能谱CT多参数分析在评估周围型肺腺癌病理分级中的应用价值初探

叶茗珊，邓克学，江德胜，李 丹，韦 炜

（安徽医科大学附属省立医院 CT室，安徽 合肥 230000）

肺癌是最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率不断增长。按病理类型，肺癌分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌；其中非小细胞肺癌约占肺癌的75%，分为腺癌、鳞癌、大细胞癌等，其中腺癌约占50%，且比例逐年升高［1］。传统CT是肺癌诊断的重要手段之一，但其主要针对肺癌进行形态学描述，存在一定的局限性。宝石能谱CT成像近些年发展迅速，比传统CT，增加了多参数成像功能，可对病变行物质定量分析，在肿瘤的定性、分级和鉴别诊断中显示出较大优势［2-3］。目前，国内外关于能谱CT对肺结节良恶性鉴别及病理类型区分的研究较多，而关于其对不同分化程度肺癌诊断价值的研究相对较少。文献［4］报道，肺癌的分化程度与5年生存率基本呈正比。因此，正确评估肺癌的病理分级有助于临床选择适当的治疗方法，对预后有重要意义。本研究利用能谱CT提供的多参数成像功能，对不同病理分级肺腺癌进行定量、定性分析，比较各能谱参数的差异，探讨能谱CT多参数分析在评估肺腺癌病理分级中的价值，以协助临床治疗及预后评估。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析我院2013年10月至2017年3月行能谱CT 3期增强扫描、并经手术或活检证实的38例周围型肺腺癌患者资料，其中男18例，女20例；年龄37～77岁，平均（60±10）岁。38例中，低分化腺癌12例，中分化22例，高分化2例，中高分化2例。将低分化组作为A组，其余作为B组。纳入标准：①肺内单发结节或肿块；②病灶密度较均匀，无较大空洞、坏死及钙化，实性范围足够测量；③未行放化疗及介入治疗，影像资料完整。

1.2 仪器与方法 使用宝石能谱CT（GE 750）扫描，扫描前确认患者有无碘过敏史，签署知情同意书，并进行呼吸训练。采用高压注射器经肘静脉注射碘佛醇（370 mgI/mL），剂量1.5 mL/kg体质量，流率3.0 mL/s，管电流最大限值260 mA，层厚、层距均为5mm。采用能谱CT成像模式，分别于注射对比剂后30、60、90 s行动脉期、静脉期、延迟期扫描。

1.3 数据处理 将扫描获得的单能量图像行1.25mm薄层重建，并传至ADW4.6工作站，使用能谱分析软件对图像行多参数测量并记录数据。将ROI置于病灶中强化较均匀的实性区，避开空洞、坏死、钙化区域，范围尽可能取大，并确保3期图像中病灶ROI测量位置及范围基本一致，将每个病灶在相邻3个层面上分别测量1次，取其平均值。胸主动脉或锁骨下动脉ROI置于病灶同层面的血管管腔中央。测量3期扫描所有病灶ROI在40～90 keV（间隔10 keV）条件下对应的CT值、碘含量及有效原子序数（effective atomic number，Eff-Z），绘制病灶的能谱曲线，计算能谱曲线的斜率，斜率=［CT值（40 keV）-CT值（90 keV）］/50。计算病灶ROI的标准化碘浓度（normalized iodine concentration，NIC）：NIC=病灶碘含量/同一层面胸主动脉或锁骨下动脉内碘含量（图1～3）。

1.4 统计学分析 采用SPSS 16.0统计软件，2组间数据比较行两独立样本t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。绘制ROC曲线，计算曲线下面积（area under curve，AUC），分析各指标诊断效能，并通过约登指数选择相应最佳诊断阈值。

2 结果

2.1 能谱CT多参数分析（表1～3） 3期增强扫描中，2组病变的能谱曲线均呈递减趋势，且40～90 keV段差异较显著（图4）。动脉期2组NIC、能谱曲线斜率及Eff-Z差异均有统计学意义（均P＜0.05）；静脉期2组NIC、能谱曲线斜率及Eff-Z差异均无统计学意义（均 P＞0.05）；延迟期2组NIC、能谱曲线斜率及Eff-Z差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

2.2 各参数诊断效能 动脉期的NIC值、能谱曲线斜率及Eff-Z三者的AUC均＞0.5（表4），表明动脉期能谱CT参数对鉴别腺癌分化程度具有一定的应用价值。

3 讨论

近年来能谱CT作为一种新型的成像技术，通过对X线管和探测器的不断革新，利用瞬时能量切换技术，生成40～140 keV连续的101个单能量图像，能够对病灶进行多参数及定量分析［5-6］。

表1 动脉期2组能谱CT扫描各参数比较（±s）

表1 动脉期2组能谱CT扫描各参数比较（±s）

注：A组，低分化组；B组，中、高分化组。NIC，标准化碘浓度；Eff-Z，有效原子序数。

组别 NIC 能谱曲线斜率 Eff-Z A组（n=12） 0.11±0.04 1.05±0.55 8.06±0.21 B组（n=26） 0.19±0.10 1.78±0.93 8.39±0.38 t值 －3.143 －3.013 －2.700 P值 0.003 0.005 0.010

表2 静脉期2组能谱CT扫描各参数比较（±s）

表2 静脉期2组能谱CT扫描各参数比较（±s）

组别 NIC 能谱曲线斜率 Eff-Z A组（n=12） 0.30±0.09 1.88±0.72 8.39±0.27 B组（n=26） 0.32±0.14 2.37±1.07 8.63±0.39 t值 －0.503 －1.442 －1.884 P值 0.618 0.158 0.068

表3 延迟期2组能谱CT扫描各参数比较（±s）

表3 延迟期2组能谱CT扫描各参数比较（±s）

组别 NIC 能谱曲线斜率 Eff-Z A组（n=12） 0.49±0.12 1.86±0.58 8.44±0.22 B组（n=26） 0.48±0.20 2.28±0.98 8.57±0.35 t值 0.155 －1.632 －1.155 P值 0.878 0.112 0.256

表4 动脉期2组能谱参数ROC曲线分析

碘是CT对比剂内的主要成分，增强扫描后，血管内的主要介质为高密度碘，病灶 ROI内的碘浓度直接反映了其血液供应状态。计算NIC避免了不同个体间因对比剂用量、血供不同等造成的碘浓度差异。文献［7］报道NIC与血供基本成正比。

单能量图像的CT值反映的是某一能量下X线穿透待检组织后产生的衰减值，在二维坐标系中将不同单能量图像的CT值与其对应能量值构成的点连线即得到能谱曲线。本研究中低分化组与中、高分化组的能谱曲线均随能量的增加而呈下降趋势，在低能量水平变化较大，这是因为X线能量越低，其吸收系数越大，衰减量越多，而随着能量增加，2条曲线逐渐靠近、重叠，这与部分文献［8］报道基本一致。能谱曲线斜率反映了能谱曲线衰减的差异，物质组成不同，斜率也存在差异。

图1 女，61岁，右肺上叶低分化腺癌，图1a～1d依次为能谱曲线图、70 keV单能量图、碘基值图及有效原子序数图

图2 女，57岁，左肺上叶中分化腺癌，图2a～2d依次为能谱曲线图、70 keV单能量图、碘基值图及有效原子序数图

图3 男，39岁，左肺下叶高分化腺癌，图3a～3d依次为能谱曲线图、70 keV单能量图、碘基值图及有效原子序数图

图4 3组能量衰减曲线（40～140 keV），图4a～4c分别为动脉期、静脉期和延迟期

腺癌是周围型肺癌中最常见组织学类型，其组织学特点是腺样分化，表现为病灶内形成分化成熟的腺泡状、管状或乳头状结构等。上述分化特点在较高分化中表现较明显，较低分化中表现不明显，且多出现在实性区域［9］。本研究中，动脉期B组NIC值及能谱曲线斜率均高于A组。文献［10-11］报道，肿瘤恶性程度与肿瘤血管的生长速度、血供呈正比。低分化病灶虽为富血供病变，但由于恶性程度高，血管生长速度快，病灶内的新生血管分布不规则，且病灶内可能含有更多坏死和实性成分，导致其血供稍低于中、高分化病灶。这与杨亮等［12-13］研究结论相似。本研究中各参数仅动脉期差异有统计学意义，推测动脉期参数与病灶供血血管丰富程度及血流量可能更加相关［14］。

Eff-Z是引申自原子序数，假定某一元素对X线质量衰减系数同于某化合物，则该元素的原子序数即为该物质的Eff-Z。可利用Eff-Z鉴别一些密度与CT值较接近的物质成分［15］。本研究中，仅动脉期A组Eff-Z值小于B组，这可能由于分化程度不同，癌组织内物质成分组成、密度大小及细胞代谢活性等方面存在差异，使得在相同能量水平的质量衰减系数不同，继而获得不同的有参考意义的Eff-Z。

Iwano等［16］收集肺癌60例，利用能谱CT研究病灶碘含量与肺癌分化程度之间的关系，得出高分化肺癌的碘含量高于低分化组的结论；该研究虽未对具体病理类型进行区分，但与本研究得出的动脉期A组NIC低于B组，静脉期、延迟期相似的结论相近。说明能谱CT参数对评估肺癌病理分级的价值还有待进一步探讨。低分化周围型肺腺癌有以下CT征象：瘤体直径＞3 cm，形态欠规则，实性成分较多，有毛刺征、深分叶征或胸膜凹陷征等［17-18］。能谱CT具有图像清晰和多参数分析功能，应将CT征象与能谱CT参数结果相结合，综合评估肺腺癌的病理分级。

本研究不足：①样本量较少；②对ROI的选择存在一定的人为误差；③选择实性病灶进行测量，剔除了肺磨玻璃样密度灶，但文献［19］报道磨玻璃成分所占比例越高，肺癌分化程度越高，这使得病例选择具有一定局限性。

综上所述，能谱CT的多参数分析功能在评估肺癌病理分级中的应用价值处于初级研究阶段，还应进行更精细、更系统化及大样本研究，以促进其在临床上的应用，为临床治疗方法的选择及预后评估提供更多参考价值。

［1］姚晓军，刘伦旭.肺癌的流行病学及治疗现状［J］.现代肿瘤医学，2014，22（8）：1982-1986.

［2］陈克敏，林晓珠.CT能谱成像临床应用与研究价值及展望［J］.现代实用医学，2011，23（8）：841-844.

［3］Yuan R，Shuman WP，Earls JP，et al.Reduced iodine load at CT pulmonary angiography with dual-energy monochromatic imaging：comparison with standard CT pulmonary angiography--a prospective randomized trial［J］.Radiology，2012，262：290-297.

［4］丁金磊.169例具有胸膜侵犯的周围型肺腺癌的影像学特征与预后分析［D］.大连：大连医科大学，2015.

［5］Matsumoto K，Jinzaki M，Tanami Y，et al．Virtual monochromatic spectral imaging with fast kilovoltage switching improved image quality as compared with that obtained with conventional 120-kVp CT［J］.Radiology，2011，259：257-262.

［6］严福华，林晓珠.双能量CT的多参数分析和临床应用［J］.中国医学计算机成像杂志，2013，19（1）：1-3.

［7］李知书，马兵，陈绍平.能谱CT在肺癌诊断中的应用研究进展［J］.实用放射学杂志，2016，32（7）：1134-1136.

［8］夏平，陈刚，郝敬明，等.能谱CT扫描技术在肺良恶性病变鉴别诊断中的初步研究［J］.实用放射学杂志，2015，31（3）：473-476.

［9］臧建，肖勇，齐天伟.周围型肺腺癌CT征象在评估其病理学分级中价值的初探［J］.中国CT和MRI杂志，2009，7（3）：33-35.

［10］陈丽红，薛蕴菁，段青，等.CT能谱成像定量评估胃癌分化程度［J］.中国医学影像技术，2013，29（2）：225-229.

［11］王天宝，李兆亭.血管内皮生长因子及微血管密度与胃癌进展的关系［J］.中国普外基础与临床杂志，2002，9（3）：159-160.

［12］杨亮，罗德红，赵燕风，等.不同病理级别喉及下咽鳞癌的能谱参数研究［J］.实用放射学杂志，2016，32（2）：188-191.

［13］马振申，赵强，孙秀彬，等.宝石能谱CT能谱参数与透明细胞肾癌分化程度的相关性分析［J］.医学影像学杂志，2013，23（10）：1593-1596.

［14］李明英，张成琪，邓凯.CT能谱成像对肺内良恶性肿块诊断的初步研究［J］.中华放射学杂志，2013，47（5）：410-413.

［15］范兵，王霄英，邱建星，等.能谱CT有效原子序数对泌尿系结石成分的诊断价值［J］.实用放射学杂志，2012，28（9）：1400-1402.

［16］Iwano S，Ito R，Umakoshi H，et al.Evaluation of lung cancer by enhanced dual-energy CT：association between three-dimensional iodine concentration and tumor differentiation［J］.Br J Radiol，2015，88：20150224.

［17］伍翠云，程涛.周围型肺腺癌CT征象与病理组织分化的相关性［J］.中国医学计算机成像杂志，2014，20（1）：33-36.

［18］林云亮，吴仕强，刘向华.周围型肺腺癌CT征象与病理分级关系的初探［J］.海南医学，2008，19（6）：5-6.

［19］张善华，王和平，林奇辉，等.磨玻璃密度小肺癌CT表现与病理类型相关性研究［J］.医学影像学杂志，2009，19（8）：970-972.