能譜CT鑒別診斷孤立性肺結(jié)節(jié)或腫塊的價(jià)值

王麗杰，馬繼文，王永麗，余瑩瑩，文 智

（新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院CT室，新疆 烏魯木齊 830011）

?胸部影像學(xué)?

能譜CT鑒別診斷孤立性肺結(jié)節(jié)或腫塊的價(jià)值

王麗杰，馬繼文，王永麗，余瑩瑩，文 智

（新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院CT室，新疆 烏魯木齊 830011）

目的：探討能譜CT成像定量分析在鑒別診斷肺癌、肺炎性腫塊和肺結(jié)核中的價(jià)值。方法：收集經(jīng)能譜CT增強(qiáng)掃描的78例肺結(jié)節(jié)或腫塊患者，其中肺癌組38例、肺結(jié)核組20例、肺炎腫塊組20例，測(cè)量動(dòng)、靜脈期病灶的單能量CT值、碘濃度（IC）、能譜曲線斜率（λHU）、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度（NIC）及標(biāo)準(zhǔn)化水濃度（NWC）。對(duì)3組間上述參數(shù)進(jìn)行單因素方差分析或秩和檢驗(yàn)，并進(jìn)行ROC曲線分析。結(jié)果：3組病變動(dòng)、靜脈期單能量CT值、IC、NIC及λHU差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。兩兩比較肺炎組和結(jié)核組、肺癌組和結(jié)核組間差異有統(tǒng)計(jì)意義（P＜0.05），而肺炎組和肺癌組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。 靜脈期 NIC＞0.325及NIC＞0.298 時(shí)鑒別肺炎性腫塊與肺結(jié)核、肺癌與肺結(jié)核的靈敏度分別為 95.0%、97.4%，特異度分別為 85.0%、75.0%。結(jié)論：運(yùn)用寶石CT能譜成像的多參數(shù)定量分析可以鑒別肺癌和肺結(jié)核、肺炎性腫塊和肺結(jié)核，但對(duì)肺炎性腫塊與肺癌的鑒別診斷價(jià)值需進(jìn)一步研究證實(shí)。

硬幣病變，肺；肺腫瘤；體層攝影術(shù)，螺旋計(jì)算機(jī)

肺癌已成為對(duì)生命健康威脅的最大殺手之一，早期手術(shù)及化療對(duì)肺癌患者的預(yù)后極為關(guān)鍵，可明顯提高其生存率[1]，但肺癌與肺結(jié)核、肺炎性腫塊的臨床表現(xiàn)極為相似，又存在異病同影的情況，在診斷中常出現(xiàn)誤診[2－3]。 能譜 CT 成像（Gemstone spectral imaging，GSI）是新興的成像技術(shù)，通過(guò)單球管雙能（80 kVp和140 kVp）瞬時(shí)切換掃描模式，實(shí)現(xiàn)能譜四大功能——單能量成像、能譜曲線、基物質(zhì)分離及有效原子序數(shù)，為影像學(xué)的診斷和鑒別診斷提供突破性的新思路。本研究旨在探討GSI在鑒別診斷3組病變中的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 資料

一般資料：回顧性分析2015年12月—2016月7月在新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院接受能譜CT掃描的78例患者的影像資料：肺結(jié)核患者20例，年齡20～77 歲，平均（59±14）歲；肺炎腫塊患者 20 例，年齡 35～76 歲，平均（61±10）歲；肺癌患者 38 例，年齡37～80 歲，平均（62±11）歲，其中腺癌 23 例、鱗癌 15例。檢查前所有患者均簽署知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)病理或治療后隨訪證實(shí)的肺孤立性實(shí)性病變患者；②行能譜CT GSI模式動(dòng)、靜脈期增強(qiáng)掃描前未采取任何治療。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并有肺部其他病變及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者；②不能行CT增強(qiáng)掃描的患者。

1.2 方法

檢查方法：采用能譜CT（GE Discovery HD 750）掃描，在深吸氣末屏氣狀態(tài)下進(jìn)行掃描。電壓為高低能量（140 kVp 和 80 kVp）瞬時(shí)（＜0.5ms）切換，自動(dòng)電流，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.6 s/周，層厚和層間距5mm，螺距0.984。使用高壓注射器由肘靜脈注入碘佛醇（320mg/mL）對(duì)比劑 85mL，速率 3.0mL/s，開啟 GSI模式，于注射對(duì)比劑后25 s、55 s行動(dòng)脈期和靜脈期掃描。

數(shù)據(jù)測(cè)量與處理：使用ADW 4.6工作站上的GSI Viewer軟件包測(cè)量病灶40～100 keV間隔為10的單能量 CT 值、碘濃度（ICles）、水濃度（WCles）及同層面的降主動(dòng)脈或鎖骨下動(dòng)脈碘濃度 （ICao）、水濃度（WCao），計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度（Normalized iodine concentrations，NIC）、標(biāo)準(zhǔn)化水濃度（Normalized water concentrations，NWC）及能譜曲線斜率（λHU），NIC=ICles/ICao，NWC=WCles/WCao，λHU=（|CT40keV－CT100keV|）/（100－40）。選取病灶最大、密度均勻的連續(xù)3個(gè)層面圈畫感興趣區(qū)（Region of interest，ROI），計(jì)算平均值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性和方差齊性檢驗(yàn)，滿足正態(tài)分布和方差齊性的資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，采用單因素方差分析（one－way ANOVA），不滿足正態(tài)或方差齊性的資料以 M（Q1，Q3）表示，采用 Kruskal－Wallis H 秩和檢驗(yàn)。兩兩組間比較采用 Bonferroni t檢驗(yàn)或Nemenyi檢驗(yàn)。分別對(duì)3組增強(qiáng)圖像病灶的單能量CT值、IC、NIC、NWC 及 λHU進(jìn)行分析。 以 P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

性別、年齡、心率和體質(zhì)量在3組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），說(shuō)明其對(duì)其他參數(shù)比較沒(méi)有影響。

動(dòng)脈期與靜脈期3組病變的單能量CT值（40～100 keV）、IC、NIC 及 λHU差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P＜0.05），3 組間 NWC 的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P＞0.05）（表 1，2）。

表 1 3 組病變動(dòng)脈期能譜參數(shù)比較（±s）/M（Q1，Q3）

表 1 3 組病變動(dòng)脈期能譜參數(shù)比較（±s）/M（Q1，Q3）

注：M：中位數(shù)；Q1，Q3：上下四分位數(shù)。

參數(shù) 肺結(jié)核（n=20） 肺炎性腫塊（n=20） 肺癌（n=38） P值IC 7.32（5.09，11.28） 18.29（12.80，21.98） 14.31（12.58，16.22） ＜0.001 NIC 0.09（0.07，0.11） 0.172（0.12，0.21） 0.15（0.13，0.18） ＜0.001 NWC 1.00±0.02 0.10±0.02 1.00±0.01 0.707 λHU 1.18（0.66，1.42） 2.16（1.59，2.60） 1.71（1.47，1.93） ＜0.001 40 keV 115.13（76.52，134.48） 177.77（133.45，203.17） 152.14（136.79，164.96） ＜0.001 50 keV 85.72（59.43，98.75） 128.71（96.60，143.19） 110.88（101.33，117.73） ＜0.001 60 keV 65.90（48.42，75.95） 90.02（70.97，107.92） 83.25（76.40，91.44） ＜0.001 70 keV 53.20±18.710 72.55±19.80 68.17±12.96 0.007 80 keV 48.37±15.52 62.39±16.88 58.94±11.96 0.026 90 keV 43.79±14.40 54.51±15.66 52.60±11.59 0.041 100 keV 40.78±13.46 48.82±15.09 47.96±11.51 0.043

表 2 3 組病變靜脈期能譜參數(shù)比較（±s）/M（Q1，Q3）

表 2 3 組病變靜脈期能譜參數(shù)比較（±s）/M（Q1，Q3）

參數(shù) 肺結(jié)核（n=38） 肺炎性腫塊（n=20） 肺癌（n=20） P值IC 11.90±5.43 20.46±4.20 18.85±4.64 ＜0.001 NIC 0.22（0.15，0.30） 0.47（0.42，0.53） 0.38（0.33，0.44） ＜0.001 NWC 1.00±0.01 1.00±0.01 1.00±0.01 0.399 λHU 1.49±0.70 2.42±0.50 2.22±0.57 ＜0.001 40 keV 134.77±50.32 201.95±36.42 186.20±41.80 0.001 50 keV 98.75±34.26 144.14±25.20 133.14±28.72 0.001 60 keV 74.76±25.97 105.59±19.21 98.58±20.91 0.002 70 keV 61.66±19.86 83.54±15.22 78.34±16.08 0.004 80 keV 54.58±16.14 71.69±13.00 66.83±13.39 0.012 90 keV 48.44±14.75 63.09±12.38 58.70±12.02 0.021 100 keV 44.14±13.31 56.59±11.81 52.74±11.01 0.035

雙期IC、NIC及λHU兩兩比較結(jié)果：肺癌組＞肺結(jié)核組 （P＜0.05）， 肺炎性腫塊組＞肺結(jié)核組 （P＜0.05）；肺炎性腫塊組與肺癌組無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異 （P＞0.05）（表 3）。

表3 3組病變兩兩組間比較結(jié)果

靜脈期NIC鑒別診斷肺結(jié)節(jié)或腫塊時(shí)受試者工作特征（ROC）曲線下面積最大，取 NIC＞0.325 及NIC＞0.298時(shí)鑒別肺炎性腫塊與肺結(jié)核、肺癌與肺結(jié)核的診斷效能最高（表4）。

表4 靜脈期NIC兩兩鑒別診斷閾值

圖1 左肺炎性腫塊。圖1a：70 keV單能量圖；圖1b：碘（水）基物質(zhì)圖；圖1c：能譜曲線圖。 圖2 左肺鱗狀細(xì)胞癌。圖2a：70 keV單能量圖。圖2b：碘（水）基物質(zhì)圖。圖2c：能譜曲線圖。 圖3 右肺結(jié)核。圖3a：70 keV單能量圖；圖3b：碘（水）基物質(zhì)圖；圖3c：能譜曲線圖。Figure 1. Left lung inflammatory mass.Figure 1a:Single－energy image;Figure 1b:Iodine(water)material image;Figure 1c:Spectrum curve. Figure 2. Squamous cell carcinoma of the left lung.Figure 2a:Single－energy image;Figure 2b:Iodine(water)material image;Figure 2c:Spectrum curve. Figure 3. Right pulmonary tuberculosis.Figure 3a:Single－energy image.Figure 3b:Iodine(water)material image;Figure 3c:Spectrum curve.

圖4 能譜衰減曲線形態(tài)。圖4a：動(dòng)脈期能譜曲線；圖4b：靜脈期能譜曲線。Figure 4. Spectrum curve shape.Figure 4a:Spectrum curve of arterial phase;Figure 4b:Spectrum curve of venous phase.

3 討論

常規(guī)CT主要根據(jù)病變的形態(tài)和混合能量CT值診斷病變，有學(xué)者認(rèn)為CT凈增值＞20 HU是肺惡性病變的指征[4]，Yamashita等[5]認(rèn)為凈增值在 20～60 HU之間是惡性肺結(jié)節(jié)的指征，但該凈增值均由混合能量計(jì)算。能譜CT能夠重建出40～140 keV范圍任一單能量高清圖像，得到比常規(guī)CT更準(zhǔn)確的CT值，同時(shí)消除硬化偽影，提高圖像對(duì)比度和分辨率[6]，本研究測(cè)量的40～140 keV單能量CT值，更能反映人體組織的真實(shí)密度，3組病變的共同點(diǎn)是CT值均隨著能量的增高而減低，不同點(diǎn)是炎性腫塊和肺癌組的CT值均高于肺結(jié)核組，且在低能量水平時(shí)差異更明顯，放大了病變間差異，提示低能量水平更有利于病變細(xì)微結(jié)構(gòu)的觀察，有利于準(zhǔn)確診斷。

根據(jù)物質(zhì)的衰減（CT值）隨X線能量變化的趨勢(shì)可以得到能譜曲線，原理上來(lái)說(shuō)，每種物質(zhì)對(duì)應(yīng)的能譜衰減曲線應(yīng)該是唯一的，所以能譜曲線可以判斷腫瘤性病變可能的起源[7]。本研究3組病變的能譜曲線在100 keV后開始有重合，故選取40～100 keV能量區(qū)間計(jì)算其斜率，結(jié)果顯示雙期曲線斜率為炎性腫塊組和肺癌組均大于肺結(jié)核組，提示炎性腫塊和肺癌對(duì)X線的吸收系數(shù)在40～100 keV能量水平較肺結(jié)核高，且在低能量時(shí)表現(xiàn)更突出，原因是單能量射線的穿過(guò)能力弱，在人體不同組織間的吸收系數(shù)差別較大，在圖像上就表現(xiàn)為組織之間的對(duì)比度增加，這一點(diǎn)也給我們提示，應(yīng)在盡可能的低能量水平下觀察和分析圖像，有利于觀察病灶內(nèi)部的細(xì)微結(jié)構(gòu)，從而提高鑒別診斷的準(zhǔn)確率。理論上能譜衰減曲線區(qū)分組織差異的敏感度應(yīng)接近100%[7]，但由于受個(gè)體循環(huán)差異及人體組織成分復(fù)雜的影響，本研究的結(jié)果并未達(dá)到理想狀態(tài)。

基物質(zhì)分離是能譜CT的另一重要功能，尤其是碘（水）基圖像，可敏感地識(shí)別病灶中的含碘對(duì)比劑，不僅可以提供有無(wú)強(qiáng)化的確切信息，且能準(zhǔn)確、客觀地反映真實(shí)的IC[8－9]。 病變的血容量和血管通透性的改變?cè)谀茏VCT上則主要表現(xiàn)為定量的IC值的變化[10]。本研究3組病灶雙期增強(qiáng)掃描的碘含量結(jié)果顯示炎性腫塊和肺癌組的IC及NIC均高于肺結(jié)核組，與國(guó)內(nèi)外報(bào)道的研究結(jié)果一致[11－12]；而肺炎性腫塊與肺癌組間的IC及NIC無(wú)明顯差異，Hou等[2]研究結(jié)果顯示肺癌周圍的實(shí)性區(qū)域與肺炎性腫塊實(shí)性部分的NIC無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，與本研究結(jié)果相一致。

分析上述差異的原因是3組病變的病理機(jī)制不同，肺結(jié)核球內(nèi)為無(wú)強(qiáng)化的干酪物質(zhì)，為乏血管病變，而肺癌的腫瘤細(xì)胞可產(chǎn)生血管生成因子，誘導(dǎo)新生腫瘤血管的生成，使腫瘤血供增加，炎癥病變亦可分泌炎癥因子，促進(jìn)新生血管的形成，刺激局部血管擴(kuò)張，病變血流量增大，所以炎性腫塊及肺癌組IC及NIC均高于結(jié)核組。以往多數(shù)研究顯示肺炎性腫塊的強(qiáng)化幅度及IC值高于肺癌，因?yàn)榧毙匝装Y主要成分為肉芽組織，由形態(tài)正常且發(fā)育成熟的肺動(dòng)脈和支氣管動(dòng)脈供血[13]，該血管較直，血流進(jìn)入病灶的速度快，使得病灶內(nèi)對(duì)比劑快速蓄積，影像學(xué)則表現(xiàn)為顯著強(qiáng)化[14]，碘基圖表現(xiàn)為IC值顯著增高；而肺癌的腫瘤血管易受癌細(xì)胞浸潤(rùn)，造成血管腔狹窄甚至閉塞，因此血流量不及急性炎性病變豐富。但本研究中選取的炎性腫塊組病例大部分為慢性炎癥，其纖維化成分增多、血管成分減少[15]，所以其IC及NIC低于肺急性炎性病變，而與肺癌重疊。另外，以往肺結(jié)節(jié)或腫塊灌注研究顯示肺癌及急性炎性病變強(qiáng)化的時(shí)間密度曲線形態(tài)不同，肺癌表現(xiàn)為達(dá)到峰值后持續(xù)一段時(shí)間再緩慢下降[16]，炎性病變則呈速升速降型，本研究中少部分肺急性炎性腫塊病例可能由于個(gè)體循環(huán)的差異未掃描到強(qiáng)化幅度最高的時(shí)像。即可以解釋本研究結(jié)果。本研究還發(fā)現(xiàn)病變靜脈期的IC及NIC高于動(dòng)脈期，分析其原因?yàn)榉伟┠[瘤血管缺乏外周細(xì)胞或者其功能不足，血管內(nèi)徑不規(guī)則變細(xì)，走行迂曲，容易外滲[14]，靜脈期時(shí)不僅供血血管內(nèi)充盈了對(duì)比劑，且已經(jīng)滲透到血管外間隙[17]，此時(shí)對(duì)比劑最大程度的擴(kuò)散到病灶內(nèi)，炎性病變?cè)谧⑸鋵?duì)比劑后60 s內(nèi)成持續(xù)性強(qiáng)化。

本研究顯示靜脈期NIC對(duì)應(yīng)的ROC曲線下面積最大，并且NIC相對(duì)于IC已經(jīng)排除了個(gè)體循環(huán)差異的影響，因此靜脈期NIC是鑒別診斷肺結(jié)節(jié)或腫塊的最佳參數(shù)。近幾年有學(xué)者陸續(xù)報(bào)道能譜CT在提供單能量及物質(zhì)分離等多參數(shù)成像的同時(shí)，與常規(guī)混合能量CT相比較，輻射劑量并沒(méi)有增加，甚至有所減少[18]。

綜上所述，綜合運(yùn)用能譜CT的單能量圖像、物質(zhì)分離的定量分析及λHU等功能可以提供更多、更可靠的影像學(xué)信息，可以提高肺癌與肺結(jié)核、炎性腫塊與肺結(jié)核的鑒別診斷準(zhǔn)確率。本研究結(jié)果提示CT值、NIC和λHU等能譜參數(shù)不能用于肺癌和炎性腫塊間的鑒別診斷，需要進(jìn)一步研究更多的參數(shù)鑒別兩者。

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App lication of spectral CT in differential diagnosis of solitary pulmonary nodules or masses

WANG Li-jie,MA Ji-wen,WANG Yong-li,YU Ying-ying,WEN Zhi
(CT Room,Tumor Hospital Affiliated to Xinjiang Medical University,Urumqi 830011,China)

Objective:To explore the value of spectral CT in differential diagnosis of lung cancer,inflammatory lesions and tuberculosis.Methods:A total of 78 patients with pulmonary nodules or masses were checked by spectral CT.All patients were divided into lung cancer group(38 cases),pulmonary tuberculosis(20 cases)and inflammatory lesions group(20 cases).The monochromatic CT value,iodine concentration(IC),and slope of spectral attenuation curves,normalized iodine concentration(NIC)and normalized water concentration were measured.The one－way ANOVA and Kruskal－Wallis H test were used to analyze parameters among 3 groups.ROC curves were taken to determine the threshold value of the differential diagnosis.Results:The monochromatic CT value,IC,NIC and slope rate of spectral curve among the three groups had statistically significant differences in both phases(all P＜0.05).Pairwise comparison between lung cancer and pulmonary tuberculosis,inflammatory lesions and pulmonary tuberculosis were statistically significant(P＜0.05),but there was no statistically significant difference between lung cancer and inflammatory lesions(P＞0.05).When NIC(venous phase)＞0.325 and NIC＞0.298,the sensitivity of diagnosing inflammatory lesions and pulmonary tuberculosis,lung cancer and tuberculosis were respectively 95.0%,97.4%,and the specificity of them were 85.0%,75.0%respectively.Conclusion:The quantitative analysis of multiple parameters using spectral CT imaging has great value in the differentiation of lung cancer and pulmonary tuberculosis,and pneumonia and pulmonary tuberculosis,but it can’t be used to differentiate lung cancer and pneumonia.

Coin lesion,pulmonary;Lung neoplasms;Tomography,spiral computed

R734.2；R814.42

A

1008－1062（2017）04－0245－05

2016－10－24；

2016－12－01

王麗杰（1986－），女，遼寧人，在讀碩士研究生。 E－mail：496827203＠qq.com

文智，新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 CT 室，830011。 E－mail：13999936442＠163.com

新疆醫(yī)科大學(xué)科研創(chuàng)新基金（項(xiàng)目編號(hào)：XYDCX201546）。