雙層光譜CT評估非小細(xì)胞肺癌Ki-67表達(dá)水平的可行性

周瀲滟，張浩蕩，殷世武

(1.蚌埠醫(yī)學(xué)院研究生院，安徽 蚌埠 233000；2.蚌埠醫(yī)學(xué)院附屬合肥市第二人民醫(yī)院介入血管疼痛科，安徽 合肥 230011；3.阜陽市第二人民醫(yī)院磁共振室，安徽 阜陽 236000)

中國因癌癥死亡患者中，肺癌位居前列，且發(fā)病率及死亡率呈上升趨勢[1]。83.6%的肺癌為非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung carcinoma， NSCLC)，腺癌及鱗癌為其最常見類型[2]。Ki-67抗原為細(xì)胞增殖標(biāo)志物，其表達(dá)水平與腫瘤細(xì)胞增殖速率呈正相關(guān)，可反映患者預(yù)后[3]。目前僅能通過免疫組織化學(xué)獲取Ki-67表達(dá)水平，對部分無手術(shù)或穿刺活檢指征的患者無法進(jìn)行評估。單源雙層光譜探測器CT采用雙Z軸探測器實現(xiàn)X線高、低能之間的轉(zhuǎn)化，可實現(xiàn)同源、同向、同時和同步能量分離掃描；利用立體式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可并行傳輸高低能量信號。雙層光譜探測器CT可生成40～200 keV虛擬單能量圖像和物質(zhì)分離圖像，如碘密度圖、有效原子序數(shù)圖等[4]顯示腫瘤CT形態(tài)特征，并通過更多定量信息揭示其相關(guān)生物學(xué)特征，對于定性組織具有較大價值。本研究探討以雙層光譜CT相關(guān)參數(shù)評估NSCLC Ki-67表達(dá)水平的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2021年1月—8月50例于合肥市第二人民醫(yī)院經(jīng)手術(shù)或活檢病理證實的NSCLC患者，男33例、女17例，年齡44～88歲、平均(71.4±10.0)歲， 20例有吸煙史；其中腺癌29例、鱗癌21例；TNM分期為T1期13例、T2期15例、T3及T4期各11例，N0期20例、N1期8例、N2期17例、N3期5例，M0期32例、M1期18例；將23例Ki-67表達(dá)≤30%者歸入低表達(dá)組，27例Ki-67表達(dá)>30%者歸入高表達(dá)組[5]。納入標(biāo)準(zhǔn)：①無增強CT禁忌證，并于手術(shù)或活檢前接受CT檢查；②胸部CT顯示病灶為實性結(jié)節(jié)或腫塊；③患者屏氣配合良好，且圖像清晰。

1.2 儀器與方法 采用Philips IQon Spectral CT掃描儀。囑患者仰臥，采用高壓注射器經(jīng)肘靜脈以4 ml/s流率注入對比劑碘海醇(350 mgI/ml，2 ml/kg體質(zhì)量)，并以相同流率跟注40 ml生理鹽水，之后行肺部增強CT掃描，范圍自肺底至肺尖；參數(shù)：管電壓120 kVp，管電流159 mA，探測器準(zhǔn)直64×0.625 mm，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時間0.5 s，螺距0.953。于Philips ISP(IntelliSpace Portal version 9.0)工作站將靜脈期圖像重建為層厚、層間距均為1 mm的常規(guī)及能譜圖像，并于能譜基礎(chǔ)圖像中獲得靜脈期各單能量能譜圖像(40、70及100 keV)、等效原子序數(shù)圖及碘密度圖。

1.3 圖像處理和數(shù)據(jù)分析 由1名從事影像學(xué)診斷工作10年以上的放射科醫(yī)師避開液化、壞死、鈣化及血管等非實性成分，于腫塊或結(jié)節(jié)密度相對均勻區(qū)域放置ROI，使其盡可能多地包含病灶實性成分，連續(xù)測量3個層面病灶及動脈的能譜參數(shù)，取平均值作為結(jié)果。分別于靜脈期40、70及100 keV單能量圖像和碘密度圖像中測量病灶靜脈期CT值(CT40 keV、CT70 keV、CT100 keV)、等效原子序數(shù)、碘密度及無水碘密度，計算能譜衰減曲線斜率：曲線斜率=(CT40 keV-CT100 keV)/60。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計量資料，組間行獨立樣本t檢驗。采用Spearman相關(guān)性分析觀察光譜定量參數(shù)與Ki-67表達(dá)的相關(guān)性。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲線，計算曲線下面積(area under the curve， AUC)，評價光譜定量參數(shù)評估NSCLC病灶Ki-67表達(dá)水平的效能。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 光譜CT定量參數(shù) 低表達(dá)組CT40 keV、曲線斜率、等效原子序數(shù)、碘密度和無水碘密度均高于高表達(dá)組(P均<0.05)；組間CT70 keV、CT100 keV差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)。見表1及圖1、2。

表1 50例不同Ki-67表達(dá)水平NSCLC光譜CT定量參數(shù)比較

圖1 患者男，86歲，右肺上葉鱗癌(Ki-67=10%) A.胸部增強靜脈期能譜CT原子序數(shù)圖； B.胸部40 keV單能量圖，CT40 keV=199.30 HU； C.胸部100 keV單能量圖，CT100 keV=59.60 HU； D.能譜曲線圖，曲線斜率=2.33 (圓圈示ROI)

圖2 患者女，66歲，左肺上葉腺癌(Ki-67=55%) A.胸部增強靜脈期能譜CT原子序數(shù)圖； B.胸部40 keV單能量圖，CT40 keV=176.20 HU； C.胸部100 keV單能量圖、CT100 keV=55.60 HU； D.能譜曲線圖，曲線斜率=2.01 (圓圈示ROI)

2.2 相關(guān)性分析 NSCLC的CT40 keV、CT70 keV、曲線斜率、碘密度、無水碘密度與Ki-67表達(dá)均呈負(fù)相關(guān)(rs=-0.28、-0.18、-0.37、-0.29、-0.33，P均<0.05)，等效原子序數(shù)與Ki-67表達(dá)呈正相關(guān)(rs=0.32，P<0.05)，而CT100 keV與Ki-67表達(dá)無明顯相關(guān)性 (P>0.05)。

2.3 ROC曲線分析 CT40 keV、曲線斜率、等效原子序數(shù)、碘密度及無水碘密度用于評估NSCLC病灶Ki-67表達(dá)水平具有較高價值。見表2及圖3。

表2 光譜CT定量參數(shù)評估不同Ki-67表達(dá)水平NSCLC病灶的效能

圖3 光譜CT定量參數(shù)評估NSCLC病灶Ki-67表達(dá)水平的ROC曲線

3 討論

雙能量CT成像技術(shù)，包括管電壓瞬時切換、雙X射線源、分裂X射線束及本研究中涉及的單源雙層檢測器CT(光譜CT)近年已被廣泛應(yīng)用[6]。光譜CT為新型成像方法，硬件設(shè)備包括單X射線管及雙層探測器，利用探測器層對高能量和低能量光子的不同吸收特性而在探測器水平分離光譜，進(jìn)而獲得一系列可用于臨床診斷的能譜基圖像，包括虛擬單能圖、能譜曲線、等效原子序數(shù)圖、碘密度圖及無水碘密度圖等[7]。

碘密度圖可定量顯示不同組織中的碘含量，進(jìn)而反映病灶血供豐富程度[8]。無水碘密度圖指能譜圖像中的水樣組織被識別并抑制后的圖像，可提高對碘增強組織的可視化效果，更準(zhǔn)確地反映組織中的碘含量[9]。靜脈期CT40 keV、CT70 keV和CT100 keV分別為40、70和100 keV單能量圖中病灶的CT值，均可反映病灶血供情況。理論上，腫瘤Ki-67指數(shù)越高，則細(xì)胞增殖越活躍，血供需求越大，新生血管形成越豐富，因此各參數(shù)值應(yīng)越高；但本研究發(fā)現(xiàn)NSCLC病灶的碘密度、無水碘密度及靜脈期CT40 keV與Ki-67表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，與田雙鳳等[10]的結(jié)果相似。分析原因，可能在于：①Ki-67表達(dá)水平較高肺癌的腫瘤細(xì)胞增殖能力強，導(dǎo)致瘤體內(nèi)細(xì)胞密度較大，使其生長速度越快區(qū)域越難以獲得充足血供；②腫瘤邊緣區(qū)細(xì)胞生長空間充足，在生長過程中表現(xiàn)更為活躍，新生血管多、血供豐富，而瘤體中央因生長速度較快，可出現(xiàn)相對缺血、缺氧狀態(tài)，導(dǎo)致血供相對降低；③增殖速度快的腫瘤內(nèi)部雖然新生毛細(xì)血管多，但管腔發(fā)育多不成熟，管壁脆弱，與之相反，增殖相對平緩的腫瘤內(nèi)部血管腔更為成熟，管壁彈性更高，可通過較高流速的血流，因而血供更加豐富。本研究高表達(dá)組與低表達(dá)組NSCLC病灶的CT70 keV、CT100 keV差異無統(tǒng)計學(xué)意義，可能因低能級X線光子能夠更好地顯示不同組織衰減的差異，進(jìn)而提高軟組織對比度及分辨率，而高能級圖像會抑制碘的衰減[11-13]，影響其反映NSCLC病灶 Ki-67表達(dá)水平的能力。因此，相對較低能級圖像對于預(yù)測NSCLC病灶Ki-67表達(dá)水平更具有潛力，且相關(guān)研究[14]結(jié)果表明，靜脈期40 keV是預(yù)測肺癌Ki-67表達(dá)的最佳單能量序列。

能譜曲線可反映物質(zhì)的化學(xué)成分；曲線斜率是通過數(shù)學(xué)公式根據(jù)單能級CT值計算得出，反映能譜曲線的大致走行，可作為組織表征的重要定性參數(shù)，更直接地反映組織間的差異[15-16]。本研究結(jié)果顯示，曲線斜率與NSCLC病灶Ki-67表達(dá)水平的相關(guān)性最高(rs=-0.37)。等效原子序數(shù)是代表組織中由不同成分組成的化合物的平均原子序數(shù)[17]。本研究中，等效原子序數(shù)與NSCLC病灶 Ki-67表達(dá)呈正相關(guān)，可能Ki-67表達(dá)水平越高，則腫瘤增殖越快、瘤體越致密，其等效原子序數(shù)越高。

綜上所述，雙層光譜CT定量參數(shù)CT40 keV、曲線斜率、等效原子序數(shù)、碘密度和無水碘密度均可用于評估NSCLC Ki-67表達(dá)水平，對于預(yù)測NSCLC細(xì)胞增殖能力具有潛在價值。本研究的主要局限性：①樣本量較?。虎诨仡櫺匝芯浚瑹o法完全避免選擇偏倚；③僅選擇在連續(xù)3個層面放置ROI測量各參數(shù)，可能存在誤差，有待后續(xù)進(jìn)一步完善。