双能量CT诊断喉癌侵犯甲状软骨

瞿 姣，冯瑶杰，李青青，赵 卫，韦文彦，杨亚英

(昆明医科大学第一附属医院影像科，云南 昆明 650031)

喉癌伴甲状软骨侵犯常提示肿瘤已处于中晚期，应以开放性手术为主[1]。声门型及声门上型喉癌侵犯甲状软骨内板为T3期，穿透甲状软骨外板侵及喉外组织则为T4a期[2]，多采用喉全切手术[3]，且侵犯甲状软骨的喉癌疗效差、易复发[1,3]，术前正确评估甲状软骨侵犯十分重要。正常非骨化甲状软骨的CT密度与强化的肿瘤组织相似，故CT鉴别受肿瘤组织侵犯的甲状软骨及正常非骨化甲状软骨有一定难度。双能量CT一次扫描可同时获得低能量、高能量图像及混合能量图像，并可利用不同物质在不同能量下的衰减不同，将基于CT密度值的图像转化为物质特异性图像或能谱成像，并获得相关定量参数，为疾病的诊断与鉴别提供重要信息[4]。本研究探讨双能量CT诊断喉癌侵犯甲状软骨的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2013年6月—2019年2月我院106例经手术病理证实的喉癌患者，男105例，女1例，年龄36～88岁，平均(59.5±10.5)岁。纳入标准：检查前未接受任何治疗；术前2周内接受CT检查，图像无明显伪影；具有完整手术记录及病理结果。排除因呼吸、运动伪影等导致图像质量无法满足诊断要求者。检查前患者及家属知情同意，并签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Definition Flash DECT行喉部常规平扫及双能量双期增强扫描。平扫参数：管电压100 kV，开启CARE kV及CARE Dose 4D模式，层厚1 mm，层间距0.7 mm。增强扫描：使用高压注射器经肘静脉注入对比剂碘海醇(含碘370 mgI/ml)，剂量1.2 ml/kg体质量，流率3.0 ml/s，之后跟注生理盐水30 ml。采用对比剂示踪法触发扫描，触发点置于舌骨层面颈动脉，触发阈值为100 HU。扫描参数：A球管管电压80 kV，管电流230 mA，B球管管电压Sn 140 kV，螺距0.8，FOV 207 mm。

1.3 图像后处理及分析

1.3.1 主观评价 由2名分别具有15年和7年工作经验的头颈部影像学诊断医师在不知晓病理结果的情况下根据双能量CT混合能量图像独立判断喉癌甲状软骨侵犯情况，并于2周后根据碘基图联合混合能量图像判断甲状软骨侵犯情况，意见不一时经讨论或上级医师会诊后达成一致。甲状软骨受侵：①单独使用混合能量图像评估时，任意期相与肿瘤组织相邻的甲状软骨表现为侵蚀、溶解或穿透软骨侵犯至喉外即为甲状软骨受侵[5]；②使用碘基图联合混合能量图像评估时，混合能量图像上与肿瘤组织相邻的甲状软骨表现为侵蚀、溶解或穿透软骨侵犯，且碘基图上相应区域表现为碘分布的红色区域即为甲状软骨受侵[6]。

1.3.2 客观评价 由2名观察者分别测量碘基图联合混合能量图像正确诊断的受侵甲状软骨与对侧正常非骨化甲状软骨的动脉期标准化碘浓度(normalized iodine concentration， NIC)及能谱曲线斜率(λHU)，并进行比较。具体方法：将动脉期80 kV及Sn 140 kV 2组薄层图像(层厚1.0 mm)同时调入Siemens syngo MMWP工作站“Dual-Energy”软件，先后选择“Liver VNC”和“Monoenergetic”模式得到碘基图及能谱曲线；利用工具在受侵甲状软骨处定义圆形ROI测量受侵甲状软骨碘浓度，同时测量同层面颈内动脉及对侧正常非骨化甲状软骨碘浓度，计算受侵甲状软骨和对侧正常非骨化甲状软骨的NIC，NIC=ROI碘浓度/同层面颈内动脉碘浓度。在能谱曲线上计算受侵甲状软骨及正常非骨化甲状软骨的λHU，λHU=(CT40 keV-CT100 keV)/60。ROI面积约取软骨受侵处面积的2/3，避开伪影及软骨边缘；每个病灶分别测量3次，取平均值。

1.4 统计学分析 采用SPSS 23.0统计分析软件。符合正态分布的计量资料以±s表示，2组间比较采用配对t检验；计数资料以频数/百分比表示，2组比较采用McNemar检验。采用Kappa检验评价2名医师对喉癌甲状软骨侵犯的主观评价一致性，Kappa值0～0.20为一致性极低，0.21～0.40为一致性一般，0.41～0.60为一致性中等，0.61～0.80为一致性高， 0.81～1.00为一致性极高[7]。采用组内相关系数(intra-class correlation coefficient， ICC)分析2名观察者对喉癌甲状软骨受侵情况客观评价的一致性，ICC>0.75为一致性良好， 0.50～0.75为一致性一般， <0.50为一致性差[8]。绘制ROC曲线，分析各参数鉴别受侵甲状软骨与正常非骨化甲状软骨的效能。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

106例喉癌中,T1期28例、T2期31例、T3期18例、T4期29例，其中40例(40/106，37.74%)伴甲状软骨侵犯。2名医师对喉癌甲状软骨侵犯的主观评价一致性高(Kappa=0.74)。双能量CT混合能量图像、碘基图联合混合能量图像诊断甲状软骨侵犯的敏感度分别为75.00%(30/40)、87.50%(35/40)，特异度分别为83.33%(55/66)、95.45%(63/66)，准确率分别为80.19%(85/106)、92.45%(98/106)，见表1。

表1 双能量CT混合能量图像、碘基图联合混合能量图像诊断喉癌侵犯甲状软骨及与病理对照

混合能量图像、碘基图联合混合能量图像诊断甲状软骨侵犯的准确率差异无统计学意义(χ2=0.15，P>0.05)。碘基图联合混合能量图像检出35例甲状软骨受侵，动脉期NIC为0.16±0.05，高于对侧正常非骨化甲状软骨NIC(-0.01±0.02；t=17.68，P<0.05)；动脉期λHU为1.92±0.39，高于对侧正常非骨化甲状软骨λHU(0.19±0.06；t=25.90，P<0.05)，见图1。

2名观察者测量动脉期NIC、λHU值的一致性良好，ICC及95%CI分别为0.95(0.923，0.968)、0.88(0.780，0.940)(P均<0.001)。ROC曲线显示以动脉期NIC=0.05及λHU=0.71鉴别喉癌甲状软骨受侵与正常非骨化甲状软骨的敏感度分别为97.50%、92.50%，特异度分别为92.50%、97.50%，AUC均为0.98，Youden指数均为0.90，见图2。

图2 动脉期NIC及λHU鉴别受侵甲状软骨与正常非骨化甲状软骨的ROC曲线

3 讨论

甲状软骨受侵情况与喉癌分期、治疗及预后密切相关，但约40%～50%喉癌甲状软骨受侵易被误诊[9]。喉软骨受侵在CT图像上可表现为硬化、侵蚀、溶解，以及穿透软骨出现喉外侵犯[10]，其中以肿瘤穿透软骨出现喉外侵犯最具特征性；常规CT易发现软骨硬化，但硬化并非软骨受侵的特异性征象[1,6]。既往研究[11]显示，常规CT诊断软骨侵犯的特异度高但敏感度较低，敏感度及特异度范围分别为46%～94%及41%～94%[12]，而采用双能量CT能够提高喉癌软骨侵犯的诊断效能[5]。

图1 患者男，74岁，声门型喉癌侵犯右侧甲状软骨 A.双能量CT动脉期碘基图示右侧受侵甲状软骨与对侧正常非骨化甲状软骨NIC分别为0.10和0; B～D.对应区域ROI示λHU分别为1.84、0.20

图3 患者男，45岁，左侧声门型喉癌跨越前连合累及右侧声带前份(甲状软骨未受侵) A.双能量CT动脉期混合能量图像示左侧声门旁间隙消失伴甲状软骨前份受侵可能; B～D.动脉期碘基图示相应区域无碘分布，NIC=0.01，λHU=0.06，提示甲状软骨未受侵

本研究进行双能量CT扫描，一次扫描即可得到对应期相80 kV低能量图像、Sn 140 kV高能量图像及混合能量图像(其图像质量相当于常规单能量CT 120 kV图像质量[13])，利用混合能量图像评估106例喉癌甲状软骨侵犯情况的诊断准确率与碘基图联合混合能量差异无统计学意义，可能与本组T1及T4期喉癌比例较高(57/106,53.77%)，常规CT及双能量CT均较易识别正常甲状软骨与受侵范围较大的甲状软骨有关。常规增强CT图像上，因强化的肿瘤组织与正常非骨化的喉软骨CT密度值相似而难以区分受肿瘤侵犯的软骨和正常非骨化软骨[14]，尤其当肿瘤组织邻近非骨化甲状软骨时。碘基图因能呈现碘分布区域而可更清楚地显示肿瘤边界，对于混合能量图像疑似软骨受侵的病例，碘基图上对应区域碘的存在提示为软骨受侵，而无碘存在则提示未受癌组织侵犯，故可用于区分受侵软骨和正常非骨化软骨[5,15]。

既往研究[12]显示，肿瘤侵犯前连合时，常规CT常过度诊断甲状软骨受侵；而伴有声带活动受限时，CT常常漏诊甲状软骨受侵。本组11例于混合能量图像上诊断为甲状软骨受侵，最终手术病理证实甲状软骨未受侵犯，假阳性率为16.67%(11/66)，其中10例为伴有前连合侵犯的声门型或经声门型喉癌，与既往研究报道[12]相符，5例混合能量图像显示的甲状软骨受侵区域在碘基图上无碘分布，且所测动脉期NIC及λHU均低于诊断受侵甲状软骨的临界值，提示软骨未受侵犯(图3)。碘基图结合双能量CT定量参数是否有助于降低伴有前连合侵犯的喉癌甲状软骨侵犯的诊断假阳性率尚有待于扩大样本量进一步验证。

双能量CT标准化碘浓度可定量病灶内碘含量，并能消除对比剂流速、总量及个体循环等因素造成的碘浓度差异而客观反映病灶内血供情况[16]；λHU根据物质在不同X线能量下衰减不同而反映物质的化学组成；二者均为客观定量参数，可用于鉴别疾病。本研究进一步比较碘基图联合混合能量图像检出的35例受侵甲状软骨与对侧正常非骨化甲状软骨的动脉期NIC及λHU，并得出诊断阈值，结果显示受侵甲状软骨与正常非骨化甲状软骨组动脉期NIC及λHU存在差异，且NIC及λHU在鉴别二者时诊断效能均较高。

本研究存在的不足：①为单中心初步探索性研究，病例数量(尤其是伴有甲状软骨微小侵犯的T3期喉癌病例数量)相对较小，各期喉癌数目混杂，需进一步扩大样本量深入研究；②比较受侵软骨与正常非骨化甲状软骨时所使用的定量参数较少，有待进一步扩展。

综上所述，受侵甲状软骨和正常非骨化甲状软骨的动脉期NIC及λHU存在明显差异，有助于鉴别；以动脉期NIC=0.05及λHU=0.71为诊断阈值鉴别受侵甲状软骨和正常非骨化甲状软骨具有一定价值。