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首頁 > 科學論文 > > 淺析醫學影像的應用以肺癌篩檢為例
淺析醫學影像的應用以肺癌篩檢為例
>2022-05-21 09:00:00

1998年全球肺癌年發病人數達10517萬人,年死亡人數高達9211萬人。同年我國肺癌年發病人數為2219萬,年死亡人數為21萬。由于多數臨床確診已屬癌癥中晚期,有近80%的肺癌患者在確診年內死亡。該病全球5年平均存活率不足11%,我國僅為8%左右。流行病學分析表明,早期手術切除腫瘤是唯一最有效的治療方法,發現越早則治療后生存時間越長。因此,如何在可治愈階段早期發現癌變一直是肺癌篩檢研究的重點。隨著醫學影像診斷技術發展,出現了CT、MRI、放射性核素顯像等多種新型影像技術,為臨床早期確診肺癌提供了更直接,快捷,準確的方法,大大提高了早期肺癌的診斷率。

一、X線診斷可對肺癌作出初步診斷

X線透視和胸片篩檢肺部病變目前是臨床上最常用的胸部影像檢查手段。胸部X線照片簡便、經濟、易行,適用于大人群的普查和篩選。其對肺癌的發生部位、癌塊大小、形態,尤其是對中央型肺癌和周圍型肺癌并發阻塞性肺不張患者可作出明確診斷。但也存在以下不足:(1)胸部其它組織器官重疊遮擋;(2)膠片致密度低,對比度不夠敏感;(3)腫瘤所致氣管狹窄和肺不張后肺組織遮蓋腫瘤陰影而發生漏診;(4)早期肺癌體積小,多呈浸潤性生長,腫塊實體密度較低和不均勻,與周圍肺組織沒有明確界限,故在X線片上往往顯示不清;(5)攝片技術的變異和閱片水平的高低等因素影響等,從而使該方法對早期肺癌漏診率高達30%,而臨床?期肺癌檢出率僅為29%.

二、胸部CT影像提供了更準確的肺癌早期診斷信息

胸部CT對癌腫塊密度分辨率高于胸部X線10~20倍,并且CT影像可提供無影像重疊肺組織橫斷面圖像,因此胸部CT可發現X線檢查遺漏的隱蔽部位肺癌和癌塊直徑小于2cm的小癌灶。臨床實踐證明,在肺癌的發展、定性、定位和腫瘤分期等方面,CT均是X線診斷技術的重要補充。特別是高分辨CT(high-resolutionCT,HRCT)和螺旋CT(spiralCT,SCT)。

HRCT采用橫斷掃描對腫瘤大小、病變累及部位及范圍做出正確判斷,特別是對于肺尖、心后緣、脊柱旁、食管窩等隱匿部位病灶的顯示較X線檢查具有無可比擬的優點。X線幾乎不能分辨胸腔內軟組織,其檢出腫瘤平均直徑也僅為2613mm.HRCT篩檢可準確顯示直徑在5mm的早期肺癌,臨床上HRCT篩檢包括標準劑量CT和低劑量CT.

Rusinek等利用120kV、200mAs、10mm層厚、10mm間距標準劑量CT及120kV、20mAs、10mm層厚、10mm間距低劑量CT對864例肺癌病例進行研究,發現標準劑量CT組272例中,檢出敏感性為63%,對3、5和7mm結節檢出的敏感性分別為44%、63%和82%.低劑量CT組432例,檢出敏感性為60%,對3、5和7mm結節檢出敏感性分別為37%、62%和80%,兩者差異無統計學意義。由于低劑量CT對病人輻射損傷小,更易被臨床醫生和病人所接受。

同樣,常規CT篩檢也存在假陰性和假陽性的問題,其原因包括:(1)技術原因,包括部分容積效應、心臟和呼吸偽影、掃描間隔過大等因素。(2)人為因素,主要是觀察者識別和分析水平的差異。常規CT掃描的層厚一般為10mm,若小于10mm的腫瘤,勢必因容積效應難以準確收集病變信息。

研究表明,CT對顯示肺癌肺門及縱隔淋巴結轉移的敏感性為69%,準確性57%.由于轉移淋巴節在形態學上缺乏特征性改變,因而具有一定的局限性和不確定性。采用薄層CT掃描技術可解決此類問題。1~2mm層厚可顯著降低容積效應的影響。在引導肺穿細胞學活檢方面,由于該技術局部解剖結構清晰,定位準確,能有效避免局部誤傷,大大提高了肺癌細胞活檢的準確性和成功率。

1990年Naidich等提出胸部SCT的概念。該技術在一次屏氣內(15~20s)完成全肺掃描,包括快速連續數據采集,1~10mm層厚回顧重建,消除呼吸運動偽影,減少心臟搏動對鄰近結構的影響,有利于發現小病灶。就檢出率而言,SCT明顯高于常規CT,具有更高敏感性和特異性,其優點是可以對外周型肺癌在發生轉移前進行診斷,同時減低CT輻射對病人的損傷。Tskeshi等應用50、40、30、20和10mAs進行全肺掃描分析發現,50、40和30mAs對肺掃描圖像無明顯差異,但10mAs與50、40、30和20mAs比較差異有統計學意義,故20mAs可作為低劑量SCT篩查肺癌的條件。與X線肺癌篩檢確診率比較,低劑量SCT檢出肺非鈣化結節為胸片的3倍(23%:7%);肺癌為4倍(217%:017%);I期肺癌為6倍(213%:014%)。而在SCT檢出的肺癌中96%可以手術切除。常用降低SCT輻射劑量的方法包括:(1)降低mAs.常規CT檢查一般在80~300mAs,而低劑量CT10~50mAs足以獲得清晰的胸部圖像。(2)增加進床速度。Pitch值增加可減少患者胸部曝光時間,降低輻射劑量。(3)降低球管電壓也能減少病人輻射受照劑量。

三、磁共振(MRI)增強掃描對早期肺癌診斷的應用價值

MRI高磁場超導系統、低磁場開放系統、快速成像和氣體成像(3He、129Xe)已成為肺部MRI成像的重要條件。該方法具有在任意方向上多切片、多參數和多核素成像、空間三維數據采集以及結構和功能成像等優點,為臨床肺癌早期診斷、癌瘤分期及治療愈后評價等提供更多、更準確的診斷信息。由于增強MRI提高了圖像信噪比和對比噪聲比,對肺門腫塊、肺尖腫瘤浸潤、縱隔心包腫瘤淋巴轉移以及腫瘤周圍大血管等情況,MRI比CT在腫瘤發展階段和彌散程度可提供更多信息。Guckel等發現,惡性腫瘤信號強度P時間平均值為18.12%SIPs,變化范圍在61.7%~95.12%SIPs之間,良性結節其平均值為21.3%SIPs,變化范圍在0.11%~8.11%SIPs,惡性腫瘤與良性結節在MRI強化模式差異有統計學意義。增強MRI在判斷腫瘤縱隔淋巴轉移方面的最大價值是提高肺血管和被腫瘤累及血管的顯示程度,較好顯示腫瘤與肺血管之間的空間關系。Crisci等應用增強MRI對肺癌縱隔淋巴結轉移研究發現,平掃MRI診斷肺癌縱隔淋巴轉移敏感度、特異性和精確度分別為62%、100%和74%,而增強MRI則分別為100%、91%和97%,他們認為增強MRI較平掃MRI更精確。對于鑒別原發癌灶與繼發性改變,如區別腫瘤與支氣管阻塞性病變,增強MRI對阻塞性肺病變的信號強度明顯高于腫瘤,可將85%的肺門腫塊與阻塞性肺病變區分開,如果采用動態延遲掃描可提高至89%.

目前增強MRI已廣泛用于評估肺癌經各種治療后的變化。在判斷肺癌化學栓塞療效方面,動態增強MRI較其它方法有更大的價值。Hunter對肺癌病人放P化療前后腫瘤組織與糖代謝關系定量測定發現:增強MRI對活體癌組織強化明顯,而壞死或纖維化組織則無強化或僅表現為輕度強化,因而易于臨床發現復發或殘留癌組織。增強MRI與增強CT在肺癌診斷中比較,后者是通過病變增強程度或CT值變化來區分良P惡性腫瘤和腫瘤血供情況,但特異性低于前者。

增強MRI以其多層面、多序列成像和信號強化特征比CT更能準確反映肺癌特征,特別對胸壁和縱隔浸潤程度,增強MRI比增強CT更優越。

四、放射性核素顯像

計算機斷層(ECT)對肺腫瘤早期診斷,良惡性腫瘤鑒別,療效觀察和腫瘤復發提供更精確的信息ECT包括正電子發射計算機斷層(positron emission tomography,PET)和單光子發射計算機斷層顯像(single photon emission computed tomography,SPECT)。該技術綜合利用核醫學示蹤和CT圖像重建原理,兼二者之長,既具備形象化顯示活體生理和代謝功能,又有高分辨率、立體探測和斷層顯示特點。臨床上常用肺癌診斷核素顯像方法有肺灌注顯像、肺通氣顯像、肺腫瘤陽性顯像及放射免疫成像。67Ga腫瘤顯像對早期肺癌診斷價值較大,其陽性率在85%~90%以上。同時67Ga腫瘤顯像亦可提示肺癌有無淋巴轉移和癌瘤分期。

210Tl、99mTc、57Co-BLM、111In-BLM、111Zn-CEA和99mTc-MIBI亦見于用于肺部腫瘤診斷。PET對腫瘤組織的分辨率明顯高于SPECT,可達到mm級。資料表明,SPECT比CT提前3個月做出癌癥診斷,而PET比SPECT還要早3個月。核素顯像是依據放射性核素在人體內分布強度體現的。根據核素強度分布及隨時間變化規律,可揭示特定組織,如腫瘤或臟器內生物基因對核素特異性吸收的組織生化改變及代謝規律,準確反映腫瘤異常灌注和代謝、蛋白質合成、DNA變異復制、受體分布情況以及抗癌藥物動力學變化等。鑒于惡性腫瘤具有無氧糖酵解加速、變異DNA合成增加、胸腺嘧啶脫氧核苷酸聚集增加和氨基酸穿過腫瘤轉移速率增加等特點,測定瘤組織對18F-FDG、18F-UdR或11C-MET的攝取、酵解有助于確定腫瘤惡性程度,并對腫瘤累及范圍、治療效果和預后做出評價,而CT和MRI則不可能對這些改變進行測定。

ECT優點是特異性好,可將代謝、功能和分子成像合為一體,利于發現微小癌結節和淋巴轉移;缺點是空間分辨率差,病理和周圍組織的相互關系很難定位。Townsend等1999年首先報道采用PET與高空間分辨率的螺旋CT結合,依次掃描獲得PET、CT兩者融合圖像。CT提供的解剖信息能夠準確與PET功能圖像匹配,彌補了PET空間分辨不足。同時為PET代謝圖像提供一種快速精確的衰減效正方法。

ECT顯示癌灶亦有獨特價值。Marom等報道185例病人192個病理證實的肺癌病灶中有183個(95%)直徑0.15~3cm(平均直徑113cm)的病灶表現為低FDG攝取,這些病灶多為較小的腫瘤、類癌或小支氣管肺泡癌。他們認為支氣管肺泡癌在PET中表現的低代謝是由于它呈現彌漫性生長,組織密度相對較低,而這一病理學特征在CT上則表現為特征性的“毛玻璃樣改變”.18F-FDG標記物在良惡性腫塊診斷中一般采用目視定性和定量方法。其中標準攝取值(StandardizedUptakeValue,SUV)是臨床上應用最廣泛的一種半定量方法。目前普遍接受SUV等于215作為良P惡性腫瘤的分界點。同時Gupta等觀察的103例患者,PET探測縱隔淋巴結轉移的靈敏度和特異性分別為93%和94%,而CT僅為63%和60%,在CT遺漏的18個轉移淋巴結中,PET顯示15個為陽性,CT發現增大淋巴結而PET排除轉移的26個淋巴結經病理證實確均為陰性。Romam等報道32例淋巴結分期病例中,組織學證實9例有淋巴結轉移,PET正確識別8例,其中3例轉移淋巴結短經<1cm.

SUV在一定程度上反映了腫瘤組織中葡萄糖代謝水平,即腫瘤組織生長、增殖狀態和代謝程度。由于肺癌治療后瘤細胞生理活性受到抑制,首先表現為功能障礙、癌細胞代謝降低。FDG影像能顯示這一現象,而CT和MRI則很難反映腫瘤結構變化過程,在探察腫瘤放P化療后腫瘤周圍組織水腫、組織纖維化和壞死等方面ECT具有獨特的診斷價值。

X線作為肺癌診斷的基本手段可直接對肺癌病變部位、腫瘤大小形態作出診斷,是肺癌在人群篩選的首選方法,胸部CT、HRCT、SCT是X線診斷有價值的補充,能彌補X線診斷不能顯示的癌灶,可對肺癌定性診斷。MRI能避免CT的部分容積效應,在早期肺癌的定性和定位診斷上優于CT.

隨著人們對各類肺癌篩檢技術的發展,核素影像診斷技術已成為肺癌流行病學篩檢、早期胸部腫瘤診斷、肺癌分期以及療效預后評估不可替代的手段。推廣該項技術在早期肺癌篩檢和診斷中應用將大大提高肺癌的正確診斷率和治愈率。

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