双层光谱CT评估非小细胞肺癌Ki-67表达水平的可行性

周潋滟，张浩荡，殷世武

(1.蚌埠医学院研究生院，安徽 蚌埠 233000；2.蚌埠医学院附属合肥市第二人民医院介入血管疼痛科，安徽 合肥 230011；3.阜阳市第二人民医院磁共振室，安徽 阜阳 236000)

中国因癌症死亡患者中，肺癌位居前列，且发病率及死亡率呈上升趋势[1]。83.6%的肺癌为非小细胞肺癌(non-small cell lung carcinoma， NSCLC)，腺癌及鳞癌为其最常见类型[2]。Ki-67抗原为细胞增殖标志物，其表达水平与肿瘤细胞增殖速率呈正相关，可反映患者预后[3]。目前仅能通过免疫组织化学获取Ki-67表达水平，对部分无手术或穿刺活检指征的患者无法进行评估。单源双层光谱探测器CT采用双Z轴探测器实现X线高、低能之间的转化，可实现同源、同向、同时和同步能量分离扫描；利用立体式数据采集系统可并行传输高低能量信号。双层光谱探测器CT可生成40～200 keV虚拟单能量图像和物质分离图像，如碘密度图、有效原子序数图等[4]显示肿瘤CT形态特征，并通过更多定量信息揭示其相关生物学特征，对于定性组织具有较大价值。本研究探讨以双层光谱CT相关参数评估NSCLC Ki-67表达水平的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2021年1月—8月50例于合肥市第二人民医院经手术或活检病理证实的NSCLC患者，男33例、女17例，年龄44～88岁、平均(71.4±10.0)岁， 20例有吸烟史；其中腺癌29例、鳞癌21例；TNM分期为T1期13例、T2期15例、T3及T4期各11例，N0期20例、N1期8例、N2期17例、N3期5例，M0期32例、M1期18例；将23例Ki-67表达≤30%者归入低表达组，27例Ki-67表达>30%者归入高表达组[5]。纳入标准：①无增强CT禁忌证，并于手术或活检前接受CT检查；②胸部CT显示病灶为实性结节或肿块；③患者屏气配合良好，且图像清晰。

1.2 仪器与方法 采用Philips IQon Spectral CT扫描仪。嘱患者仰卧，采用高压注射器经肘静脉以4 ml/s流率注入对比剂碘海醇(350 mgI/ml，2 ml/kg体质量)，并以相同流率跟注40 ml生理盐水，之后行肺部增强CT扫描，范围自肺底至肺尖；参数：管电压120 kVp，管电流159 mA，探测器准直64×0.625 mm，机架旋转时间0.5 s，螺距0.953。于Philips ISP(IntelliSpace Portal version 9.0)工作站将静脉期图像重建为层厚、层间距均为1 mm的常规及能谱图像，并于能谱基础图像中获得静脉期各单能量能谱图像(40、70及100 keV)、等效原子序数图及碘密度图。

1.3 图像处理和数据分析 由1名从事影像学诊断工作10年以上的放射科医师避开液化、坏死、钙化及血管等非实性成分，于肿块或结节密度相对均匀区域放置ROI，使其尽可能多地包含病灶实性成分，连续测量3个层面病灶及动脉的能谱参数，取平均值作为结果。分别于静脉期40、70及100 keV单能量图像和碘密度图像中测量病灶静脉期CT值(CT40 keV、CT70 keV、CT100 keV)、等效原子序数、碘密度及无水碘密度，计算能谱衰减曲线斜率：曲线斜率=(CT40 keV-CT100 keV)/60。

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，组间行独立样本t检验。采用Spearman相关性分析观察光谱定量参数与Ki-67表达的相关性。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)，评价光谱定量参数评估NSCLC病灶Ki-67表达水平的效能。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 光谱CT定量参数 低表达组CT40 keV、曲线斜率、等效原子序数、碘密度和无水碘密度均高于高表达组(P均<0.05)；组间CT70 keV、CT100 keV差异均无统计学意义(P均<0.05)。见表1及图1、2。

表1 50例不同Ki-67表达水平NSCLC光谱CT定量参数比较

图1 患者男，86岁，右肺上叶鳞癌(Ki-67=10%) A.胸部增强静脉期能谱CT原子序数图； B.胸部40 keV单能量图，CT40 keV=199.30 HU； C.胸部100 keV单能量图，CT100 keV=59.60 HU； D.能谱曲线图，曲线斜率=2.33 (圆圈示ROI)

图2 患者女，66岁，左肺上叶腺癌(Ki-67=55%) A.胸部增强静脉期能谱CT原子序数图； B.胸部40 keV单能量图，CT40 keV=176.20 HU； C.胸部100 keV单能量图、CT100 keV=55.60 HU； D.能谱曲线图，曲线斜率=2.01 (圆圈示ROI)

2.2 相关性分析 NSCLC的CT40 keV、CT70 keV、曲线斜率、碘密度、无水碘密度与Ki-67表达均呈负相关(rs=-0.28、-0.18、-0.37、-0.29、-0.33，P均<0.05)，等效原子序数与Ki-67表达呈正相关(rs=0.32，P<0.05)，而CT100 keV与Ki-67表达无明显相关性 (P>0.05)。

2.3 ROC曲线分析 CT40 keV、曲线斜率、等效原子序数、碘密度及无水碘密度用于评估NSCLC病灶Ki-67表达水平具有较高价值。见表2及图3。

表2 光谱CT定量参数评估不同Ki-67表达水平NSCLC病灶的效能

图3 光谱CT定量参数评估NSCLC病灶Ki-67表达水平的ROC曲线

3 讨论

双能量CT成像技术，包括管电压瞬时切换、双X射线源、分裂X射线束及本研究中涉及的单源双层检测器CT(光谱CT)近年已被广泛应用[6]。光谱CT为新型成像方法，硬件设备包括单X射线管及双层探测器，利用探测器层对高能量和低能量光子的不同吸收特性而在探测器水平分离光谱，进而获得一系列可用于临床诊断的能谱基图像，包括虚拟单能图、能谱曲线、等效原子序数图、碘密度图及无水碘密度图等[7]。

碘密度图可定量显示不同组织中的碘含量，进而反映病灶血供丰富程度[8]。无水碘密度图指能谱图像中的水样组织被识别并抑制后的图像，可提高对碘增强组织的可视化效果，更准确地反映组织中的碘含量[9]。静脉期CT40 keV、CT70 keV和CT100 keV分别为40、70和100 keV单能量图中病灶的CT值，均可反映病灶血供情况。理论上，肿瘤Ki-67指数越高，则细胞增殖越活跃，血供需求越大，新生血管形成越丰富，因此各参数值应越高；但本研究发现NSCLC病灶的碘密度、无水碘密度及静脉期CT40 keV与Ki-67表达呈负相关，与田双凤等[10]的结果相似。分析原因，可能在于：①Ki-67表达水平较高肺癌的肿瘤细胞增殖能力强，导致瘤体内细胞密度较大，使其生长速度越快区域越难以获得充足血供；②肿瘤边缘区细胞生长空间充足，在生长过程中表现更为活跃，新生血管多、血供丰富，而瘤体中央因生长速度较快，可出现相对缺血、缺氧状态，导致血供相对降低；③增殖速度快的肿瘤内部虽然新生毛细血管多，但管腔发育多不成熟，管壁脆弱，与之相反，增殖相对平缓的肿瘤内部血管腔更为成熟，管壁弹性更高，可通过较高流速的血流，因而血供更加丰富。本研究高表达组与低表达组NSCLC病灶的CT70 keV、CT100 keV差异无统计学意义，可能因低能级X线光子能够更好地显示不同组织衰减的差异，进而提高软组织对比度及分辨率，而高能级图像会抑制碘的衰减[11-13]，影响其反映NSCLC病灶 Ki-67表达水平的能力。因此，相对较低能级图像对于预测NSCLC病灶Ki-67表达水平更具有潜力，且相关研究[14]结果表明，静脉期40 keV是预测肺癌Ki-67表达的最佳单能量序列。

能谱曲线可反映物质的化学成分；曲线斜率是通过数学公式根据单能级CT值计算得出，反映能谱曲线的大致走行，可作为组织表征的重要定性参数，更直接地反映组织间的差异[15-16]。本研究结果显示，曲线斜率与NSCLC病灶Ki-67表达水平的相关性最高(rs=-0.37)。等效原子序数是代表组织中由不同成分组成的化合物的平均原子序数[17]。本研究中，等效原子序数与NSCLC病灶 Ki-67表达呈正相关，可能Ki-67表达水平越高，则肿瘤增殖越快、瘤体越致密，其等效原子序数越高。

综上所述，双层光谱CT定量参数CT40 keV、曲线斜率、等效原子序数、碘密度和无水碘密度均可用于评估NSCLC Ki-67表达水平，对于预测NSCLC细胞增殖能力具有潜在价值。本研究的主要局限性：①样本量较小；②回顾性研究，无法完全避免选择偏倚；③仅选择在连续3个层面放置ROI测量各参数，可能存在误差，有待后续进一步完善。