能谱CT定量参数鉴别脊柱肺癌骨转移瘤及骨髓瘤的研究

张进++++++王艺婷++++++石瑞++++++王阳++++++张立超++++++刘旭++++++郭云仙

[摘要] 目的 探究宝石能谱CT（GSI）定量参数在鉴别脊柱肺癌骨转移瘤和多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）溶骨性病灶的应用潜力。 方法 应用能谱CT扫描技术，对病灶感兴趣区在各单能量图像下的CT值及能谱曲线斜率进行两样本的Mann Whitney U检验的统计学分析。 结果 平扫后肺癌骨转移病灶在40～90 keV对应的CT值的中位数高于骨髓瘤病灶，差异有统计学意义（P<0.05）；平掃后肺癌转移灶能谱曲线斜率（40～90 keV为参考点）的中位数大于骨髓瘤病灶，差异有统计学意义（P<0.05）；平扫后肺癌骨转移病灶与骨髓瘤病灶在95～140 keV对应的CT值的中位数相互比较，差异无统计学意义（P>0.05）。 结论 能谱CT能够准确测量两组病灶单能量下CT值及能谱曲线斜率，在两类疾病的鉴别诊断中具有一定的应用价值。

[关键词] 能谱CT；肺癌骨转移瘤；多发性骨髓瘤；CT值；能谱曲线斜率

[中图分类号] R445.3 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2017）32-0113-04

[Abstract] Objective To explore the potential values of spectral CT quantitative parameters in differential diagnosis of spinal bone metastasis of lung cancer and spinal osteolytic lesions of multiple myeloma（MM）.Methods With the application of spectral CT， Mann Whitney U test was performed comparing CT values and slopes of the energy spectrum curves of focal areas of interest in respective single energy images. Results The median CT values of bone metastasis of lung cancer in 40-90keV were higher than that of multiple myeloma after plain scan，the difference was statistically significant（P<0.05）. The median slopes of the energy spectrum curves of bone metastasis of lung cancer was higher than that of multiple myeloma after plain scan ，the difference was statistically significant（P<0.05）， There was little difference between the median CT values of bone metastasis of lung cancer and multiple myeloma in 95-140keV after plain scan，the difference was not statistically significant（P>0.05）. Conclusion The spectrum CT can accurately measure the CT values and the slopes of the energy spectrum curves of spinal bone metastasis of lung cancer and spinal osteolytic lesions of MM， which shows certain clinical application values in the differential diagnosis of them.

[Key words] Spectral CT；Bone metastases of lung cancer；Multiple myeloma；CT values；Slopes of the energy spectrum curves

多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）和骨转移瘤（bone metastases，BM）均为骨的恶性肿瘤性病变。两者临床表现相似，且在影像学上均可以表现为椎体溶骨性骨质破坏或压缩性骨折，因此，对其鉴别并且作出正确的影像诊断和制定治疗方案具有重要的意义。以瞬时双kVp为核心技术的能谱CT，利用能谱观察与分析系统（GSI Viewer），同时观察常规混合能量图像（kVp）、单能量图像（keV）及物质分离的基物质成像，对扫描对象进行物质的定量分析[1]，进而反映出物质的化学组成成分[2]。该研究综合分析两种疾病的病灶特征，进而研究能谱CT在两种疾病的鉴别诊断方面的价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象

收集并分析2016年4月～2017年1月期间在我院经过能谱CT扫描的肺癌伴有溶骨性脊柱骨转移的患者及多发性骨髓瘤患者的影像资料42例。纳入标准：（1）能谱CT检查之前，所有受检对象均未接受过任何抗肿瘤治疗及影响骨代谢的药物治疗，（2）胸部、腹部或脊柱的能谱CT断层图像显示有椎体可见溶骨性骨质破坏灶；（3）全部骨髓瘤病例最终均经骨髓穿刺活检确诊，（4）肺癌骨转移病例最终均经病理证实，确诊原发病灶，对于肺癌骨转移灶的诊断，其中2例病灶经CT引导下骨质穿刺活检病理证实，15例转移病灶经临床症状结合综合影像学分析随访确诊。对于诊断有争议的病灶不纳入研究。最终得到两组样本，肺癌骨转移组为肺癌溶骨性脊柱骨转移患者，包括患者17例（男12例，女5例，年龄36～78岁，中位年龄63岁）；骨髓瘤组为多发性骨髓瘤患者，包括患者25例（男13例，女12例，年龄42～67岁，中位年龄 53岁）。endprint

1.2 主要仪器

Discovery CT750 HD宝石能谱CT机（美国GE公司）；AW4.4后处理工作站（美国GE公司）。

1.3 扫描方法及参数

所有患者均利用GE宝石能谱CT（Discovery CT750 HD）在能谱扫描模式（GSI）下进行平扫，扫描参数：管电压为80～140 kVp瞬时切换，自动mAs调制，层厚5.0 mm，間隔5.0 mm，矩阵512×512，螺距为0.984，转速为0.6 s/周。

1.4 数据采集和图像后处理

在单能重建算法下，将扫描所得到的单能量原始数据重建成1.25 mm层厚和层间距的Mono图像，（1）选取扫描范围内面积最大的病灶；（2）采用最大层面全肿瘤区域法[3]选取感兴趣区（region of interest，ROI），即选择病灶的最大层面，将合适大小的圆形或椭圆形ROI放置于病灶中央，尽可能包绕病灶，但应避开碎骨片、明显的钙化区及坏死区（图1～4）。测量及分析的数据包括：（1）测量每个病灶感兴趣区在40～140 keV（能量间隔为5 keV）不同能量水平下所对应的CT值，（2）绘制各个病灶的能谱曲线，计算并分析其能谱曲线斜率（本实验选取40～90keV作为斜率计算点），即斜率K=CT（40 keV）-CT（90 keV）/（90～40 keV）。

1.5 统计学方法

采用 SPSS 17.0 软件对测量所得的数据进行分析，先对两组数据进行正态性检验，多发性骨髓瘤患者病灶的CT值在45 keV、50 keV、60 keV、65 keV、70 keV、75 keV单能量下，P>0.1，服从正态分布；其能谱曲线斜率及CT值在40 keV、55 keV以及80～140 keV单能量下，P<0.1，不服从正态分布；肺癌骨转移患者病灶的能谱曲线斜率及CT值在40～140 keV单能量下，P<0.1，均不服从正态分布。采用两样本的Mann Whitney U检验分别比较两种病例病灶的能谱曲线斜率（40～90 keV为参考点）及两组病灶在各单能量下的CT值之间有差异， P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

平扫后肺癌骨转移组在40～90 keV对应的CT值的中位数高于骨髓瘤组，差异有统计学意义（P<0.05）；平扫后肺癌骨转移组能谱曲线斜率（40～90 keV为参考点）的中位数大于骨髓瘤组，差异有统计学意义（P<0.05）；平扫后肺癌骨转移组与骨髓瘤组在95～140 keV对应的CT值的中位数相互比较，差异无统计学意义（P>0.05）。见表1、2。

3 讨论

肺癌是癌症相关死亡的首要原因，约15%～40%的肺癌患者会发生骨转移现象[4，5]，此时肺癌已经发展到晚期，患者的生存质量大大降低[6-8]。研究表明，肺癌骨转移患者中有80%是初诊时即被确诊[9]；多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）是一种产生在骨髓的恶性浆细胞克隆性肿瘤[10]，由于瘤细胞呈局灶型区域性分布，其细胞的形态呈多样性，从成熟的浆细胞到原始或间变性瘤细胞均可见。多发性骨髓瘤与肺癌骨转移瘤病灶的不同之处在于，后者的溶骨性破坏多主要表现为浸润性破坏，这种病理学行为导致了肺癌骨转移病灶形态不规则，范围较广，直径较大，而骨髓瘤病灶由于主要是膨胀性生长，周围骨组织受压，肿瘤多呈现穿凿样改变，病灶范围较小，直径相对亦较小[11]。

不同的CT值反映的是物质材料的密度的不同，同时，能谱CT使得同一种物质在不同的单能X线下展现出不一样的密度特征。本研究表明，能谱CT扫描之后，肺癌脊柱骨转移病灶在40～90 keV下的CT值高于骨髓瘤病灶（P<0.05）（表1），而在95～140 keV下两者的CT值无明显差异，两者的组织成分、密度不同。而导致了CT值的不同；两种病灶的单能特征曲线在低能量区段表现出显著的差异性，也说明低能量下对病灶的CT值影响更大，与有些研究[12，13]的结果一致，证明了能谱CT在相应的低keV条件下更容易区分二种病灶。

每一条能谱曲线对应了相应的物质成分，能谱曲线走向重合或者接近往往提示着病灶的组织来源相似，因此能谱曲线可反映病变组织的起源以及用于不同来源病灶的鉴别[14，15]。分别绘制两种脊柱恶性肿瘤病灶的能谱曲线并对其进行比较分析，发现两组曲线走形有一定的差异，肺癌脊柱骨转移灶在40～90 keV时的CT值高于多发性骨髓瘤。将两种病灶40～90keV段的曲线斜率比较，发现肺癌骨转移的斜率比多发性骨髓瘤高（表1）将两种患者的能谱曲线斜率按从小到大的顺序排序，画出斜率变化图，可以看出，本次研究中肺癌脊柱转移的患者能谱曲线斜率均明显高于多发性骨髓瘤的患者（图5）。

本研究证实能谱CT对肺癌脊柱转移灶和骨髓瘤脊柱病灶的诊断及鉴别诊断具有一定的临床应用价值，但也具有一定的局限性：①本次研究纳入的样本数目有限，尚不能实现大样本研究；②本研究只进行了平扫的研究，未全面分析能谱CT 扫描模式下增强后病灶的相应特征；③仅对临床和统计学上最常见的肺癌脊柱转移灶和多发性骨髓瘤的脊柱病灶进行了比较，未能进行其他恶性肿瘤的脊柱转移灶与多发性骨髓瘤脊柱病灶的比较。随着人们对其研究的不断深入和扫描技术的进一步改进，能谱CT将会对脊柱恶性肿瘤不同性质病灶的鉴别诊断产生更大的影响作用。

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（收稿日期：2017-09-03）endprint