寧先英，唐文娟，成蘭，雷子喬

1. 華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院 放射科，湖北 武漢 430022；2. 分子影像湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430022

引言

近年來，我國腫瘤發(fā)病率逐年上升[1]，肺部腫瘤發(fā)病率的上升尤為顯著[2]。腫瘤的治療首先是要明確診斷，在肺部腫瘤良惡性的鑒別方面，雖然傳統(tǒng)的CT影像鑒別指標(biāo)如腫瘤形態(tài)、邊緣有無毛刺、有無空洞、有無分葉等已能較為準(zhǔn)確地匹配病理結(jié)果，但傳統(tǒng)CT影像無法給出定量的分析。傳統(tǒng)的定量分析方法中較為成熟的是灌注成像，其因輻射劑量較大在臨床中應(yīng)用較為局限[3-4]，而能譜CT多項(xiàng)參數(shù)均可進(jìn)行定量分析。目前，能譜定量分析已經(jīng)初步應(yīng)用到臨床，如能譜CT在骨質(zhì)疏松、結(jié)石分析、肺栓塞、腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等方面的研究[5-8]，也有學(xué)者開始對能譜CT在腫瘤鑒別方面的作用進(jìn)行了研究[9-10]。本研究從能譜曲線斜率及標(biāo)準(zhǔn)化碘含量著手，研究能譜CT定量分析在肺部腫瘤良惡性鑒別上的意義，旨在探討如何利用能譜CT定量分析參數(shù)提高肺部腫瘤影像學(xué)診斷的準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 研究對象

回顧性分析2019年3月至2020年2月因發(fā)熱、咳嗽等癥狀來院就診且經(jīng)胸部X線或CT平掃初步診斷為肺部占位，在GE公司寶石能譜CT（Discovery 750HD）上掃描符合入組條件的CT增強(qiáng)掃描的患者95例，根據(jù)排除標(biāo)準(zhǔn)共排除21例患者，其中11例未行CT導(dǎo)向下穿刺或未行手術(shù)無法得到病理結(jié)果而未納入統(tǒng)計(jì)，6例病理結(jié)果證實(shí)為轉(zhuǎn)移瘤，4例因呼吸運(yùn)動偽影導(dǎo)致圖像質(zhì)量不滿足診斷。最終完全符合納入、排除標(biāo)準(zhǔn)的共74例患者均得到手術(shù)后病理結(jié)果或CT導(dǎo)向下穿刺病理活檢結(jié)果，其中男48例，女26例，年齡29～78歲，平均年齡55歲；其中良性病變25例（肺炎型病變12例、結(jié)核球病變9例、囊性病變4例），惡性病變49例（腺癌30例、鱗癌19例）。具體納入、排除標(biāo)準(zhǔn)如下。

納入標(biāo)準(zhǔn)：初診，未經(jīng)藥物及手術(shù)治療者；有明確手術(shù)后病理結(jié)果或CT導(dǎo)向下穿刺病理活檢結(jié)果診斷為肺部占位，且非轉(zhuǎn)移性腫塊者；無碘對比劑過敏史者；無嚴(yán)重心、肝、腎功能不全者；無甲狀腺功能障礙者；配合檢查、圖像質(zhì)量符合診斷及后處理要求者；無其他腫瘤合并者。

排除標(biāo)準(zhǔn)：有肺部或其他腫瘤放、化療病史者；既往有碘對比劑過敏史者；有嚴(yán)重心、肝、腎功能不全者；有嚴(yán)重甲狀腺功能障礙者；無法配合檢查、病灶顯示不清及圖像質(zhì)量不符合診斷及后處理要求者。

檢查前所有患者均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

1.2.1 掃描參數(shù)

采用美國GE公司寶石能譜CT（Discovery 750HD）；高壓注射器采用美國MEDRAD公司雙筒高壓注射器；碘對比劑采用非離子型碘對比劑碘克沙醇（規(guī)格65.2 g/100 mL，32 gI/100 mL）。平掃與增強(qiáng)均采用GSI掃描模式，管電壓140 kVp和80 kVp瞬時(shí)切換，管電流使用自動毫安調(diào)制。X射線球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.5 s，層厚、層間距均為 5 mm，螺距為0.984。增強(qiáng)掃描采用美國MEDRAD公司雙筒高壓注射器，經(jīng)肘靜脈注射非離子型碘對比劑碘克沙醇（規(guī)格65.2 g/100 mL，32 gI/100 mL），對比劑總量50～60 mL（0.8 mL/kg），注射流率為 2.5～3.0 mL/s。增強(qiáng)觸發(fā)使用Smart-pre軟件檢測，動脈期為當(dāng)檢測層面感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）內(nèi)CT值達(dá)到80 HU時(shí)自動觸發(fā)掃描得到的期相，靜脈期為動脈期掃描完成后12 s自動掃描的期相。

1.2.2 圖像后處理

將掃描完成的原始數(shù)據(jù)采用40%的自適應(yīng)迭代重建（Adaptive Statistical Iterative Reconstruction，ASIR） 成層厚為1.25 mm的mono圖像傳輸至AW4.6（Advantage Workstation 4.6，GE Medical System）后處理工作站進(jìn)行后續(xù)分析。對于病灶ROI的選擇，囊性病灶ROI選擇在病灶邊緣，結(jié)合灶的ROI避開鈣化灶。

（1）能譜衰減曲線的繪制及斜率K的計(jì)算：測量各能量水平40～140 keV下病灶區(qū)域的CT值（間隔為10 keV），再利用能譜后處理軟件重建出單能量（40～140 keV）圖像的能譜衰減曲線，在曲線以40 keV為起點(diǎn)，從70 keV開始，每隔10 keV與起點(diǎn)劃一直線，測得每條直線的斜率（共8條）。斜率表示如式(1)所示。

其中，HU40表示40 keV下ROI的CT值，HUx表示X keV下ROI的CT值。如K140即表示140 keV與40 keV連線的斜率。

動靜脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度（Normalized Iodine Concentration，NIC）的測定：用最大層面全腫瘤區(qū)域法選擇ROI，對病灶分別進(jìn)行動靜脈期碘-水含量（Iodine Content of Tumor，ICtu）的測定，同時(shí)測量同層面胸主動脈的碘-水含量（Iodine Content of Thoracic Aorta，ICta），計(jì)算出病灶NIC，見式(2)。

1.3 圖像分析

影像診斷醫(yī)生采用雙盲法對所有病例的影像資料進(jìn)行評估，常規(guī)依據(jù)病灶位置、大小、形態(tài)、是否分葉和病灶強(qiáng)化情況判斷病灶的良、惡性。計(jì)算斜率K、動脈期NIC、靜脈期NIC的受試者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲線的曲線下面積（Area Under the Curve，AUC）來判斷能譜CT的診斷效能。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，所得數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，良、惡性組間比較使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 傳統(tǒng)影像學(xué)評估結(jié)果

對比病理結(jié)果，傳統(tǒng)影像診斷的準(zhǔn)確率為82.3%，其中病理檢查結(jié)果為良性的25例中，常規(guī)影像診斷為良性結(jié)果的是21例，診斷為惡性的為4例；病理檢查結(jié)果為惡性的49例中，常規(guī)影像診斷為惡性的是40例，診斷為良性的為3例，無法區(qū)分良、惡性的為6例。

2.2 能譜分析評估結(jié)果

各能譜曲線40～80 kV區(qū)域曲線較陡直、斜率區(qū)別較小，而80～140 kV區(qū)域曲線較平緩，故選擇對K80進(jìn)行比較分析。通過兩組數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，得到惡性組與良性組的動脈期NIC分別為（0.081±0.016）和（0.073±0.011），惡性組與良性組的靜脈期NIC分別為（0.282±0.030）和（0.226±0.030），惡性組與良性組的斜率K分別為（1.339±0.491）和（1.063±0.235），三組能譜參數(shù)均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見表1。

表1 惡性組與良性組動脈期NIC、靜脈期NIC及斜率K

2.3 診斷效能分析

斜率K、動脈期NIC、靜脈期NIC的ROC曲線下面積分別為0.623、0.669、0.730（圖1）。斜率K、動脈期NIC、靜脈期NIC的ROC的箱式圖直觀顯示良、惡性兩組病例的對比情況（圖2）。

圖1 斜率K、動脈期NIC、靜脈期NIC的ROC曲線

圖2 動脈期NIC（a）、靜脈期NIC（b）、斜率K（c）的箱式圖

CT檢查對于肺部腫瘤良惡性的鑒別在形態(tài)學(xué)上已經(jīng)較為準(zhǔn)確，但形態(tài)學(xué)的評價(jià)存在主觀因素影響，本研究的能譜CT多項(xiàng)定量測量工具可以排除主觀因素的影響，更加準(zhǔn)確地從數(shù)值上給予臨床更準(zhǔn)確的影像依據(jù)，有助于臨床診斷及治療。

3 討論

關(guān)于掃描期相的選擇，因?yàn)椴煌w型、不同年齡、不同基礎(chǔ)疾病的患者，其血液循環(huán)情況不一樣，本研究中病灶能譜衰減曲線斜率的測定及碘含量、標(biāo)準(zhǔn)化碘含量的測定均與病灶的血液供應(yīng)密切相關(guān)，雖然對于肺部腫瘤到底是肺動脈供血還是支氣管動脈供血，各學(xué)者的觀點(diǎn)并不一致[11-15]，但這些研究的共識是病灶與血供緊密相連。對病灶的分析對于掃描期相的選擇至關(guān)重要，如果對所有收集的病例均統(tǒng)一使用注射對比劑后N秒時(shí)間作為動脈期或靜脈期則據(jù)此得到結(jié)果的可信度及準(zhǔn)確性較低。本研究選擇的動脈期為當(dāng)肺動脈中的監(jiān)測層面CT達(dá)到80 HU時(shí)自動觸發(fā)掃描的期相，從而保證了無論病灶是肺動脈供血還是肺支氣管動脈供血還是肺動脈和支氣管動脈雙血供，所測病灶的動靜脈期的各參數(shù)的差異均只是肺動脈到病灶之間血液循環(huán)差異而導(dǎo)致的差別，相對于體表穿刺的肘靜脈到病灶之間的血液循環(huán)的差異，前者造成的差異較小?；谝陨弦蛩卮_定的掃描方案，大大提升了研究結(jié)果的可信度。本研究對肺部病變的能譜CT的能譜衰減曲線斜率和碘含量進(jìn)行了對比分析。

（1）通過對能譜衰減曲線斜率K的比較發(fā)現(xiàn)，能譜CT采用高低壓瞬時(shí)切換技術(shù)將X線進(jìn)行高低壓瞬間分離，用超速光學(xué)探測器來接受瞬時(shí)分離的高低能X線時(shí)，可得到40～140 keV連續(xù)的單能量圖像。物質(zhì)在不同的單能量（keV）下呈現(xiàn)不同的衰減而得到不一樣的CT值[16]，將這些CT值連接起來的曲線便是能譜衰減曲線。不同的物質(zhì)在各個(gè)單能量下的衰減不一致，其能譜衰減曲線也不一樣。本研究通過對物質(zhì)的特征性能譜衰減曲線的分析來對物質(zhì)進(jìn)行定性與定量的分析，從而為臨床提供判斷病灶的組織成分的依據(jù)。本研究通過分別比較惡性組和良性組動、靜脈期的斜率K70、K80……K140，并繪制能譜曲線，結(jié)果顯示兩組能譜曲線均在40～80 keV區(qū)域曲線較陡直，曲線幾近一條斜線，而在80～140 keV區(qū)域曲線較平緩，故選擇對K80進(jìn)行比較分析。惡性組與良性組的斜率K分別為（1.339±0.491）和（1.063±0.235），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，惡性組比良性組K值高且在低能量時(shí)K值相差更明顯，因?yàn)榈湍芰可渚€穿透力弱，導(dǎo)致人體組織的吸收系數(shù)差別更大，在圖像上表現(xiàn)出的對比度更大。以上結(jié)果說明能譜衰減曲線斜率這一定量分析參數(shù)對于鑒別肺部良、惡性病變有較大的參考價(jià)值。

（2）動靜脈期NIC的比較：碘-水組合是能譜CT最基礎(chǔ)、最常用的物質(zhì)對，它包含了影像中常見物質(zhì)和碘對比劑的范圍。NIC的測定基礎(chǔ)是病灶與相應(yīng)層面主動脈碘含量的差異，碘含量反映的是檢查過程中對比劑的攝入，間接反應(yīng)病灶微血管的密集程度或成熟程度。相對于僅對病灶的碘含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，NIC分析減小了受檢者個(gè)體化血液循環(huán)差異的影響，能更真實(shí)地反映病灶的實(shí)際情況。本研究中，惡性組動靜脈期NIC均高于良性組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），這與病變的病理學(xué)改變有關(guān)，本研究結(jié)果與郁義星等的研究結(jié)果一致[17]。劉勇彬等[18]的研究顯示增強(qiáng)CT中肺腫瘤的CT值的變化與其內(nèi)部的微血管密度有關(guān)，而CT值反映了病灶內(nèi)碘含量的變化，惡性組血管生成因子促進(jìn)了微血管的大量形成，微血管粗細(xì)不均、走行迂曲，導(dǎo)致碘對比劑進(jìn)入病灶的量相對良性組增加。此外，本研究還提示惡性組NIC靜脈期高于動脈期，出現(xiàn)這樣的結(jié)果應(yīng)該跟選擇的時(shí)相相關(guān)，另外一個(gè)可能的原因?yàn)榉螑盒阅[瘤中新生成的微血管外周細(xì)胞匱乏、微血管管徑較細(xì)、走行迂曲導(dǎo)致對比劑外滲明顯[19]，而靜脈期對比劑已完全彌散至整個(gè)病灶。這些能譜參數(shù)的應(yīng)用分析是CT在不增加輻射劑量，甚至有所降低的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)定量分析的工具[20-23]。

4 結(jié)論

以上結(jié)果說明能譜衰減曲線斜率K和NIC在肺部病變的良、惡性鑒別上具有一定的應(yīng)用價(jià)值，雖然傳統(tǒng)影像學(xué)評估病灶良、惡性的準(zhǔn)確率已較高，但若能聯(lián)合能譜參數(shù)對病灶進(jìn)行定量分析將使CT檢查向著更加精準(zhǔn)的方向發(fā)展，也能為臨床提供更有價(jià)值的影像依據(jù)。