能谱CT在肺结节诊断及治疗中的应用进展

温青云，侯 阳

(中国医科大学附属盛京医院放射科，辽宁 沈阳 110004)

临床上将肺内直径≤3 cm的圆形或类圆形、且不伴肺炎、肺不张、卫星灶及淋巴结肿大的病变称为肺结节(pulmonary nodule， PN)[1]。传统CT只能根据形态学表现和强化程度判断肿块性质。随着低剂量CT(1ow dose CT， LDCT)的普及，肺结节检出率明显提高，但定性诊断依感困难。能谱CT具有多参数、可定量分析等特点,有助于鉴别良恶性肺结节及进行恶性度分级。

1 常用能谱CT肺结节评价指标

1.1 碘定量指标 人体组织或病变经过扫描后可表达为两种基物质的密度图，该过程称为物质分离[2]。能谱CT常用碘和水作为基物质来反映组织的强化程度，并用作计算的定量指标。评估肺结节的常用碘相关定量参数包括碘浓度(iodine concentration， IC)和标准化碘浓度(normalized IC， NIC)。IC间接反映病灶内部血供情况。为去除对比剂总量、扫描时间及血液循环差异等因素对IC的影响，临床根据同层主动脉碘含量进行标准化，即NIC(NIC=IClesion/ICaorta)。

1.2 单能量CT值和能谱曲线斜率 能谱CT能获得40～140 keV或40～200 keV能量范围的单能量图像[3-4],可根据不同组织及病变选择最佳单能量图像，从而更好地显示病灶，提高微小病变检出率。评估肺结节常用的单能量值图像包括40 keV(CT40keV)和70 keV(CT70keV)[5-7]。40 keV更接近碘的k缘 (33 keV)，增强后不同组织间的对比度更明显[8]；而70 keV与传统混合能量120 kV在单能量模式下的平均能量大致相当。能谱曲线斜率(spectral HU curve slope， λHU)则是反映能谱曲线特征的重要参数，通常选取100 keV以内单能区段进行计算，即λHU=|CTkeV1-CTkeV2|/(keV1-keV2)，对于鉴别良恶性病变、评价病理分型以及恶性程度具有较高价值[5-10]。

1.3 有效原子序数(effective atomic number， Eff-Z) Eff-Z是指如某元素对X线的吸收衰减系数与某物质的质量衰减系数相同，则该元素的原子序数即为该物质的Eff-Z[11]，反映病变内化学物质的组成，对于鉴别良恶性肺结节以及判断肺癌病理类型有一定帮助[12-13]。

2 能谱CT鉴别良恶性肺结节

2.1 磨玻璃结节 临床通常采用高分辨率CT诊断肺磨玻璃密度结节(ground glass nodule, GGN)，根据GGN大小、形态轮廓、边缘及密度等影像学特征进行判断，误诊率较高。 既往研究[14]显示GGN血供越丰富，其恶性程度往往越高。由于GGN内部空气成分较多而实性成分过少，常规CT评价GGN血供的价值有限。能谱CT所具有的多参数、定量分析等优点为评价GGN血供、判断良恶性及分级评估恶性程度提供了可能。

能谱CT图像对于鉴别良恶性GGN具有很高价值[7]。KAWAI等[15]通过模体实验证实能谱CT碘定量参数可以反映GGN的强化程度。CHEN等[7]应用快速kVp切换能谱CT观察61例GGN，结果显示λHU、CT40keV和CT70keV对于鉴别良恶性GGN有较高价值。能谱CT成像评估GGN恶性程度也有上佳表现。SON等[16]将双源双能CT与纹理分析相结合，探讨能谱CT虚拟平扫图像(virtual non-contrast imaging, VNC)和碘基图对于鉴别浸润性腺癌(invasive adenocarcinoma, IA)和浸润前病变的作用，发现由碘基图所得纹理分析参数中的病变质量和均匀性是预测IA的独立预测指标(OR=5.51，P=0.04和OR=0.67，P<0.01)；与单独应用VNC相比，联合碘基物质图像后，鉴别IA与浸润前病变的AUC由0.888增加到0.959。YANG等[17]研究53个纯GGN(pure GGN, pGGN)，发现VNC的CT值及校正后NIC(mNIC)在IA与浸润前病变之间差异有统计学意义，mNIC鉴别IA与浸润前病变的AUC为0.924，明显高于传统CT(AUC=0.711)。然而ZHANG等[18]认为NIC对于GGN恶性分级并无明显价值，而病变大小及在140 keV单能量图像中的CT值是鉴别IA的独立预测因子，两参数联合后AUC从0.697/0.635提高到0.713。出现上述不同结论的原因可能是YANG等[17]采用的是mNIC(即采用同侧正常肺组织IC对病灶IC值进行标化)，相比NIC更能特异性反映病变的强化程度。另外LIU等[19]认为含水量(water content, WC)是鉴别IA与浸润前病变的另一重要能谱指标，WC在IA组显著高于浸润前病变组，可能原因是IA中肿瘤细胞生长过快，导致肺泡壁塌陷，IA中实性成分增加，进而使含水量增加。

以上研究尽管在能谱CT不同定量参数的诊断价值上存在差异，但均表明能谱CT在鉴别良恶性GGN及判定恶性病变侵袭性方面存在很大优势。

2.2 实性肺结节多项研究[6,9,20-21]表明能谱CT定量指标，特别是NIC和λHU对于鉴别良恶性实性结节有较好诊断效能，其中NIC的敏感度77.0%～93.8%, 特异度81.3%～95.0%，λHU的敏感度75.0%～92.7%，特异度62.5%～90.5%。XIAO等[9]回顾性分析经病理证实的62例实性肺结节，发现恶性组动静脉期IC、NIC及3组λHU均显著高于良性组；ZHANG等[6]更认为静脉期NIC的敏感度和特异度达到93.8%、85.7%。恶性肺结节内部的肿瘤血管多为不成熟的、纡曲的毛细血管，缺少基底膜，可使碘对比剂积聚在组织间隙；另一方面，恶性病变内缺少引流静脉及引流淋巴组织[22]，进一步使恶性结节内血流量增加，导致NIC增高，尤以静脉期为著。

此外，肺结核、炎症和恶性结节的能谱CT定量参数存在差异，但各项研究[20,23-24]结果有所不同。LIN等[23]和林吉征等[24]的研究显示NIC、λHU在炎性组最高，而在结核组最低(P<0.05)；王素雅等[20]则认为NIC、λHU在恶性组最高，结核组最低。 LIN等[23]和林吉征等[24]纳入的炎性病变以急性炎症为主，急性炎症内部所含有的炎性因子刺激微血管大量增生，增生性血管形态较直，利于血流快速进入病变，故其IC、NIC、λHU高于恶性结节；而王素雅等[20]纳入的炎症结节中包含一定比例的慢性炎症，慢性炎症内部血管已遭到破坏，血流量减少，使得病变IC、NIC、λHU降低。

3 能谱CT与肺癌病理分型

肺癌的病理类型对选择治疗方案和判断预后至关重要。能谱CT有助于鉴别不同类型肺癌。WANG等[25]的研究提示腺癌的IC、λHU和单能量图像CT值高于鳞癌。陈盈等[26-27]也认为腺癌IC、λHU及Eff-Z高于鳞癌，小细胞癌则居中。病理组织学上，肺腺癌多呈腺样分化，以伏壁生长为主，易形成丰富的筛孔状毛细血管；肺鳞癌以癌细胞堆积生长为主，易形成实质性为主的肿块；而小细胞肺癌一般为弥漫生长[26]。肺腺癌的肿瘤血管密度较肺鳞癌及小细胞肺癌丰富，故NIC等值在腺癌组最高。目前针对各定量指标区分病理类型的价值认识不一，多认为λHU及NIC的价值较高。

近年有研究将能谱CT参数与血清肿瘤标志物联系起来，为预测肺癌病理分型提供更多信息。张文军等[28]分析非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)能谱CT NIC和血清癌胚抗原CEA、细胞角蛋白片段CYFRA21-1之间的关系，发现CEA和CYFRA21-1浓度与NIC呈正相关(r均=0.576，P均<0.001)；JIA等[29]进一步研究结果提示能谱定量参数(NIC、λHU、Eff-Z及WC)联合血清肿瘤标志物[血清CEA、CYFRA21-1、神经元特异性烯醇化酶(neuron-specific enolase， NSE)和鳞状细胞癌抗原(squamous cell carcinoma antigen, SCCAg)] 鉴别鳞癌、腺癌的价值显著高于单独用能谱参数或血清肿瘤标志物，AUC由0.835/0.969提高到0.983，提示能谱CT联合血清标志物有望成为术前预测肺癌病理分型的有效手段。

4 能谱CT与肺癌精准治疗及预后

随着基因层面研究的不断深入，越来越多的肿瘤标记物在肺癌生长、转移以及预后中发挥重要作用。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor， VEGF)是介导肿瘤血管生成的重要因素之一，其高水平表达预示新生血管形成和肿瘤生长,预测VEGF在NSCLC组织中的表达水平对靶向治疗NSCLC及预后评估具有重要价值。LI等[30]探讨VEGF在NSCLC中的表达水平与能谱CT定量参数间的关系，发现IC、λHU和40 keV单能量图像CT值与VEGF表达水平存在相关性(r=0.413、0.458和0.393，P均<0.05)。国内相关研究[31]也认为能谱CT定量参数对于评价NSCLC血管生成有一定价值，有助于治疗以及预后评估。WU等[32]和LI等[30]观察肺癌患者表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor， EGFR)突变状态与能谱CT相关参数的关系，认为NIC能很好地预测EGFR突变，且联合NIC和吸烟史可更为有效地预测EGFR突变状态(AUC=0.650 vs.0.702),进而指导肺癌靶向治疗。

Ki-67抗原是细胞核内与细胞增殖有关的一种蛋白，反映肿瘤的增殖活性，是预测肿瘤预后的有力指标[33]。一般来说，Ki-67表达越高，患者预后越差。目前虽已有学者研究Ki-67与能谱定量参数的关系，但尚未取得一致结论。张文军等[28]发现NIC与Ki-67抗原表达之间存在正相关(r=0.576)；朱慧等[34]认为NIC与Ki-67阳性百分率之间呈负相关；而王广丽等[35]提出Ki-67阳性细胞百分率与IC、WC、λHU及 40 keV对应的CT值均无明显相关。造成上述差异的原因可能在于：①纳入病例不同，张文军等[28]和王广丽等[35]入组病变中包括腺癌和鳞癌，朱慧等[34]的观察对象则仅包含腺癌；②肿瘤的分化程度不同；③扫描参数、对比剂类型、注射流率、染色剂及染色方法等条件不同。

5 小结

能谱CT定量成像在肺结节定性、恶性病变分期中具有较高应用价值，但尚需要大样本研究进一步加以证实。能谱CT成像与细胞生物学相结合具有广阔应用前景，将在肺癌精准诊断、治疗及预后判断等方面发挥更大作用。