实性肺癌能谱CT 参数与Ki-67 表达水平的相关性研究

田双凤 杨萌 夏建国 田为中 李瑗 胡剑峰

肺癌的发病率和病死率居各类肿瘤之首，且发病率逐年上升［1］。目前，手术切除为肺癌患者的长期生存和治愈提供了机会［2］。然而，即使在根治性切除后，仍有30%～55%肺癌患者复发并死于肺癌［3］。Ki-67 被认为是与细胞增殖和肿瘤异质性相关的关键标志物［4］，已经在肺癌患者的治疗和预后中显示出重要的临床价值［5］。通常采用免疫组织化学检测活检肺癌组织中Ki-67 表达水平，由于个别病例的样本量较小或样本选择不具代表性而达不到诊断要求，能谱CT 成像是一种新的成像方法，除了揭示肿瘤CT 形态特征，还能提供更多定量信息，揭示组织一定的生物学特征，可能对反映肺癌组织内Ki-67 表达水平有重要价值。本研究旨在探讨实体性肺癌能谱CT 定量参数和Ki-67 表达水平之间的关系。

资料与方法

1.临床资料

本研究回顾性收集了从2018 年7 月～2020 年2 月209 例到我院就诊经手术切除或活检证实为肺癌的患者，所有患者手术或活检前均用Revolution CT（GE Healthcare）行能谱增强胸部CT成像扫描。入组标准：（1）无CT 增强扫描检查相关禁忌证；（2）患者屏气配合良好；（3）图像清晰；（4）胸部CT 显示为最大径大于10 mm 的实性结节或肿块；（5）经组织病理学证实为原发性肺癌（不区分病理类型），并测定Ki-67 阳性癌细胞表达百分率。209 例患者中，18 例病变最大径小于等于10 mm，30 例病变呈磨玻璃样影，9 例病例未完成免疫组织化学检测Ki-67 阳性癌细胞百分率，均予以排除，最后共纳入152 例患者。

2.检查方法

胸部增强CT 检查采用GE Revolution CT，能谱CT 成像扫描模式获取图像。患者取仰卧位，双臂置于头部两侧，在其深吸气后屏气状态下扫描，扫描范围从肺底到肺尖。扫描参数：高、低能量（140 和80 kVp）快速（0.25 ms）切换，管电流自动调节，X 线球管转速0.5 s/r，扫描层厚为5 mm，层间距为5 mm，自动重组为1.25 mm 层厚及层间距的图像，螺距为0.992。采用高压注射器将对比剂（碘海醇300 mg I/L）经外周静脉以2.5 ml/s 注入，剂量为80 ml。注射结束后，采用Smart Phase 阈值触发技术开始动脉期扫描（监测层面置于降主动脉，触发阈值为120 HU），动脉期扫描之后延迟20 s行静脉期扫描。

3.图像的后处理及数据分析

将获得的静脉期1.25 mm 层厚原始图像传输至GE AW 4.7 后处理工作站进行后处理，应用能谱分析软件（GSI Viewer）进行图像分析处理，自动生成40～140 keV 单能量图像和碘基图。结合病理结果，将兴趣区（region of interest，ROI）放置于肿块或结节相对均匀的区域（ROI 尽可能大的包括病灶实性成分）。使用复制粘贴功能，确保在单能量图像和碘基图像上勾画的ROI 形状、位置及面积相同。由同一个影像科医师勾画所有的ROI，以避免观察者之间的误差，且注意避开液化、坏死、肺不张、血管及钙化等区域。在连续三个层面上分别测量病灶和同层面动脉的能谱参数后，再取平均值。分别从增强后静脉期的40、70 和100 keV单能量图像和碘基图像上测量静脉期病灶的40、70 和100 keV 时的CT 值（CT40keV、CT70keV、CT100keV）、碘浓度（iodine concentration，IC）。为了减少患者循环状态和扫描次数引起的变异，将病变的IC 除以同层面主动脉或锁骨下动脉的IC，得到标准化碘浓度（normalized iodine concentration，NIC）。采用如下公式计算能谱衰减曲线斜率（K）：

4.Ki-67 免疫组织化学检测及分组

根据免疫组织化学检查Ki-67 阳性癌细胞百分率，Ki-67 值大于30%为高水平组，10%～30%为中水平组，小于等于10%为低水平组。

5.统计学分析

采用SPSS 20.0 软件进行统计学分析。单因素方差分析Ki-67 高、中和低表达组间肺癌能谱成像定量参数的差异，LSD-t 两两比较进一步分析两组间定量参数的差异。Spearman 相关分析Ki-67 表达水平与能谱定量参数的相关性：0～0.30（弱相关）、0.31～0.70（中度相关）、0.71～1.00（强相关）。另外，绘制了具有统计学差异能谱参数的受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic，ROC），并用曲线下面积（area under curve，AUC）、敏感度、特异度衡量各参数的鉴别诊断性能。P＜0.05 认为有统计学意义（P 值均为双侧）。

结果

152 例实性肺癌患者中Ki-67 高水平组90 例（腺癌31 例、鳞癌35 例、小细胞肺癌18 例、腺鳞癌2 例、腺癌合并神经内分泌癌3 例、黏液性表皮样癌1 例），中水平组41 例（腺癌31 例、鳞癌9例、腺鳞癌1 例），低水平组21 例（腺癌19 例、鳞癌2 例）。三组患者静脉期能谱CT 图像如图1～3所示。

1.Ki-67 各组间能谱参数单因素方差分析及LSD-t 比较（表1）

实性肺癌Ki-67 高、中、低水平三组间静脉期的IC、NIC、CT40keV、CT70keV、K 差异均具有统计学意义（P 均＜0.05）。高水平组静脉期的所有能谱参数均低于低水平组及中水平组，且均有显著差异性（P＜0.05）；中水平组静脉期所有能谱参数与低水平组之间差异均无统计学意义（P＞0.05）。

2.Ki-67 表达水平与能谱定量参数Spearman相关性分析（表2）

Spearman 非参数相关分析显示静脉期IC、CT40keV、K 和Ki-67 表达水平呈中度负相关（r=-0.415，r=-0.392，r=-0.417，P 均＜0.001）；静脉期NIC、CT70keV与Ki-67 表达水平呈弱负相关（r=-0.278，r=-0.265，P 均＜0.001）。

表1 各组间能谱参数比较（±s）

表1 各组间能谱参数比较（±s）

注：IC：碘浓度；NIC：标准碘浓度；CT40keV：40 keV CT 值；CT70keV：70 keV CT 值；K：能谱曲线斜率；单因素方差分析三组间能谱参数差异；LSD-t 检验组内能谱参数差异；与高表达组比较，*P<0.05。

图1 患者，女，70岁，Ki-67 值5%，右肺中叶腺癌静脉期能谱CT 图。a)碘基物质图，IC=25.50 mg/ml；b)40 keV 单能量图像，CT40keV=230.78 HU；c)70 keV 单能量图像，CT70keV=86.54 HU；d)能谱曲线图，K=3.0 图2 患者，女，64岁，Ki-67 值20%，左肺上叶腺癌静脉期能谱CT 图。a)碘基物质图，IC=23.55 mg/ml；b)40 keV 单能量图像，CT40keV=225.11 HU；c)70 keV 单能量图像，CT70keV=91.49 HU；d)能谱曲线图，K=3.068 图3 患者，男，71岁，Ki-67 值为70%，右肺上叶鳞癌静脉期能谱CT 图。a)碘基物质图，IC=25.39 mg/ml；b)40 keV 单能量图像，CT40keV=227.56 HU；c)70 keV 单能量图像，CT70keV=84.20 HU；d)能谱曲线图，K=2.6075

表2 各能谱参数与Ki-67 表达水平相关性

3.Ki-67 高水平与非高水平间统计学差异的能谱参数ROC 曲线分析

根据上述分析可知，Ki-67 高水平组的IC、NIC、CT40keV、CT70keV、K 分别与中、低水平组均有统计学差异。而中水平组与低水平组各能谱定量参数均无显著差异。因此，本研究主要分析IC、NIC、CT40keV、CT70keV、K 在鉴别Ki-67 高水平组与非高水平组的效能。ROC 曲线分析表明，在鉴别Ki-67 高水平组和非高水平组，IC 及K 是鉴别Ki-67 高水平与非高水平的有效参数。IC 的敏感度、特异度、AUC、约登指数分别为69.4%、74.4%、0.745、0.438，最佳阈值为22.80；K 的敏感度、特异度、AUC、约登指数分别为69.4%、74.4%、0.746、0.438，最佳阈值为2.71（图4）。

讨论

Ki-67 蛋白存在于细胞周期的活跃期（G1、S、G2 和有丝分裂），但在静息细胞（G0）中不表达［6］。大量荟萃分析表明，Ki-67 高水平与肺肿瘤切除后预后差［7］、疾病无瘤生存期短［8］及无复发生存期短［9］相关。以往也有研究者［10,11］采用MRI、PET-CT对肺癌Ki-67 表达水平进行研究，但是这些研究的成像方式复杂，且费用高昂。能谱CT 成像是一种新的成像方法，除了揭示肿瘤CT 形态特征，还能提供更多定量信息。能谱CT 成像采用单管快速切换技术，可在一次旋转过程中实现高低能量（140 kVp 和80 kVp）的快速切换。能谱成像可以生成101 组40～140 keV 的单色图像，优化成像质量，提高图像对比度，也可以生成反映肿瘤血流的碘物质分解图像和反映不同化学成分和物质结构的能谱衰减曲线，进行多参数定量分析［12-14］，有助于对肺癌的生物学行为进行评估。

图4 鉴别实性肺癌Ki-67 高水平与非高水平组ROC 曲线

本研究发现肺癌静脉期IC、CT40keV与Ki-67 表达水平呈中度负相关（P＜0.001）；静脉期NIC、CT70keV与Ki-67 表达水平呈弱负相关（P＜0.001）。Ki-67高水平组静脉期IC、NIC、CT40keV、CT70keV均分别低于中、低水平组，差异有显著性（P＜0.05）。IC 可以作为肿瘤血流分布的影像学标志物，也就是Ki-67 高水平组肺癌肿瘤血供低于中、低水平组。静脉期CT40keV、CT70keV指在40 和70 keV 单能量时病灶的CT 值，代表了病灶的增强程度。以往研究［15,16］认为肿瘤组织Ki-67 值越高，细胞增殖和生长越活跃，血供越丰富，强化程度越高，导致NIC、CT40keV、CT70keV值越高。本研究与以往研究不同，一种可能的解释是，Ki-67 高水平的肺癌增殖能力强，瘤内细胞密度较大，生长速度快的部分血供相对不足，导致IC、NIC、CT40keV、CT70keV降低。李梦颖等［17,18］报道肺浸润性腺癌Ki-67 表达与动静脉期碘浓度呈负相关（P＜0.05）；Lin 等［5］研究发现非小细胞肺癌高表达组动静脉期NIC、CT70keV显著低于低表达组（P＜0.05）；与本研究结果类似。而Chen 等［19］发现肺腺癌的动静脉期CT40keV和CT70keV与Ki-67 标记指数呈中度正相关，且Ki-67 标记指数四个等级间动静脉期CT70keV有显著差异（P＜0.05）。

研究结果表明肺癌静脉期K 与Ki-67 表达水平呈中度负相关（P＜0.001）；肺癌Ki-67 高水平组静脉期的K 低于中、低表达组，且差异具有统计学意义（P＜0.05）。不同的化学成分和组织结构具有不同的能谱曲线，因此能谱曲线的斜率能够区分肺癌不同Ki-67 表达水平。肿瘤Ki-67 表达水平越高，其内部细胞密度越大，细胞的核浆比越大、大分子蛋白含量越高、细胞外间隙越小［5,10］。Karaman 等［10,20］报 道MRI 的ADC 值、ADCmin 值与Ki-67 增殖指数呈显著负相关（P＜0.001）。ADC值是描述水在组织中扩散的定量参数。肿瘤Ki-67 表达水平越高，肿瘤内细胞密度越大，细胞外间隙越小，导致肿瘤内水分子扩散受限。肺癌静脉期的K 反映了高增殖能力肿瘤内的复杂化学成分和组织结构。Lin 等［5］报道非小细胞肺癌Ki-67 高表达组动静脉期的K（40～100 keV 范围）均低于低表达组，差异有显著性（P＜0.05）。而Chen 等［19］报道肺腺癌Ki-67 标记指数四个等级间动静脉期K（40～70 keV 范围）无显著差异性（P＞0.05）。笔者认为这可能是计算能谱曲线斜率范围不同造成的。

本研究存在一些局限性。首先，为了确保肿块或结节中放置ROI 的准确性，排除了最大直径小于10 mm 的肿瘤；其次，本组数据中Ki-6 低表达组病例相对较少；再次，根据研究结果，Ki-67 表达分级与能谱参数呈显著负相关，但相关系数较小；最后，由于肿瘤存在异质性，虽然ROI 尽可能最大的包括层面内病灶实性成分，但是笔者只选择了测量三个层面，没有将肿块的整个实性成分包括在内，所有ROI 不一定能代表整个肿瘤。

总之，实性肺癌能谱CT 定量参数与Ki-67 表达水平存在一定的相关性。本研究有助于术前评估肺癌癌细胞的增殖生长能力，并为临床医生确定治疗方案和评估患者预后提供一定参考。