不同能量段能谱曲线斜率鉴别肺腺癌亚型的诊断效能

张忠伟，陈盈，樊树峰

能谱曲线反映被检物质对X线吸收衰减值随射线能量变化的规律，每种物质都具有独特的能谱曲线[1]。作为一项能谱CT检查定量参数，其在疾病检查、鉴别及疗效评估等方面得到了广泛研究[2-4]。2015年WHO分类标准[5]将肺腺癌分为浸润前病变、微浸润腺癌（MIA）和浸润性腺癌（IAC），浸润前病变包括不典型腺瘤样增生（AAH）和原位腺癌（AIS）。浸润前病变、MIA在临床治疗决策与预后方面和IAC有很大差异，因而既往大部分研究将浸润前病变和MIA归为非浸润一类[3，6]。有研究发现，能谱曲线斜率在非浸润和IAC鉴别诊断中具有重要价值[3，7-8]，但其诊断效能差异较大，可能与用来计算的能量段不同有关。本研究将能谱曲线分为低能量段（40～70keV）、中能量段（70～100 keV）、高能量段（100～140 keV）和全能量段（40～140keV），比较不同能量段能谱曲线斜率鉴别肺腺癌亚型的价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究为回顾性研究，研究方案通过宁波市医疗中心李惠利医院伦理委员会审查（批件编号：KY2022PJ066），患者知情同意书已免除。收集2016年9月至2019年6月确诊为肺腺癌患者的临床及影像资料，所有患者在病理确诊前2周内行能谱CT检查。按病理结果分为非浸润组（AIS+MIA）和浸润组（IAC）。纳入标准：（1）病灶直径6～30 mm；（2）病理结果由穿刺活检及手术切除确诊。排除标准：（1）检查前接受抗肿瘤药物治疗；（2）图像伪影重，质量较差；（3）病灶主要呈囊性而影响测量。共118例患者纳入研究，男47例，女71例；平均年龄（54±10）岁；共有病灶125个，其中AIS 14个，MIA 36个，IAC 75个。

1.2 能谱CT检查方法 所有检查均在美国GE公司生产的Discovery 750 CT机进行。患者采用头先进仰卧体位，平静吸气后屏气扫描，扫描范围从胸廓入口至膈底。采用宝石能谱成像（GSI）模式平扫，管电流设为自动毫安，管电压为80/140kV瞬时切换，准直器宽度为80mm，螺距为0.992∶1，扫描层厚/层间距均为5 mm，重建层厚/层间距均为1.25 mm用于后处理分析。

1.3 图像后处理 将数据导入后处理工作站ADW 4.7中，应用GSI软件包重建出40～140 keV共101组单能量图像。由两位放射科医师（分别有7和10年工龄）采用盲法分别以圆形标记在病灶最大层面勾画感兴趣区（ROI），尽量避开钙化、空泡及血管束。记录病灶在40、70、100及140 keV单能量图的CT值（HU40、HU70、HU100及HU140），计算低能量段（K1）、中能量段（K2）、高能量段（K3）及全能量段（K4）能谱曲线斜率。公式如下：K1=（HU40－HU70）/30，K2=（HU70－HU100）/30，K3=（HU100－HU140）/40，K4=（HU40－HU140）/100。

1.4 统计方法 采用SPSS 22.0和Med-Calc 18.6软件进行统计分析，对两位放射科医师所测CT值进行组内相关系数（ICC）检验评价其一致性。计量资料采用Kolmogorov-Smirnov检验是否符合正态分布，符合正态分布采用均数±标准差表示，采用 检验。对两组有统计学差异的能谱曲线斜率绘制ROC曲线，得到曲线下面积（）值，并使用DeLong检验差异。＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组病灶各单能量图CT值比较对两位放射科医师所测CT值进行组内相关系数检验，ICC值分别为0.851、0.905、0.883、0.869，说明两位医师所测数据稳定性好，取两者平均值用于分析。非浸润组和浸润组40、70、100及140 keV单能量图CT值差异均有统计学意义（均＜0.05），见表1。

表1 两组病灶各单能量图CT值比较 HU

2.2 两组病灶各能量段能谱曲线斜率比较 两组K2、K3及K4能谱曲线斜率差异均有统计学意义（均＜0.05），而两组K1能谱曲线斜率差异无统计学意义（＞0.05），见表2。

表2 两组病灶各能量段能谱曲线斜率比较

2.3 不同能量段能谱曲线斜率ROC分析K2、K3及K4能谱曲线斜率鉴别非浸润与浸润的值分别为0.723、0.637和0.628，K2能谱曲线斜率诊断效能最高，见表3。

表3 不同能量段能谱曲线斜率ROC分析

3 讨论

本研究采用单源双能量能谱CT检查，能够重建出40～140 keV能量段能谱曲线，发现70～100、100～140及40～140 keV能量段能谱曲线斜率均有助于鉴别肺IAC与AIS＋MIA，其中70～100keV中能量段能谱曲线斜率诊断效能最高。

单源双能量能谱CT采用80/140 kV瞬时切换技术采集高低两组能量图像，能够重建出各种物质分离图像和101组单能量图像[9-10]。能谱曲线斜率可通过两组单能量图CT值除以区间段而得，能够定量反映能谱曲线特征，在肺腺癌诊断及鉴别中得到广泛研究[1，11-12]。Li等[13]计算40～65 keV能量段能谱曲线斜率，发现其鉴别不同病理类型浸润性腺癌具有重要价值（＜0.001）。Yu等[14]计算40～100 keV能量段能谱曲线斜率鉴别肺腺癌亚型，发现平扫时非浸润病变组与浸润性腺癌组能谱曲线斜率存在统计学差异（=0.042），但增强静脉期两组曲线斜率差异无统计学意义（=0.900）。Wang等[5]及Zhang等[15]也是计算40～100 keV能量段能谱曲线斜率，却发现其在非浸润病变组与浸润性腺癌组间差异无统计学意义（均＞0.05）。由此可见，能谱曲线斜率鉴别肺腺癌亚型的价值尚存在争议。一方面可能由于既往研究仅选择了单一能量段计算能谱曲线斜率，且不同研究选择的能量段存在差异。另一方面，既往研究多采用双源双能量能谱CT检查，而本研究采用了单源双能量能谱CT检查，其结果可能更准确[10，16]。

本研究发现非浸润组和浸润组在40、70、100和140 keV单能量图CT值差异均有统计学意义（均＜0.05），与Wang等[5]的研究结果相似。非浸润组各单能量图CT值均小于浸润组，这可能与不同肺腺癌亚型组织病理异质性有关。随着肺腺癌浸润性增加，肿瘤细胞排列更加紧密且新生血管增多，病灶对X线吸收衰减能力增大，因而CT值较大。另外，本研究发现K2、K3及K4能谱曲线斜率在非浸润组和浸润组差异均有统计学意义（均＜0.05），而K1能谱曲线斜率在两组间差异无统计学意义（＞0.05）。这说明不同能量段能谱曲线斜率鉴别肺腺癌亚型是有差异的，这也可能是与既往研究结果存在差异的原因。

本研究采用ROC分析及DeLong检验发现K2能谱曲线斜率鉴别肺腺癌亚型诊断效能最高。量子物理学研究发现，物质对诊断用X线的吸收受光电效应和康普顿效应影响，X线能量较低时光电效应影响较多，能量较高时以康普顿效应为主[11]。笔者推测K2能谱曲线斜率综合了光电效应和康普顿效应的影响，因而具有最高的鉴别诊断效能。但K2能谱曲线斜率鉴别肺腺癌亚型的效能仍较低，在肺腺癌分型研究中仍需要结合形态学定性指标及其他能谱成像定量参数，这在既往研究中已有广泛关注[3，14-15]。另外CT扫描时患者呼吸状态和体位会影响肺结节的显示，规范肺结节扫描时呼吸状态和体位是否能进一步提高能谱曲线斜率诊断效能尚有待进一步研究。

本研究不足之处：（1）为单中心回顾性研究，样本含量小，可能存在样本选择偏倚，尚需要多中心大样本研究验证本研究结果；（2）为控制自变量数目，本研究仅将能谱曲线分为K1、K2、K3及K4，尚需进一步细化区分研究；（3）本研究主要探讨不同能量段能谱曲线斜率鉴别肺腺癌亚型的价值，尚需进一步研究各能量段能谱曲线斜率在其他疾病诊断及分型中的价值是否存在差异。