基于碘圖的光譜CT多模態參數成像在甲狀腺乳頭狀癌中的診斷價值

摘要：目的" 評估光譜CT定量增強成像在甲狀腺乳頭狀癌（PTC）中的診斷價值。方法" 回顧性分析2019年5月～2023年1月在中國人民解放軍總醫院海南醫院行頸部光譜CT增強的59例患者能譜基數據，采用Multiphase軟件生成動脈增強分數（AEF）圖和細胞外容積（ECV）圖，并測量病灶和正常甲狀腺組織的AEF及ECV值。采用Mann-Whitney U檢驗進行組間比較，采用ROC曲線對AEF及ECV的診斷效能進行評估，并對比較曲線下面積的差異。結果" 甲狀腺乳頭狀癌病變的AEF及ECV值低于正常甲狀腺組織的AEF及ECV值（UAEF=1311.00， PAEF=0.02; UECV=394.50， PECVlt;0.0001）。AEF、ECV及AEF聯合ECV診斷PTC的曲線下面積分別為0.623、0.887及0.907，約登指數分別為0.271、0.661及0.678。AEF及ECV聯合診斷PTC的模型為Y=-0.033×AEF-0.185×ECV+10.084（Ygt;0.697診斷PTC）。結論" 光譜CT定量參數AEF聯合ECV對PTC的診斷具有較高價值，可以作為診斷PTC的影像學標志物。

關鍵詞：光譜CT；甲狀腺乳頭狀癌；動脈增強分數；細胞外容積；診斷

Diagnostic value of multi?modality spectral CT imaging based on iodine maps in papillary thyroid carcinoma

LIU Jingyao1， FAN Wenping1， LIU Mengqi1， GE Wenhao1， YAO Hui2， LIU Mingbo3， CHEN Zhiye1

1Department of Radiology， 3Department of Otolaryngology Head and Neck Surgery， Hainan Hospital of PLA General Hospital， Sanya 572013， China; 2Philips Health Technology， Global CT Clinical Science， Suzhou 215127， China

Abstract： Objective To evaluate the diagnostic value of spectral CT with quantitative enhancement parameters in the papillary thyroid carcinoma （PTC）. Methods Fifty cases with PTC were retrospectively studied by analyzing spectrum base image at the Hainan Hospital of PLA General Hospital from May 2019 to January 2023， which would generate arterial enhancement fraction （AEF） and extracellular volume fraction （ECV） images. The AEF and ECV value were measured in the lesion and normal thyroid tissue on the same level. Mann-Whitney U test was used for the group comparison， and ROC curve was used to evaluate the diagnostic efficacy of AEF and ECV with Z test for the area under the curve. Results" The AEF and ECV value of PTC were significantly lower than that of normal thyroid tissue （UAEF=1311.00， PAEF=0.02; UECV=394.50， PECVlt;0.0001）. The area under the curve of AEF， ECV and AEF combined with ECV were 0.623， 0.887 and 0.907， and Youden index were 0.271， 0.661and 0.678， respectively. The diagnostic model for the AEF combined with ECV was Y=-0.033×AEF-0.185×ECV+10.084 （PTC was diagnosed when Ygt;0.697）. Conclusion The spectrum CT quantitative parameters AEF combined with ECV could have a relative higher diagnostic value for PTC， which could be considered as imaging biomarker for the diagnosis of PTC.

Keywords： spectral CT; papillary thyroid carcinoma; arterial enhancement fraction; extracellular volume; diagnosis

收稿日期：2023-11-03

基金項目：海南省重大科技專項（ZDKJ202005）

作者簡介：劉靜垚，住院醫師，E-mail： 1415083841@qq.com；樊文萍，副主任醫師， E-mail： 540132372@qq.com，劉靜垚、樊文萍為共同第一作者

通信作者：陳志曄，博士，副主任醫師，E-mail： yyqf@hotmail.com

甲狀腺癌為內分泌系統常見的惡性腫瘤，其中以甲狀腺乳頭狀癌（PTC）亞型最為常見［1］，占甲狀腺惡性腫瘤的70%～80%［2］。PTC的惡性程度相對較低［3-4］，大部分患者早期無明顯的臨床癥狀，晚期可侵犯周圍組織及鄰近結構，出現聲嘶、呼吸困難等癥狀，壓迫交感神經可引起Horner綜合征等一系列癥狀，嚴重影響患者的生活質量［5］。因此甲狀腺乳頭狀癌的早期診斷，對其治療方法的選擇、預后及生活質量的提高等方面均有重要意義［6］。

超聲檢查因診斷準確率高、無創、經濟，常作為首選檢查方法，但超聲檢查具有一定的局限性，對甲狀腺鄰近結構的觀察不全面，且受制于檢查者的水平和操作手法［7-10］，有研究指出高年資醫生對甲狀腺結節良惡性鑒別明顯優于低年資醫師［11］，且二維超聲存在較高的假陽性率及假陰性率［12］，因此對甲狀腺乳頭狀癌的診斷，易存在誤診及漏診的情況［13］。PTC早期易轉移，尤其對伴頸部淋巴結腫大的患者，超聲檢查時易漏診、誤診頸部淋巴結轉移［14］。隨著雙層探測器的出現，光譜CT已推向臨床，并廣泛用于腫瘤的診斷（如食管癌、胸腺瘤、肺癌等腫瘤的診斷與鑒別診斷［15］）及評估（如腎臟占位［16］、淋巴結轉移［17］等），目前光譜CT主要集中在采用虛擬平掃代替真實平掃評估甲狀腺乳頭狀癌［18］，評估手段單一，缺乏多參數定量分析；目前大部分學者主要研究光譜CT參數主要包括不同時期碘濃度、有序原子序數、能譜曲線等參數評估甲狀腺結節［19-21］，但各定量參數的最佳臨界值以及其診斷效能尚未達到共識，且涵蓋不同種類的甲狀腺惡性腫瘤的能譜定量分析研究較少［3］。本研究旨在評估光譜CT定量增強參數動脈增強分數（AEF）和細胞外容積（ECV）在甲狀腺乳頭狀癌中的診斷價值。

1" 資料與方法

1.1" 一般資料

選取中國人民解放軍總醫院海南醫院于2019年5月～2023年1月內收治并手術病理診斷為甲狀腺乳頭狀癌的患者59例，所有患者均接受雙層探測器光譜CT平掃和雙期增強檢查。患者年齡23～69（43.6±25.4）歲，其中男性15例，女性44例。納入標準：無CT增強檢查禁忌證；術前行光譜CT檢查，術后病理結果診斷甲狀腺乳頭狀癌。排除標準：臨床資料不全；圖像偽影干擾嚴重。本研究為回顧性研究，已豁免倫理申請。

1.2" 儀器與方法

所有受試者行頸部光譜CT平掃+增強檢查，采用光譜 CT（Philips IQon Spectral CT）掃描，掃描參數：管電壓為120 kVp，管電流采用200 mAs，螺距1.172，轉速0.75 s/r，128 排雙層探測器采集數據。掃描方法：患者仰臥于檢查床上，頭先進體位，充分暴露頸部區域，先常規平掃，在25 s時行動脈期掃描，55 s時行靜脈期掃描。根據受試者的體質量按照1.2 mL/kg一次性注射非離子型對比劑 （碘佛醇320 mg/mL），速度為3.0 mL/s，對比劑注射完成后立刻以相同的速度注射20 mL生理鹽水。掃描完成后，獲得常規圖像和能譜基數據（SBI）。

1.3" 圖像分析

所有SBI數據均傳輸至飛利浦星云能譜工作站（Intelli Space Portal V12.0），并由1位具有30年工作年限的副主任醫師診斷和1位具有3年工作年限住院醫師進行測量。測量步驟如下：將甲狀腺動脈期、靜脈期SBI數據導入Multiphase Analysis軟件并生成AEF和ECV圖；在腫瘤層面測量病變的AEF及ECV值，感興趣區在腫瘤實質區域，范圍為3～30 mm2，避開非腫瘤區、鈣化區、囊性區、邊緣區及偽影區，測量腫瘤區和正常甲狀腺組織的AEF和ECV值（圖1）。

1.4" 統計學分析

采用MedCalc V19.0.4對數據進行統計學分析。正態分布數據以均數±標準差表示，非正態分布數據采用中位數（最小值，最大值）表示。非正態分布數據的組間比較采用Mann-Whitney U檢驗。對AEF及ECV采用ROC曲線分析。對定量增強參數AEF及ECV進行邏輯回歸分析（后退法），并對其預測值進行ROC曲線分析。以100%-特異性（%）為橫坐標，以敏感度（%）為縱坐標繪制ROC曲線，計算ROC曲線下面積（AUC）以評估診斷效能，并截斷值、敏感度、特異性及約登指數進行評估。以Plt;0.05為差異有統計學意義。

2" 結果

2.1" 光譜CT定量增強參數比較

甲狀腺乳頭狀癌病變的AEF及ECV值低于正常甲狀腺組織的AEF及ECV值（UAEF=1311.00，PAEF=0.02；UECV=394.50，PECVlt;0.0001，表1、圖2）。

2.2" 光譜CT定量增強參數ROC曲線分析

AEF、ECV及AEF聯合ECV診斷PTC的ROC曲線下面積分別為0.623、0.887、0.907，約登指數分別為0.271、0.661、0.678。AEF聯合ECV診斷PTC的敏感度為71.19%，特異性為96.61%，截斷值為gt;0.697（表2、圖3）。AEF聯合ECV診斷PTC的邏輯回歸方程為Y=-0.033×AEF-0.185×ECV+10.084，Ygt;0.697診斷PTC。

3" 討論

甲狀腺癌是近年來癌癥中發病率中增長最快的腫瘤，目前已成為女性高發惡性腫瘤之一［22］。對于甲狀腺癌的診斷臨床上很大程度上依賴于超聲檢查聯合細針穿刺病理活檢，但細針穿刺活檢屬于有創性檢查［23］。有研究指出，細針穿刺抽吸活檢診斷PTC的準確率為71.37%，且易受腫瘤的最大徑、位置的影響，既而影響對PTC診斷的準確率［24］。而光譜CT主要借助對碘基圖的定量分析，可無創對甲狀腺結節的良惡性進行評估［25］，受腫瘤的大小、位置的影響較少。AEF及ECV是光譜CT基于碘基圖的重要CT增強參數，本研究發現AEF及ECV對甲狀腺乳頭狀癌具有較高的診斷價值，聯合評估價值診斷效能更高，特異性達96.61%，敏感度71.19%，ROC曲線下面積達0.907；而彩色多普勒超聲的特異性為85.0%～97.4%，敏感度為36.7%～61.0%［12］，其特異性和敏感度優于彩色多普勒超聲，說明其具有較高的判別價值。因此，光譜CT對于甲狀腺乳頭狀癌的診斷具有較高的臨床價值，AEF及ECV可以作為診斷甲狀腺乳頭狀癌的影像學標記物。

傳統AEF的計算是基于CT值進行計算，AEF計算方法：AEF=（動脈期CT值-平掃期CT值）/（靜脈期CT值-平掃期CT值）［26］。而本研究基于光譜碘基圖的計算公式為AEF=動脈期碘濃度/靜脈期碘濃度，可真實反應腫瘤病灶動脈期灌注與靜脈期灌注的比值。本研究證實甲狀腺乳頭狀癌的AEF顯著低于正常甲狀腺組織，與這一現象可能有關的病理學機制如下：分化程度不一的癌組織圍繞纖維血管中心，呈現為乳頭狀排列［8］，壓迫血管，進而導致灌注減低；甲狀腺乳頭狀癌明顯的纖維化表現［23］可使得病灶較正常甲狀腺動脈期強化程度減低，進而導致灌注減低；甲狀腺癌灶對周圍組織（脈管、濾泡細胞等）浸潤程度大于腫瘤新生血管的生成速度［3， 27-28］，因而相對正常甲狀腺組織甲狀腺乳頭狀癌灌注減低，屬于少血供病變［29］，故癌灶AEF值較正常甲狀腺值減低。

ECV反應了腫瘤內血管生長、基質纖維化程度及腫瘤微環境［30］，是血管內空間分數和細胞與血管之間的組織間隙體積分數之和，傳統基于CT值的計算公式［31］為ECV=（1-Hct）×（ΔHu腫瘤/ΔHu血池）（ΔHu腫瘤及ΔHu血池分別為腫瘤實性部分及病灶所在層面平衡期CT值與平掃期CT值的差值）。而基于碘基圖的計算公式為ECV=（1-Hct）×（T1t/T1b）（T1t及T1b分別為靜脈期組織內及血液內的碘濃度值），因此本研究所用的ECV的計算方法更能準確反映腫瘤血管生成、纖維化程度及微環境的變化；微環境是腫瘤生長的“小環境”，其與腫瘤相處作用，可抑制或增強腫瘤的生長、侵襲；腫瘤微環境中異常表達間質細胞分泌的趨化因子IL-6誘導血管內皮生長因子的合成以及CXCR7經ERK1/2磷酸化，均促進微環境血管生成［32］；本研究發現乳頭狀癌的ECV值低于正常甲狀腺組織，說明靜脈期腫瘤組織對于碘的攝取要顯著低于正常甲狀腺組織，進一步反映了甲狀腺乳頭狀癌腫瘤組織微環境的變化，可能的機制是：在甲狀腺乳頭狀癌細胞在腫瘤微環境的相互作用下，腫瘤新生血管生成、細胞外基質重塑，細胞外間隙更大，從而引起ECV的變化；腫瘤新生血管常比較豐富，但新生血管欠成熟，這會使血流量、血容量以及血管通透性增加［33］，進而導致ECV的變化；因此，ECV可作為一項新的影像學指標來定量評估腫瘤微環境變化的病理改變。

AEF、ECV及AEF聯合ECV診斷PTC的ROC曲線下面積分別為0.623、0.887及0.907， AEF聯合ECV診斷PTC的敏感度為71.19%，特異性為96.61%，截斷值為gt;0.697，二者聯合診斷價值較高，因此，在臨床實踐中，將二者聯合應用可顯著提高甲狀腺乳頭狀癌的診斷價值，將光譜CT常規應用與甲狀腺腫瘤的診斷上，可實現快速、無創、準確對甲狀腺乳頭狀癌的評估，可給予臨床一些提示，同時可作為甲狀腺乳頭狀癌的影像學診斷標志物。

盡管本研究創新地將AEF及ECV參數用于甲狀腺乳頭狀癌的評估。但本研究仍存在不足之處：病例納入數量較少，本研究只納入59例患者，研究結果有一定局限性；本研究僅納入了甲狀腺乳頭狀癌，未來研究需要納入更多的病例類型如甲狀腺濾泡癌以及良性病變如甲狀腺腫等，進一步探究AEF及ECV在不同亞型及病變中的鑒別診斷價值。

綜上，基于碘基圖的AEF及ECV可以簡便獲取，后處理方法簡單，操作性和可行性強［34］，兩者聯合使用對甲狀腺乳頭狀癌有較高診斷價值，可以作為甲狀腺乳頭狀癌的影像學診斷標志物。

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（編輯：林" 萍）