 更高，且肺静脉与动脉CT 值差值最大，能够精确地发现肺血管是否有变异及还原肺部结节与支气管、动静脉及周围组织的关系，为胸外科医生手术方案的制定提供重要的理论依据，从而减少手术出血和并发症的发生，提高患者术后生存质量。