双能量CT定量参数对喉癌转移淋巴结的定性评估价值

瞿姣 张梦梅 郑凌琳 赵卫 高洁 杨亚英

昆明医科大学第一附属医院医学影像科（昆明650032）

喉癌是头颈部最常见恶性肿瘤之一，鳞癌多见（约95%～98%），声门上型喉癌易发生淋巴结转移［1］，且淋巴结转移是喉癌及下咽癌预后不良的独立指标［2］。CT 对头颈部鳞癌转移淋巴结的诊断具有较高的灵敏度，但常规CT 通过形态学特征诊断喉癌淋巴结转移存在不足与局限性；而双能量CT 在显示病变形态学特征的同时可提供多种定量分析方法，能够为疾病的诊断与鉴别提供更多有价值的信息，在头颈部病变的诊断与鉴别诊断中已有研究报道［3-4］，但对于喉癌颈部淋巴结性质的判断研究少见。本文通过比较喉癌转移淋巴结与非转移淋巴结的动脉期碘浓度及能谱曲线斜率，旨在探讨双能量CT 定量参数诊断喉癌转移淋巴结的价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料纳入2014年10月至2019年2月我院符合以下条件的喉癌患者：（1）术前1 周内行喉部双能量CT 增强扫描。（2）检查前未接受任何治疗。（3）同时行喉部开放性手术及颈淋巴结清扫术，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。最终40 例喉癌患者、90 枚淋巴结（转移淋巴结47 枚，非转移淋巴结43 枚）纳入研究。男39 例，女1 例，年龄41～83 岁，平均（57.8 ± 8.0）岁。本研究获得受试者知情同意，病例均经手术病理证实。

1.2 检查方法采用德国西门子第二代炫速双源CT（SOMATOM Definition；Siemens Healthcare，Forchheim，Germany）行颈部平扫及动脉期双能量扫描。扫描范围自颅底至颈根部，平静呼吸时扫描。CT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。双能量增强扫描：使用双筒高压注射器以流率3.0 mL/s 经肘静脉注入对比剂碘海醇（含碘370 mgI/mL），总量1.2 mL/kg 体质量，跟注生理盐水30 mL。采用对比剂示踪法（Bolus tracking）触发扫描，触发点放置于舌骨层面颈动脉，触发阈值为100 HU，延迟5 s行动脉期双能量扫描。扫描参数：A 球管管电压80 kV，管电流230 mA；B 球管管电压Sn140 kV，螺距0.8，矩阵512×512，FOV：207 mm。

1.3 图像后处理及分析由两名头颈组影像诊断医师在不知道病理结果的情况下独自测量原发灶及淋巴结动脉期碘浓度及能谱曲线斜率并将测量值的均值用于各组间的比较分析，操作如下：将动脉期80 kV 及Sn140 kV 两组薄层图像（层厚1.0 mm）同时调入Siemens syngo MMWP 工作站“Dual-Energy”软件中，分别选择“Liver VNC”及“Monoenergetic”模式得到动脉期碘图及40 ～190 keV 能量水平下的能谱曲线，利用工具软件在病变最大层面及淋巴结实性部分定义圆形或椭圆形ROI 以测量碘浓度（IC），利用公式λHU=（CT40keV -CT100keV）/60 计算喉癌原发灶与目标淋巴结的能谱曲线斜率（λHU）。ROI 面积约为病灶或淋巴结实性成分最大面积的2/3，避开骨骼、血管、坏死囊变区、伪影及病灶边缘；每个病灶分别测量3 次并取平均值作为各自的测量结果。

1.4 淋巴结的影像与病理对照采用2002年美国癌症联合委员会（American joint committee on cancer，AJCC）颈部淋巴结Ⅶ区法分区标准［5］，由影像科高年资医生对术前CT 图像上的淋巴结进行分区标记，记录淋巴结分区及顺序，与术后各区淋巴结的病理结果一一对应。病理结果提示该区淋巴结均为转移或均无转移即纳入研究，不完全转移即排除。耳鼻喉科医生采用该颈部淋巴结分区标准，对淋巴结分区送病检。

1.5 统计学方法采用SPSS 23.0 软件进行统计学分析。动脉期碘浓度及能谱曲线斜率为计量资料，应用Shapiro-wilk 检验对参数行正态性检验，服从正态分布则使用均数±标准差表示并采用独立样本t检验比较转移组与非转移组淋巴结、喉癌原发灶与转移淋巴结动脉期IC 及λHU的差异。绘制受试者工作特征曲线（ROC）并计算曲线下面积（area under curve，AUC），以Youden 指数最大对应值为诊断阈值评价动脉期碘浓度及能谱曲线斜率对喉癌转移淋巴结的诊断效能。P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 转移淋巴结与非转移淋巴结动脉期IC 及λHU的比较转移淋巴结组动脉期碘浓度高于非转移淋巴结组（t=5.04，P＜0.001）；转移淋巴结组动脉期λHU亦高于非转移淋巴结组（t= 2.78，P=0.007）（图1- 3）。ROC 曲线显示动脉期IC 及λHU诊断喉癌转移淋巴结的曲线下面积（AUC）分别为0.77 和0.67（P＜0.05，图4）。以动脉期碘浓度1.85 mg/mL 为临界值诊断喉癌转移淋巴结的灵敏度及特异度分别为80.9%及65.1%，Youden 指数为0.46；以能谱曲线斜率2.15 为临界值诊断喉癌转移淋巴结的灵敏度及特异度分别为57.4%及72.1%，Youden 指数为0.30（表1）。

2.2 喉癌原发灶与转移淋巴结动脉期IC 及λHU的比较独立样本t检验示40 例喉癌原发灶与47枚转移淋巴结动脉期碘浓度分别（2.27 ± 0.43）mg/mL 及（2.29 ± 0.50）mg/mL，差异无统计学意义（P＞0.05）；喉癌原发灶与转移淋巴结动脉期能谱曲线均呈递减型（图1C、1D）；两组间动脉期λHU分别为（2.43 ± 0.50）及（2.38 ± 0.71），差异亦无统计学意义（P＞0.05）。

3 讨论

图1 喉癌转移淋巴结的动脉期IC 及λHUFig.1 The IC and λHU of the metastatic cervical lymph nodes in laryngeal carcinoma in arterial phase

图2 喉癌非转移淋巴结的动脉期IC 及λHUFig.2 The IC and λHU of the non-metastatic cervical lymph nodes in laryngeal carcinoma in arterial phase

表1 喉癌淋巴结动脉期IC 和λHU的ROC 曲线分析、诊断阈值及灵敏度、特异度Tab.1 ROC curve analysis of IC and λHU in arterial phase for the dignosis of metastatic cervical lymph nodes

图3 转移与非转移淋巴结动脉期IC 和λHU的比较Fig.3 Comparisons of IC and λHU between the metastatic and the non-metastatic cervical lymph nodes

图4 动脉期IC 及λHU诊断转移淋巴结的ROC 曲线Fig.4 ROC curve of IC and λHU for the diagnosis of metastatic lymph nodes

传统影像学方法鉴别淋巴结转移是通过观察淋巴结的大小、形态、强化特征及是否伴有坏死、结外侵犯等［6］，淋巴结异常聚集、短径≥10 mm、呈圆形、伴有坏死或结外侵犯等征象常提示转移；但淋巴结也可因增生、炎症而肿大，而部分小淋巴结亦存在转移［6］，因此通过常规CT形态学表现诊断转移淋巴结存在一定的不足。双能量CT 运用高低能量同时扫描，不但能获取图像质量类似于常规单能量扫描的混合能量图像，还可通过多种后处理方式实现物质分离和能谱成像，由此产生的多个定量参数能为淋巴结的定性分析提供更丰富的信息［7-10］。

肿瘤细胞浸润淋巴结后诱导新生血管形成，使淋巴结的组织结构、微血管密度及血供发生改变［9］。碘是CT 增强对比剂的主要成分，通过定量淋巴结内碘浓度，可有效地反映淋巴结的强化程度及血供情况［11］。双能量CT 碘图能客观定量反映淋巴结内碘含量并可测量感兴趣区碘浓度，碘浓度（mg/mL）直接定量每个体素中碘的含量，在反映病变血供方面较碘覆盖值（Overlay 值）更有价值［8］，可无创性反应肿瘤内血供状况并进行淋巴结转移的预测［12］，既往已有研究表明来源于肺及妇科恶性肿瘤的转移淋巴结与非转移淋巴结的碘浓度存在显著差异［9］。本研究利用动脉期碘浓度及能谱曲线斜率鉴别喉癌转移淋巴结和非转移淋巴结，结果显示，转移淋巴结动脉期碘浓度高于非转移淋巴结，与LIU 等［7］的研究结果相符，可能与转移淋巴结内血管数量增加，肿瘤新生血管内皮细胞不完整，血管通透性增加，增强后肿瘤血管内外间隙对比剂容量均增加有关［13］。能谱曲线的差异可用曲线斜率定量评估，能谱曲线斜率的大小反映了不同病变和组织的质量吸收系数随能量变化的幅度，因不同物质对X 线衰减系数不同，因此每一种物质都有其特有的能谱曲线。本组中，转移淋巴结动脉期λHU高于非转移淋巴结，与LIANG等［2］的研究结果相符，可能与转移淋巴结具有较高的碘浓度有关［7］。本研究进一步显示：动脉期碘浓度对喉癌转移淋巴结的诊断效能较高，且进一步得出了IC 和λHU诊断喉癌转移淋巴结的阈值和相应的诊断效能：以IC=1.85 mg/mL 为阈值诊断喉癌转移淋巴结的灵敏度较高（80.9%），以λHU=2.15 为临界值诊断喉癌转移淋巴结的特异性中等（72.1%），IC 和λHU二者可相互补充。此外，本组中喉癌原发灶与转移淋巴结的能谱曲线均呈递减型且二者的动脉期碘浓度及能谱曲线斜率均无统计学差异，提示喉癌原发灶与转移淋巴结之间存在同源性。

本研究旨在探讨双能CT 定量参数诊断喉癌转移淋巴结的价值，故而未分析转移淋巴结与非转移淋巴结形态学特征，病例数尚不足，有待于扩大样本量研究。研究中以淋巴结转移和非转移分组，未对非转移淋巴结中正常淋巴结、反应性增生淋巴结等进行分组比较，仅将病理提示该区淋巴结均为转移或均无转移者纳入研究，淋巴结数量相对较少，影像与病理的对应以亚区为单位，未做到每一个淋巴结的影像与病理一一对应，今后将进一步深入进行逐一对照的前瞻性研究。

综上所述，喉癌原发灶与转移淋巴结具有同源性，双能量CT 动脉期碘浓度及能谱曲线斜率是有效的定量指标，对于喉癌转移淋巴结的检出有一定的价值。