CT能譜定量分析對肺腺癌與鱗癌的鑒別診斷價值

寧先英， 李浩， 楊明， 范文亮， 余建明

·胸部影像學·

CT能譜定量分析對肺腺癌與鱗癌的鑒別診斷價值

寧先英， 李浩， 楊明， 范文亮， 余建明

目的：探討寶石能譜CT對肺腺癌和肺鱗癌的鑒別診斷價值。方法：搜集臨床上懷疑肺占位性病變需要增強CT掃描進一步確診的病例，經病理證實為肺腺癌41例(腺癌組)及肺鱗癌30例(鱗癌組)。在能譜CT上用肺部GSI序列掃描，測得兩組的有效原子序數及動靜脈期的能譜衰減曲線的斜率K、碘濃度、水濃度及標準化碘濃度NIC，采用獨立樣本t檢驗比較兩組相關數據的差異。結果：肺腺癌與鱗癌的有效原子序數eff-Z(分別為9.39±0.77與7.22±0.76)、動脈期碘含量(分別為7.17±0.71與6.25±1.65)、 動脈期NIC(分別為0.088±0.007與0.654±0.120)、靜脈期水含量(分別為1032.54±3.41與1022.72±35.31)及動脈期能譜曲線斜率K值差異均有統計學意義(P均<0.05)。兩組靜脈期碘含量(P=0.851)、NIC(P=0.104)及動脈期水含量(P=0.317)差異均無統計學意義。結論：能譜CT的多項定量分析對于鑒別肺腺癌和鱗癌具有一定的價值。

體層攝影術，X線計算機； 能譜成像； 肺腫瘤； 肺腺癌； 肺鱗癌； 鑒別診斷

近年來，隨著空氣污染日益嚴重及吸煙等多重因素的影響，肺癌的發病率顯著增高[1]。肺腺癌和鱗癌是肺癌中最常見的病理類型，而兩者在臨床上治療方案不一樣，尤其是化療方案有較大的區別。普通CT僅能從形態學和CT值上為肺占位性病變提供評價依據，對于鑒別肺腺癌和鱗癌有一定的局限性。能譜CT采用瞬切能譜成像，通過利用特征能譜圖像的工具對物質進行多參數的定量分析[2]使得對疾病的分析更為準確，從而為臨床提供更可靠的影像依據。本研究探討能譜CT在鑒別肺腺癌和鱗癌中的臨床應用價值。

材料與方法

1.研究對象

搜集2015年10月-2016年7月臨床懷疑肺占位在本院行CT增強掃描的病例。納入研究標準的肺腺癌和鱗癌共71例，其中腺癌41例，鱗癌30例。所有納入的病例均在1～2周內經手術或穿刺活檢病理證實。納入標準：所有患者均為初診，未經藥物及手術治療；無碘對比劑過敏史者；無嚴重心、肝、腎功能不全者；無甲狀腺功能障礙者；配合檢查、圖像質量符合診斷及后處理要求者；無其他合并腫瘤。

2.檢查設備及方法

所有患者均為仰臥位，足先進，雙手上舉，采用GE Discovery 750HD寶石能譜CT 在吸氣末單次屏氣掃描進行掃描。掃描范圍為從胸廓入口到膈肌尖端水平，包含整個肺野。管電壓：140 kVp和80 kVp瞬時切換，管電流采用自動毫安調制。球管轉速0.5 s/r，層厚層間距均為5 mm ，螺距為0.984 。增強掃描采用MEDRAD雙筒高壓注射器，經肘靜脈注射非離子型碘對比劑碘克沙醇(320 mg I/mL )，劑量60～80 mL(1.0 mL/kg)，注射流率3.0～3.5 mL/s。

平掃與增強均采用GSI(gemstone spectral imaging)模式掃描，增強掃描采用Smart-pre軟件自動實時監控，監測層面選擇在氣管分叉肺動脈位置，設定閾值為80 HU，監測層面肺動脈CT值達到閾值時自動憋氣口令并觸發掃描動脈期。靜脈期設置在動脈期掃描結束后12 s開始掃描。

3.圖像后處理與分析

將掃描完成的原始數據重建成層厚為1.25 mm的mono圖像，在平掃期及動、靜脈期圖像中找出病灶區域，在顯示病灶的最大層面及上下兩層劃出病灶興趣區(region of interest，ROI)，對于同一病例，ROI的形狀及大小盡量一致，ROI的直徑約占病灶最大截面最短徑的1/2，對于密度均勻的病灶，ROI距離病灶邊緣2 mm以上；對于密度不均的病灶，畫ROI時盡量避開囊性、氣體及鈣化灶區域。分別對數據進行以下后處理：①CT值的測量，測量各能量水平40～140 keV下病灶區域的CT值(間隔為10 keV)。②平均有效原子序數的測定(eff-Z)。③能譜衰減曲線的繪制及斜率K的計算。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，從70 keV開始，每隔10 keV與起點劃一直線，測得每條直線的斜率(共8條)。斜率表示為：Kx=(HU40-HUx)/(x-40)，HU40表示40 keV下ROI的CT值， HUx表示x keV下ROI的CT值。如K140即表示為140 keV與40 keV連線的斜率。④標準化碘含量(normalized iodine concentration，NIC)，測得病灶的碘-水含量(iodine content of tumor，ICtu)，及相同層面胸主動脈的碘-水含量(iodine content of thoracic aorta，ICta)，通過公式NIC= ICtu/ICta計算得出標準化碘含量。其中胸主動脈的ROI面積與病灶ROI面積相同。⑤影像評估，由兩名高年資影像醫師評估，分析病灶位置、大小、形態。當兩者意見不一致時，由第三名醫師仲裁達成一致。

4.統計學方法

結 果

動脈期肺腺癌與鱗癌間8組能譜曲線斜率K值差異均有統計學意義(P≤0.05)，鱗癌K值較腺癌大(表1、圖1)。靜脈期肺腺癌與鱗癌間8組能譜曲線斜率K值差異均無統計學意義(P>0.05，表2、圖1)。肺腺癌和鱗癌的有效原子序數、動脈期碘含量、靜脈期水含量及動脈期NIC差異均有統計學差異(P≤0.05)，靜脈期碘含量、動脈期水含量及靜脈期NIC差異無統計學意義(P>0.05)，見表3、圖2～3。肺腺癌和鱗癌的CT征象中，胸膜凹陷征差異有統計學意義(P≤0.05)，余各征象均無統計學差異，見表4。

表1 肺腺癌和鱗癌動脈期K值

表2 肺腺癌和鱗癌靜脈期K值

表3 肺腺癌和鱗癌的eff-Z、碘含量、水含量及NIC

討 論

CT在肺部不同組織類型腫瘤的影像診斷方面并沒有權威性的評價標準，而能譜CT在腫瘤鑒別的研究上已經起步[3-5]。能譜CT利用其特有的定量功能進行分析，本研究主要從以下幾個方面進行評價：平均有效原子序數、能譜衰減曲線、斜率K和標準化碘含量及病灶形態及大小，探討不同組織來源的腫瘤能譜多參數的差異。

表4 肺腺癌和鱗癌影像表現

圖1 肺腺癌和鱗癌動靜脈各K值對應圖。

1.平均有效原子序數對鑒別肺腺癌和鱗癌的價值

平均有效原子序數的概念是基于有效原子序數的，如果人體的某一種元素對X線的吸收衰減系數與某化合物或混合物的吸收衰減系數是一樣的，那么該元素的原子序數就可以認定為是該化合物或混合物的有效原子序數[6]。平均有效原子序數與病灶的組織成分的關系密切，在X射線下不同的組織成分的各個單能量的衰減曲線不一樣，故對應的平均有效原子序數不同。本研究中，肺腺癌和鱗癌的平均有效原子序數分別為7.22±0.76和9.39±0.77，差異有統計學意義(P≤0.05)，說明有效原子序數在肺腺癌和鱗癌的診斷鑒別上具有一定的意義。兩種病理類型的肺癌有效原子序數的差異可能與兩者的組織結構致密度及組織類型有關。肺鱗癌的組織結構較致密，而腺癌中的腺泡型腺癌或細支氣管肺泡癌組織密度較疏松。

2.能譜衰減曲線對鑒別肺腺癌和鱗癌的價值

不同X線能量下物質的CT值反映了不同能量下吸收衰減系數不一致，其所構成的能譜衰減曲線反應了ROI內的組織成分及構成，也反應了肺病灶對碘對比劑的吸收情況。而能譜衰減曲線的差異由能譜衰減曲線的斜率來衡量評估，本研究通過分別比較肺腺癌和鱗癌動、靜脈期的不同能量級K值，獲得肺腺癌和鱗癌差異最大的K值，兩組動脈期差異有統計學意義(P≤0.05)，說明動脈期能譜衰減曲線對于鑒別肺腺癌和鱗癌有較大的意義。

3.碘含量、水含量及NIC對鑒別肺腺癌和鱗癌的價值

碘是CT增強檢查中對比劑的主要成分，而水是人體組織中最主要的成分，碘-水組合是能譜CT最基礎最常用的基物質對，它包含了從影像中常見物質和碘對比劑的范圍。有對肺部腫瘤的平均碘濃度的測定的研究表明平均碘濃度降低的腫瘤預后更差[7]。本研究中能譜CT的物質密度圖像能夠直觀的看到被檢部位的碘水含量情況，并且通過測得病灶內增強后的碘的含量來間接反映病灶的血流動力學。

圖2 男，51歲，肺鱗癌。右肺上葉前段肺門旁見軟組織腫塊影，最大截面積約為4.7 cm×5.6 cm，呈分葉狀，邊緣小毛刺，鄰近胸膜牽拉，右肺上葉前尖段支氣管截斷，走形僵直，周圍肺紋理增多、紊亂，右肺門及縱隔淋巴結增大。a) 平掃期有效原子序數柱狀圖； b) 動脈期能譜衰減曲線； c) 動脈期碘、水散點圖； d) 動脈期CT圖像； e) 病理診斷為角化型鱗狀細胞癌(×200，HE)。

圖3 男，72歲，肺腺癌。左肺上葉見不規則形團塊影，呈分葉狀，大小約為3.6 cm×3.4 cm，病灶邊緣毛糙似可見毛刺征，內部支氣管走形截斷，鄰近胸膜牽拉增厚。最終病理活檢結果為。a) 平掃期有效原子序數柱狀圖； b) 動脈期能譜衰減曲線； c) 動脈期碘、水散點圖； d) 動脈期CT圖像； e) 浸潤性腺癌(腺泡狀生長為主)(×200，HE)。

本研究中，肺鱗癌和腺癌的動脈期碘含量分別為(7.17±0.71)μg/mL和(6.25±1.65)μg/mL，差異有統計學意義(P≤0.05)。而兩者靜脈期碘含量、動脈期水含量及靜脈期水含量差異均無統計學意義。其可能原因為病灶的碘含量反應了該部位的微血管情況，而肺腺癌和鱗癌的微血管成熟度不一致[8-9]。以往的研究顯示[10]增強CT中肺腺癌的CT值的變化與其內部的微血管密度有關，而CT值反映了病灶內碘含量的變化，故本研究中二者動脈期碘含量的差異性可能與病灶微血管的密度與成熟度的差異有聯系。但是理論上肺腺癌的血管較鱗癌豐富，且研究表明肺腺癌的增生型血管成熟度高于肺鱗癌[9]，增強后病灶內碘含量腺癌應該高于腺癌，本研究中動脈期碘含量與以上依據相沖突，可能原因為本研究中的動脈期病灶中的碘對比劑并未達到高峰段，大部分腺癌增強CT值在60 s左右達到峰值[11]。也可能與本研究樣本量較小有關。

本研究中兩種病理類型的NIC在動脈期有顯著差異，而靜脈期沒有明顯差異，其可能原因為肺腺癌和鱗癌的組織細胞滲透性、血流量、血液體積平均通過時間不一致，Shi等[12]對肺非小細胞肺癌的亞型做了定量評估，表明不同病理類型的肺癌腫瘤滲透性有明顯差異。肺腺癌與鱗癌動靜脈期碘含量及NIC的差異性可能與張周芳等[13]研究表明不同病理類型肺腫瘤CT值達到峰值時間的差異性有關。

4.病灶形態及大小對鑒別肺腺癌和鱗癌的價值

病灶的形態及大小的評價是能譜CT和普通CT均能做到的，納入本研究討論是因為病灶的不同病理類型有不一樣的生長方式，形態及大小是對病灶最直觀也最重要的評估。本研究中將CT征象中的有無毛刺、磨玻璃樣改變、胸膜凹陷征、分葉及病灶大小對肺鱗癌和腺癌進行比較，其中兩者胸膜凹陷征的差異有統計學意義(P≤0.05)；余各征象差異均無統計學意義。其中磨玻璃樣改變在腺癌與鱗癌間差異無統計學意義(P=0.415)，分別有19及11例；但是，含磨玻璃病灶的肺癌大多數為腺癌[14-15]，其病理基礎為癌細胞沿肺泡間隔生長導致肺泡壁增厚而肺泡腔未完全閉塞，內有脫落的伏壁式生長的癌細胞及少量粘液[16]；而鱗癌的腫塊邊緣可以出現磨玻璃密度，但是該類病灶多數是腺鱗癌或腫塊周圍的炎癥或滲出改變，與半實性結節的腺癌不同。

綜上所述，能譜CT作為一種全新的技術，能為肺部腫瘤分型提供多項定量分析的參數依據。隨著臨床經驗的積累與能譜CT參數越來越透徹的研究，相信在不遠的未來能譜CT將為臨床提供更可靠的包括肺腺癌與鱗癌在內的肺部腫瘤的影像鑒別診斷依據，能譜CT將為臨床診斷提供更多的應用價值。

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Value of spectral CT quantitative analysis in the differential diagnosis of pulmonary adenocarcinoma and squamous cell carcinoma

NING Xian-ying，LI Hao，YANG Ming，et al.

Department of Radiology，Union Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Whuhan 430022，China

Objective:To evaluate the value of spectrum CT in the differential diagnosis of pulmonary adenocarcinoma and squamous cell carcinoma.Methods:Patients with clinically suspicious pulmonary space occupying lesion requiring further examination were collected.There were 41 cases with pathology proven adenocarcinoma and 30 cases with squamous cell carcinoma.Using GSI (Gemstone Spectral Imaging) sequence for lung scanning with spectrum CT,the repetition of iodine concentration,water concentration,and effective atomic number in the region of interest were measured.The slope of spectral curve (K) and NIC in the region were also calculated.Independent-samplesttest was used to analyze the parameters of the two groups.Results：The effective atomic number (eff-Z) of adenocarcinoma and squamous cell carcinoma was 9.39±0.77 and 7.22±0.76 respectively,the iodine concentration at arterial phase was 7.17±0.71 and 6.25±1.65 respectively,the NIC at arterial phase was 0.088±0.007 and 0.654±0.120 respectively,the water concentrations at venous phase was 1032.54±3.41 and 1022.72±35.31 respectively,all with significant statistical difference and the K value as well (allP<0.05).No significant difference was existed in iodine concentration (P=0.851) and NIC at venous phase (P=0.104),as well as water concentrations at arterial phase (P=0.317).Conclusion:Quantitative parameters analysis using spectral CT provides certain significance in the differential diagnosis of pulmonary adenocarcinoma and squamous cell carcinoma.

Tomography,X-ray computed; Spectral imaging; Lung neoplasms; Lung adenocarcinoma; Squamous cell lung carcinoma; Diagnosis,differential

430022 武漢，華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院放射科

寧先英(1986-)，女，湖南常德人，碩士，技師，主要從事CT影像技術工作。

余建明，E-mail：cjr.yujianming@vip.163.com

R814.42； R734.2

A

1000-0313(2017)03-0237-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.03.007

2016-07-07)