肺癌CT能譜成像：定量分析及與TTF-1和EGFR表達(dá)水平的相關(guān)性

周航，武峰

·胸部影像學(xué)·

肺癌CT能譜成像：定量分析及與TTF-1和EGFR表達(dá)水平的相關(guān)性

周航，武峰

目的：探討能譜CT成像相關(guān)參數(shù)在反映肺癌生物學(xué)特征中的作用。方法：搜集我院60例經(jīng)病理證實(shí)的肺鱗癌和腺癌患者的病例資料，所有患者采用能譜模式行CT平掃和增強(qiáng)掃描，獲得病灶的定量參數(shù)值，包括標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIC)、能譜曲線斜率(K)和鈣含量。采用免疫組化法測(cè)量EGFR和TTF-1在癌細(xì)胞中的表達(dá)水平。結(jié)果：27例肺腺癌中EGFR表達(dá)陽(yáng)性20例、陰性7例，陽(yáng)性組和陰性組中NIC分別為0.27±0.16和0.15±0.10，K分別為2.04±0.17和1.79±0.25，兩組間的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。33例肺鱗癌中EGFR表達(dá)陽(yáng)性19例、陰性14例，陽(yáng)性組和陰性組中NICs分別為0.30±0.18和0.16±0.04，K分別為2.75±1.10和2.06±0.38，病灶內(nèi)鈣含量分別為6.57±0.67和4.73±1.56，兩組間的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論：能譜CT成像參數(shù)中標(biāo)準(zhǔn)化碘含量和曲線斜率(K)可反映肺癌病灶的血供情況及微血管密度，肺鱗癌中鈣含量是反映肺鱗癌生長(zhǎng)狀態(tài)的參考指標(biāo)。

肺癌； 體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)； 能譜成像； 免疫組織化學(xué)檢查

目前，肺癌的發(fā)病率和死亡率在世界范圍內(nèi)居癌癥之首[1-3]。肺癌基因決定了腫瘤的異質(zhì)性和復(fù)雜性，且在肺癌的發(fā)生發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用，可調(diào)控肺癌的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后，與疾病的診斷及治療亦有一定關(guān)聯(lián)[4-5]。免疫組織化學(xué)染色技術(shù)通過(guò)抗原與抗體特異性反應(yīng)，對(duì)組織中存在的某一種特定抗原進(jìn)行顯色，可進(jìn)一步明確腫瘤的診斷和鑒別診斷，還可對(duì)腫瘤進(jìn)行組織學(xué)分類和病理分型，對(duì)臨床治療方案的選擇和手術(shù)范圍的確定有重要作用[6]。免疫組化檢測(cè)在肺癌的診斷中準(zhǔn)確性很高[7]，其作用已得到廣泛認(rèn)可。寶石能譜CT能獲得病灶的能譜分析圖及能譜衰減曲線，可進(jìn)行多參數(shù)定量分析，能在一定程度上反映病變的組織學(xué)特性[8-9]。本研究選擇術(shù)前行能譜CT平掃及增強(qiáng)掃描的肺鱗癌和腺癌患者，將能譜成像分析所獲得的多項(xiàng)參數(shù)與術(shù)后標(biāo)本免疫組化檢測(cè)(immunohistochemistry，IHC)標(biāo)記物(TTF-1和EGFR)的表達(dá)情況進(jìn)行相關(guān)性分析，評(píng)估能譜CT參數(shù)在反映肺癌的生物學(xué)特征和組織學(xué)特性中的作用，旨在為肺癌患者的術(shù)前診斷以及預(yù)后評(píng)估提供更多信息。

材料與方法

1.臨床資料

將在本院行能譜CT增強(qiáng)檢查并經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的60例肺癌患者納入本研究，其中腺癌27例、鱗癌33例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①單發(fā)直徑在2 cm或以上的肺部腫瘤病灶；②感興趣區(qū)選取無(wú)脂肪性改變，無(wú)影響測(cè)量的空洞、鈣化及肺不張；③患者能配合屏氣，圖像質(zhì)量較好；④且無(wú)碘對(duì)比劑過(guò)敏史及其它CT檢查禁忌癥；⑤在能譜CT掃描前無(wú)抗腫瘤治療；⑥所有患者均行手術(shù)切除并得到病理證實(shí)。全部患者增強(qiáng)掃描檢查前均告知患者本人或者家屬能譜 CT 檢查、使用對(duì)比劑和高壓注射器的可能風(fēng)險(xiǎn)及注意事項(xiàng)，并簽署知情同意書。

2.檢查方法

使用GE寶石能譜CT掃描儀，采用能譜成像方式行CT平掃及增強(qiáng)掃描。掃描參數(shù)：80/140 kVp，管電流自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，準(zhǔn)直寬度40 mm，0.6 s/r，層厚和間隔均為5.0 mm，螺距0.984，輻射劑量21.5 mGy。增強(qiáng)掃描使用對(duì)比劑碘海醇(300 mg I/mL)，注射流率3 mL/s，按照個(gè)體化體質(zhì)指數(shù) 設(shè)定劑量。掃描完成后重建成層厚為1.25 mm的Mono圖像傳至AW 4.4工作站。軟件自動(dòng)生成40～140 keV的各單能量圖像和碘、水基物質(zhì)圖像。由2位具有十年以上經(jīng)驗(yàn)的胸部影像診斷醫(yī)師，于病灶顯示較好的層面選取ROI，ROI面積為25～27 mm2。平掃及增強(qiáng)掃描ROI的設(shè)置盡量選取相同層面、相同部位且病灶內(nèi)密度均勻的區(qū)域，中央型肺癌的ROI盡量選在肺門周圍，避開(kāi)血管、鈣化及肺不張。測(cè)量病變的能譜特征參數(shù)值：①測(cè)量平掃圖像上病灶的鈣含量；②在增強(qiáng)掃描的碘基圖上測(cè)量病變和同層面動(dòng)脈 的碘含量(iodine concentration，IC)，以兩者的比值作為病灶的標(biāo)準(zhǔn)化碘含量(normalized iodine concentration，NIC)；③測(cè)量40～140 keV各單能量圖像(間距為10 keV)上病灶的CT值，計(jì)算能譜曲線的斜率(K)。

3.免疫組化與基因表達(dá)

所有標(biāo)本均用10%甲醛溶液固定(>8 h)，石蠟包埋，4 um連續(xù)切片，組織切片脫蠟至水，高壓抗原熱修復(fù)，嚴(yán)格依照說(shuō)明書進(jìn)行PV-9000二步法免疫組化檢測(cè)，所用單克隆抗體EGFR、TTF-1以及試劑盒均為北京中杉金橋公司產(chǎn)品。EGFR、TTF-1評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每張切片在高倍鏡下隨機(jī)選取10個(gè)視野共記錄1000個(gè)細(xì)胞，使用半定量法計(jì)算EGFR細(xì)胞膜和細(xì)胞漿染色數(shù)目 的百分比(棕色為陽(yáng)性，圖1a～b)：>10%為陽(yáng)性，反之為陰性；計(jì)算TTF-1細(xì)胞核染色數(shù)目的百分比(棕色為陽(yáng)性，圖1c～d)：>10%為陽(yáng)性，反之為陰性。

4.統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用t檢驗(yàn)對(duì)肺鱗癌和腺癌組內(nèi)EGFR和TTF-1表達(dá)陽(yáng)性組與陰性組間鈣含量、NIC及K值進(jìn)行比較，若方差不齊則取校正結(jié)果。P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

27例肺腺癌中TTF-1表達(dá)陽(yáng)性18例、TTF-1陰性9例；EGFR表達(dá)陽(yáng)性20例、陰性7例。33例肺鱗癌中TTF-1表達(dá)陽(yáng)性6例、TTF-1陰性27例；EGFR表達(dá)陽(yáng)性19例、陰性14例。

肺腺癌患者中TTF-1陽(yáng)性組和陰性組能譜參數(shù)測(cè)量值及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表1。兩組間NIC 、斜率K及鈣含量的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 肺腺癌TTF-1陽(yáng)性組和陰性組能譜參數(shù)值及比較

肺鱗癌患者中TTF-1 陽(yáng)性組和陰性組能譜參數(shù)測(cè)量值及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表2。兩組間NIC 、斜率K及鈣含量的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表2 肺鱗癌TTF-1陽(yáng)性組和陰性組能譜參數(shù)值及比較

肺腺癌患者中EGFR陽(yáng)性組和陰性組能譜參數(shù)測(cè)量值及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表3。兩組間NIC 、斜率K(圖2、3)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而鈣含量的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表3 肺腺癌 EGFR 陽(yáng)性和陰性組能譜參數(shù)值及比較

肺鱗癌患者中EGFR陽(yáng)性組和陰性組能譜參數(shù)測(cè)量值及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表3。兩組間NIC 、斜率K(圖4、5)和鈣含量(圖6、7)的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表4 肺鱗癌 EGFR 陽(yáng)性、陰性組NICs、斜率K及鈣含量比較

圖1 免疫組化染色病理圖(PV-9000，×200)。a) 肺腺癌細(xì)胞內(nèi)EGFR陽(yáng)性表達(dá)(棕色染色)； b) 肺鱗癌EGFR陽(yáng)性表達(dá)(棕色染色)； c) 肺腺癌TTF-1陽(yáng)性表達(dá)(棕色染色)； d) 肺鱗癌TTF-1陰性表達(dá)(無(wú)棕色染色)。

圖2 肺腺癌(EGFR表達(dá)陽(yáng)性)。a) CT增強(qiáng)掃描圖像，測(cè)量病灶和主動(dòng)脈的碘濃度，計(jì)算病灶的NIC=0.18； b) 能譜曲線的斜率K=1.24。 圖3 肺腺癌(EGFR表達(dá)陰性)。a) CT增強(qiáng)掃描圖像，測(cè)量病灶和主動(dòng)脈的碘濃度，計(jì)算病灶的NIC=0.08； b) 能譜曲線的斜率K=0.92。 圖4 肺鱗癌(EGFR表達(dá)陽(yáng)性)。a) CT增強(qiáng)掃描圖像，測(cè)量病灶和主動(dòng)脈的碘濃度，計(jì)算病灶的NIC=0.14； b) 能譜曲線的斜率K=2.14。 圖5 肺鱗癌(EGFR表達(dá)陰性)。a) CT增強(qiáng)掃描圖像，測(cè)量病灶和主動(dòng)脈的碘濃度，計(jì)算病灶的NIC=0.06； b) 能譜曲線的斜率K=0.84。

討 論

免疫組織化學(xué)(immunohistochemistry，IHC)的深入研究已證明腫瘤組織內(nèi)微血管密度、癌細(xì)胞增殖情況、多種細(xì)胞因子及受體均與肺癌的臨床及病理有密切關(guān)系[6]。但由于不同患者間個(gè)體差異較大，部分患者無(wú)法進(jìn)行穿刺活檢或者術(shù)前支氣管內(nèi)鏡病理取材量較少，導(dǎo)致免疫組化檢測(cè)時(shí)信息量不足，不能夠準(zhǔn)確反映腫瘤的全貌，這些因素都限制了其術(shù)前診斷和應(yīng)用。EGFR 是一種受體性酪氨酸激酶，其高表達(dá)可導(dǎo)致組織癌變，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、侵襲、新生血管形成及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[10]。由于EGFR受體信號(hào)通路的激活，腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞的周轉(zhuǎn)率顯著高于正常器官的血管，正常的人體器官每天的血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖率<0.01%，而腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞達(dá)2%～9%[11]。TTF-1是一種存在于肺內(nèi)的特異基因表達(dá)的蛋白，可調(diào)控肺癌的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后，與疾病的診斷、治療及預(yù)后亦有一定的關(guān)聯(lián)。有研究發(fā)現(xiàn)TTF-1主要出現(xiàn)在Ⅱ型肺泡上皮中，而Ⅰ型肺泡上皮始終不表達(dá)[12-13]。

能譜CT臨床研究的廣泛開(kāi)展顯示出其在多種腫瘤疾病的診斷中具有極大潛力[14]。本研究中通過(guò)肺鱗癌及腺癌能譜CT增強(qiáng)檢查獲得NIC、斜率K，并與其肺癌基因(EGFR、TTF-1)表達(dá)情況進(jìn)行對(duì)照分析，結(jié)果顯示肺鱗癌和腺癌TTF-1表達(dá)陽(yáng)性組的NIC、斜率K均高于陰性組(表2、3)；EGFR表達(dá)陽(yáng)性的肺鱗癌及腺癌的NIC、斜率K均高于陰性組(圖3、4)，NIC、斜率K的數(shù)值越大，EGFR表達(dá)越強(qiáng)，提示肺鱗癌及腺癌病灶內(nèi)腫瘤細(xì)胞代謝旺盛、血供豐富，可能正處于細(xì)胞增殖期。NIC和斜率K能在術(shù)前一定程度上反映肺鱗癌及腺癌EGFR表達(dá)情況，并通過(guò)能譜CT增強(qiáng)掃描技術(shù)，從宏觀影像學(xué)方面來(lái)評(píng)估肺癌微血管密度、腫瘤血供及腫瘤增殖情況。肺鱗癌和腺癌中TTF-1表達(dá)陽(yáng)性組與陰性組間NIC、斜率K的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),提示TTF-1基因的表達(dá)可能對(duì)于肺腺癌微血管的增殖作用較弱，亦或是本組中樣本量較少所致。而肺鱗癌細(xì)胞中TTF-1的表達(dá)較少見(jiàn)，其免疫組化染色結(jié)果可能由于癌腫包含了少量肺終末氣道細(xì)胞，所以在部分肺鱗癌腫塊中也可以見(jiàn)到TTF-1陽(yáng)性染色，但TTF-1基因表達(dá)與肺鱗癌血管密度及細(xì)胞增殖是否有相關(guān)性有待于進(jìn)一步研究。

圖6 肺鱗癌(EGFR表達(dá)陽(yáng)性)，鈣基圖上測(cè)量病灶的鈣含量=11.57。圖7 肺鱗癌(EGFR表達(dá)陰性)，鈣基圖上測(cè)量病灶的鈣含量=5.40。

鈣化是肺癌中相對(duì)較少見(jiàn)的病理改變。有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)鱗癌較其他病理類型肺癌更易鈣化，這可能是由于鱗癌瘤體一般較大，壓迫或阻塞周圍血管，導(dǎo)致細(xì)胞缺血、缺氧而發(fā)生變性、壞死，局部酸堿度發(fā)生改變，誘發(fā)鈣離子沉積[15]。本研究結(jié)果顯示，肺鱗癌EGFR表達(dá)陽(yáng)性組中病灶的鈣含量明顯高于陰性組(表4，圖6、7)，考慮為EGFR的過(guò)度表達(dá)刺激腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)過(guò)快、體積增大，繼而影響腫瘤的血液供應(yīng)而導(dǎo)致鈣質(zhì)沉積，而能譜CT增強(qiáng)掃描獲得能譜參數(shù)評(píng)估的是肺癌微血管密度、腫瘤血流供應(yīng)增加及腫瘤增殖情況，說(shuō)明能譜參數(shù)鈣含量也是反映肺鱗癌腫瘤組織生長(zhǎng)一個(gè)有意義的參考指標(biāo)。肺鱗癌中TTF-1表達(dá)陽(yáng)性、陰性組中病灶內(nèi)鈣含量的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，考慮由于TTF-1在絕大部分腺癌中均可表達(dá)，所以與鱗癌的能譜參數(shù)無(wú)顯著相關(guān)性。肺腺癌病灶內(nèi)鈣化更為少見(jiàn)，本研究結(jié)果顯示肺腺癌中EGFR表達(dá)陽(yáng)性和陰性組間病灶內(nèi)鈣含量的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

總之，通過(guò)肺癌能譜CT檢查與免疫組化技術(shù)的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，能譜CT成像參數(shù)與肺癌免疫組化標(biāo)記物間具有一定相關(guān)性。結(jié)合形態(tài)學(xué)表現(xiàn)及能譜CT成像參數(shù)進(jìn)行綜合分析，能夠在一定程度上反映肺癌的某些病理學(xué)特性，從新的角度為臨床提供更加客觀詳細(xì)的影像學(xué)信息，有助于肺癌治療方案的選擇及預(yù)后判斷。

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Study on lung cancer characteristics using energy spectrum CT imaging:quantitative parameters measurement and its correlation with the expression level of TTF-1 and EGFR

ZHOU Hang,WU Feng.

Department of Radiology,Xiangyang Central Hospital,the Affiliated Hospital of Hubei Liberal arts and Science College,Hubei 441000,China

Objective:To explore the performance of quantitative parameters obtained in CT spectral imaging on reflecting the biological characteristics of of lung cancer.Methods:60 patients with pathologically confirmed squamous cell carcinomas (SCs) or adenocarcinomas (ACs) of lung underwent plain and enhanced CT scan using spectral imaging mode,and quantitative parameters of the cancer including normalized iodine concentration (NIC),slope of spectal curve (K) and calcium content (CC) were measured.And expression level of TTF-1 and EGFR in cancer cells were detected using immunohistochemical experiments.Results:Among the 27 cases with ACs,there were 20 cases in the EGFR positive group and 7 cases in the EGFR negative group,and the NIC and K of the two groups were 0.27±0.16 vs 0.15±0.10 and 2.04±0.17 vs 1.79±0.25,respectively;statistically significant difference was observed between the two groups (P<0.05).Among the 33 patients with SCs,there were 19 cases in the EGFR positive group and 14 cases in the negative group,and the NIC,K and CC in the two groups were 0.30±0.18 vs 0.16±0.04,2.75±1.10 vs 2.06±0.38,and 6.57±0.67 vs 4.73±1.56,respectively;statistically significant differences were observed between the two groups (P<0.05).Conclusion: In the CT spectral imaging of lung cancer,NICs and slope of the spectral curve can reflect the microvessel density and blood supply of lung cancer,and the calcium content is a index to reflect the growth status of lung squamous cell carcinoma.

Lung cancer； Adenocarcinoma； Squamous cell carcinoma； Tomography,X-ray computed； Spectral imaging； Immunohistochemistry examination

441000 湖北，湖北省襄陽(yáng)市中心醫(yī)院放射科(湖北文理學(xué)院附屬醫(yī)院)

周航(1989-)，男，黑龍江佳木斯人，碩士，住院醫(yī)師，主要從事胸部CT診斷工作。

武峰，E-mail：wf740214@qq.com

R814.42； R735.41

A

1000-0313(2017)08-0839-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.08.012

2016-09-07

2017-01-11)