Revolution CT能譜成像技術對不同性質肺結節鑒別診斷價值的應用研究

傅文悅 朱廣輝

1.蚌埠醫學院第二附屬醫院影像科(安徽 蚌埠 233000)

2.蚌埠醫學院第一附屬醫院影像科(安徽 蚌埠 233000)

肺部疾病是嚴重危害公眾健康的多發病及常見病，隨著環境污染的加重及吸煙等不良習慣的滋長，其發病率和死亡率呈不斷上升的態勢，特別是在中國等發展中國家，由于工業化速度加快、環境污染加重及人口老齡化的影響，肺癌對國民健康的威脅日益加劇，有研究顯示，我國肺癌的發病率和死亡率現已躍居所有惡性腫瘤之首[1-3]。由于肺癌臨床表現存在一定隱匿性，很多病人在發現時已進入晚期，錯過了最佳治療時間，因此對于肺癌的早發現、早診斷、早治療非常重要。目前對于肺部疾病診斷的主要影像學檢查方法有常規CT、低劑量CT、MRI、PET-CT等，但均具有其相應的弊端。能譜CT作為一種新興的檢查技術，目前在臨床上的應用已逐漸廣泛。本研究旨在通過對不同性質肺結節進行能譜掃描及多參數定量分析，探討能譜CT在肺結節鑒別診斷中的應用價值。

1 材料與方法

1.1 研究對象收集2018年3月2018年至9月于蚌埠醫學院第一附屬醫院行Revolution CT肺部GSI平掃及動、靜脈雙期增強掃描并符合納入條件的86例肺部結節患者進行能譜多參數定量分析，其中包括男性62例，女性24例，年齡范圍為32～80歲，平均年齡62.3歲。共納入炎性結節26例，惡性結節60例，包括腺癌27例，鱗癌25例。所有病例的選擇均嚴格按照納入及排除標準。

納入標準：肺內實性結節，直徑為1～3cm，密度較為均勻，無明顯的壞死、空洞、鈣化及脂肪變等；所有病例均有病理結果證實或經抗炎治療有效。

排除標準為：既往存在肺部腫瘤手術史、藥物治療史或放化療史；不符合CT增強掃描條件的患者。

1.2 檢查方法本研究采用美國GE公司的256排Revolution CT，在能譜掃描模式(gemstone spectral imaging，GSI)下進行平掃及動、靜脈雙期增強掃描，掃描前詳細詢問患者病史，告知其可能的風險，并簽署知情同意書，檢查時采用仰臥位、足先進的方式，囑患者兩上肢舉向頭顱方向。掃描范圍包括整個肺組織，自胸廓入口至膈肌水平。造影劑使用濃度350mg(I)/mL的碘海醇(歐乃派克)，使用劑量為1.3mg/kg，通過高壓注射器經右肘靜脈注入，注射速率為2.5mL/s，于造影劑注射后25～30s及50～55s分別行動脈期及靜脈期掃描，管電流為200mA，管電壓為80～140kVp瞬時切換，轉速為158.75mm/s，準直器寬度為80mm，螺距為0.992∶1，掃描層厚及層間距均為5mm。掃描后的數據通過標準單能量算法自動重建為層厚與層間距均為1.25mm的圖像，并自動上傳至GE AW4.7工作站。

表2 炎性結節與惡性結節40keV的CT值(CT40keV )及凈增CT值(ΔCT40keV)比較(χ-±s)

表1 炎性結節與惡性結節的有效原子序數(Eff-Z)及能譜曲線斜率(K)比較(χ-±s)

1.3 圖像后處理及數據采集圖像后處理在GE AW4.7工作站使用GSI General 軟件進行，通過劃取相應感興趣區(the region of interest，ROI)來進行數據的測量，方法為：在病灶實性成分最大的層面劃取圓形或橢圓形，直徑相當于所測層面結節直徑的1/2～2/3，且避開壞死、空洞、鈣化及血管。測量時應保證平掃及動、靜脈期ROI位于病灶的同一位置，且范圍與大小一致，每個數據重復測量三次并取平均值。在選取病灶同層面主動脈及鎖骨下動脈的ROI時，應選在血管的中央部位。需要測量的數據包括：平掃的有效原子序數(Effective-Z)、40keV的CT值、100keV的CT值及病灶的碘濃度(iodine concentrations)；動脈期及靜脈期40keV的CT值、100keV的CT值、病灶的碘濃度、病灶同層面主動脈或鎖骨下動脈的碘濃度。需要計算的數據包括：平掃、動脈期及靜脈期的能譜曲線斜率(K=(|CT40keV-CT100keV|)/60)；動脈期及靜脈期40keV的凈增CT值(ΔCT=CT增強-CT平掃)、病灶的標準化碘濃度(normalized iodine concentrations，NIC=IC病灶/IC病灶同層面主動脈或鎖骨下動脈 )及病灶的凈增碘濃度(ΔIC=IC增強-IC平掃)。

表3 炎性結節與惡性結節的標準化碘濃度(NIC)及凈增碘濃度(ΔIC)比較(χ-±s)

1.4 統計學方法使用SPSS 23.0軟件對炎性結節與惡性結節及腺癌與鱗癌平掃的Eff-Z、平掃和動脈期及靜脈期的K、動脈期及靜脈期的CT40keV、動脈期及靜脈期的ΔCT40keV、動脈期及靜脈期的NIC、動脈期及靜脈期的ΔIC進行統計學分析，方法為兩個獨立樣本t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。脈期及靜脈期ΔIC之間存在差異，炎性結節的上述參數均高于惡性結節，且差異均具有統計學意義(P＜0.05)，見表1～表3。

2.2 腺癌與鱗癌能譜參數的比較腺癌與鱗癌的平掃Eff-Z、平掃和動脈期及靜脈期K、動脈期及靜脈期CT40keV、動脈期及靜脈期ΔCT40keV、動脈期及靜脈期NIC、動脈期及靜脈期ΔIC之間存在差異，腺癌的上述參數均高于鱗癌，且差異均具有統計學意義(P＜0.05)，詳見表4～表6。

表4 腺癌與鱗癌的有效原子序數(Eff-Z)及能譜曲線斜率(K)比較(±s)

表4 腺癌與鱗癌的有效原子序數(Eff-Z)及能譜曲線斜率(K)比較(±s)

?

2 結 果

2.1 炎性結節與惡性結節能譜參數的比較炎性結節與惡性結節的平掃Eff-Z、平掃和動脈期及靜脈期K、動脈期及靜脈期CT40keV、動脈期及靜脈期ΔCT40keV、動脈期及靜脈期NIC、動

表5 腺癌與鱗癌40kev的CT值(CT40keV )及凈增CT值(ΔCT40keV)比較(χ-±s)

表6 腺癌與鱗癌標準化碘濃度(NIC)及凈增碘濃度(ΔIC)比較(±s)

表6 腺癌與鱗癌標準化碘濃度(NIC)及凈增碘濃度(ΔIC)比較(±s)

?

3 討 論

能譜CT成像(gemstone spectral imaging，GSI)是一種新興的檢查技術，其主要原理為通過進行高(140kVp)、低(80kVp)兩種能量的瞬時切換，同時同角度的確定體素在40～140keV范圍內的衰減系數，并得到在此范圍內連續不斷的101個單能量圖像[4]。能譜CT在原有的時間及空間分辨率的基礎上增加了理化性質及能量分辨率，利用其單能量圖像、能譜吸收曲線、物質定量與分離、有效原子序數等四大平臺并結合多參數定量分析可以為疾病的診斷與鑒別診斷提供更加豐富的信息。在腫瘤的診斷方面，能譜CT有助于小病灶的顯示、病變的定性和鑒別診斷以及腫瘤的分期及預后評價[5]。

本研究是基于能譜CT多參數成像的特點，對26例炎性結節患者與60例惡性結節患者及27例腺癌患者與25例鱗癌患者進行肺部GSI平掃及動、靜脈雙期增強掃描，經過圖像的后處理及數據的測量，并使用適當的統計學方法對炎性結節與惡性結節及腺癌于鱗癌所納入的各參數進行分析。由于能譜曲線反映了被檢病灶組織內物質的含量，故對不同性質病灶平掃、動脈期、靜脈期的能譜曲線斜率進行比較。單能量CT值可以反映被檢組織在特定能量水平下對X線的吸收衰減值，X線的能量越低，吸收系數越大，X線衰減越多，在40～140keV的范圍內，40keV對應的CT值最能反映物質的組織特性[6]，故對不同性質病灶的動、靜脈期40keV的CT值及凈增CT值進行比較。由于增強掃描使用的對比劑主要成分為碘，在增強掃描后血管內的主要媒介物質為高密度的碘，因此感興趣內碘濃度的高低可以顯示出病灶血供的豐富程度，碘濃度越高，則說明病灶的血供越豐富，而不同病灶在掃描過程中造影劑的使用量及掃描時間會存在一定的差別，故選取病灶同層面主動脈或鎖骨下動脈內的碘濃度作為參考，取標準化碘濃度來進行比較；又由于病灶內本身亦存在少量的碘，平掃時所測的碘濃度并不為零，故又選取病灶增強后動脈期及靜脈期的凈增碘濃度來進行比較。而有效原子序數的不同可以代表物質組成成分的不同，故對不同性質病灶平掃的有效原子序數進行比較。

圖1 左肺上葉鱗癌?；颊吣?，69歲。1A：左肺上葉實性結節。1B：平掃有效原子序數圖，Eff-Z：7.87(單位：Z)；1C～1E：平掃、動脈期、靜脈期能譜曲線，斜率分別為0.54、1.54、1.60；1F～1H：平掃、動脈期、靜脈期40keV單能量圖，CT40keV 分別為69.77、132.55、134.49，動脈期ΔCT40keV：62.78，靜脈期ΔCT40keV：64.72(單位：HU)；1I～1K：平掃、動脈期、靜脈期碘基圖，IC分別為4.45、12.85、13.45，動脈期NIC：0.10，靜脈期NIC：0.33，動脈期ΔIC：8.40，靜脈期ΔIC：9.00 (單位：100μg/cm3)；1L：病理組織切片圖。

本研究結果顯示：炎性結節的平掃Eff-Z、平掃和動脈期及靜脈期K、動脈期及靜脈期CT40keV、動脈期及靜脈期ΔCT40keV、動脈期及靜脈期NIC、動脈期及靜脈期ΔIC均高于惡性結節，且差異具有統計學意義。結合肺癌與肺部炎性病變的組織病理學特點及血供情況來進行分析：癌性病變與炎性病變均屬于血供較豐富的病變。癌性病變的供血血管主要為支氣管動脈，內含增多迂曲的毛細血管網，血供豐富，故在增強掃描時可以顯著強化[7]。炎性病變主要由形態正常且發育成熟的肺動脈和支氣管動脈雙重供血，病灶內的微血管更多[8]，且肺動脈與支氣管動脈血管較直，血流進入病灶的速度快，故而對比劑在病灶內可以快速蓄積，從而表現為更顯著的強化[9]。并且在肺癌的生長過程中，由于受到癌細胞的浸潤，易導致腫瘤血管腔的狹窄甚至閉塞，因此癌性病變的血流量往往不及炎性病變豐富[10]。所以在增強后炎性結節的CT40keV、ΔCT40keV、NIC、ΔIC均高于惡性結節。而炎性結節與惡性結節在平掃時的Eff-Z及平掃、動脈期、靜脈期的K的不同則代表了炎性結節與惡性結節在物質組成成分方面的差別。

同時，本研究結果還顯示：腺癌的平掃Eff-Z、平掃和動脈期及靜脈期K、動脈期及靜脈期CT40keV、動脈期及靜脈期ΔCT40keV、動脈期及靜脈期NIC、動脈期及靜脈期ΔIC均高于鱗癌，且差異具有統計學意義。結合腺癌與鱗癌的組織病理學特點及血供情況來進行分析：癌性病灶的強化程度與病灶供血血管的豐富程度及血流量的多少有關，鱗癌以癌細胞堆積式生長為主，癌細胞增殖堆積充滿肺泡，癌巢中央常見角化珠及細胞間橋，容易形成以實質性成分為主的結節或腫塊，生長較緩慢；腺癌以伏壁式生長為主，癌細胞常沿肺泡壁等支架結構蔓延生長，形成大小、形狀不等及排布不規則的腺體或腺樣結構，且腺癌的微血管密度較鱗癌大，易構成大量且均勻的篩孔狀毛細血管網，其新生血管的數目常多于鱗癌，故腺癌的血供較鱗癌的血供豐富，在既往許多學者的研究中亦詳細證實了此觀點[11-15]。所以在增強掃描后的動脈期與靜脈期，腺癌的CT40keV、ΔCT40keV、NIC、ΔIC均高于鱗癌。而由于腺癌與鱗癌在組織病理結構方面的不同，物質組成成分存在著差別，故腺癌與鱗癌在平掃時的Eff-Z及平掃、動脈期、靜脈期的K存在差異[16]。

Revolution CT能譜成像技術結合其多參數定量分析在肺部炎性結節與惡性結節及腺癌與鱗癌的診斷方面具有一定的診斷價值，可以為臨床提供更多的診斷信息，提高肺部結節定性診斷的準確率。