雙能CT能譜成像增強(qiáng)定量參數(shù)預(yù)測胃癌增殖抗原Ki-67表達(dá)的價(jià)值

王學(xué)東，劉愛連*，田士峰，孫旭，楊偉萍，牛雅欣

1.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 大連 116011；2.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院病理科，遼寧 大連 116011；*通信作者 劉愛連 cir.liuailian@vip.163.com

胃癌是起源于胃黏膜上皮的惡性腫瘤，居我國惡性腫瘤死亡率的第二位[1]。Ki-67抗原是一種在人類中由MKI67基因（由單克隆抗體Ki-67識(shí)別的抗原）編碼的蛋白質(zhì)，Ki-67蛋白存在于細(xì)胞周期的所有活躍階段，但在靜息細(xì)胞中不存在，因此可以作為免疫組化染色評(píng)價(jià)細(xì)胞增殖的指標(biāo)[2]，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于乳腺癌、宮頸癌、膠質(zhì)瘤、結(jié)直腸癌、肝癌等。胃癌的細(xì)胞增殖抗原Ki-67反映胃癌細(xì)胞的增殖狀態(tài)，并對(duì)胃癌患者的預(yù)后具有重要價(jià)值。目前，Ki-67表達(dá)狀態(tài)的獲取僅能通過外科手術(shù)或胃鏡所獲取的組織樣本得到。若術(shù)前可以通過影像學(xué)方法評(píng)估胃癌的腫瘤細(xì)胞增殖情況，便于臨床醫(yī)師制訂最佳和最有效的治療方案。雙能CT具有強(qiáng)大的后處理平臺(tái)，可以為疾病的檢出、定性、分級(jí)、分化等提供多定量參數(shù)，雙能CT能譜成像已用于評(píng)估肺癌、直腸癌Ki-67表達(dá)情況[3-5]。本研究擬探討雙能CT定量參數(shù)預(yù)測胃癌Ki-67表達(dá)的價(jià)值，為術(shù)前評(píng)估胃癌的細(xì)胞增殖能力提供新方法。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性分析2017年1月—2019年12月大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的胃腺癌患者，納入標(biāo)準(zhǔn)：①首次接受胃癌根治性切除手術(shù)；②術(shù)后組織標(biāo)本均通過相應(yīng)的免疫組化方法獲取Ki-67表達(dá)情況；③術(shù)前1～3個(gè)月內(nèi)在本院接受上腹、上中腹或全腹雙能CT增強(qiáng)能譜成像模式掃描；④臨床資料完整、詳實(shí)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①患者無法配合致使胃充盈欠佳；②術(shù)前已經(jīng)進(jìn)行放療或化療。最終納入47例，男28例，女19例；年齡29～78歲，平均（63.3±10.3）歲。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 患者檢查前3 d禁服含重金屬藥物，并接受屏氣指導(dǎo)訓(xùn)練，檢查當(dāng)天禁飲食，檢查前20 min飲清水800～1000 ml使胃充盈。采用GE Revolution單源雙能CT機(jī)行三期動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，掃描范圍自膈頂至肝臟下緣。掃描參數(shù)：GSI掃描模式，管電壓80 kVp和140 kVp瞬時(shí)切換，管電流375 mAs，探測器寬度80 mm，螺距0.992∶1，轉(zhuǎn)速0.6～0.8 s/r，矩陣512×512，掃描及重組層厚和層間距均為5 mm，采用標(biāo)準(zhǔn)算法重建。平掃后采用歐立奇雙筒高壓注射器于肘正中靜脈團(tuán)注碘海醇（350 mg/ml），流速4.0 ml/s，劑量1.5 ml/kg。于注藥后28 s行動(dòng)脈期掃描，后延遲60 s、120 s行靜脈期及平衡期掃描。

1.3 圖像處理與數(shù)據(jù)分析 完成能譜CT掃描后，采用標(biāo)準(zhǔn)算法重建平掃、增強(qiáng)三期的單能量圖像和增強(qiáng)三期碘（水）密度圖像。將重建圖像傳至能譜成像后處理工作站ADW 4.6，由2名分別具有2年及10年腹部影像診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科主治醫(yī)師，使用能譜成像分析軟件采用盲法分別進(jìn)行圖像分析和定量參數(shù)測量。參照陳小華等[6]比較胃癌最佳感興趣區(qū)（ROI）勾畫得出的結(jié)果（全腫瘤法），選擇腫瘤增厚的最大層面進(jìn)行ROI勾畫，ROI的邊界位于組織和器官邊緣內(nèi)側(cè)1 mm，同時(shí)避開大血管或因氣-液平面交界存在偽影區(qū)等部位，于相鄰3個(gè)層面各放置1個(gè)ROI后取平均值，并保持各期圖像的ROI大小和位置一致。然后將能譜數(shù)據(jù)導(dǎo)出，獲得Excel形式的數(shù)據(jù)表格，其內(nèi)容包括三期增強(qiáng)40～70 keV的單能量CT值和IC。然后在碘基圖病灶同層主動(dòng)脈放置圓形ROI，其大小約為主動(dòng)脈面積的2/3，記錄三期主動(dòng)脈碘基值（ICA值），并根據(jù)公式（1）計(jì)算各期病灶的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度（NIC），見圖1、2。

圖1 女，58歲，胃癌。A、B分別為動(dòng)脈期40 keV單能量軸位圖和碘偽彩圖；C、D分別為靜脈期40 keV單能量軸位圖和碘偽彩圖；E、F分別為延遲期40 keV單能量軸位圖和碘偽彩圖；G.病理鏡下Ki-67表達(dá)指數(shù)約10%（HE，×200）

圖2 男，72歲，胃癌。A、B分別為動(dòng)脈期40 keV單能量軸位圖和碘偽彩圖；C、D分別為靜脈期40 keV單能量軸位圖和碘偽彩圖；E、F分別為延遲期40 keV單能量軸位圖和碘偽彩圖；G.病理鏡下Ki-67表達(dá)指數(shù)約90%（HE，×200）

1.4 Ki-67表達(dá)的測定 判定Ki-67表達(dá)陽性的標(biāo)準(zhǔn)是腫瘤細(xì)胞胞核內(nèi)出現(xiàn)清晰的棕黃（褐）色顆粒。由3位病理科醫(yī)師在該標(biāo)記最強(qiáng)區(qū)域（熱點(diǎn)區(qū)）計(jì)數(shù)2 000個(gè)腫瘤細(xì)胞陽性百分比的平均值。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，Ki-67表達(dá)指數(shù)>50%為高表達(dá)組，≤50%為低表達(dá)組。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS 22.0和Medcalc v20.0.3軟件。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）檢驗(yàn)2名觀察者三期各參數(shù)測量結(jié)果的一致性，取2名觀察者測量結(jié)果的平均值進(jìn)行分析。采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)分析計(jì)量資料的正態(tài)性。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；非正態(tài)分布者以M（Qr）表示，采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。采用受試者工作特征（ROC）曲線評(píng)估各期有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的參數(shù)對(duì)兩組病灶的鑒別效能，計(jì)算曲線下面積（AUC），并根據(jù)最大約登指數(shù)確定閾值，及其相應(yīng)的敏感度、特異度。利用二元Logistic回歸分析各期有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的參數(shù)聯(lián)合診斷的效能；有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的參數(shù)AUC比較采用Delong檢驗(yàn)。有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的參數(shù)與Ki-67表達(dá)指數(shù)的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)，P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 共納入47例胃癌患者，其中Ki-67高表達(dá)組25例，低表達(dá)組22例，兩組患者一般資料見表1。

表1 Ki-67高表達(dá)組與低表達(dá)組患者一般資料

2.2 觀察者測量結(jié)果的一致性 觀察者1和觀察者2測量各能譜期參數(shù)的一致性均較好（ICC>0.75）。

2.3 兩組病灶各期各參數(shù)值比較 Ki-67高表達(dá)組動(dòng)、靜脈期40～70 keV CT值、IC值、NIC值，平衡期40、50 keV CT值、IC值、NIC值均低于低表達(dá)組（均P<0.05），見表2。

表2 Ki-67高表達(dá)組與低表達(dá)組病灶各參數(shù)比較（±s）

表2 Ki-67高表達(dá)組與低表達(dá)組病灶各參數(shù)比較（±s）

注：IC：碘濃度；NIC：標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度

分期Ki-67高表達(dá)組Ki-67低表達(dá)組（n=25）（n=22）Z/t值P值動(dòng)脈期40 keV CT值（Hu）146.02±44.86 165.21±68.85-2.665 0.008 50 keV CT值（Hu）109.78±32.98 119.28±45.64-2.473 0.013 60 keV CT值（Hu）83.32±23.56 91.18±31.57-2.068 0.039 70 keV CT值（Hu）69.71±11.88 78.93±17.16 2.162 0.036 IC值（100 μg/cm3）13.26±5.24 16.81±8.09-3.241 0.001 NIC值0.08±0.02 0.11±0.30 4.152 0靜脈期40 keV CT值（Hu）192.31±48.23 247.58±52.64 3.756 0 50 keV CT值（Hu）137.22±32.78 173.75±24.85 3.702 0.001 60 keV CT值（Hu）103.34±23.44 128.36±24.12 3.601 0.001 70 keV CT值（Hu）82.24±17.5 100.16±17.77 3.443 0.001 IC值（100 μg/cm3）19.48±5.94 26.09±10.23-3.326 0.001 NIC值0.37±0.08 0.49±0.10 4.625 0平衡期40 keV CT值（Hu）203.36±43.79 230.48±43.48 2.126 0.039 50 keV CT值（Hu）145.35±33.89 162.46±45.61-2.047 0.041 60 keV CT值（Hu）109.69±23.67 120.62±32.83-1.897 0.058 70 keV CT值（Hu）87.46±18.54 94.63±26.54-1.77 0.077 IC值（100 μg/cm3）20.49±5.30 24.05±5.13 2.328 0.024 NIC值0.66±0.13 0.55±0.10 3.197 0.003

2.4 各參數(shù)值對(duì)Ki-67高、低表達(dá)組的鑒別診斷效能動(dòng)、靜脈期各參數(shù)鑒別Ki-67高、低表達(dá)組的AUC、閾值、敏感度、特異度見圖3及表3，其中靜脈期NIC鑒別診斷兩組病灶的AUC最大（0.827），診斷高表達(dá)組胃癌的敏感度和特異度分別為86.4%和72.0%；動(dòng)脈期NIC和靜脈期NIC聯(lián)合后的AUC達(dá)到0.871，高于靜脈期NIC的0.827。

表3 各參數(shù)值鑒別Ki-67高、低表達(dá)的AUC、閾值、敏感度和特異度

圖3 動(dòng)脈期（A）、靜脈期（B）和延遲期（C）各參數(shù)的ROC曲線

2.5 各期各參數(shù)AUC比較 動(dòng)脈期NIC和靜脈期NIC聯(lián)合后的AUC和動(dòng)脈期40～70 keV CT值、平衡期40～50 keV CT值、IC值、NIC值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

2.6 各參數(shù)值與Ki-67表達(dá)指數(shù)的相關(guān)性 動(dòng)脈期40～70 keV CT值、IC值、NIC值與Ki-67表達(dá)指數(shù)呈負(fù)相關(guān)（r=-0.561、-0.541、-0.510、-0.467、-0.603、-0.570，P<0.01），靜脈期40～70 keV CT值、IC值、NIC值與Ki-67表達(dá)指數(shù)呈負(fù)相關(guān)（r=-0.684、-0.679、-0.669、-0.649、-0.685、-0.762，P<0.01），平衡期40～50 keV CT值、IC值、NIC值與Ki-67表達(dá)指數(shù)呈負(fù)相關(guān)（r=-0.472、-0.466、-0.481、-0.571，P<0.01），以靜脈期NIC的相關(guān)性最強(qiáng)。

3 討論

Ki-67是目前具有代表性的調(diào)控因子之一，它反映了腫瘤細(xì)胞增殖活性，并與腫瘤惡性程度具有相關(guān)性，即通常Ki-67表達(dá)指數(shù)越高，預(yù)后越差，復(fù)發(fā)率更高，遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的可能性也較大[7-9]。Ki-67表達(dá)水平可以作為評(píng)估胃癌生物學(xué)行為的標(biāo)志物之一，并與胃癌的預(yù)后密切相關(guān)[10-11]。目前，利用擴(kuò)散加權(quán)成像的表觀擴(kuò)散系數(shù)評(píng)價(jià)胃癌Ki-67表達(dá)情況已有報(bào)道[12]，但由于MRI診斷胃癌檢查時(shí)間長、偽影多、分辨率差等缺點(diǎn)，在應(yīng)用上遠(yuǎn)不及CT普遍。

雙能CT通過降低能量水平可以增加組織間的對(duì)比度，便于病變的顯示；但是在增加能量水平的過程中，會(huì)因?yàn)橛不瘋斡暗臏p小，進(jìn)一步導(dǎo)致組織之間的對(duì)比度減小[13]，本研究為了更好地體現(xiàn)單能量成像的特點(diǎn)，選取40～70 keV低能量水平的單能量圖像進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，胃癌Ki-67高表達(dá)組動(dòng)、靜脈期在40～70 keV單能量下CT值和平衡期40 keV、50 keV單能量CT值低于低表達(dá)組，且隨著能量水平降低，差異越明顯，可能由于物質(zhì)在不同能量水平的衰減不同，在某一能量水平兩種病灶之間的衰減差異可達(dá)到最大，這一能量水平即為鑒別兩種病灶的最佳單能量[14]，較低單能量水平往往可以作為最佳單能量。本研究也顯示胃癌動(dòng)、靜脈期40～70 keV CT值與Ki-67呈負(fù)相關(guān)，且隨著能量水平降低，相關(guān)性逐漸增加，提示單源雙能CT低能量下的單能量CT值可準(zhǔn)確評(píng)估胃癌的Ki-67表達(dá)。

雙能CT圖像能夠通過物質(zhì)分離技術(shù)而獲得碘水圖，增強(qiáng)掃描后獲得碘水圖可以對(duì)碘含量進(jìn)行分析，進(jìn)一步可以反映組織的強(qiáng)化情況，從而大致了解腫瘤微循環(huán)的狀態(tài)。Kaltenbach等[15]指出基于碘基圖的物質(zhì)分離得到組織中的碘含量可作為腫瘤血管的標(biāo)志物。理論上，腫瘤細(xì)胞Ki-67表達(dá)越高，腫瘤血管越豐富，主要反映腫瘤組織的血管密度的碘含量會(huì)隨腫瘤細(xì)胞增殖速度的加快而升高[16]；而本研究發(fā)現(xiàn)，Ki-67高表達(dá)組增強(qiáng)三期的IC值均高于低表達(dá)組，提示胃癌高表達(dá)組的強(qiáng)化程度弱于低表達(dá)組，即高表達(dá)組的血供較少；可能是由于隨著胃癌Ki-67表達(dá)增高，腫瘤的細(xì)胞異型性增高，腫瘤細(xì)胞內(nèi)壞死和黏液成分越多、越明顯；增殖速度快的新生毛細(xì)血管雖然較多，但新生血管管腔發(fā)育多不成熟；兩者共同作用即會(huì)出現(xiàn)缺血和乏氧狀態(tài)，引起微循環(huán)逐漸減低，代表血供的碘含量隨之減低。

不同個(gè)體之間存在個(gè)體循環(huán)和對(duì)比劑流速的差異，為了盡量消除此差異的影響，本研究引用NIC進(jìn)行比較，結(jié)果表明NIC的效能均高于IC。胃癌增強(qiáng)三期的Ki-67表達(dá)指數(shù)均與IC、NIC呈負(fù)相關(guān)，且靜脈期的相關(guān)性更高，可能是由于胃癌的腫瘤細(xì)胞主要是腺體的異型增生。盡管腫瘤細(xì)胞是以動(dòng)脈供血為主，但是結(jié)構(gòu)往往比較紊亂，毛細(xì)血管網(wǎng)也非常復(fù)雜，局部血流較正常組織緩慢，對(duì)比劑通過的時(shí)間也會(huì)較長，因此動(dòng)脈期強(qiáng)化不明顯，而靜脈期時(shí)對(duì)比劑已經(jīng)大量進(jìn)入，此時(shí)強(qiáng)化較明顯。聯(lián)合動(dòng)脈期NIC值和靜脈期NIC值后可以將AUC提高到0.871，高于單一參數(shù)的效能，具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。

本研究的局限性：首先，未對(duì)胃癌的病理分型、分級(jí)等做進(jìn)一步細(xì)化研究，可能會(huì)對(duì)Ki-67表達(dá)情況有一定的影響，需要后續(xù)納入更大的樣本量進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化研究和驗(yàn)證；其次，觀察者勾畫的ROI位置可能和病理切片所選擇的組織存在不完成匹配的問題。

雙能CT能譜成像的能譜參數(shù)（40～70 keV單能量的CT值、IC值、NIC值）和胃癌Ki-67表達(dá)指數(shù)存在相關(guān)性，提示單源雙能CT綜合分析平臺(tái)多定量參數(shù)可以作為無創(chuàng)評(píng)估胃癌細(xì)胞增殖的方法，具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)聯(lián)合動(dòng)脈期NIC值和靜脈期NIC值可以提高診斷效能，具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。