能譜CT多參數(shù)成像在鑒別肺癌病理類型中的價(jià)值

任占麗，賀太平，張喜榮，，賈永軍，任 革，韓 冬

（1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，陜西 咸陽(yáng) 712000；2.陜西中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712000；3.陜西中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，陜西 咸陽(yáng) 712000）

肺癌是最常見(jiàn)的惡性腫瘤，其發(fā)病率和死亡率均居世界首位，且隨年齡增長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)［1］。肺癌的治療方式及預(yù)后與其病理分型密切相關(guān)［2］。以往采用常規(guī)CT 對(duì)肺癌進(jìn)行評(píng)價(jià)，但其在肺癌類型評(píng)價(jià)方面缺乏準(zhǔn)確性，而支氣管鏡檢、胸腔鏡手術(shù)和經(jīng)皮穿刺活檢雖可獲取組織進(jìn)行病理學(xué)診斷［3］，但會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重并發(fā)癥。能譜CT 成像采用快速管電壓切換技術(shù)產(chǎn)生能譜圖像［4］，高低管電壓被映射到所選基物質(zhì)對(duì)應(yīng)的組織密度投影上，利用組織密度投影加權(quán)可合成單能量圖像［5-6］，從而重建出40～140 keV 不同單能量圖像及基物質(zhì)圖像［7］，同時(shí)產(chǎn)生用于定量分析的有效原子序數(shù)（effective-Z，Zeff）和能譜曲線［8］，其在肺結(jié)節(jié)［9］、胸腔積液［10］、肺栓塞［11］等疾病中已展開(kāi)初步應(yīng)用。本研究通過(guò)對(duì)不同病理類型肺癌進(jìn)行能譜CT 多參數(shù)分析，旨在探討能譜CT 多參數(shù)成像對(duì)不同病理類型肺癌的鑒別診斷價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2018 年7 月至2019 年3 月在陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院行CT 引導(dǎo)下肺結(jié)節(jié)及腫塊穿刺患者57 例；其中腺癌24 例（腺癌組），鱗狀細(xì)胞癌18 例（鱗狀細(xì)胞癌組），小細(xì)胞肺癌15 例（小細(xì)胞肺癌組）。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡≥18 歲；行能譜CT 增強(qiáng)掃描且經(jīng)組織病理學(xué)證實(shí)為腺癌、鱗狀細(xì)胞癌和小細(xì)胞肺癌；首診且無(wú)放化療、藥物及手術(shù)治療史；自愿參與本研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：病理證實(shí)為組織細(xì)胞存在交叉的腺鱗癌患者，肺部轉(zhuǎn)移性腫瘤者。本研究通過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，受試者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法 采用寶石能譜CT 機(jī)（Discovery CT 750 HD）行胸部平掃及雙期增強(qiáng)掃描。患者取仰臥位，雙上肢伸直置于頭顱兩側(cè)，穿鉛圍裙對(duì)盆腔進(jìn)行防護(hù)。掃描范圍自肺尖上方1 cm 至雙側(cè)肋膈角下方1 cm，吸氣末行屏氣呼吸掃描。選取胸部能譜增強(qiáng)掃描協(xié)議，即能譜GSI-36 協(xié)議的人體大視野、0.8 s 轉(zhuǎn)速、40 mm 探測(cè)器寬度、CT 容積劑量指數(shù)10.14 mGy 的掃描模式，260 mA，層厚、層距均為5 mm，螺距1.375，轉(zhuǎn)速0.8 s。選用非離子型對(duì)比劑碘海醇（碘濃度350 mg/mL）經(jīng)雙筒高壓注射器自肘正中靜脈注入，劑量0.8 mL/kg 體質(zhì)量，流率4.0 mL/s，注射對(duì)比劑前后分別注射20、40 mL 生理鹽水沖管，流率4.5 mL/s。于注射對(duì)比劑后23 s 行動(dòng)脈期掃描，之后延遲30 s 行靜脈期掃描。

1.3 能譜數(shù)據(jù)測(cè)量 將能譜薄層圖像傳送至AW 4.6 工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。在動(dòng)脈期橫斷位病灶最大面層面及其相鄰上下層面病灶中心各放置ROI，大小為病灶的2/3～3/4，避開(kāi)病灶內(nèi)部強(qiáng)化血管、鈣化、囊變、壞死及空洞；同時(shí)在病灶同層面主動(dòng)脈管腔內(nèi)放置ROI。記錄動(dòng)脈期肺腫瘤40～90 keV 單能量CT 值、碘濃度、水濃度、Zeff及同層面主動(dòng)脈碘濃度和水濃度，計(jì)算肺腫瘤標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度（normalized iodine concentration，NIC）、標(biāo)準(zhǔn)化水濃度（normalized water concentration，NWC）及40～90 keV 能譜曲線斜率（slope of spectral HU curve，λ）。NIC=肺腫瘤碘濃度/主動(dòng)脈碘濃度；NWC=肺腫瘤水濃度/主動(dòng)脈水濃度；λ40～90keV=（CT 值40keV-CT 值90keV）/（90-40）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以表示。3 組患者性別差異采用χ2檢驗(yàn)，年齡、身高、體質(zhì)量、體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）比較采用單因素方差分析。3組單能量CT 值、碘濃度、水濃度、NIC、NWC、λ40～90keV采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t 檢驗(yàn)。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

3 組患者性別、年齡、身高、體質(zhì)量、BMI 間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P>0.05）（表1）。3 組的40～60 keV 單能量CT 值、λ40～90keV、碘濃度、NIC、Zeff間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），其中腺癌> 鱗狀細(xì)胞癌> 小細(xì)胞肺癌。3 組的70～90 keV 單能量CT值、水濃度、NWC 差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P>0.05）（表2，3，圖1～3）。3 組兩兩比較，肺腺癌和鱗狀細(xì)胞癌40～60 keV 單能量CT 值、λ40～90keV、碘濃度、NIC、Zeff間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P>0.05），但肺腺癌稍高于肺鱗狀細(xì)胞癌；肺腺癌和鱗狀細(xì)胞癌40～60 keV 單能量CT 值、碘濃度、NIC、Zeff、λ40～90keV與小細(xì)胞肺癌間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），且肺腺癌和鱗狀細(xì)胞癌能譜參數(shù)均高于小細(xì)胞肺癌。

表1 3 種類型肺癌患者基本資料

3 討論

肺癌根據(jù)WHO 的分類系統(tǒng)，從臨床角度大致分為非小細(xì)胞肺癌和小細(xì)胞肺癌，其中非小細(xì)胞肺癌主要為鱗狀細(xì)胞癌和腺癌［12］。文獻(xiàn)［13］報(bào)道，不同類型肺癌具有特定的生物學(xué)行為，其精確診斷及其病理分型能幫助選擇治療方法和判斷預(yù)后。胸部CT 增強(qiáng)掃描是初步評(píng)價(jià)肺癌的標(biāo)準(zhǔn)影像學(xué)檢查方法［14］，傳統(tǒng)CT 主要通過(guò)CT 值、強(qiáng)化方式、淋巴結(jié)改變等一系列征象進(jìn)行肺癌類型評(píng)價(jià)，但因缺乏有效的定性及定量指標(biāo)而較難實(shí)現(xiàn)肺癌病理分型的鑒別診斷。

表2 3 種類型肺癌單能量CT 值及λ40～90keV 比較（）

表2 3 種類型肺癌單能量CT 值及λ40～90keV 比較（）

注：λ40～90keV，40～90 keV 能譜曲線斜率；*，與小細(xì)胞肺癌比較，P＜0.05。

表3 3 種類型肺癌基物質(zhì)濃度及Zeff 比較（）

表3 3 種類型肺癌基物質(zhì)濃度及Zeff 比較（）

注：Zeff，有效原子序數(shù)；*，與小細(xì)胞肺癌比較，P＜0.05。

圖1 男，52 歲，右肺下葉腺癌（ROI） 圖1a 70 keV 肺窗 圖1b 70 keV 縱隔窗 圖1c 碘基圖，碘濃度12.03 mg/mL 圖1d 有效原子序數(shù)圖，有效原子序數(shù)8.41圖2 男，58 歲，右肺中葉鱗狀細(xì)胞癌 圖2a 70 keV 肺窗 圖2b 70 keV 縱隔窗 圖2c 碘基圖，碘濃度10.91 mg/mL 圖2d 有效原子序數(shù)圖，有效原子序數(shù)8.28圖3 女，49 歲，左肺上葉小細(xì)胞肺癌（ROI） 圖3a 70 keV 肺窗 圖3b 70 keV 縱隔窗 圖3c 碘基圖，碘濃度7.28 mg/mL 圖3d 有效原子序數(shù)圖，有效原子序數(shù)7.84

能譜CT 成像采用寶石探測(cè)器及高低管電壓瞬時(shí)切換技術(shù)，一次掃描可獲得多成像參數(shù)，其中包括40～140 keV 的101 組單能量圖像、能譜曲線及斜率、基物質(zhì)濃度及Zeff［15］，其在肺部疾病的診斷及鑒別診斷中已廣泛應(yīng)用。單能量CT 值反映了X 射線穿透組織后射線能量的變化，可通過(guò)單能量圖像測(cè)量獲得，并提供病變內(nèi)部不同組織結(jié)構(gòu)對(duì)X 線衰減變化的信息。不同單能量水平測(cè)量組織CT 值不同［16］，而能譜曲線反映了組織CT 值的衰變規(guī)律。碘基值是能譜CT 成像的重要分析參數(shù)，其能直接反映腫瘤內(nèi)碘含量的差異，間接反映腫瘤病變內(nèi)的血供變化［17］，通過(guò)采用能譜后處理軟件生成的碘基圖可定量測(cè)量病變部位的碘濃度，不僅能提高診斷準(zhǔn)確率，還可明確腫瘤患者的靶病變［18］。Zeff作為能譜CT 成像中的定量參數(shù)，可用于放大不同組織之間的差異。

本研究對(duì)不同病理類型肺癌單能量CT 值、λ40～90keV、碘濃度及Zeff進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)肺癌同層面主動(dòng)脈碘濃度進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算肺癌病灶NIC，研究發(fā)現(xiàn)3 種病理類型肺癌40～60 keV 單能量CT 值、λ40～90keV、碘濃度、NIC、Zeff間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），與陳盈等［19］研究結(jié)果一致，表明3 種病理類型肺癌的細(xì)胞排列、組織結(jié)構(gòu)緊密程度及微血管密度間均存在差異。不同病理類型肺癌病灶對(duì)對(duì)比劑中碘成分的攝取率不同，從而在能譜CT 多參數(shù)圖像上表現(xiàn)為單能量CT 值、碘濃度、Zeff等不同［20］。通過(guò)對(duì)肺癌病變進(jìn)行NIC 比較，可消除對(duì)比劑流率、總量及個(gè)體循環(huán)差異等因素造成的不同肺癌個(gè)體間的碘濃度差異。同時(shí)，本研究發(fā)現(xiàn)肺腺癌能譜參數(shù)高于肺鱗狀細(xì)胞癌、小細(xì)胞肺癌，這可能與肺腺癌中幼稚腫瘤血管較肺鱗狀細(xì)胞癌、小細(xì)胞肺癌豐富，以及微血管成熟度有關(guān)。然而本研究結(jié)果與寧先英等［21］對(duì)肺腺癌和肺鱗狀細(xì)胞癌動(dòng)脈期能譜參數(shù)研究結(jié)果矛盾，這可能與個(gè)體間肺癌組織結(jié)構(gòu)致密度及組織病理類型差異有關(guān)。3 種類型肺癌70～90 keV 單能量CT值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P>0.05），這可能與肺癌單能量CT 值隨著keV 水平增加呈逐漸減低趨勢(shì)，而70～90 keV 單能量水平下CT 值差異不顯著有關(guān)。不同類型肺癌水濃度、NWC 間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明雖然不同類型肺癌中腫瘤細(xì)胞代謝程度不同，但水分子是人體組織的主要成分，其在肺癌腫瘤細(xì)胞中差異不顯著。

本研究尚存在一定局限性：樣本量較?。粌H對(duì)經(jīng)皮肺穿刺活檢的肺癌患者進(jìn)行研究；能譜數(shù)據(jù)測(cè)量采用手動(dòng)ROI 放置存在一定誤差。今后將進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，納入行支氣管鏡檢、外科手術(shù)的肺癌患者；采用機(jī)器深度學(xué)習(xí)或計(jì)算機(jī)輔助真自動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)；將研究擴(kuò)展至基因水平、療效評(píng)價(jià)等方面。

綜上所述，能譜CT 作為近年來(lái)迅速發(fā)展的成像技術(shù)，其具有的多參數(shù)成像可為肺癌的精確診斷、病理分型，以及制訂治療方案提供幫助。