双能CT增强扫描对鼻咽癌颈部转移淋巴结放疗敏感性的预测研究

王仕军 汤春贵 郜发宝 李自康 张丽 谢应朗 马婉军 郝淑彬

鼻咽癌是颈部常见的恶性肿瘤之一，早期即可发生颈部淋巴结转移[1]。延长病人生存期的关键是提高颈部转移性淋巴结的控制率。由于鼻咽癌病人对放疗敏感性存在个体差异，可导致放疗疗效和预后的不同，因此放疗前选择一种快速、准确、敏感的指标预测其放疗敏感性并制定相应的个体化治疗方案具有重要临床意义。与传统CT扫描（混合能量扫描）相比，双能 CT（dual-energy CT,DECT）是一种快速、准确反映碘含量高低及碘浓度变化的技术，可进行定量分析，并能准确、客观地对肿瘤治疗疗效进行评价[2]。目前有关DECT增强扫描对鼻咽癌颈部转移淋巴结放疗敏感性的相关研究少见报道，故本研究拟在放疗前模拟定位扫描时运用双源CT进行双能量成像，根据不同能量下的CT值变化所对应的能谱参数，探讨DECT增强扫描对鼻咽癌颈部转移淋巴结放疗敏感性的预测和应用价值，为临床个体化治疗提供新的思路和依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2014年5月—2017年12月期间52例在雅安市人民医院进行放疗的有颈部转移淋巴结的鼻咽癌病人资料，其中男28例，女 24 例，年龄 29～77 岁，平均（52.65±10.07）岁。 根据放疗疗效分为无效组[13例，男8例，女5例；平均年龄（47.77±6.83）岁]和有效组[39 例，男 20 例，女19 例；平均年龄（54.62±10.66）岁]。 纳入标准：①病理确诊为鼻咽癌的病人；②颈部转移性淋巴结的能谱曲线与鼻咽癌病人鼻咽部病灶的能谱曲线平行、接近[3]；③未接受任何药物治疗的首诊病人；④分别于首次检查后1、2、3个月后按时复查的病人。排除标准：①淋巴结内见坏死灶者；②合并其他部位肿瘤者；③最大淋巴结长径<0.5 cm者。

1.2 设备与方法 采用Simens Somatom Definition Flash炫速第2代双源CT进行扫描，在双源螺旋CT扫描设备上安装模拟定位仪。扫描范围从颅底至胸锁关节平面。扫描参数：管电压80 kV、140 kV，采用自动管电流调节（CARE Dosed4D）技术，参考管电流320 mAs，准直 128×0.6 mm，转速 0.5 s/r，扫描层厚5 mm，螺距0.7。采用迭代重组（sinogram affirmed iterative reconstruction,SAFIRE）技术进行重组，重组层厚1.5 mm，层间距1 mm。采用高压注射器经肘正中静脉注射对比剂碘佛醇 （含碘320 mg/mL，恒瑞制药），注射剂量1~1.5 mL/kg体质量，注射流率为3mL/s，选取颈总动脉为检测点，阈值设为100HU，延时20、60 s后行DECT增强扫描。放疗前模拟定位时行颈部DECT增强扫描，1、2、3个月后复查在相同条件下完成检查。

1.3 影像分析 数据传至西门子MWWP（mulimodality workplace with Syngo software version VA20）工作站，使用Syngodual energy专用后处理软件中的“Liver VNC”程序进行能谱曲线特征分析。在不同单能量（40、45、50、55…120、125、130、135、140 keV）条件下及影像对比噪声比（CNR）值最高时对应的单能量条件下，在每例病人最大的淋巴结上选取兴趣区（ROI）并测算其CT值，ROI包括尽量多的实性部分，对于边界不清的应避开目标淋巴结以外的区域，由3位副主任医师采用盲法对每个病灶分别测量3次，并取其平均值。同时测量病灶的碘基物质浓度（IC-L）以及同层颈动脉的碘基物质浓度（ICC），并计算标化碘基物质浓度（sIC=IC-L/IC-C）、能谱曲线斜率（λHU）及能谱曲线下面积（AUC）。

1.4 疗效评价和分期 通过后处理软件的MM oncology三维影像查看工具进行淋巴结分割成像，并测量淋巴结体积。参考实体瘤疗效评价标准（response evaluation criteria in solid tumors,RECIST）1.1版，根据淋巴结体积的变化进行疗效评价，分为完全有效 （病灶消失）、部分有效 （体积缩小30%以上）、病灶稳定（体积缩小小于30%）和病变进展（体积增加20%以上）。完全有效、部分有效病人的病灶变化已反复证实；病灶稳定的病人在治疗后间隔1个月复查，且病灶测量中至少有一次病灶稳定。根据疗效将病人分为有效组 （完全有效和部分有效）和无效组（病灶稳定和病变进展）。肿瘤的TNM分期标准采用2010年国际抗癌协会 （UICC）的TNM及临床分期标准。

1.5 统计学方法 采用SPSS22.0统计软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差（±s）表示，2组间比较采用独立样本t检验。计数资料以个（%）表示，2组间比较采用χ2检验。通过放疗前淋巴结的sIC及λHU值的受试者操作特征（ROC）曲线分析评估放疗疗效的敏感度和特异度。计算能谱曲线斜率，采用“GraphPad”软件计算能谱曲线的AUC。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组不同T分期分布的比较 放疗无效组和有效组不同T分期的分布差异无统计学意义（P>0.05），见表1。

表1 2组T分期的分布比较 个/%

2.2 2组能谱曲线参数比较 有效组的sIC和λHU均高于无效组（均 P<0.05），见表 2、图 1、2。 放疗无效组和有效组能谱曲线的AUC差异无统计学意义（P＞0.05），见表 2。

表2 2组能谱曲线参数和AUC比较

2.3 ROC曲线分析 sIC的ROC曲线AUC=0.753，以放疗前淋巴结的sIC≥26.50×10-2为阈值，敏感度为 74.4%，特异度为 84.6%；λHU的 AUC=0.689，以放疗前淋巴结的λHU≥4.90为阈值，敏感度为69.2%，特异度为76.9%（图3）。

3 讨论

图1 病人男，46岁，鼻咽癌颈部淋巴结转移。A图为治疗前67 keV单能量图，可见右侧颈动脉鞘周围淋巴结肿大；B 图为 ROI能谱曲线，λHU=4.64；C 图为碘基物质图，IC-L=1.5 mg/mL，sIC=22.86×10-2；D-F 图为单纯放疗结束2~3个月后与A-C图相同层面的影像，可见淋巴结体积稍增大，疗效评为无效。

图2 病人男，52岁，鼻咽癌颈部淋巴结转移。A图为治疗前66 keV单能量图，可见左侧颈动脉鞘周围淋巴结肿大；B 图为 ROI能谱曲线，λHU=5.63；C 图为碘基物质图，IC-L=1.8 mg/mL，sIC=30.00×10-2；D-F 图为单纯放疗结束2~3个月后与A-C相同层面的影像，可见淋巴结明显变小，疗效评为有效。

图3 sIC和λHU预测鼻咽癌颈部转移淋巴结放疗疗效的ROC曲线

鼻咽癌病人易发生颈部淋巴结转移[4-5]，首先转移的区域是咽后组淋巴结[6]。CT影像上鼻咽癌颈部转移淋巴结常表现为边缘规则，增强扫描后呈轻-中度强化，大多数强化均匀，少数呈不均匀强化且病灶内出现大片状坏死区为淋巴结转移征象。临床上鼻咽癌疗效评价主要根据RECIST和WHO标准，依据肿瘤的大小变化进行疗效评估，但其敏感性和准确性非常有限。随着医学成像技术的发展，出现了各种功能成像技术，如CT灌注成像和MRI的扩散加权成像等，它们依据各种参数反映肿瘤微循环血流动力学改变。各种评价方法均有其独特的优势和应用范围，分子成像技术（如PET/CT）通过代谢状态间接反映血管的生成和分布[7]，但其对咽后淋巴结的检出率较低。CT灌注参数能预测鼻咽癌颈部转移淋巴结对放疗的敏感性[8]，但其最主要的缺点是辐射剂量高[9]。扩散加权成像（DWI）上可采用ΔADC值（放疗前后ADC值的差值）作为判断鼻咽癌放疗短期疗效的独立预后因素[10]，但MRI的禁忌证较多。Kim等[11]报道DECT增强扫描对肿瘤的疗效评估具有一定价值。能谱CT单能量影像的CT值和碘浓度有较好的相关性，可以反映真实的碘浓度[12]，且双能量CT的物质分离可以精准地测量碘浓度，进而反映肿瘤的血流动力学变化。能谱CT成像是通过扫描中管电压在0.5 ms内完成80 kV和140 kV之间的瞬时切换技术，获取2组不同能量的数据，同时生成40～140 keV连续的101个能量水平，并得到物质的能谱曲线和物质分离图像，如碘基图、水基图等[13]，而且DECT能对组织中的碘基物质浓度进行准确的定量分析[14]。

鼻咽癌放疗疗效的影响因素主要有肿瘤的大小、分化程度、临床分期、治疗方式和放疗敏感性等，其中最重要的影响因素为病灶的放疗敏感性。DECT可以产生多种物质（主要为水、碘、钙等）分离图像，在不同的基物质图像上可以对该物质进行定量分析，由此能够得到反映组织化学成分的组织特性图，并量化成分的浓度，从而得到物质的碘基图。碘基图的成像基础是组织微血管中碘对比剂的充盈，因此病灶内的碘浓度可以直接反映病灶的血供情况，碘浓度越高，血供越丰富[15]，亦即可以反映转移性淋巴结的血供。本研究中有效组sIC值高于无效组，可能是由于有效组淋巴结的新生肿瘤血管较多。肿瘤对放疗的敏感性及治疗效果与肿瘤内血供及氧含量密切相关，血供越丰富，含氧量越多，放射治疗敏感性越高，治疗疗效越好。无效组疗效差可能与肿瘤内含有抗辐射性的克隆源性细胞较多有关。有效组λHU值高于无效组，因为有效组淋巴结的碘浓度高于无效组。在低keV下，不同组织之间的CT值差异较大。相同keV下，随着碘浓度的升高CT值随之升高，故斜率越大。有效组与无效组的AUC值比较差异无统计学意义，表明AUC值无法预测鼻咽癌颈部转移淋巴结的放疗疗效。T分期是影响鼻咽癌放疗疗效的重要因素之一，对疗效的判断可能产生一定的影响，但本研究中无效组与有效组不同T分期的差异无统计学意义，从而排除其干扰。本研究通过ROC曲线对sIC值及λHU值进行分析显示，以放疗前淋巴结的sIC≥26.50×10-2和λHU≥4.90为阈值时得出的敏感度和特异度均较高（均＞69%），因此当放疗前淋巴结的 sIC≥26.50×10-2和λHU≥4.90时，可以提示鼻咽癌颈部转移淋巴结具有放疗敏感性，即对放疗有效。

适形调强放射治疗应用于鼻咽癌后，使原发性鼻咽癌获得了较好的放疗疗效，但仍有19%～56%的病人放疗后5年内发生局部复发，如果出现复发或转移，预后极其不良[16]。根据2010版美国国立综合癌症网络指南，除去分期为T1N0M0以外的鼻咽癌均有化疗指征，因此化疗在鼻咽癌治疗中也非常重要，本研究在放疗定位时采用双能量扫描模式进行定位，在不增加辐射剂量的情况下同时获取能谱曲线参数，通过sIC值及λHU值来预测放疗的疗效，对一些预测疗效不敏感的病人采用同步化疗，可使局部晚期病人生存获益，提高其治疗疗效。

本研究的不足之处在于鼻咽癌放疗无效组的样本量不足，而且预测鼻咽癌颈部转移淋巴结疗效的能谱参数较单一，在今后的研究中将进一步探讨更多的具有预测价值的能谱参数，以弥补本研究的不足。