使用图像处理导出的定量灌注评分从无对比 4DCT 诊断肺栓塞

为何更快发现肺血栓很重要

肺栓塞——突发性堵塞肺部血管的血栓——可在数小时内致命，但其症状常与更常见的疾病相似。目前用于发现这些血栓的金标准扫描需要注入造影剂，而有些患者无法安全接受。该研究探索了一种新方法，利用只在患者呼吸时拍摄的常规无对比 CT 序列（4DCT）来检测危险血栓，可能使更多患者能够接受血栓诊断，并在繁忙的急诊科加快决策。

常见的扫描包含隐藏的额外信息

目前，大多数疑似肺栓塞的患者接受肺动脉 CT 血管造影（CTPA），该检查使用碘基造影剂来显示肺部血管。此检查快速且准确，但存在缺点：对造影剂的过敏反应、对肾功能不佳患者的额外风险，以及对胸部的额外辐射——对年轻患者尤为令人担忧。替代方案如核医学扫描或磁共振成像虽然可行，但速度较慢、全天候可用性差且通常需要专门设备。与此同时，许多医院已经在常规开展四维 CT（4DCT）扫描，即在患者呼吸过程中连续采集的一系列常规肺部 CT 图像。作者们提出疑问：这些常规的无对比图像是否已经隐含了足够关于肺血流的信息，以在无需造影剂的情况下诊断血栓？

通过呼吸运动“听”血流

当血栓阻塞肺动脉时，阻塞远端的肺组织收到的血液会大幅减少。研究团队基于早期工作推演出：通过精确测量吸气和呼气 CT 图像间肺组织“表观质量”的变化，可以估计各区域的血流量——即所谓的灌注。利用图像处理工具和自动的肺叶分割网络，他们将每侧肺划分为五个解剖叶，并计算每个肺叶在不同呼吸相位间的质量变化量。变化越小对应血流越差。为使这些结果在临床上可用，研究者将这些连续测量值转换为每个肺叶的简单灌注“评分”。

将复杂影像化为简单评分

该研究纳入了 123 名急诊患者，这些患者在 48 小时内既接受了常规的造影 CT 血管造影，又做了无对比 4DCT 扫描。造影扫描的放射科医师读片作为谁确实患有肺栓塞的金标准。对每位患者的五个肺叶，作者寻找最佳的数值阈值，以区分血流正常的肺叶与疑似灌注不足的肺叶。每个低于阈值的肺叶被标记为“功能低下”，这五个二元标记相加形成 0 到 5 的诊断评分。在该方案中，评分低于 2 表示无栓塞，评分高于 2 表示有栓塞，恰好为 2 的评分则视为不确定。采用留一法交叉验证——用其他所有患者学习到的阈值测试每一位患者——模型在允许不确定结果的情况下正确分类的准确率为 72%，敏感性为 75%（能发现大多数真实栓塞病例），特异性为 69%（能正确排除大多数非栓塞病例）。

肺叶模式揭示的内容

除了总体评分外，研究团队还检查了哪些肺叶在有血栓的患者中更常表现出低灌注。平均来看，5 个肺叶中有 4 个在栓塞患者中的灌注值明显低于无栓者，这进一步证明该方法捕捉到了真实的生理学变化。某些模式——特定受累肺叶的组合——只出现在栓塞阳性患者中，而另一些仅见于栓塞阴性患者。有趣的是，有一个肺叶在两组间差异不大，仅该肺叶的低灌注常常导致误报。这些见解表明未来模型可能会对不同肺叶赋予不同权重，或利用这些空间模式进一步优化预测，尤其是在更大且更多样化的数据集可用时。

更安全血栓检测的前景与下一步

对非专业读者来说，结论是：这项工作表明仅用无对比 CT 扫描和数学方法，便能检测到肺栓塞的迹象，无需注射造影剂或依赖黑箱式人工智能。该方法将丰富的 4D 肺部影像提炼为可由医生解读的简单肺叶评分，并能在证据边缘时诚实地返回“我不确定”的结论。尽管该试点研究样本量有限且受成像伪影影响，鼓舞人心的敏感性与特异性表明，随着在更大规模的屏气 CT 数据集上的改进与验证，此方法有望发展为一种实用、快速的工具，用于在目前缺乏安全影像选择的患者中标记危险的肺血栓。

引用: Kuo, HT., Liu, YK., Chaki, D. et al. Diagnoses of pulmonary embolism from non-contrast 4DCT using image processing-derived quantitative perfusion scores. npj Biomed. Innov. 3, 29 (2026). https://doi.org/10.1038/s44385-026-00065-x

关键词: 肺栓塞, 肺灌注, 无对比 CT, 4DCT 成像, 急诊诊断