基于能谱CT碘基图及能谱曲线对非小细胞肺癌淋巴结转移状态的评价

韩绮嘉 何冠霏 何丽婷

肺癌属于常见恶性肿瘤疾病，在恶性肿瘤死亡病因上高居首位。2014年美国某调查指出，肺癌在男性恶性肿瘤疾病死亡率中约为28%，而女性中约为26%[1]。肺癌在近几年的治疗取得了很大进步，但5年生存率依旧较低，仅为14%～18%[2]。非小细胞肺癌(NSCLC)作为比较特殊的类型，根据其分期不同，采取的治疗方案也不同，其中Ⅰ、Ⅱ期可实施手术治疗，但Ⅲ、Ⅳ期丧失手术时机，需化疗或放疗处理[3-5]。基于此，针对非小细胞肺癌患者尽早诊断与治疗十分关键。非小细胞肺癌有无淋巴结转移对分期判断有影响，相应也会对治疗造成影响，因此需尽早明确诊断。宝石能谱CT(Gemstone Spectral Imaging,GSI)利用高纯度与高通透性宝石作探测器材料，加上影像链采样率提高，专有高清算法使其具有最佳空间分辨率、密度分辨率及能谱成像等特点，是CT成像领域的一项新技术，以更精准的CT值来反映物质的本质，目前在肿瘤定性与定位及分期判定上有着较好的指导价值[6]。为了进一步探讨宝石能谱CT对非小细胞肺癌术前淋巴结转移状态的应用价值，本实验对收治的90例肺癌患者实施了能谱CT研究，对非小细胞肺癌以及肺门纵膈淋巴结转移的碘基图、有效原子序数(Effective Z Value，EffZ)、能谱曲线特征进行分析，以评估能谱CT成像技术在肺癌术前诊断的应用效果[1-3,6-7]。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2015年1月—2018年4月首诊为非小细胞肺癌行宝石能谱CT检查的患者作为研究对象，纳入标准：临床资料完整；愿意配合研究，签署知情同意书；接受肺癌手术并行淋巴结清扫，术后病理确诊为非小细胞肺癌。纳入研究者必须符合以下条件:①首次发现肺癌并伴有淋巴结肿大;②无其他恶性肿瘤病史;③淋巴结短径>10 mm，必须经病理证实;④患者行CT 扫描前未经放化疗治疗;⑤淋巴结坏死或钙化者除外。排除标准：经临床治疗后的肺占位性病变；肺转移瘤，甲状腺功能亢进，糖尿病，对比剂过敏史，心、肝、肾功能不全者；其他部位恶性疾病者。最终将90例患者纳入研究对象，男60例、女30例；年龄32～79岁，平均(63.9±4.3)岁；90例患者中无明显症状17例，有症状73例，主要表现为咳嗽、咳痰、胸痛及痰中带血等。

1.2 检查方法

本次研究所用的宝石能谱CT为GE Discovery CT 750HD型，经能谱扫描模式下实施增强CT扫描，采取高压注射器进行肘静脉团注，先以速率3.0 mL/s注射生理盐水25 mL，随后以相同速率注入非离子型对比剂，剂量320 mg/mL。其他参数包括准直器宽度40 mm、瞬间切换80～140 kVp、自动毫安、层厚与层间距5 mm、FOV 40 cm，扫描范围从胸廓入口到肺底。扫描结束后对图像进行分析，原始数据按照重建层厚1.25 mm图像集处理，传输到GE Healthcare AW 4.6后处理工作站，交由二名主治及以上级别影像专业医师测评，在未告知他们病理结果前提下同时进行分析判断。

1.3 判断方法

在原发占位性病变及肿大转移淋巴结的最大截面中央，避开钙化及坏死区，选取感兴趣区。测量感兴趣区不同单能量水平的CT值、碘密度及有效原子序数。测量不同性质淋巴结标准化碘密度，测量并计算感兴趣区能谱曲线斜率，利用受试者特征(ROC)曲线确定诊断淋巴结转移λHu斜率比值最佳临界值，如果原发灶与淋巴结能谱曲线斜率差值<0．2，诊断为淋巴结转移灶。

1.4 观察指标

将手术病理结果作为参考标准，检测宝石能谱CT对淋巴结转移的敏感性、特异性、准确性，并比较转移组与未转移组宝石能谱曲线斜率、碘基图含碘量、有效原子序数。

1.5 统计学处理

2 结果

2.1 宝石能谱CT形态学结果分析

90例非小细胞肺癌患者手术后病理诊断共计淋巴结182个，短径范围在5～25 mm之间，平均(10.73±1.34)mm。其中转移组淋巴结有59个，短径范围在7～25 mm之间，平均(11.89±1.05)mm；未转移组淋巴结123个，短径范围在5～16 mm之间，平均(8.94±0.75)mm。将淋巴结横断面短径≥10 mm作为本次诊断的标准，结果表明宝石能谱CT诊断非小细胞肺癌淋巴结转移敏感性、特异性、准确性分别为88.13%、57.72%、67.80%，见表1及图1-图3。

表1 淋巴结转移组与未转移组宝石能谱CT诊断结果和病理结果对照 n(%)

2.2 两组碘基图含碘量及有效原子序数的对比

转移组淋巴结碘基图含碘量高于未转移组，差异有统计学意义(P<0.05)；2组的有效原子序数差异没有统计学意义，见表2及图4。

2.3 两组宝石能谱曲线斜率对比

随着keV降低，对应的CT值均呈递增趋势，且增加幅度也逐渐增大；随着keV降低， 单能曲线的斜率逐渐变大， 其对应纵坐标的高度差异也逐渐增大。转移组与未转移组在λHu-Ln上比较无差异(P>0.05)，但转移组λHu斜率比值显著低于未转移组(P<0.05)，见表3及图5。

表2 两组患者能谱CT含碘量比较 ±s)

注：与未转移组相比较，1)P>0.05

表3 两组患者宝石能谱曲线斜率比较 ±s)

注：与未转移组相比较，1)P<0.05

图4 碘基图，示肺癌及肺门转移淋巴结含碘量接近，高于主肺动脉窗前方淋巴结，提示该淋巴结未转移淋巴结

图5 能谱曲线图，示肺癌病灶同肺门肿大转移淋巴结由于同源性曲线斜率一致，而同主肺动脉窗前方淋巴结斜率不同，进一步提示该淋巴结为非转移淋巴结

3 讨论

肺癌作为恶性肿瘤疾病，其淋巴结分期一直受到广泛关注，同时淋巴结转移与否对于非小细胞肺癌治疗方案选择、预后评价都会造成不同的影响。据文献报道[7-8]指出，未伴有远处转移的非小细胞肺癌患者，淋巴结转移成为决定治疗的关键因素，对于晚期患者不建议单用手术治疗，甚至丧失手术时机，推荐采取化疗、放疗及手术等综合方案处理。过去常用的检查手段为胸部CT扫查，根据淋巴结形态学表现来判断其良性与恶性，将淋巴结直径超过10 mm作为判断有淋巴结转移的标准，其敏感性与特异性相对较好，但也有一定的局限型，因为部分短径不足10 mm的淋巴结也可能出现转移，而增大的淋巴结未必就存在转移，基于此在本次研究中将短径≥10 mm作为淋巴结转移的标准[9]。CT灌注成像、MRI等对于鉴别诊断淋巴结良恶性也有一定的价值，但CT灌注成像辐射较大，MRI空间分辨率低，导致临床应用受限。宝石能谱CT成像的空间分辨率和时间分辨率高，可以避免硬化伪影和容积效应，还可以产生单能量和碘基图像，提高病灶显示率。能谱CT通过瞬时双kVp(80 kvp和140 kvp)切换模式处理，且采取单X线球管瞬时高低能切换的成像方式，0.5 ms内实现高速切换，产生双能数据，提供了物质密度图像和单能量图像，实现物质分离，再此基础上获取物质特征性的能谱曲线。近年来在全身各部位特别是肿瘤诊断及淋巴结转移方面有不错的临床诊断价值[10]。

能谱曲线是物质或结构的衰减(CT 值) 随X线能量变化的曲线，从能谱曲线上可以得到40～140 keV每个能量点的平均CT值和标准差。能谱曲线(CT值衰减曲线) 是由组成物质的化学分子结构决定的，不同化学构成的组织有不同的CT值衰减曲线，可以用CT值衰减曲线的差异来区分人体内不同的化学成分。不同成分的物质，其衰减曲线斜率会存在差异，而斜率相近，说明两者之间具有同源性。从物理学角度，每一种物质都有其特有的有效原子序数及能谱曲线。因此，通过比较纵隔和肺内淋巴结与原发病灶的能谱斜率、含碘量及有效原子序数判断是否为转移性淋巴结，为肺癌淋巴结转移的判断提供了一种新的方法。

既往肺癌的肺门纵隔淋巴结转移CT往往以淋巴结短径>10 mm为标准， 但这只从形态学考虑，没有考虑内部功能特性， 因此有很大的诊断局限性。 近年来， 能谱CT单能量图像、 能谱曲线、 碘基图、 有效原子序数等被越来越多地应用于疾病的定性定量诊断。综本研究将收治的90例首诊为非小细胞肺癌的患者进行研究，均接受术前宝石能谱CT诊断，根据有无淋巴结转移分为转移组与非转移组，结果显示将淋巴结横断面短径≥10 mm作为本次诊断的标准，敏感性、特异性、准确性分别为88.13%、57.72%、67.80%；转移组λHu-Ln为1.84±0.87，稍低于未转移组2.08±0.74，差异无统计学意义(P>0.05)，但λHu斜率比值上，转移组1.03±0.24显著低于未转移组1.55±0.61(P<0.05)。转移组碘基图的碘含量高于未转移组(P<0.05)。病灶内肿瘤微血管的密度及其血流量直接影响病灶的强化程度与强化模式，在淋巴结上主要表现为血管与淋巴管的再构造，产生了与肺癌组织具有相同的瘤细胞组织。肺癌组织微血管的形成在肿瘤的转移中起着重要的作用， 并对肿瘤的淋巴结转移产生直接影响，因此小细胞肺癌与其转移性淋巴结的碘含量、 有效原子序数、 能谱曲线较为接近。另外， 本研究还表明转移性淋巴结的碘含量高于非转移性淋巴结，这是由于碘基图能特异性显示碘含量， 而且转移性淋巴结的微血管密度程度较反应增生性淋巴结高[11-13]。本研究结果还显示，转移性淋巴结的有效原子序数较反应增生性淋巴结高，这是由于增强后具有较多微血管的转移性淋巴结的碘含量明显增加， 碘比人体内大部分物质的有效原子序数都要高，故碘对病灶的有效原子序数的影响比重也随之增加。 这些研究结果与文献报道相符。从结果分析可以看出，宝石能谱CT诊断非小细胞肺癌淋巴结转移状态有一定的价值，特异性较高，特别是能谱曲线λHu斜率比值、碘基图含碘量可作为一个判断指标。

当然本研究也有一定的局限型，参与收集的能谱数据没有和通层面动脉对比进行标准化处理；其次肿大淋巴结的选择有一定局限性；同时能谱CT对淋巴结早期转移有一定的漏诊概率,因为早期淋巴结质地和血供未产生影响,能谱曲线接近正常淋巴结,导致假阴性出现，能谱信息采集误差,亦可造成假阳性和假阴性。相关研究还需要在以后的肺癌能谱CT检查实验中进一步分析。

综上所述，宝石能谱CT应用在非小细胞肺癌术前淋巴结转移状态诊断中有一定的应用价值，其能谱曲线、碘基图含碘量分析等定量参数有助于提高术前淋巴结转移状态判断准确性，能为临床诊治提供一定的参考价值。