能谱CT成像技术在不同病理类型实性肺癌中的临床价值

田双凤，田为中，夏建国，胡剑峰，李 瑗*

（1大连医科大学研究生院，辽宁116044；2泰州市人民医院影像科）

全球每年有近120万人因肺癌而死亡，占所有癌症死亡人数的19%[1-2]。肺癌分小细胞肺癌（15%）和非小细胞肺癌（85%），非小细胞肺癌包括腺癌（40%～70%）、鳞癌（20%～30%）、大细胞肺癌（10%～15%）病理亚型[2-3]。小细胞肺癌较非小细胞肺癌对放化疗反应快，但预后更差，术前确定肺癌病理组织类型对选择系统、精准的治疗十分重要[2-4]。活检行免疫组化染色对肺癌病理分析具有重要作用[4]，但由于一些肿瘤位置深，或靠近心脏大血管、大骨骼而不适合侵入性检查。寻找一种既可以帮助确定肿瘤组织类型，提供病变生物学信息，又相对安全的方法十分必要。能谱CT成像技术基于在高低能量（140 kVp和80 kVp）一次旋转过程中的快速切换，既可生成40～140 keV的单能量图像，也可生成用于定量测量碘/水浓度的物质分解图像和反映不同物质结构的能谱衰减曲线，通过多参数定量分析，在一定程度上反映病变生物学特征[5-6]。本研究收集2018年7月—2019年10月我院181例经病理确诊的肺癌患者影像学资料，回顾性分析静脉期能谱CT成像在鉴别实体性肺癌病理类型中的价值，为临床制定合理的治疗方案提供有价值的信息。

1 资料与方法

1.1 一般资料 经手术切除或活检证实为肺癌的181例患者，其中男性116例，女性65例，年龄42～87岁，平均67岁；手术或活检前均采用Revolution CT（GE Healthcare，密尔沃基，美国）行能谱增强胸部CT成像扫描。入组标准：（1）CT图像清晰，无明显伪影；（2）CT显示实性结节且肿块最大直径＞10 mm；（3）病理证实为腺癌、鳞癌及小细胞癌。181例中18例病灶最大直径≤10 mm，30例病灶呈磨玻璃样改变，12例病理证实为其他类型肺癌均予排除，最后纳入121例，腺癌70例，鳞癌35例，小细胞肺癌16例。

1.2 检查方法 患者取仰卧位，深吸气后屏气状态下扫描，扫描范围从肺底至肺尖。扫描参数：高、低能量（140 kVp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，自动重建为1.25 mm层厚及层间距图像，螺距为0.992。采用高压注射器将造影剂（碘海醇300 mg/L）经外周静脉以2.5 mL/s速率注入，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，动脉期扫描后延迟20 s行静脉期扫描。

1.3 图像后处理及数据分析 将1.25 mm层厚的静脉期原始图像传输至GE AW 4.7后处理工作站进行后处理，GSI Viewer软件进行图像分析处理，自动生成40～140 keV单能量图像和碘-水基物质分解图。选择病灶均匀实性部分勾画感兴趣区（ROI），注意避开液化、坏死、肺不张、血管及钙化等区域。通过粘贴复制功能，保证勾画的70 keV单能量图像与碘-水基物质图像的ROI位置、大小和形状相同。ROI面积范围15～250 mm2，由同一位影像科医师勾画所有ROI以避免观察者之间的误差。为减少测量偏差，ROI在病灶三个层面进行测量，计算平均值。分别从静脉期的70 keV单能量图像和碘—水基物质分解图像测量静脉期病灶的70 keV时的CT值（CT70 keV）、碘浓度（IC）和水浓度（WC）。为减少循环状态和扫描次数引起的变异，将病变IC除以同层面主动脉或锁骨下动脉IC，得到标准化碘浓度（NIC）。计算能谱衰减曲线斜率（K）：K=（CT40 keVCT100 keV）/60。

1.4 统计学处理 应用SPSS 20.0统计学软件分析数据。计量资料以x¯±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验。采用受试者工作特征曲线（ROC）分析能谱CT参数在鉴别腺癌与非腺癌的诊断效能。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 不同病理类型肺癌能谱定量参数比较 不同病理类型肺癌间静脉期IC、NIC、CT70 keV、K及WC比较，差异均具有统计学意义（P＜0.05），见表1。肺腺癌静脉期IC、NIC、CT70 keV及K高于肺鳞癌和小细胞肺癌，WC低于肺鳞癌和小细胞肺癌，差异均具有统计学意义（P＜0.05）。鳞癌静脉期IC、NIC、CT70 keV、K高于小细胞肺癌，WC低于小细胞肺癌，但差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 不同病理类型肺癌静脉期能谱参数比较

2.2 能谱CT定量参数鉴别肺腺癌与非腺癌的诊断效能 ROC曲线分析表明，IC鉴别腺癌和非腺癌的敏感度、特异性、AUC分别为74.29%、76.47%和0.814，NIC为31.43%、100%和0.688，K为72.86%、78.43%和0.813，CT70 keV为58.6%、80.4%和0.713，WC为62.7%、61.4%和0.630。IC和K是鉴别肺腺癌与非腺癌的有效参数。见图1。

图1 静脉期能谱参数鉴别腺癌与非腺癌的ROC曲线

3 讨 论

根据能谱成像原理，可以通过两种基本物质（基物质）的组合产生相同的衰减效应来显示任何结构或组织，在增强扫描能谱成像中碘—水是最常用的物质对。能谱CT可以对组织中IC进行准确定量分析，间接反映肿瘤血流灌注情况[7]。有文献报道，由于在动脉期造影剂短时间内不能完全填充微血管，而在静脉期造影剂长时间延迟，可充分填充微血管，并穿透基底膜进入细胞间隙，因而静脉期IC更能有效反映肺癌血供分布[8-9]。ZHANG等[8]报道肺癌不同病理类型间静脉期IC及NIC有显著差异，而动脉期IC及NIC的差异无统计学意义。因此，本研究选择静脉期作为研究期相。

肿瘤内强化程度及模式主要取决于微血管密度（MVD）和碘造影剂渗入细胞间隙的数量[8]。李琦[9]研究发现，肺癌MVD与动脉期、静脉期及延迟期IC、NIC呈正相关，肺癌MVD与静脉期IC相关性最好，其次为延迟期，而与动脉期相关性最小。癌组织MVD越高，能谱CT的IC越大。BIRAU等[10]研究表明，肺腺癌MVD最高，大细胞肺癌MVD最低，肺鳞癌和小细胞肺癌介于两者之间。本研究发现，肺腺癌静脉期IC、NIC高于鳞癌和小细胞肺癌，差异均有统计学意义（P＜0.05），鳞癌静脉期IC、NIC高于小细胞肺癌，但差异均无统计学意义（P＞0.05），与上述文献报告的结果类似。另外，本研究显示腺癌静脉期WC低于鳞癌和小细胞肺癌，差异均有统计学意义（P＜0.05）；鳞癌WC低于小细胞肺癌，但差异无统计学意义（P＞0.05）。鳞癌多呈堆积式生长，小细胞癌多呈弥漫生长，单位体积内肿瘤细胞较多，含水量更高，而腺癌呈多元化生长，细胞间质较丰富，单位体积内肿瘤细胞相对较少，含水量亦较低，因而腺癌静脉期WC低于鳞癌和小细胞肺癌。

能谱衰减曲线反映物质或结构在40～140 keV能量范围内CT值的衰减，反映物质能量衰减的特性，由于结构和化学成分不同，每一种物质都有特有的能谱曲线[7]。本研究发现肺腺癌静脉期K高于鳞癌和小细胞肺癌，差异均有统计学意义（P＜0.05），而肺鳞癌与小细胞肺癌静脉期K的差异均无统计学意义（P＞0.05）。这可能与肿瘤生长方式有关，肺腺癌以伏壁生长为主，多呈腺样分化，可出现黏液；肺鳞癌以癌细胞堆积生长为主，常见角化珠及细胞间桥，内部结构紧密；小细胞癌多呈弥漫生长，癌细胞排列常呈巢状、梁状、器官状等，内部结构变化较小。由于肺腺癌、鳞癌和小细胞肺癌的结构、密度不同，以及增强后因MVD不同致使碘含量差异，导致能谱曲线衰减斜率存在差异。陈良新等[11]研究发现动脉期K小细胞肺癌＞鳞癌＞腺癌，差异均具有统计学意义（P＜0.05）；胡蓉等[12]研究发现腺癌动静脉期K与鳞癌存在差异，而小细胞肺癌与腺癌及鳞癌无显著差异。这可能是由于研究的增强期相不同，或是计算能谱衰减曲线斜率范围不同。

能谱CT可以将传统X线混合能量分解成40～140 keV连续不断的101个单能量，文献报道70 keV单能量图像质量最好，CNR值最高[13]。本研究发现，肺腺癌静脉期CT70 keV高于肺鳞癌和小细胞肺癌，差异均具有统计学意义（P＜0.05），鳞癌静脉期CT70 keV高于小细胞肺癌，但差异无统计学意义（P＞0.05）。肺腺癌MVD高于肺鳞癌和小细胞肺癌，增强后腺癌的碘含量高于鳞癌和小细胞肺癌，加上碘密度高，因而肺腺癌静脉期CT70 keV高于鳞癌和小细胞肺癌。

本研究存在一些不足之处。首先，小细胞肺癌样本量较少。其次，未排除肺癌组织病理分化程度的差异，不同分化程度可导致血管成熟差异。第三，为了方便勾画ROI，排除直径小于10 cm肿瘤，可能存在选择偏差。第四，由于未测量肿瘤平扫时能谱CT成像的CT70 keV和K，不能肯定静脉期的差异是由肿瘤组织结构、密度不同所致还是由增强后碘含量不同所致。

总之，不同病理类型实性肺癌的能谱CT定量参数不同，有助于无创性评估肺癌病理类型，为临床确定治疗方案和评估患者预后提供参考。