影像学检查在肺动脉栓塞中的诊断价值及研究新进展
黄 夏，吴英宁（通信作者）
（百色市右江民族医学院附属医院放射科 广西 百色 533000）
肺动脉栓塞（embolism of pulmonary artery，PE）指的是各种内/外源性栓子堵塞肺动脉或其分支引起肺循环障碍的临床和病理生理综合征。在欧洲的相关调研中，PE每年的发病率为60～80/10万[1]，而且大多数致命性PE在院外突然发生，多数仅在死后诊断[2]。研究发现新型冠状病毒（COVID-19）与促凝状态相关，肺栓塞的合并发生率达到21%（95%CI：18）～24%[3]；
当今随着新冠病毒的蔓延、人口老龄化、多排螺旋CT的普及等原因，PE的发病率正逐渐增高，如何早期并明确诊断是降低死亡率及改善预后的关键。
目前诊断PE主要通过临床诊断及辅助诊断（主要为实验室检查、影像学检查）。
临床诊断的主要内容是相应的临床症状和体征，包括突发的胸痛、呼吸困难等，栓子栓塞的部位及严重程度导致临床表现缺乏特异性，甚至有些患者无症状，仅在发现下肢深静脉栓塞后进行的CT肺动脉造影（CT pulmonary angiography，CTPA）检查中偶然发现，因此需要结合辅助检查进行综合分析方可确诊。
PE相关性较高的生物学标志物是D-二聚体，其与身体高凝状态相关，数值处于正常范围时对排除PE具有较高价值，虽其对PE的敏感性很高、特异性却很低（仅为40%）[4]。尽管如此，有学者认为超过4 000 ng/mL的临界值可对可疑PE患者做出良好的阳性预测[5]。也有学者认为可以基于D-二聚体试验阳性结果来制定决策规则指导临床，并预测PE的可能性，减少不必要的CTPA检查[6]。心脏生物学标记物（脑钠肽BNP、肌钙蛋白等）的检测可以提供右心功能障碍和中等风险PE的证据，而右心功能障碍与PE三个月内的死亡率相关，对危险分层及评估具有一定意义[7]。
由于PE缺乏特异性的临床表现，实验室检查特异性也不高，使得临床无法及时得到确切诊断。影像学检查是确诊PE的关键，近年随着影像设备的发展及新技术的出现，使得PE的诊断具有更多选择。
2.1 超声
超声心动图可在肉眼下直接观测肺动脉主干及左右分支的栓子回声，但位于叶级肺动脉及以下就无法直接诊断，但超声可以进行右心功能评估及下肢静脉血栓的筛查。PE合并右心功能不全的患者死亡率明显高于右心功能良好者，在超声下观测右心室活动减退、右心室/左心室横径的比值升高可作为右心室功能障碍及PE严重程度的指标[8]，对患者的预后具有重要意义。深静脉血栓是PE复发的危险因素之一，进行连续的下肢静脉超声检查排查深静脉血栓也是指导临床抗凝的有力指征。
2.2 CT肺动脉造影（CT pulmonary angiography，CTPA）
由于CTPA对PE的敏感性及特异性高、扫描速度快、良好的空间分辨率以及可以多平面重建的能力，已经成为诊断PE的首选检查方法。肺动脉栓子在高密度碘对比剂衬托下，表现为低密度的充盈缺损，因此CTPA可以直接显示血管内栓子而诊断PE，通过后处理软件还可进行多平面重建进行多方位的观测栓子的形态，提高诊断的准确性；
相比段以上肺动脉的栓子，CTPA对亚段及以下栓子敏感性及特异性明显下降，对小栓子的检出情况存在不足。
CTPA可评估右心功能，在CTPA图像上可测量右心室/左心室横径比，比值＞1时可诊断为右心功能不全，有研究表明其与肺栓塞的严重程度及死亡率相关[9]；
CT上右心室增大被独立确定为影响死亡率的危险因素[10]，但对于孤立的右心室扩张，应先排除患者近期是否有机械通气和其他心脏疾病而导致的右心室增大。
肺动脉栓塞指数（pulmonary artery obstruction index，PAOI）与急性肺栓塞危险程度分层具备相关性，周果等[11]的相关研究表明，在CTPA上运用该指数对PE患者进行危险程度评估，可指导临床下一步的治疗方案。
2.3 能谱CT（energy spectrum CT）
2005年西门子公司推出了划时代的双源CT（dual source CT），相比一般的CT，其特点是由双球管、双探测器组成，双球管可以发出高、低两组能量，在得到CTPA图像的同时，利用能量减影还可以得到肺的灌注图，使PE从常规CTPA的形态学迈向功能学诊断的进程。
2008年，GE公司在北美放射学年会发布了具有单源瞬时kVp切换功能的宝石能谱CT，标志着能谱CT的另一里程碑。对比传统混合能量的CTPA，能谱CT单能量成像具备更丰富的诊断信息。在40～70 keV的低能量水平下，可以提高肺动脉内碘对比剂与栓子之间的对比，提高诊断的准确率及信心、优化图像质量，并且使用低剂量的对比剂也可以得到与常规CTPA同等质量的图像[12]；
在80～140 keV高能量水平下会降低对比度，但可以减少硬化伪影。
能谱CT物质分离功能可用水和碘来作为基物质对体现肺组织分布的碘或水含量，因此碘基图相当于实时的肺灌注图，能显示肺栓塞带来的灌注缺损区域，还能测量栓塞区域的碘值，量化肺灌注情况，体现PE的严重程度，并提高段以下肺动脉小栓子的检出率[13]，一定程度上弥补了CTPA对亚段以下栓子敏感性、特异性不足的问题，二者互相补充可以提高诊断准确性及信心。
2.4 减影计算机断层扫描（subtraction computed tomography，SCT）
SCT主要成像原理是增强后的CT图像减去未增强图像，获得碘分布相当肺灌注信息。能谱CT通过物质分离功能得到碘基图，SCT是基于软件算法利用两次扫描得到的碘浓度差获得，但二者得到的碘基图在检测PE方面的诊断性能相当，且SCT具备更高的信噪比[14]，对比能谱CT而言，SCT是一种更为简单、快速、低成本显示肺灌注的方法。
由于SCT是增强前后两次扫描，因此患者的呼吸、心跳等运动会导致得到的肺灌注图存在一定偏倚，因此需要运用到运动矫正软件，但不需要额外的硬件，成本相对低廉，适用于更广泛的应用，尤其是随着配准算法性能和速度的提高，SCT的识别准确度也越来越高。Dagmar Grob[15]认为未来SCT或许能进行动态采集及减少小结构中的运动伪影，从而成为能谱CT的一种替代方法。
2.5 磁共振
磁共振肺动脉血管造影（magnetic resonance pulmonary angiography，MRPA）相比CTPA使用了比碘更安全的钆对比剂，无电离辐射，但成像时间长、需多次屏气意味着需要患者更多的配合，对老人、大面积栓塞、呼吸困难等患者来说是巨大挑战，一些不可控的呼吸运动伪影也会导致图像的模糊、变形，影响栓子的检出。QING FU[16]的一项研究表明MRPA对PE的敏感性从中央叶水平（70.6%～80.0%）下降到低水平（41.7%），但特异性从98.6%升高到100.0%，亚段以下肺动脉的栓子检出仍存在一定局限性。随着更快速的扫描序列（LAVA序列等）的出现，使得成像时间、屏气时间缩短，空间分辨力提高[17]，对不具备CTPA检查条件的病人来说，磁共振检查具备一定的发展前景。
2.6 核素肺通气/灌注显像（V/Q显像）
V/Q显像通过吸入和（或）静脉注射核素，显示肺组织通气/灌注情况，具有较高的敏感性，但由于是二维平面显像，影像重叠及肺内病变干扰导致假阳性较多，特异性不足。V/Q SPECT作为V/Q平面成像的一种进阶方法，将图像由二维变为三维结构，诊断PE的敏感性和特异性进一步提高。而V/Q SPECT/CT是将V/Q SPECT与CT结合起来，在显示通气灌注功能的同时，得到CT三维解剖结构，对一些灌注异常区域如肺气肿、肺纤维化、肺实变、肿瘤等做出合理解释。有研究[18]表明V/Q显像检测PE的敏感性为86.9%，特异性为39.5%，而V/Q SPECT提高了检出率，敏感性为91.3%，特异性为55.8%，增加CT扫描后的V/Q SPECT/CT敏感性达到100.0%，特异性达到97.6%。由于V/Q SPECT/CT的辐射剂量明显低于CTPA，无明显对比剂不良反应，并具备高敏感性及特异性，特别对年轻人、肾功能受损病人，成为替代CTPA的一种备选影像学检查方式。
2.7 X线肺动脉造影
诊断PE的金标准是X线肺动脉造影，但由于是有创、侵入性的检查方式，存在手术并发症及相应风险，造影剂用量较大，肾功能重度受损、心衰等患者均禁忌检查，现逐渐被CTPA所取代。而价格昂贵及基层医院设备落后也成为限制其使用的因素。对于高危、溶栓效果不好的患者，可以在X线肺动脉造影下，进行导管导向溶栓，从而取代传统的手术取栓，研究表明导管导向溶栓可以降低24 h的右心室/左心室横径比及肺动脉高压程度[19]，缓解右心功能负担。对于非血栓性栓塞，比如异物、肺动脉肉瘤等，同样需要在X线造影下进行诊断及治疗。虽然X线肺动脉造影不作为常规诊断PE的检查方式，但在辅助治疗上的具有较高价值。
2.8 计算机辅助诊断系统（computer aided diagnosis，CAD）
CTPA目前是诊断PE的常规手段，但由于肺动脉结构复杂、个体差异、CTPA图像层数过多、栓子形态多样等因素，使得放射科医师需要耗费大量的精力和时间，尤其是在纤细的亚段以下肺动脉中寻找栓子；
近年来CAD成为热门研究对象，类似于目前国内的肺结节的人工智能识别，可以自动识别CTPA中栓子的数量及位置，从而提高放射科医师的诊断效率。
Li[20]的研究表明，基于深度学习的CAD具有90.9%的良好灵敏度和2.0%的平均误报率，对于段以上的肺栓子检出率较高，但由于伪影、造影剂填充不良、容积效应等因素，亚段以下肺动脉栓子误报率较高，无法代替人脑来满足目前的诊断需求，因此人工智能仍需通过更大的样本量学习来提高准确性。随着计算机水平及人工智能的不断发展，相信人工智能辅助诊断会成为未来的医疗趋势。
综上所述，PE是一种危险的常见病，而影像学检查是其中关键的一环。诊断PE的金标准是X线肺动脉造影，但有创、高辐射、高造影剂用量的检查方式带来了相应的手术风险及禁忌证，正逐渐被CTPA所取代，但在X线肺动脉造影下进行导管导向溶栓、手术取栓等辅助治疗上仍具有较高价值；
目前诊断PE的首选检查方法是CTPA，其具备扫描时间短、特异性及敏感性高、图像分辨力高等优点，可以直接显示栓子的充盈缺损改变，但欠缺对段以下肺动脉栓子检出能力。
能谱CT的出现，使得诊断PE迈向功能诊断的新篇章，可以显示段以下肺动脉栓子所致的灌注缺损，弥补了CTPA小栓子检出能力不足的问题，但并非所有栓子都会造成远端的肺组织灌注缺损，结合CTPA进行形态学和功能学的综合分析，或将成为诊断PE的趋势；
SCT不需要昂贵的专用硬件，通过软件算法，就可以得到类似能谱CT的肺灌注碘图，且诊断性能与能谱CT相当，虽然受制于原始图像质量与运动矫正软件的精准度，但仍是获取肺灌注图像较为简单、便捷的一种方法。
V/Q SPECT/CT是CTPA的替代检查方法，具备低辐射、无明显禁忌证等优点，在评估PE方面具备高度的敏感性和阴性预测值，具备广阔的发展前景；
磁共振同样是CTPA的替代检查方法，但其成像时间长，需要患者多次屏气，图像质量跟患者的配合度相关，在段以下肺动脉敏感度较差，通常不作为常规的检查方式；
超声较其他检查方法具备高机动性，虽无法直接诊断大多数栓子，但在评估右心功能、筛查下肢静脉血栓等具备一定价值。目前，CAD对于段以下肺动脉栓子的误报率较高，技术未完全成熟，但随着人工智能的进步及大样本的深度学习，在未来或许可以大幅提升识别的准确性，取代人工、优化医疗资源。X线平片对PE的诊断价值不大，在本综述中不做描述。
每一种影像检查都有其价值，不同的患者应根据实际情况选择合适的检查方式，多种影像学检查的联合应用将大大提升PE的诊断准确性，提供更全面的病情评估，给予临床信心。
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