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编号:10246259
胸部肿瘤影像诊断技术应用的进展
http://www.100md.com 《肿瘤》 2000年第6期
     作者:张国桢

    单位:上海华东医院 上海 200040

    关键词:胸部肿瘤;诊断显像

    肿瘤000601

    中图分类号:R734,R730.44 文献标识码:A 文章编号:1000-7431(2000)06-0393-03

    在胸部肿瘤影像诊断中计算机X线摄影(compute radiography, CR)、直接摄影(direct radiography,DR)、X线CT、MRI及核显像(nuclear imaging)等检查设备的技术数据采集及处理都必须依靠计算机完成。随着计算机运算速度和计算容量的飞速发展,胸部肿瘤影像的密度分辨率、空间分辨率已明显提高,同时检查速度也明显加快。计算机的应用对提高胸部肿瘤的诊断效果起着无可比拟的重要作用。由此导致了胸部肿瘤诊断技术的不断提高。
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    一、数字摄影(digital radiography,DR)在胸部肿瘤诊断上的应用

    计算机X线摄影(CR)系统是利用成像板(imaging plate)代替胶片曝光后用激光扫描提取信息并进行处理,它的临床应用大大加速了传统X线摄影的发展,实现了X线摄影信息数字化的成像。由于CR具有影像处理储存、传递功能、密度分辨率高和宽容度大的特点,肺野内的结节、肿块、血管、支气管、纵隔内结构、横膈周围的隐蔽区以及乳腺结构均能清晰显示,并可减低受线剂量。如对肺癌的诊断上经CR高对比率影像处理后的CR胸片可清晰显示结节或肿块的内部结构和边缘表现:毛刺、肿瘤血管聚集、胸膜凹陷、阻塞性气肿、肺不张等。优于常规胸片及分层片。因此CR系统在胸部检查中具有特殊的作用和价值。DR系统是指在较低曝光剂量条件下直接得到有相当高分辨率的数字化X线影像,无需激光处理也称为direct digital radiography(DDR)系统。DR胸部图像的空间分辨力可达到2560×3072,可满足绝大部分诊断需要。另外,DR图像的动态范围可达到14 dB以上,线性度在1%范围内,大大优于传统X线胶片。它既提高了胸部病变的显示能力和诊断的准确率,同时也对病变性质的鉴别提供了重要的信息[1]
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    二、CT增强和MRI增强在胸部肿瘤诊断上的应用

    在CT增强扫描中,一般规律是恶性病灶在增强扫描后,在肺动脉期内(15s)可有“CT血管成像征”(CT angiogram sign)出现,以后灶内CT值逐渐升高,到2分钟时形成强化高峰,以后又逐渐下降;良性肺结节灶在增强扫描后,灶内CT值轻微上升或不升高,在2 min内不形成强化高峰(血管瘤除外)。对恶性肺结节而言,增强前后的CT差值应≥20~30 HU,才有诊断价值和鉴别意义。此阈值可信区间(confidence interval, CI)之敏感度及特异度均达90 %。CT增强扫描中特殊规律是当恶性病灶增长速度大大超过血供速度,在肿瘤中央出现液化、凝固性坏死或玻璃样变性时,则可不增强或周边的少许肿瘤组织显示出边缘不连续性强化。因此有出现假阴性的可能。

    应用顺磁质Gd-DTPA(马根维显/维影钆胺注射液)作静脉注射MRI增强扫描,通过不同病变、不同强化模式和强化程度的测定也可在鉴别肺结节的良、恶性上作出判断。肺癌与结核瘤因血供差异,特别在微血管床方面,对Gd-DTPA弥散不同,是两者相鉴别的病理基础。其一般规律是在T1WI图像上肺癌的信号强度经Gd-DTPA注射后在3 min~10 min内升高1.4~1.6倍。结核瘤则无强化或仅有周边薄层环状强化,与肺癌有所不同。由于有些炎性病变也可强化,故与CT一样可以出现假阳性病例,在鉴别诊断中应特别引起注意。对Gd-DTPA的增强目前结论是并不比平扫MRI或增强CT优越。仅对某些选择性的困难病例如判断肿瘤周边部位的侵犯与复发具有一定价值[2]
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    三、CTA和MRA在胸部肿瘤诊断上的应用

    CT血管造影(CT angiography,CTA)是螺旋CT应用方面的重要进展之一。它从肘前静脉用CT专用自动力注射器作团注法(bolus)注入碘造影剂的快速技术作多方位、多角度的图像重建可观察肺动脉1~4级血管腔内有无充盈缺损,这对诊断肺癌侵犯肺动脉形成瘤栓、肺动脉栓塞及肺梗塞能提供直接的形态学依据。

    MR血管造影(MR angiography,MRA)是需要静脉注射造影剂再通过图像后处理来直接显示肺动脉瘤栓信 号的无损伤性检查方法。在MRA上可清晰地显示亚段的肺门和肺内动静脉,甚至可观察到肺动脉第7级分支。在肺癌病人中,MRA可显示血管的狭窄、变形、压移和近端肿瘤所造成的远端灌注缺损。肺MRI和MRA联用可以评价肺及肺血管形态和功能特性的改变。所提供的信息对于胸外科手术治疗方案(楔形切除、叶切除、全肺切除或不切除)的选择有肯定的价值。

, 百拇医药     四、CT与MRI在1997新修订的TNM分期上的应用

    1.T-肿块 T2与T3的主要区别在于前者仅累及脏层胸膜,而后者肿块已累及壁层胸膜及胸壁或肺上沟区。两者之界限在影像上都以胸膜外脂肪层的存在与否来决定。CT与MRI诊断T3的标准都是以正常胸膜外脂肪结构破坏→消失为标志代之以软组织密度(CT)及局限性高强度信号的软组织影像(MRI,T1WI及T2WI)。MRI比CT优越之处在于其矢状及冠状位图像更有利于显示T3-肺上沟即肺炎区的胸壁受侵情况。由于T3N0M0病变的五年生存率与T2N1M0相似,均在22%,故经修订后将原属Ⅲa期的T3N0M0现归入Ⅱb期病变。CT与MRI诊断T4的标准是出现恶性胸水或血管、气管、附近骨骼有破坏征象。若肿块评为T4(包括同侧肺内出现多发卫星癌灶)则不论N如何,即定为Ⅲb期,也就意味着无手术指征。
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    2.N-淋巴结 为了结束现在美国癌症联合委员会(American Joint Committee on Cancer,AJCC)和美国胸腔协会(American Thoracic Association,ATS)同时使用的两种淋巴结分组系统造成的混乱,在1996年通过了新的划分为14组纵隔淋巴结分区系统[3,4]

    由于淋巴结的分组对肺癌的分期起着重要的关键作用。因此将AJCC(1997)ATS(1983~1988)胸部淋巴结命名系统的异同对照使用[5,6]总结(见附表)。一般认为淋巴结短径超过1.0 cm视为异常。肺癌病人纵隔淋巴结直径小于1 cm者13 %有转移;直径2 cm~3 cm者有62 %有转移;直径4 cm以上者100 %有转移。10R及11R区的假阳性率最高(0.28 %);10L及11L区的假阴性率最高(0.83 %)。CT与MRI在诊断纵隔淋巴结转移的准确性上并无显著差异。但由于MRI空间分辨力差,CT图像上多个小的邻近淋巴结,在MRI上可呈1个单一大的肿块造成淋巴结增大的错误。此外,MRI难显示钙化,使增大且有钙化的良性淋巴结被误为恶性增大的淋巴结。但是MRI冠状位显示5组(主动脉窗组)、7组(隆突下组)淋巴结优于CT,对10组(肺门组)淋巴结,MRI无需注射造影剂,依其流空效应即可显示清楚,明显优于CT。
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    附表 胸内淋巴结分组对照表

    AJJC编码、名称和分期(1997)

    ATS编码、名称和分期(1983~1988)

    1

    最上纵隔组

    同侧N2,对侧N3

    1 锁骨上组:系新增补,借用原组码

    均为N3

    2

    上气管旁组

    同上
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    2 名称不变,包括原最上纵隔组

    同侧N2,对侧N3

    3

    血管前气管后组

    同上

    取消。血管前组并入2、4组,气管后组并入8组

    4

    下气管旁组

    同上

    4 名称不变,包括部分原气管前组

    同上

, 百拇医药     5

    主动脉弓下组

    同上

    5 主动脉窗组:系重新更名,内容同前

    同上

    6

    主动脉旁组

    同上

    6 前纵隔组:系重新更名,包括部分原气管前组

    同上

    7

    隆突下组

    同上
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    7 不变

    同上

    8

    食管旁组

    同上

    8 不变。包括原气管后组和肺韧带组

    同侧N2

    9

    肺韧带组

    同上

    取消。并入8组

    10

    肺门组
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    同侧N1,对侧N3

    10右侧更名为气管支气管组(10R)

    同侧N1,对侧N3

    11

    肺叶间组

    同上

    11 更名为肺内组

    同侧N1,对侧N3

    12

    肺叶内组

    同上
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    取消。并入11组

    13

    肺段内组

    同上

    取消。并入11组

    14

    肺亚段组

    同上

    14膈上组(心包周围)

    同侧N2,对侧N3

    3.M-远处转移 肺癌若有远处转移则划入Ⅳ期。其常见部位为对侧肺内、肾上腺、脑、肝、和骨骼。一般对前4个脏器很容易与肺同时检查来决定肾上腺、脑、肝是否有转移。对骨骼转移的首选方法是核素扫描,准确度达89%。
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    在肺癌TNM分期中,CT与MRI的联合应用与两者单独分别使用比较,其诊断准确度并不明显增高。有时甚至还降低特异度。因此可以认为CT与MRI在TNM分期上互相参考以期提高准确度的观点是并不可取的。

    五、CT仿真气管内窥镜新技术的应用

    螺旋CT的应用,对肺癌的准确诊断率已提高至85%~90%的水平。这是因为对肺部病灶作连续扫描已可做到1 mm的切层且无扫描盲区,因此可对病灶作出三维立体图像。这种3D图像可以是病灶表面成象,也可以是管腔内成象。近年来计算机虚拟现实(virtual reality)技术的应用,创造出一种新的图像重建方法,即CT仿真内窥镜(virtual endoscopy,VE)。CT仿真气管内窥镜(virtual bronchoscopy)就是其中之一,它可通过一系列螺旋CT扫描的重建(rendering)处理及经管腔导航技术(navigation)或漫游技术(fly through)即可模拟支气管内窥镜(FOB)检查的全过程,还可以进行伪彩色编码,使影像逼真,它为螺旋CT开发出一种新的功能,也开拓了新的临床应用领域。
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    这一获取人体腔道内三维或动态三维解剖结构图像的新方法,其优点是:(1)为无损伤性检查方法;(2)可显示段及亚段支气管;(3)能从支气管腔闭塞和狭窄的远端观察病变;(4)可同时显示多方位的管腔外的解剖结构,且对壁外肿瘤精确定位、确定范围;(5)可模拟纤维内窥镜的检查过程,有助于FOB医师的培训。其缺点是:(1)不能显示病变颜色,不能发现充血水肿等炎性病变;(2)无法观清粘膜下病变,单凭VE很难作定性诊断;(3)可有伪影影响;(4)不能进行活检。气道VE的适应证为(1)显示小儿或成人的先天性和后天性支气管病变;(2)发现气道狭窄并追寻病因;(3)为气管、支气管置放内支架作术前定性、术后复查;(4)可为气道受阻、气管镜检查失败者或气管镜检查禁忌者作检查;(5)可以替代纤维支气管镜在肿瘤病人术后、放化疗及介入治疗后进行随访检查[7]

    六、影像医学在胸部肿瘤诊断上的应用

    99mTc-MDP全身骨显像已是肺癌术前的常规检查有无骨转移和术后早期发现骨转移灶和疗效检测的重要方法,比X线检测骨转移灶早3~6个月。此外67Ga肺显像也可诊断肺癌,并发现纵隔淋巴结转移。67Ga对肺结节病的诊断也有特殊意义,可表现为肺门八字影和熊猫脸。肺灌注和肺通气显像是呼吸核医学的两个重要方法,对肺梗塞的诊断价值很大。
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    此外,正电子核素F标记的脱氧葡萄糖(18FDG)正电子CT(PET)显像已成为胸部肿瘤诊断的重要方法之一。对肺癌诊断的敏感性及特异性均在95%以上。但由于此设备极其昂贵,检查费用颇高,不如CT、MRI那样能达到广泛、普及应用的价值。目前CT、MRI仅能反映心脏和大血管的形态解剖,而核素心功能测定能正确、客观和早期发现心肌的心缩和舒张功能改变和不协调性对冠状动脉病变和传导性障碍的早期诊断有重要意义[8]

    总之,通过计算机科学的不断发展,使医学影像学也不断完善。同时也对影像处理技术提出了更高的要求。相信在不远的将来定会通过计算机图像后处理多种功能的开发、立体光电影像及全息摄影(holography)的研制,可为影像诊断开辟更新的领域,肯定在21世纪会有更新的发展。

    张国桢,男,大学本科,主任医师

    参考文献
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    [1]祁吉,高野正雄(日).计算机X线摄影〔M〕.北京:人民卫生出版社,1997:59.

    [2]张国桢.CT及MRI诊断肺癌的进展〔J〕.实用肿瘤杂志,1997,12:248

    [3]Mountain CR. Revisions in the international system for staging lung cancer〔J〕. Chest,1997,111:1710

    [4]Mountain CF, Dresler CM. Regional lymph node classification for lung cancer staging〔J〕. Chest, 1997,111:1718

    [5]Tisi GM, Friedman PJ, Peters RM, et al. Clinical stanging of primary lung cancer. American Thoracic Society node mapping scheme〔J〕. Am Rev Respir Dis, 1983,127:659

    [6]Glazer HS, Aronberg DJ, Sagel SS, et al. CT demonstration of calcified mediastinal lymph nodes:a guide to the new ATS classification〔J〕.AJR,1986,147:17

    [7]张国桢.螺旋CT技术的新进展〔J〕.上海医学影像杂志,1999,8:1

    [8]朱承谟.影像核医学进展〔J〕.上海医学影像杂志,1999,8:3

    (收稿日期:2000-04-11), 百拇医药