能谱CT多参数成像鉴别孤立性肺结核与肺腺癌

张国晋，李昇霖，孔维芳，尚 兰，任嘉梁，张 凤，黄子昕，周俊林，蒲 红*

[1.电子科技大学附属医院·四川省人民医院放射科，四川 成都 610072；2.甘肃省医学影像重点实验室，甘肃 兰州 730030；3.兰州大学第二医院放射科，甘肃 兰州 730030；4.通用电气药业(上海)有限公司，上海 210000]

结核病是由结核分枝杆菌感染引起的重大传染病[1]，通常以肺部发病居多。CT在诊治肺结核及随访中发挥着重要作用，但肺结核表现为孤立性结节或肿块时，难以与孤立性肺癌、尤其孤立性肺腺癌(solitary lung adenocarcinoma, SLA)相鉴别。能谱CT已在鉴别胸部良恶性肿瘤[2]、区分肺癌组织学亚型[3]及预测肺癌化学治疗效果[4]等方面取得良好成绩。本研究观察能谱CT多参数成像鉴别诊断孤立性肺结核(solitary pulmonary tuberculosis, SPT)与SLA的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性收集2018年6月—2021年5月兰州大学第二医院经病理证实的60例SPT(SPT组)及120例SLA(SLA组)患者，男108例、女72例，年龄18～85岁、平均(54.9±11.3)岁。纳入标准：①经手术或活检病理诊断为肺结核或肺腺癌；②肺结核患者经组织实时荧光PCR检测证实结核杆菌感染阳性；③于术前或活检前4周内接受胸部能谱CT增强扫描，CT表现为孤立性肿块或结节，病灶直径>10 mm。排除标准：①术前曾接受抗结核或抗肿瘤等相关治疗；②临床或影像学资料不完整；③合并其他感染，如人类免疫缺陷病毒、乙型肝炎病毒等感染；④图像存在影响诊断的伪影。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery CT 750 HD CT机。嘱患者仰卧，头先进，于深吸气后屏气接受范围自肺尖至肺底的扫描。扫描参数：管电压 80 kVp和140 kVp瞬时(<0.5 ms)切换，管电流370 mA，螺距0.984∶1，球管旋转时间0.7 s/rot，矩阵512×512，FOV 50 cm×50 cm，层厚及层间距均为5 mm。之后经肘静脉以流率3.0～3.5 ml/s注射对比剂碘海醇(300 mgI/ml)1.3～1.5 ml/kg体质量并跟注20 ml生理盐水，采用自动跟踪技术行增强扫描，将监测点置于降主动脉，阈值设置为120 HU，分别于注射对比剂后30、60 s采用能谱模式进行动、静脉期扫描。重建图像层厚及层间距均为1.25 mm。

1.3 图像分析 由1名具有6年胸部影像学诊断经验的主治医师以盲法阅片，选择动、静脉期70 keV单能量CT图像中病灶最大层面及其相邻2个层面图像进行分析，于病灶强化均匀区域放置1个圆形或椭圆形ROI，使其直径>病灶直径的1/2，并尽量保持动、静脉期图像中病灶ROI位置、大小及形状一致，避开血管、钙化、囊变及坏死等，测量其内CT40 keV值、CT70 keV值、有效原子序数(effective atomic number, Zeff)、碘浓度(iodine concentration, IC)及水浓度(water concentration, WC)，取3个层面测量结果的均值为最终结果；并计算能谱曲线斜率λ70 keV，即λ70 keV=(CT40 keV)/(70-40)。

1.4 统计学分析 采用SPSS 23.0统计分析软件及R 3.6.0软件(http://www.R-project.org)。以频数表示计数资料，组间行χ2检验。以±s表示符合正态分布的计量资料，采用t检验进行组间比较。针对差异有统计学意义的能谱CT定量参数绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线，计算曲线下面积(area under the curve, AUC),评估其鉴别SPT与SLA的效能；并采用DeLong检验比较AUC的差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料 相比SLA组，SPT组患者年龄较小、吸烟者及癌胚抗原正常者占比均较高(P均<0.05)；组间性别及病灶位置差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1。

表1 SPT与SLA患者一般资料比较

2.2 能谱CT定量参数比较 SLA组病灶动脉期CT40 keV、CT70 keV、Zeff、IC及λ70 keV均高于SPT组(P均<0.05)，而静脉期均低于SPT组(P均<0.05)。组间动、静脉期WC差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表2及图1、2。

表2 SPT与SLA病灶增强动、静脉期能谱CT参数比较

2.3 能谱CT参数诊断效能 增强动或静脉期各单一能谱CT参数中，CT40 keV鉴别SPT与SLA的AUC分别为0.80及0.81；联合增强动脉期或静脉期各能谱CT参数的AUC分别为0.84及0.83，高于同期各单一参数(Z=1.23～5.30，P均<0.05)；联合增强动、静脉期能谱CT参数的AUC为0.91，高于联合增强动或静脉期能谱CT参数(Z=-2.74、-3.46，P均<0.01)，联合增强动脉期参数与联合增强静脉期参数AUC差异无统计学意义(Z=0.26，P=0.79)。见表3及图3。

图3 能谱CT各参数单独及联合鉴别SLA与SPT的ROC曲线 A.增强动脉期各单一参数；B.增强静脉期各单一参数；C.联合增强动或/和静脉期各参数

表3 能谱CT参数鉴别SPT与SLA的效能

3 讨论

SPT临床症状不典型，其胸部CT表现缺乏特异性，与SLA相似，易被误诊为恶性肿瘤。准确鉴别SPT与SLA具有重要临床意义[5-6]。

图2 患者女，51岁，左肺上叶SPT A.胸部轴位平扫肺窗CT图；B～D.分别为胸部轴位增强动脉期70 keV单能量、IC及Zeff伪彩图，CT70 keV=58.09 HU、IC=14.78 100 μg/cm3、Zeff=8.45；E～G.分别为胸部轴位增强静脉期70 keV单能量、IC及Zeff伪彩图，CT70 keV=65.18 HU、IC=15.39 100 μg/cm3、Zeff=8.52；H.病理图(HE，×200) (圆圈为病灶ROI)

能谱CT定量参数CT40 keV、CT70 keV和IC等可间接反映肿瘤微血管生成及血供情况，Zeff则可反映组织内无机物的有效原子序[7-8]。本研究SLA组病灶增强动脉期CT40 keV、CT70 keV、Zeff、IC及λ70 keV均高于SPT组，而静脉期各参数则相反，原因可能在于肺癌微血管生成及血管网络均较肺结核丰富。碘是CT对比剂的主要成分，而CT40 keV、CT70 keV及IC等参数对碘浓度变化高度敏感[9]。肿瘤内上述参数的变化反映其增强程度，进而间接反映肿瘤血供[10]：参数值升高提示肿瘤血供丰富，相反则提示肿瘤缺乏血供。

不同组织或病变的能谱曲线具有特征性[11]，故可采用能谱曲线斜率进行评估。不同病理亚型肺癌或不同类型肺炎性肿块的能谱CT表现存在差异[12-13]，而能谱CT定量参数可反映肿瘤内在特征。本研究分析SLA及SPT 70 keV下的斜率(λ70 keV)，发现SPT组病灶增强动脉期斜率小于SLA组，前者曲线较平坦而后者曲线较陡峭，在增强静脉期则相反，与ZHANG等[2]采用能谱CT鉴别局灶性机化性肺炎与周围型肺癌的结果相符，而与HOU等[14]以能谱CT鉴别肺癌与肺炎性肿块的结果不一致，可能与后者样本量较少(60例)且未对肺癌或炎性肿块进行病理亚型分类有关。

本研究ROC曲线分析显示，增强动或静脉期各能谱CT单一参数中，CT40 keV鉴别SPT与SLA的效能最高，AUC均≥0.80；而联合增强动或静脉期各能谱CT参数的诊断效能均优于各单一参数，进一步联合增强动、静脉期能谱CT参数可使诊断效能更高，AUC达0.91。

综上所述，能谱CT多参数成像可有效鉴别SPT与SLA，为临床制定治疗方案提供影像学证据。但本研究为单中心回顾性研究，结果可能存在选择偏倚，有待积累更多病例通过多中心前瞻性研究加以验证。