能譜CT多參數(shù)定量分析預(yù)測原發(fā)性肺癌病理類型

王永麗，楊 帆，劉文亞*

(1.新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像中心，新疆 烏魯木齊 830054；2.新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院CT室，新疆 烏魯木齊 830011)

肺癌占全球新發(fā)癌癥的11.6%，死亡病例約占總死亡數(shù)的18.4%，均居首位[1]。目前臨床以采用有創(chuàng)方式獲得的穿刺病理結(jié)果作為肺癌分型的金標(biāo)準(zhǔn)，但部分患者不具備接受穿刺活檢的條件，且依從性較差。能譜CT的出現(xiàn)，使CT成像進(jìn)入了聯(lián)合功能學(xué)及多參數(shù)定量分析進(jìn)行診斷的新階段[2]。本研究評價能譜CT多參數(shù)定量分析預(yù)測肺癌病理類型的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2015年12月—2019年7月137例就診于新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院的肺癌患者，男79例，女58例，年齡41～85歲，平均(61.3±7.2)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)支氣管鏡、手術(shù)或穿刺活檢病理證實為肺癌；②能譜CT掃描前未接受抗腫瘤治療；③圖像質(zhì)量佳。根據(jù)病理類型分為肺腺癌組74例，肺鱗癌組39例，小細(xì)胞肺癌(small cell lung cancer， SCLC)組24例。檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery HD 750 CT掃描儀，以高壓注射器經(jīng)肘靜脈以流率2.5～3.0 ml/s注入80～100 ml碘佛醇(1.35 ml/kg體質(zhì)量)，開啟能譜掃描模式，前后于注射對比劑30 s、55 s后進(jìn)行動、靜脈期掃描。掃描參數(shù)：高、低能量(140～40 kVp)瞬時(0.5 ms)切換管電壓，自動設(shè)置管電流，旋轉(zhuǎn)時間0.6 s/r，層厚5 mm，層間距5 mm，螺距0.984∶1。

1.3 圖像分析 由2名具有11年以上工作經(jīng)驗的影像科醫(yī)師采用ADW 4.6工作站中的GSI Viewer軟件，于不同層面70 keV單能量薄層重建圖上病灶密度均勻處勾畫相同大小的ROI，盡量避開壞死、鈣化及血管；測量40～100 keV、間隔10 keV圖像中病灶的單能量CT值、碘濃度(iodine concentrations， IC)和水濃度(water concentrations， WC)，以及同層面降主動脈碘濃度(IC降主動脈)、水濃度(WC降主動脈)及有效原子序數(shù)。計算標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(normalized iodine concentrations， NIC)、標(biāo)準(zhǔn)化水濃度(normalized water concentrations， NWC)及能譜曲線斜率，NIC=IC/IC降主動脈，NWC=WC/WC降主動脈，能譜曲線斜率=(|CT40 keV-CT100 keV|)/(100-40)。對以上參數(shù)均測量3次，取平均值作為結(jié)果。見圖1～3。

圖1 患者男，62歲，左肺腺癌 A.70 keV單能量圖； B.碘基物質(zhì)圖； C.能譜曲線圖 (紅圈為ROI)

圖2 患者女，50歲，右肺鱗癌 A.70 keV單能量圖； B.碘基物質(zhì)圖； C.能譜曲線圖 (紅圈為ROI)

圖3 患者女，66歲，右肺SCLC A.70 keV單能量圖； B.碘(水)基物質(zhì)圖； C.能譜曲線圖 (紅圈為ROI)

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示滿足正態(tài)分布且方差齊的計量資料，采用單因素方差分析比較組間各參數(shù)差異；以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不滿足正態(tài)分布或方差不齊的計量資料，采用Kruskal-WallisH秩和檢驗比較組間各參數(shù)差異。繪制受試者工作特征(receiver operator characteristic curve， ROC)曲線，計算曲線下面積(area under the curve， AUC)，分析差異有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)預(yù)測肺癌病理分型的效能；采用二分類Logistic回歸模型分析動、靜脈期NIC、40 keV單能量CT值與能譜曲線斜率聯(lián)合診斷肺癌的效能，AUC<0.7為診斷效能較低，0.7～0.9為中等，>0.9為較高。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 能譜CT參數(shù) 動脈期3組間病灶40 keV單能量CT值、IC、NIC及能譜曲線斜率差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)；SCLC組病灶40 keV單能量CT值、IC、NIC及能譜曲線斜率與腺癌組、鱗癌組差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)；腺癌組與肺鱗癌組各參數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，見表1。靜脈期3組間40～100 keV、間隔10 keV單能量CT值、IC、NIC及能譜曲線斜率差異均有統(tǒng)計學(xué)意義 (P均<0.05)；SCLC組40～90 keV、間隔10 keV單能量CT值、IC、NIC及能譜曲線斜率與腺癌組、鱗癌組差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)；腺癌組與鱗癌組各參數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，見表2。

表1 原發(fā)性肺癌動脈期能譜CT參數(shù)比較(±s)

表1 原發(fā)性肺癌動脈期能譜CT參數(shù)比較(±s)

注：*：與腺癌組比較P<0.05；#：與鱗癌組比較P<0.05

組別CT值(HU)40 keV50 keV60 keV70 keV80 keV90 keV100 keV腺癌(n=74)148.36±50.65105.85±44.8177.43±43.7861.12±44.2851.93±44.7945.19±45.5946.34±46.18鱗癌(n=39)148.29±44.4107.36±31.0180.85±23.0265.13±18.2456.13±15.5949.95±14.2145.36±13.20SCLC(n=24)111.90±41.81*#82.28±29.2863.41±22.1352.33±17.6045.60±14.7940.74±13.4737.41±12.49F值5.983.992.011.090.740.570.46P值<0.010.210.140.340.480.570.64組別IC(100 μg/ml)有效原子序數(shù)NICNWC能譜曲線斜率腺癌(n=74)14.46±4.978.46±0.280.18±0.711.00±0.141.80±0.70鱗癌(n=39)15.17±5.998.41±0.670.17±0.770.99±0.331.72±0.59SCLC(n=24)9.89±3.81*#8.19±0.240.12±0.54*#0.99±0.251.24±0.55*#F值8.782.215.150.237.05P值<0.010.11<0.010.80<0.01

表2 原發(fā)性肺癌靜脈期能譜CT參數(shù)比較

2.2 診斷效能 根據(jù)以上結(jié)果將腺癌組和鱗癌組合并為非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer， NSCLC)組。根據(jù)上述差異具有統(tǒng)計學(xué)的參數(shù)預(yù)測SCLC與NSCLC的AUC均>0.7，具有中等診斷效能，見表3；以動、靜脈期NIC、40 keV單能量CT值與能譜曲線斜率聯(lián)合預(yù)測SCLC與NSCLC的AUC分別為0.809和0.855，見圖4。

圖4 動、靜脈期多參數(shù)聯(lián)合預(yù)測SCLC與NSCLC的ROC曲線

表3 能譜CT參數(shù)預(yù)測SCLC與NSCLC的效能

3 討論

能譜CT多參數(shù)定量分析技術(shù)現(xiàn)已廣泛用于定性診斷多種病變[3-4]、追蹤病變來源[5]及預(yù)測腫瘤病理類型[6]等。既往研究[7-8]已關(guān)注能譜CT多參數(shù)定量診斷肺癌病理類型，但對于不同能譜參數(shù)對肺癌病理類型的診斷價值存在一定爭議，尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識。

本研究中，腺癌組與鱗癌組各能譜CT參數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義；動、靜脈期SCLC組與腺癌組、鱗癌組40 keV單能量CT值均存在明顯差異，且靜脈期差異隨能量值升高而減小，AUC亦逐漸降低，與既往報道[9]相符。能量值越低，組織間對比度越大，提示醫(yī)師在觀察病灶內(nèi)部的細(xì)微結(jié)構(gòu)時應(yīng)選擇低能量水平圖像，但低能量會增加噪聲，且對患者體型具有依賴性。王貴生等[10]認(rèn)為70 keV可平衡對比度與噪聲而達(dá)到最佳信噪比，故本研究選擇70 keV單能量薄層重建的碘基圖、水基圖觀察病灶；因100 keV后各組能譜曲線基本重合，因此針對40～100 keV能譜斜率進(jìn)行分析。本研究發(fā)現(xiàn)動、靜脈期SCLC組與腺癌組、鱗癌組能譜斜率均存在明顯差異，且靜脈期40 keV單能量CT值及能譜斜率判斷病理類型的AUC均>0.80，具有較高敏感度和特異度，提示定量分析上述參數(shù)對于鑒別診斷SCLC與NSCLC具有較高參考價值。

NIC是對病灶區(qū)域碘含量的校正結(jié)果[11]。本研究動、靜脈期SCLC組IC及NIC與腺癌組、鱗癌組差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，且判斷肺癌病理類型的AUC均>0.70，敏感度和特異度較高；腺癌及鱗癌組NIC均高于SCLC，而腺癌與鱗癌組間NIC差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示NSCLC血供較SCLC更為豐富，而腺癌與鱗癌血供無明顯差異；靜脈期IC及NIC均高于動脈期，可能與肺癌的供血來自支氣管動脈，病灶內(nèi)血管網(wǎng)紆曲、雜亂，對比劑在血管內(nèi)流速較慢有關(guān)[12]。水為人體的主要成分。本研究各組NWC差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，提示不同病理類型肺癌之間水含量無明顯差異。

本研究ROC曲線分析結(jié)果顯示，聯(lián)合40 keV單能量CT值、NIC及能譜曲線斜率預(yù)測肺癌病理類型的診斷效能高于單一參數(shù)，提示臨床工作中應(yīng)采用多參數(shù)聯(lián)合預(yù)測肺癌病理分型。

綜上所述，能譜CT多參數(shù)聯(lián)合定量預(yù)測原發(fā)性肺癌病理類型具有較高效能。本研究的主要不足在于未考慮腫瘤部位、大小及分期的影響，且SCLC組病例數(shù)相對較少，需進(jìn)一步收集病例深入觀察。