双能量CT多参数碘定量术前诊断肺癌亚型的研究

苏刚 韩云冲 王鹏飞 张莉 赵宏伟*

肺癌是目前全球最常见的恶性肿瘤［1-2］，随着新的肺癌靶向治疗的开发，有可能在治疗前使用，肺癌亚型的治疗前诊断变得越来越重要。目前，唯一可靠的方法是使用经皮穿刺、支气管镜或手术进行活检；但是仍然有许多晚期患者不能耐受此类检查。本研究的目的是探讨双能量CT（DECT）多参数碘定量在术前区分肺癌亚型的能力，并提出了一种新的非侵入性替代方法——双能量CT 的三维碘CT 值（3D-IRA）。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2019 年7 月至2020 年9 月期间，101例疑似肺肿瘤患者接受了胸部增强双能量CT 检查。纳入标准：（1）检查前患者未进行任何形式的治疗或活检术；（2）无含碘对比剂中重度过敏反应，且顺利完成检查者；（3）病变最小径＞10 mm 者。排除基于组织病理学诊断的炎性结节（n=4）、肺结核（n=8）患者，3 例患者未进行手术被排除。最后，根据纳入和排除标准，共纳入86 例连续的肺癌患者，其中鳞癌27 例，腺癌59 例。鳞癌中男17 例，女10 例；年龄61～82 岁，平均年龄（71.0±5.0）岁；病灶直径11～67 mm，平均（28.38±14.98）mm。腺癌中男26 例，女33 例；年龄60～83 岁，平均年龄（70±6）岁；病灶直径11～67 mm，平均（28.75±14.76）mm。两组间上述参数均无显著差异。本研究为前瞻性研究，研究对象在检查前均签署知情同意书，并经医院伦理委员会（编号：JXEY-2019JX010）批准。

1.2 DECT 检查 所有患者术前均采用SOMATOM Definition Flash CT（Siemens Healthcare，Forchheim，Germany）扫描仪，胸部常规CT 平扫及双能量双期扫描，扫描范围自胸廓入口至肾上腺平面。对比剂为碘海醇（350 mgI/mL），注射60～100 mL（1.2 mL/kg 体质量），以3.5 mL/s 的注射速度经肘静脉或手背静脉用高压注射器注入后，以相同速率冲洗30 mL 生理盐水。静脉注射对比剂后，在胸主动脉远端衰减增加至默认阈值（100 HU）后5 s 自动触发动脉期扫描，在结束后延迟35 s 开始静脉期扫描。扫描参数具体如下：矩阵512×512；大球管140 kV，60 mAs；小球管80 kV，214 mAs；为减少射线辐射剂量常规开启CAREDose4D 功能，设置准直器宽度为60 mm×0.6 mm，螺距为0.7，旋转时间为0.33 s，重建参数：层厚3.0 mm，重叠0.7 mm，重建函数D30f。利用迭代重建技术，以1.0 mm 层厚重建数据。

1.3 DECT 图像处理及定量分析 将两期双能量数据分别导入西门子syngo.via（版本VB10B）工作站，在Dual-Energy 模式下点击Lung Nodules 处理软件，自动进行数据处理，获得病变的碘图。手工绘制ROI，ROI尽量选择在病灶横断面径长最大的层面，尽量靠近病变中心，且避开异常密度区，以免影响到测量结果，所有数据均在纵隔窗上取得，如果病灶过小，手动将图像调整至合适的状态，通过观察邻近相关结构保证两期ROI位置大致在同一位置上。获得二维定量碘参数，即动脉期的虚拟平扫值（VNCAP）、碘增加值（OVERLAYAP）、碘浓度（ICAP）及静脉期的虚拟平扫值（VNCVP）、碘增加值（OVERLAYVP）和碘浓度（ICVP），所有数据均测量3 次，取其平均值；在Lung Nodules 卡里选择全肺图标，在纵隔窗上点击结节，系统自动勾画结节，并自动算出两期的体积碘数据，即3D-IRA，分别用3D-IRAAP、3D-IRAVP表示。

1.4 统计学方法 采用SPSS22.0 统计软件。符合正态分布的计量资料以（±s）表示，组间比较采用t检验；不符合的用中位数±四分位数间距（M±Q）来表示，组间差异采用非参检验；上述有统计学意义的参数，采用ROC 曲线下面积（AUC）来判断诊断效能，算出它们的敏感度、特异度，并通过约登指数确定最佳阈值。另外，将二、三维碘定量参数中有统计学差异的参数做相关性分析，相关系数0.3 ＜r≤0.5 被认为低度相关，

0.5 ＜r≤0.8 显著相关，0.8 ＜r≤1 高度相关。P＜0.05被认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两期定量碘参数比较 鳞癌的两期虚拟平扫值（VNCAP、VNCVP）均大于腺癌，但两者无显著差异（P＞0.05）；余两期定量碘参数（OVERLAY、IC、3D-IRA）均小于腺癌，且两者间均有显著差异（P＜0.05）。组内比较，静脉期二维定量碘参数OVERLAY 及IC 均较动脉期增加，而三维碘参数3D-IRA 却轻度下降。见表1。

表1 鳞癌和腺癌诸CT定量碘参数比较（±s）

表1 鳞癌和腺癌诸CT定量碘参数比较（±s）

注：OVERLAYAP：动脉期碘增加值；ICAP：动脉期碘浓度；3D-IRAAP：动脉期体积碘；VNCVP：静脉期的虚拟平扫值；OVERLAYVP：静脉期的碘增加值；ICVP：静脉期的碘浓度；3D-IRAVP：静脉期体积碘

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2.2 两期定量碘参数的诊断效能 对于有统计学意义的定量碘参数行ROC 曲线分析，结果显示，OVERLAYVP对两者的鉴别价值较大，而OVERLAYAP对两者鉴别价值较小。见表2。

表2 肺鳞癌与肺腺癌定量碘参数ROC曲线分析

2.3 鳞癌、腺癌二维定量碘参数与三维定量碘参数间相关性分析显示 鳞癌呈高度相关，相关系数在两期中分别为r=0.82、0.83；腺癌呈显著相关，相关系数分别为r=0.51、0.54。且静脉期较动脉期相关程度高。见表3、4。

表3 鳞癌与腺癌动脉期二维、三维定量碘参数间相关性

表4 鳞癌与腺癌静脉期二维、三维定量碘参数间相关性

3 讨论

临床上，治疗前准确区分患者肺癌亚型具有重要作用。在本研究中，作者评估了DECT 多参数碘定量在肺鳞癌和肺腺癌中的鉴别诊断价值。结果显示，与肺鳞癌患者相比，肺腺癌患者动脉期和静脉期的DECT 碘定量参数（OVERLAY、IC、3D-IRA）显著增加。此外，作者还确定了每个建议参数最合适的阈值，可在临床实践中用于治疗前肺鳞癌与肺腺癌的鉴别诊断。

本研究结果显示，双能量CT 定量碘参数在确定NSCLC 病理类型中具有明显优势。以往的研究中双能量定量碘参数即二维碘数据均在CT 横断位上获得，虽然对鉴别结节的良、恶性有价值［3-5］，但该方法为纯手工操作，因此可重复性较差。而体积碘可以获得整个病灶碘的三维分布状况，理论上能更准确地呈现病灶内碘的实际分布情况。本研究中作者利用西门子自带后处理工作站中Dual-Energy 软件，在LungNodule 里一站式实现完成，且操作全程半自动化，重复性好，操作简单、方便、较手工勾画减少误差［6］。

本研究中作者测量了肺结节体积碘定量参数3D-IRAAP、3D-IRAVP，其结果表明，两期增强扫描中体积碘在鳞癌与腺癌间均有显著差异（P=0.005、0.002），且与二维定量碘参数具有较好的相关性，尤其是鳞癌两者高度相关（r=0.82、0.83），而腺癌相关程度（r=0.51、0.54）较鳞癌低，可能由于腺癌内部结构疏松，在手工勾画ROI 过程中，把内部血管组织包含其中，因此无法真实反映病变中碘的定量参数［7］。

已有研究表明［8］，不同病理类型肿瘤的强化高低与其内部的微血管密集度相关，而腺癌的微血管密度是高于鳞癌的；另外原发性肺癌CT 增强检查碘吸收可能与肿瘤组织病理学的某些方面有关，如血管生成、分化等级、缺氧细胞和肿瘤侵袭性，且快速生长的鳞癌更易导致内部氧的供应不足，肿瘤中心区域易出现缺血、缺氧，最终出现坏死［9］。上述原因导致腺癌强化程度大于鳞癌，这与本研究结果一致。李慎江等［10］对85 例肺内良恶性孤立性结节进行灌注扫描发现，肺结节的容积灌注是不均的。作者也发现肺癌两期结果中显示二维碘参数在静脉期持续增加，而三维碘参数却有轻度下降，说明肿瘤内部组织血液供应在三维状态下是不均的。

VNC 图像相当于CT 平扫图［11-12］，为增强后双能量数据后处理软件去除增强图像中的碘获得。理论上动脉期与静脉期的VNC 值应该是相同的，而本组数据中两者稍有差异，估计有两方面的因素，一是双能量后处理过程中将病变中与碘相近的原子序数物质一并去除，造成碘飘移；二是所有患者VNC 测得标准差均较大，这可能与对比剂的干扰有关。本研究中两期鳞癌的VNC 值均大于腺癌，但两者间无显著差异。因为肺鳞状细胞癌的生长快、倍增效率高、癌细胞分布更加紧密［13-14］，但是肺腺癌内部可见腺管（腔）样结构，况且两种病理类型的肿瘤实质与间质的比例不同、坏死程度不同，这可能是导致它们密度不同的原因。

本研究存在一些局限性：首先，样本中的病理类型仅为肺鳞癌与腺癌，研究结果尚不能推广至所有肺癌，需要补充更多的肺癌病理类型；其次，本研究为单中心数据，结果还有待多中心扩大样本量验证。

总之，本研究表明，在肺腺癌患者中，包括OVERLAY、IC 及3D-IRA 在内的DECT 碘定量值显著高于肺鳞癌患者。双能量增强CT 为术前预测肺癌亚型提供一个非侵袭性、可重复的方法，与常规CT 检查相比，具有更多的定量信息和更高的价值。