双能光谱CT定量分析对肺腺癌化疗后疗效的评估价值

于芹，陈进，夏茜，王小平，王强荣，陈婷

南通大学附属东台医院影像科1、病理科2，江苏 东台 224200

肺癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤，约2/3的患者确诊时已失去了根治性外科手术的机会[1]。对于中晚期肺癌患者，化疗是其主要的治疗措施。临床上对化疗疗效的评估广泛采用的是实体肿瘤治疗疗效评价标准(RECIST)[2]，此标准主要是通过常规CT扫描从宏观上观测肿瘤的生长情况，准确性有限。CT灌注成像[3]、MRI新技术[4-5]、PET/CT[6]对肺癌疗效评估的价值已被人们越来越多的认识，但由于辐射剂量大、费用高、时间长、对小病灶显示差等各种实际问题，仍较少应用于临床。双能光谱CT成像是近年来影像学诊断中的一项新技术，通过单源瞬时能量(kVp)切换，获得多参数成像模式及定量测定，可简单、快捷、有效地观测肿瘤内部组织结构及血流动力学等微观改变，达到分析肿瘤物质组成成分及评估肿瘤治疗疗效的目的。本研究通过分析经病理确诊肺腺癌患者化疗前后能谱衰减曲线K值、标准化碘基值的变化与RECIST标准相关性，从而评估能谱定量分析对肺腺癌患者化疗疗效的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2019年10月至2020年10月期间南通大学附属东台医院收治的经临床评估需化疗的肺腺癌患者34例，其中男性20例，女性14例；年龄49～87岁，平均(70.8±7.9)岁。所有患者在化疗前、化疗后两个周期后行GE Revolution CT能谱增强检查，并按RECIS1.1标准，将化疗后34例部分缓解、病情稳定者归为有效组，5例病情进展者归为无效组。纳入标准：(1)经病理活检为肺腺癌患者；(2)肺部原发病灶，实性部分可测量；(3)无碘造影剂过敏史及其他禁忌证；(4)配合良好，图像质量满意，临床及病理信息完整。

1.2 CT扫描技术 所有患者均使用GE Revolution CT(GE Healthcare，Milwaukee，Wisconsin，USA)扫描仪检查，行动静脉双期增强扫描，扫描前告知患者并签署知情同意书。检查前行呼吸训练，采用GSI扫描模式(80/140 kVp瞬时管电压切换技术，管电流为200 mA)，仰卧位，双臂上举，头先进，扫描范围为胸廓入口至膈肌水平，包括整个肺野。使用高压注射器经肘静脉团注对比剂碘海醇(350 mg·mL)，注射剂量为1.0 mL/kg，注射速率为3 mL·s，注入对比剂25～35 s后行动脉期扫描。扫描速度110 mm/s，层厚和间隔5.0 mm，转速为0.5 s，螺距为1.375：1。

1.3 图像后处理 扫描结束后重组层厚为1.25 mm的70 KeV的单能量图像传至aw4.1工作站。启动GSI viewer软件，软件自动生成能量为40～140 keV的曲线图、碘(水)基物质图像。在患者增强图像上寻找肿块实性部分，避开血管、囊变、钙化及肺不张，在连续3个层面放置大小及位置相同的感兴趣区(ROI)，ROI面积尽量取最大，并取其平均值。随后对图像数据进行分析：(1)测量动脉期、静脉期40 keV、90 keV能量对应的CT值(HU)，计算各个病灶感兴趣区的CT能谱曲线斜率K值，K=(Y40KV-Y90KV)/50；(2)测量病灶动脉期、静脉期的碘含量、同层主动脉(锁骨上动脉)动脉期、静脉期碘含量(100μg/mL)，将病灶处碘含量标准化，即病灶碘含量/同层主动脉(锁骨上动脉)碘含量，得标准化碘基值。

1.4 统计学方法 应用SPSS22.0统计学软件进行数据统计分析，所有计量资料均为正态分布，以均值±标准差(±s)表示，采用t检验，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者化疗前后动脉期和静脉期的能谱曲线斜率K值比较 有效组患者治疗后的动脉期能谱曲线斜率K值较治疗前显著降低，差异均有统计学意义(P＜0.05)，但治疗前后的静脉期能谱曲线K值比较差异无统计学意义(P＞0.05)。无效组患者治疗前后的动脉期、静脉期能谱曲线斜率K值比较差异均无统计学意义(P＞0.05)。治疗后有效组患者的动脉期能谱曲线斜率K值明显低于无效组，差异均有统计学意义(P＜0.05)，但治疗后两组患者静脉期能的谱曲线斜率比较差异无统计学意义(P＞0.05)，见表1和图1。

表1 两组患者放化疗前后的动、静脉期能谱曲线斜率K比较(±s)

表1 两组患者放化疗前后的动、静脉期能谱曲线斜率K比较(±s)

注：与有效组动脉期比较，a P＜0.05。

组别有效组无效组例数29 5时间动脉期静脉期动脉期静脉期化疗前2.28±0.80 2.30±0.81 2.32±0.89 2.33±0.89化疗后1.81±0.30 2.10±0.50 2.35±0.90a 2.35±0.87 t值0.98 0.65 0.66 0.60 P值0.020 0.460 0.470 0.530

图1 左肺中央型腺癌患者治疗前(A)后(B)的能谱曲线图

2.2 两组患者化疗前动脉期、静脉期标准化碘基值比较 有效组患者治疗后的动脉期标准化碘基值较治疗后显著降低，差异均有统计学意义(P＜0.05)；无效组患者治疗后的动脉期标准化碘基值较治疗前显著升高，差异均有统计学意义(P＜0.05)；有效组、无效组患者治疗的静脉期标准化碘基值比较差异均无统计学意义(P＞0.05)。治疗后有效组患者动脉期的标准化碘基值明显低于无效组，差异有统计学意义(P＜0.05)，但治疗后两组患者静脉期的标准化碘基值比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，见表2、图2。

图2 左肺中央型腺癌患者治疗前(A)后(B)的碘基物质图

表2 两组患者化疗前后的动、静脉期标准碘基值比较(±s)

表2 两组患者化疗前后的动、静脉期标准碘基值比较(±s)

注：与有效组动脉期比较，a P＜0.05。

组别有效组无效组例数29 5时间动脉期静脉期动脉期静脉期化疗前0.18±0.08 0.45±0.14 0.17±0.06 0.43±0.07化疗后0.13±0.03 0.40±0.06 0.23±0.09a 0.44±0.04 t值0.98 0.65 0.66 0.60 P值0.009 0.260 0.036 0.483

3 讨论

肺癌是临床上最常见的恶性肿瘤，好发于老年男性，其病死率较高。化疗为中晚期肺癌患者的主要治疗措施之一，临床上主要是通过观测肿瘤大小的变化来评估患者化疗早期疗效的，然而一部分肺癌患者在化疗早期病灶的大小并未发生明显的改变[7]，因此仅仅从形态上判断患者化疗疗效是不全面的。双能光谱CT定量分析相比于传统的CT成像技术，可通对能谱衰减曲线、碘基物质图等数据的定量测量与分析，从微观上反映患者治疗后肿瘤内部的早期改变，使得临床医师可以及时确定疗效，为临床疗效的评估提供更多的信息[8-9]。

双能光谱CT中能谱曲线是不同能量的X线束穿过物质或结构后形成的CT值衰减曲线[10-11]，它所反映的是物质在不同能量点的衰减特性以及其动态变化的过程。现多项研究表明不同病理类型、不同分化程度及不同基因突变类型的肺恶性肿瘤的能谱曲线斜率K值均不同[12-14]。徐汝建等[15]研究还表明肿瘤在平扫期、动脉期及静脉期的能谱曲线斜率K值均无显著的统计学差异。以上研究直接说明能谱曲线斜率K值是与物质本身的性质紧密相关的，造影剂对其无直接影响，但化疗后由于化疗药物有效的杀伤及阻碍了肿瘤细胞的生长、增殖，使得肿瘤细胞内部结构发生了微观变化，X线束穿过肿瘤细胞形成的衰减曲线斜率K值也相应发生了改变，表现为增强后能谱曲线斜率K值的降低[16]。陈文哲等[17]研究发现不论有效组还是无效组乳腺癌患者，患者化疗后能谱曲线斜率K值均较化疗前降低，有效组患者动脉期更为显著，其能谱曲线斜率K值接近于正常组织。本组研究的29例有效组肺腺癌患者化疗后动静脉期能谱曲线斜率K值也均小于化疗前，动脉期显著，与其结论基本相符；但本组中5例无效组患者化疗前后能谱曲线斜率K值并无显著降低，考虑可能原因是本组研究中收纳的研究分组与其标准不一致所致。

肺恶性肿瘤以支气管动脉供血为主，其微血管数量多、分布紊乱，与肿瘤的生长、浸润及转移密切相关。临床上患者常用的化疗药物多数是能够破坏肿瘤血管内皮细胞的细胞毒性药物，其通过杀死血管内皮细胞使得血管生成因子分泌减少，从而减少肿瘤内部血管化的程度[18]。研究表明肺癌患者化疗后肿块内碘浓度的降低可以客观地反映肿瘤内部血管化的降低，基本确定了治疗前后肿瘤内碘浓度的变化在预测早期治疗反应方面的潜在作用[19-22]。能谱CT检查可以对患者病灶感兴趣区内碘含量进行定量测定，直接反映了组织的微循环状态及灌注水平，即肿瘤的血管化程度[23-25]，进而评估肿瘤治疗的疗效。不同患者因对比剂的用量、血供不同等可造成碘浓度差异，本研究为了避免这些差异，采用标准化碘基值，以避免造成的统计误差。研究发现有效组肺腺癌患者经治疗后动脉期标准化碘基值较治疗前明显降低，表明经过治疗后患者病灶内血管数量降低，血供减低；而无效组患者治疗后标准碘基值较前增高，表明肿瘤内血管数量增多，血供增强。本研究结果与侯振国等[26]研究结果一致。

综上所述，双能光谱CT定量分析能早期发现肺腺癌患者化疗后肿瘤内部结构发生的微观变化，并能定量监测，有助于观测肺腺癌患者化疗后的治疗效果，可作为早期疗效评估方法，为患者后续治疗方案的调整提供依据。