能谱CT参数变化预测放射及化学治疗中晚期非小细胞肺癌效果

刘 斌,沈 健,万立野,方 跃,张冠男,刘 莉,杜智颖

(1.承德医学院附属医院放射科,2.神经内科,3.肿瘤内科,4.中心实验室,河北 承德 067000)

多数非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)确诊时已处于中晚期,应接受以放射及化学治疗(放化疗)为主的综合治疗;及时评估疗效有助于制定及调整后续治疗方案[1]。临床主要采用MRI、CT、PET/CT等评估放化疗效果,均难以准确反映肿瘤内部血供变化[2-3]。能谱CT可从形态学、功能学等多角度评估NSCLC[4],利用其参数——能谱曲线斜率(k)、碘浓度(iodine concentration, IC)等可定量评估组织成分、反映组织血流灌注[5]。本研究观察能谱CT参数变化预测放化疗用于中晚期NSCLC效果的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性纳入2020年2月—2022年8月承德医学院附属医院119例中晚期NSCLC患者,男64例、女55例,年龄57～78岁、平均(68.24±4.51)岁;体质量指数(body mass index, BMI)20～27 kg/m2、平均(23.11±2.53)kg/m2;病程0.5～2.5年、平均(1.36±0.43)年;其中大细胞癌29例、鳞状细胞癌60例、腺癌30例;TNM分期Ⅲ期73例、Ⅳ期46例;均于放化疗前、1个及3个周期后接受胸部CT检查。排除标准:①严重肺气肿等其他肺部疾病;②严重感染;③恶性胸腔积液;④蒙特利尔认知评估异常;⑤存在血常规、心肝肾等实验室检查异常;⑥因病灶大范围坏死等而无法勾画ROI;⑦合并其他良恶性肿瘤。本研究经院伦理委员会批准。检查前所有患者及其家属均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Revolution 256排512层螺旋CT仪,嘱患者仰卧,先以管电压100 kVp、自动调制管电流(290～650 mA)行常规胸部平扫CT,再以病变为中心行全肺能谱双期增强扫描:经肘前静脉以3.5～5.0 ml/s流率注入碘海醇对比剂[350 mgI/ml,用量(ml)=BMI×2.5,范围56～80 ml],跟注20 ml生理盐水,于20 s后开始扫描,共采集16次图像,包括流入期10次、流出期6次;于25 s、50 s行双期能谱增强扫描,采用能谱CT Assist、螺旋扫描模式,自动调制管电流(290～650 mA),管电压100 kVp,螺距0.992∶1,层厚5 mm,层间距5 mm。以50%自适应统计迭代重建算法-V重建图像,重建层厚1.25 mm,层间距1.25 mm。

1.3 图像后处理分析 将图像上传至ADW4.7工作站,以GSI Viewer软件分析能谱数据,获得病灶40～140 keV单能量水平CT值;计算其动脉期、静脉期不同能量阶段k及IC,即动脉期k40～70 keV、k40～100 keV、k40～140 keV、静脉期k40～70 keV、k40～100 keV、k40～140 keV、动脉期IC及静脉期IC。

1.4 放化疗 于首日及第8日予长春瑞滨(25 mg/m2体表面积)、1～3日予顺铂(25 mg/m2体表面积)静脉滴注,以3周为1个周期,行2个周期诱导化疗;之后同时予3个周期化疗(方案同前)及调强放疗,设5～7个照射野,逆向优化,处方剂量60～66 Gy(每次2 Gy);于第2个周期始予肿瘤生物免疫治疗。

1.5 评估疗效 以靶病灶全部消失、病理性淋巴结短径<10 mm为完全缓解;所有靶病灶长径之和减小≥30%、无新发病灶为部分缓解;新发病灶或所有靶病灶长径≥5 mm且增加≥20%为进展;介于进展与部分缓解之间为稳定。将完全缓解、部分缓解归为有效,进展及稳定归为无效。

1.6 统计学分析 采用SPSS 23.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布且方差齐的计量资料,组间行独立样本t检验,组内行重复测量资料方差分析,两两比较行配对t检验。以Spearman秩相关系数表示能谱CT参数与放化疗效果的相关性。以年龄、性别、BMI等临床资料及3个周期后能谱CT参数为自变量,以疗效为因变量(有效=0,无效=1),应用逐步后退法行logistic回归分析,筛选疗效独立预测因素。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),分析治疗后能谱CT参数降低值预测疗效的价值,并以DeLong检验比较。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

119例中晚期NSCLC 中,42例治疗有效(有效组),77例治疗无效(无效组)。

2.1 能谱CT参数 治疗前组间各能谱CT参数差异均无统计学意义(P均>0.05)。治疗1个及3个周期后,有效组动脉期k40～70 keV、动脉期k40～100 keV、静脉期k40～70 keV、动脉期IC及静脉期IC均低于无效组(P均<0.05)。有效组内,1个及3个周期后动脉期k40～70 keV、动脉期k40～100 keV、静脉期k40～70 keV、动脉期IC及静脉期IC均低于治疗前(P均<0.05);3个周期后动脉期k40～70 keV、动脉期k40～100 keV、动脉期IC及静脉期IC低于1个周期后(P均<0.05)。无效组治疗后参数与治疗前无显著差异(P均>0.05)。见表1及图1、2。

图2 患者女,65岁,NSCLC(无效组) A、B.治疗前胸部轴位CT图示左肺23 mm×43 mm病灶并勾画ROI; C、D.3个周期放化疗后病灶未见明显变化并勾画ROI (红色区域为病灶ROI)

表1 放化疗有效与无效NSCLC能谱CT参数变化

有效组1个及3个周期后动脉期k40～70 keV、动脉期k40～100 keV、静脉期k40～70 keV、动脉期IC及静脉期IC的降低值(1个周期后分别为1.48±0.35、0.99±0.30、1.15±0.32、5.64±1.75及5.91±1.89,3个周期后分别为1.99±0.42、1.32±0.31、1.27±0.40、8.00±2.26及7.88±2.05)均高于无效组(1个周期后分别为0.08±0.02、0.10±0.03、0.15±0.04、0.49±0.11及0.74±0.23,3个周期后分别为0.14±0.04、0.22±0.07、0.24±0.06、0.64±0.20及0.86±0.21)(P均<0.001)。

2.2 相关性及回归分析 1个(r=0.775、0.584、0.774、0.781、0.807,P均<0.001)及3个周期后(r=0.836、0.783、0.846、0.791、0.819,P均<0.001)NSCLC动脉期k40～70 keV、动脉期k40～100 keV、静脉期k40～70 keV、动脉期IC及静脉期IC降低值均与疗效呈正相关;3个周期后动脉期k40～70 keV、动脉期k40～100 keV、静脉期k40～70 keV、动脉期IC及静脉期IC均为放化疗治疗NSCLC效果的独立因素(P均<0.05),见表2。

表2 以治疗3个周期后NSCLC能谱CT参数预测放化疗效果的logistic回归分析

2.3 预测效能 联合1个周期后各能谱CT参数降低值预测疗效的AUC为0.930,优于单一参数(Z=5.185～6.882,P均<0.05);联合3个周期后各参数降低值预测疗效的AUC为0.942,优于各单一参数(Z=4.003～5.440,P均<0.05);且3个周期后联合参数优于1个周期后(Z=2.902,P<0.05)。

3 讨论

能谱CT能客观、准确反映肿瘤与正常组织碘浓度差异[6-8];根据增强后碘浓度可量化组织对碘对比剂的摄取程度、反映病灶微循环状态[9],利用能谱曲线又可评估物质组成[10]。

本研究有效组治疗1个及3个周期后双期k40～70 keV、IC及动脉期k40～100 keV均低于无效组及自身治疗前,提示上述能谱参数均能有效评估放化疗用于NSCLC效果。能谱CT碘基图能量化血管内碘含量、反映增强后病变血供特点[11]。放化疗可破坏肿瘤组织及血管内皮细胞毒性、减少肿瘤新生血管生成,使组织摄碘量及碘分布减少;治疗前后肿瘤大小及碘含量变化可反映病灶形态学及肿瘤内微循环状态,进而评估疗效[12]。肿瘤内存在大量不成熟微血管,肿瘤细胞可诱导血管生成因子高水平表达,增加肿瘤组织毛细血管通透性及血管容积,动脉期对比剂快速渗入肿瘤组织,故摄碘较多[13];有效放化疗后肿瘤增殖活性降低,肿瘤血供减少、毛细血管通透性降低,对比剂渗入较缓慢,组织摄碘较少。本研究治疗1个及3个周期后,双期k40～70 keV、IC及动脉期k40～100 keV降低值均与疗效呈正相关,且双期k40～70 keV、IC及动脉期k40～100 keV均为疗效的独立预测因素。keV低水平图像通过增加肿瘤组织与坏死、液化组织的对比度而凸显其含碘量差异,可反映NSCLC内部实性成分、坏死,增加评估疗效的可信度[14]。

重建图像时,应用自适应统计迭代重建算法-V更利于提高图像质量、降低辐射剂量[15]。在参数选择方面,联合应用治疗3个周期后各能谱CT参数降低值预测放化疗疗效的价值高于1个周期后,能为临床预测放化疗用于中晚期NSCLC近期效果提供参考。

综上,能谱CT参数变化可预测放化疗用于中晚期NSCLC效果。但本研究观察时间有限,对能谱CT参数变化评估放化疗用于中晚期NSCLC远期效果的价值有待进一步探讨。