楊　倩，張永林，麥衛(wèi)平，陳　強(qiáng)

（1.山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系，山西 太原 030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院影像科，山西 太原 030001）

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綜述

能譜CT定量分析肺癌病理類型及縱隔淋巴結(jié)的臨床應(yīng)用

楊倩1，張永林2，麥衛(wèi)平1，陳強(qiáng)1

（1.山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系，山西 太原 030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院影像科，山西 太原 030001）

能譜CT是一種具有能譜成像功能的MSCT，通過其特有的能譜掃描及技術(shù)特征，可得到病灶的能譜分析圖及能譜曲線，開創(chuàng)了多參數(shù)、定量分析的新型成像模式，能夠客觀反映病變的組織特征，對確定病變的組織來源和范圍、鑒別診斷等具有研究價值。目前肺癌病理類型及累及的縱隔淋巴結(jié)的診斷金標(biāo)準(zhǔn)是組織活檢細(xì)胞學(xué)檢查，但其為有創(chuàng)檢查。能譜CT通過對能譜曲線及物質(zhì)定量分析，顯著提高對肺癌病理類型、縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移診斷及鑒別診斷的準(zhǔn)確性，必將成為診斷與評估肺內(nèi)腫塊及其病理類型的重要方法，值得深入研究。

能譜CT；肺腫瘤；病理學(xué)；縱隔；淋巴結(jié)；體層攝影術(shù)，X線計算機(jī)

肺癌是指起源于支氣管黏膜上皮的惡性腫瘤，其發(fā)病率及死亡率居各類癌癥之首，好發(fā)于40歲以上的男性［1］。近幾年，肺癌發(fā)病率不斷上升，女性肺癌發(fā)病率也呈明顯上升趨勢，肺癌的病理學(xué)類型也發(fā)生明顯變化［2］。2011年WHO按細(xì)胞類型將肺癌分為9類：鱗癌、腺癌、小細(xì)胞癌、大細(xì)胞癌、腺鱗癌、類癌、唾液腺型癌、肉瘤樣癌、未分化癌。其中，腺癌占31.5%、鱗癌占29.4%、小細(xì)胞肺癌占17.8%、大細(xì)胞肺癌占9%、其他類型肺癌占21.6%，以前4類常見［3］。肺癌的定性診斷對臨床治療及預(yù)后至關(guān)重要。目前肺癌診斷常用的影像學(xué)技術(shù)有CT、PET、MRI等［4］，定性診斷仍依靠臨床病理活檢。寶石能譜CT的出現(xiàn)有望對肺癌及其不同病理類型的診斷提供新思路。

1　寶石能譜CT成像的技術(shù)原理及應(yīng)用

寶石能譜CT（Discovery CT 750 HD）引入的能譜成像技術(shù)由原來的能量成像躍變?yōu)槟茏V成像［5］，打破了以往普通CT依靠CT值單參數(shù)成像的診斷模式，從單參數(shù)CT掃描成像轉(zhuǎn)換成多參數(shù)成像，使CT診斷由形態(tài)學(xué)進(jìn)入了功能學(xué)領(lǐng)域，為各種疾病的評估提供了新的策略［6-7］。

1.1寶石能譜CT技術(shù)原理CT是通過計算物質(zhì)對X線的衰減系數(shù)來成像的，因為任何物質(zhì)的X線吸收系數(shù)可由其他任意2種基物質(zhì)的X線吸收系數(shù)來決定，即任何物質(zhì)都有其對應(yīng)的X線衰減特征吸收曲線，而物質(zhì)對X線的吸收是隨著X線能量變化而變化的，這就是CT能譜成像的基本原理［8-9］。CT能譜成像時，能在瞬時進(jìn)行不同能量（140、80 kV之間）的快速切換，同時采集2組能量信息，對2種能量數(shù)據(jù)運(yùn)用投影模式解析，可產(chǎn)生一系列單能圖像，能夠消除偽影引起的CT值的“漂移”［10］。

1.2寶石能譜CT的主要技術(shù)能譜成像作為CT的一項新技術(shù)，將所掃描的圖像進(jìn)行分析和測量，在腫塊實質(zhì)均勻區(qū)的最大截面選擇ROI，盡量避開腫塊壞死、囊變、空洞、鈣化及血管區(qū)［11］，運(yùn)用同步選取功能，保證同一腫塊在平掃、各期重建圖像中選擇的ROI大小、位置、形態(tài)一致，可得到40～140 keV不同能量水平的單能量圖像、CT值能譜曲線圖、有效原子序數(shù)圖（Eff-Z Analysis）、碘（水）基圖等。通過不同的參數(shù)圖像測量ROI 40～140 keV（間隔10 keV）不同能量水平的CT值、鈣含量和碘（水）密度，并計算標(biāo)準(zhǔn)化碘（水）密度，即標(biāo)準(zhǔn)化碘（水）密度=病灶碘（水）密度（g/L）/主動脈碘（水）密度（g/L）；測量并計算能譜曲線斜率，即曲線斜率=（CT80-CT40）/（80-40）；測量ROI的有效原子序數(shù)，并計算標(biāo)準(zhǔn)化有效原子序數(shù)。

能譜CT的引進(jìn)，使得能譜成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于臨床實踐，能夠發(fā)現(xiàn)常規(guī)CT不能發(fā)現(xiàn)的病灶，對病變的早期診斷、精確定位、富血供小腫瘤的檢出、腫瘤分級及不同組織來源腫瘤的檢出均具有重要診斷價值。CT寶石能譜成像和自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建（ASIR）可降低輻射和碘對比劑劑量，減少對人體的傷害［12］。以下技術(shù)在肺癌的早期診斷及鑒別診斷中已得到初步應(yīng)用［5，13-14］。

1.2.1單能量成像CT值是CT密度的量化標(biāo)準(zhǔn)，CT值受不同能量值的影響，能量值越大，CT值越小。因此，可得到40～140 keV不同單能量水平的單能量圖像，每個單能量值所對應(yīng)的CT值的變化，在坐標(biāo)系中描述出來，即能譜曲線圖［15］。某一組織成分由99%水分子組成，能譜曲線的形態(tài)近似水平線［11］；組織成分由脂肪組成，能量值隨CT值增大而增大，能譜曲線的形態(tài)近似上升型；組織成分由肌肉等其他成分組成，能量值越大，CT值越小，能譜曲線的形態(tài)近似下降型。能譜曲線可行同源性分析，來自同一成分的組織，曲線形態(tài)一致或相似，如肺癌、縱隔淋巴結(jié)腫大，分析兩者的組織成分，所得能譜曲線形態(tài)一致，說明兩者組織成分相似，縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移可能性大。根據(jù)能譜曲線測量40～80 keV曲線斜率的值，可鑒別腫瘤良惡性。能譜曲線的優(yōu)點是能夠進(jìn)行同源性分析、良惡性判斷，這對于提高圖像質(zhì)量、病變檢出和定性診斷等有一定的價值［16］。由于物質(zhì)在不同能量水平下衰減的不同，在某一單能量水平下，病灶與實質(zhì)臟器之間衰減差異可達(dá)到最大。此時，噪聲值最低，這一單能量水平即為該病灶的最佳單能量（keV）值［9］。最佳keV值單能量圖像對應(yīng)最佳對比噪聲比（CNR）。能譜CT成像可提供CNR最佳單能量圖像及碘（水）基圖像，有利于提高實質(zhì)臟器病灶的檢出率，以及發(fā)現(xiàn)、診斷一些小病灶［9，17］。

1.2.2物質(zhì)分析CT增強(qiáng)掃描對比劑的主要成分是碘（利用碘在體內(nèi)的分布不同），能譜CT成像將水與碘作為最基本的物質(zhì)，可進(jìn)行物質(zhì)定量分析。利用寶石能譜CT成像技術(shù)CT掃描得到碘基圖像，可在基物質(zhì)圖像上準(zhǔn)確地測量碘含量，進(jìn)而反映組織血流動力學(xué)情況。能譜CT成像碘基圖能夠很好地反映病理狀態(tài)下，肺實質(zhì)血流動力學(xué)的變化，并同時提供功能和解剖信息［9］；通過物質(zhì)分析，得到各物質(zhì)不同的有效原子序數(shù)［18］；通過能譜CT的技術(shù)特征可提供140 kV時的單能CT（SECT）圖像，并重建出不同物質(zhì)密度的CT圖像，并能夠重建出各種單能量（如40、41、42……140 keV）下的CT圖像和有效原子序數(shù)圖像［19-21］。有效原子序數(shù)表達(dá)混合的物質(zhì)原子序數(shù)，是描述測量區(qū)域組成成分的定量指標(biāo)，可根據(jù)不同組成成分鑒別診斷某些病變。

2　不同影像學(xué)技術(shù)對肺癌診斷的對比研究

影像學(xué)診斷技術(shù)的快速發(fā)展，為臨床肺癌的診斷提供了可靠的影像學(xué)依據(jù)［22-23］。

2.1CT常規(guī)CT檢查及研究主要是關(guān)注肺癌形態(tài)學(xué)方面的特征，如腫瘤大小、形態(tài)、邊界、密度，以及肺門、縱隔淋巴結(jié)腫大。尤其是國際癌癥聯(lián)合委員會（AJCC）-國際抗癌聯(lián)盟（UICC）1996年新標(biāo)準(zhǔn)中使用了CT上較清楚的解剖結(jié)構(gòu)作為淋巴結(jié)分界的標(biāo)記，因而在橫斷面CT圖像上對淋巴結(jié)的定位更加容易和準(zhǔn)確。雖然國內(nèi)外有文獻(xiàn)［3，22，24］報道肺部病變在形態(tài)學(xué)上存在一定差異，但異病同影現(xiàn)象的存在增加了診斷的難度，降低了診斷準(zhǔn)確率。肺癌的CT動態(tài)增強(qiáng)掃描（包括肺灌注）可反映腫瘤微循環(huán)的定量灌注信息，并有效鑒別腫塊的良惡性，Eastwood等［25］研究發(fā)現(xiàn)，肺灌注診斷惡性特異度為59.6%，敏感度為97.3%，準(zhǔn)確度為78.5%，但無法判斷惡性腫瘤的病理分型，同時CT動態(tài)增強(qiáng)掃描輻射劑量非常大，給患者帶來不必要的輻射危害［26-27］。

寶石能譜CT作為一種功能性成像，具有以往CT沒有的功能，對肺癌的研究具有重要的診斷價值，如能譜CT可用于早期肺癌篩查，能夠掃描出常規(guī)CT不能發(fā)現(xiàn)的小病灶，并能提高圖像質(zhì)量［28］；可選擇CNR最佳單能量圖像，顯示最佳病灶；可在肺癌病灶中進(jìn)行物質(zhì)定量分析鑒別診斷良惡性等；通過單能量圖像、碘（水）基圖、鈣基圖、CT值能譜曲線圖、有效原子序數(shù)圖等，了解肺癌的組織病理學(xué)信息［15］。Matsumoto等［29］研究表明，在各種疾?。òǚ?、肝、甲狀腺腫瘤）的診斷及鑒別診斷上，通過物質(zhì)分析（計算標(biāo)準(zhǔn)化碘密度），能譜CT明顯優(yōu)于常規(guī)CT，且能夠顯著提高圖像質(zhì)量。通過計算能譜曲線斜率，也能對腫瘤（如甲狀腺腫瘤）的良惡性進(jìn)行鑒別診斷［30］。

目前，能譜CT對于淋巴結(jié)的研究仍處于初步階段，但王玉婕等［31］認(rèn)為能譜曲線分析有助于提高非小細(xì)胞肺癌術(shù)前淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移狀態(tài)判定的準(zhǔn)確性；Dong等［32］報道能譜CT能夠鑒別診斷肺癌成骨細(xì)胞骨轉(zhuǎn)移。能譜CT為肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確診斷提供了一種新的無創(chuàng)性檢查方法，有利于提高肺癌術(shù)前分期的準(zhǔn)確性［11］。

2.2MRI由于肺部信號弱和呼吸運(yùn)動偽影的干擾，呼吸系統(tǒng)大多數(shù)疾病不適宜MRI檢查，但全身彌散加權(quán)成像（WB-DWI）用于疑似非小細(xì)胞肺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者的早期篩查，結(jié)合ADC值測定及常規(guī)MRI、CT圖像，在非小細(xì)胞肺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移診斷與鑒別診斷方面具有一定的價值［33］，但在區(qū)分淋巴結(jié)不同病理特征的能力上存在局限［34］。

2.3PETPET可早期發(fā)現(xiàn)原發(fā)腫瘤及轉(zhuǎn)移病灶［35］，在診斷肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移方面均比CT優(yōu)越，F(xiàn)DG-PET檢測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移侵犯的敏感度和特異度可與縱隔鏡相媲美［36］。但PET檢查復(fù)雜、價格高不易普及。

3　寶石能譜CT對肺癌病理類型的研究

寶石能譜CT通過得到不同能量水平的單能量圖像及CT值，對病灶進(jìn)行能譜參數(shù)測量與分析，包括CT值能譜曲線圖、能譜曲線斜率、鈣含量、碘（水）基圖、碘（水）密度、標(biāo)準(zhǔn)化碘（水）密度、有效原子序數(shù)圖。

能譜CT成像能提供40～140 keV之間一系列不同病理類型肺癌的連續(xù)能量圖像，因此可選取最佳CNR下的單能量圖像進(jìn)行鑒別。王雪梅等［6，11］認(rèn)為不同病理類型的肺癌在70 keV單能量下均可獲得最佳單能量圖像，使病灶更易檢出。肺鱗癌、肺腺癌與小細(xì)胞肺癌在不同單能量下CT值之間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義［5-6，11，37］；肺鱗癌與腺癌的強(qiáng)化能譜衰減曲線在同一坐標(biāo)系中顯示出來，鱗癌在不同單能量下的CT值均高于腺癌，即肺鱗癌與腺癌在40～50 keV之間的CT值差異有統(tǒng)計學(xué)意義［38-39］；肺腺癌與小細(xì)胞肺癌的強(qiáng)化能譜衰減曲線在同一坐標(biāo)系中顯示出來，不同單能量下其CT值之間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義，隨著能量值的升高，差異越顯著［38-40］；肺鱗癌與小細(xì)胞肺癌的強(qiáng)化能譜衰減曲線在同一坐標(biāo)系中顯示出來，不同能量水平下，CT值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。小細(xì)胞肺癌的CT值普遍高于鱗癌和腺癌，其能譜曲線均隨著能量的增加而降低，肺鱗癌與腺癌的能譜曲線較相近［5，40］。但是有文獻(xiàn)［15］指出，小細(xì)胞肺癌在40～70 keV能量水平的CT值低于非小細(xì)胞肺癌。

通過測量計算能譜曲線斜率得出：小細(xì)胞肺癌＞鱗癌＞腺癌，尤其是曲線斜率鑒別鱗癌和腺癌具有較高的靈敏度（86%）和特異度（89%），不同病理類型的肺癌，能譜曲線斜率差異均有統(tǒng)計學(xué)意義［6，39-40］，但郭乃才［37］指出不同病理類型的肺癌在不同單能量下成像，曲線斜率差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

不同病理類型的肺癌鈣含量的測定：鱗癌的鈣含量顯著高于小細(xì)胞肺癌和腺癌，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；小細(xì)胞肺癌和腺癌之間的鈣含量差異無統(tǒng)計學(xué)意義［41］。通過測量碘密度、水密度得出：腺癌、小細(xì)胞肺癌碘密度明顯高于鱗癌，腺癌與小細(xì)胞肺癌之間碘密度差異無統(tǒng)計學(xué)意義，不同病理類型的肺癌水密度無顯著差異［15，40］。標(biāo)準(zhǔn)化碘密度和標(biāo)準(zhǔn)化水密度對肺部占位性病變的良惡性鑒別具有一定的診斷價值，但對于肺癌不同病理類型的鑒別受到限制，僅王雪梅等［6］研究指出鱗癌標(biāo)準(zhǔn)碘含量高于腺癌。

平掃時測量不同病理類型肺癌的有效原子序數(shù)，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，鱗癌、腺癌的有效原子序數(shù)均小于小細(xì)胞肺癌［6］。

4　寶石能譜CT對縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的評估

淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是肺癌常見的擴(kuò)散途徑，能譜CT對淋巴結(jié)評估、肺癌分析及治療和預(yù)后評估具有重要的臨床價值。目前，國內(nèi)寶石能譜CT對縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷，研究少且結(jié)果各異。因為每一種物質(zhì)都有其特有的能譜曲線，在醫(yī)學(xué)上，能譜曲線的形狀類似和（或）走行一致提示類似或同樣的結(jié)構(gòu)和病理類型［11］。即運(yùn)用能譜曲線進(jìn)行同源性分析，可判斷縱隔腫大淋巴結(jié)的病理類型及是否轉(zhuǎn)移。

劉金剛等［5］研究指出，70 keV單能量圖像顯示腫大轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)最清楚，肺鱗癌與肺腺癌的轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的碘含量、水含量之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義；肺鱗癌與腺癌之間，雖腫瘤細(xì)胞來源不同，但轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)改變的差異不顯著，無法用單能量CT值加以區(qū)分。

魏達(dá)等［38］研究提示，肺癌不同病理類型的轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)在不同keV值下衰減程度不同，其衰減曲線表現(xiàn)也不同。例如，小細(xì)胞肺癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)與鱗癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)在40～60 keV之間的CT值，差異有統(tǒng)計學(xué)意義［38］；鱗癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)與腺癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的CT值，在40～50 keV之間差異有統(tǒng)計學(xué)意義；小細(xì)胞肺癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)與腺癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)能譜衰減曲線差異無統(tǒng)計學(xué)意義［5，38］。

沈靜嫻等［42］研究表明，轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)平掃及動脈期碘基物質(zhì)密度，以及有效原子序數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化有效原子序數(shù)，動脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘基物質(zhì)密度均低于非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)組。依據(jù)動脈期標(biāo)準(zhǔn)化有效原子序數(shù)＜0.727 8，診斷淋巴結(jié)為惡性的正確率為83.3%。依據(jù)動脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘基物質(zhì)密度＞0.157 4，診斷淋巴結(jié)為良性的正確率為86.7%。

李明英等［11］探討能譜CT在肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中的應(yīng)用，能譜曲線對轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)診斷的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確度分別為6.67%、82.77%、84.20%。并且能譜CT在非小細(xì)胞肺癌術(shù)前淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移狀態(tài)準(zhǔn)確性中已獲初步研究［31］；在非小細(xì)胞肺癌原發(fā)灶確定、縱隔淋巴結(jié)診斷及鑒別診斷，以及調(diào)強(qiáng)放療靶區(qū)勾畫方面，均有重要的參考價值，對臨床分期判定具有指導(dǎo)和補(bǔ)充作用［43］。

5　問題與展望

能譜CT在肺癌病理類型的鑒別診斷及縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移評價方面仍存在不足，尤其是對縱隔淋巴結(jié)診斷及鑒別診斷方面仍處于初步階段。目前關(guān)于能譜CT對肺癌及淋巴結(jié)定量分析研究的文獻(xiàn)都是小樣本病例，重復(fù)性難以確定，存在偏倚，需在以后工作中收集大量病例深入研究。能譜CT在臨床診斷中具有重要應(yīng)用價值，有望在全身疾病的定性、定量診斷、臨床分期、術(shù)前分期、療效及預(yù)后評估方面得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展，可能取代病理活檢成為確診肺癌及其不同病理類型的又一新途徑。同時，能譜CT也為肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確診斷提供了無創(chuàng)性檢測方法，有望提高肺癌術(shù)前分期及療效評估的準(zhǔn)確性。

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10.3969/j.issn.1672-0512.2016.05.037

張永林，E-mail：zyl3212008@sina.com。

2015-10-19）