能譜CT定量參數(shù)鑒別脊柱肺癌骨轉(zhuǎn)移瘤及骨髓瘤的研究

張進++++++王藝婷++++++石瑞++++++王陽++++++張立超++++++劉旭++++++郭云仙

[摘要] 目的 探究寶石能譜CT（GSI）定量參數(shù)在鑒別脊柱肺癌骨轉(zhuǎn)移瘤和多發(fā)性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）溶骨性病灶的應(yīng)用潛力。 方法 應(yīng)用能譜CT掃描技術(shù)，對病灶感興趣區(qū)在各單能量圖像下的CT值及能譜曲線斜率進行兩樣本的Mann Whitney U檢驗的統(tǒng)計學分析。 結(jié)果 平掃后肺癌骨轉(zhuǎn)移病灶在40～90 keV對應(yīng)的CT值的中位數(shù)高于骨髓瘤病灶，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；平掃后肺癌轉(zhuǎn)移灶能譜曲線斜率（40～90 keV為參考點）的中位數(shù)大于骨髓瘤病灶，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；平掃后肺癌骨轉(zhuǎn)移病灶與骨髓瘤病灶在95～140 keV對應(yīng)的CT值的中位數(shù)相互比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。 結(jié)論 能譜CT能夠準確測量兩組病灶單能量下CT值及能譜曲線斜率，在兩類疾病的鑒別診斷中具有一定的應(yīng)用價值。

[關(guān)鍵詞] 能譜CT；肺癌骨轉(zhuǎn)移瘤；多發(fā)性骨髓瘤；CT值；能譜曲線斜率

[中圖分類號] R445.3 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2017）32-0113-04

[Abstract] Objective To explore the potential values of spectral CT quantitative parameters in differential diagnosis of spinal bone metastasis of lung cancer and spinal osteolytic lesions of multiple myeloma（MM）.Methods With the application of spectral CT， Mann Whitney U test was performed comparing CT values and slopes of the energy spectrum curves of focal areas of interest in respective single energy images. Results The median CT values of bone metastasis of lung cancer in 40-90keV were higher than that of multiple myeloma after plain scan，the difference was statistically significant（P<0.05）. The median slopes of the energy spectrum curves of bone metastasis of lung cancer was higher than that of multiple myeloma after plain scan ，the difference was statistically significant（P<0.05）， There was little difference between the median CT values of bone metastasis of lung cancer and multiple myeloma in 95-140keV after plain scan，the difference was not statistically significant（P>0.05）. Conclusion The spectrum CT can accurately measure the CT values and the slopes of the energy spectrum curves of spinal bone metastasis of lung cancer and spinal osteolytic lesions of MM， which shows certain clinical application values in the differential diagnosis of them.

[Key words] Spectral CT；Bone metastases of lung cancer；Multiple myeloma；CT values；Slopes of the energy spectrum curves

多發(fā)性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）和骨轉(zhuǎn)移瘤（bone metastases，BM）均為骨的惡性腫瘤性病變。兩者臨床表現(xiàn)相似，且在影像學上均可以表現(xiàn)為椎體溶骨性骨質(zhì)破壞或壓縮性骨折，因此，對其鑒別并且作出正確的影像診斷和制定治療方案具有重要的意義。以瞬時雙kVp為核心技術(shù)的能譜CT，利用能譜觀察與分析系統(tǒng)（GSI Viewer），同時觀察常規(guī)混合能量圖像（kVp）、單能量圖像（keV）及物質(zhì)分離的基物質(zhì)成像，對掃描對象進行物質(zhì)的定量分析[1]，進而反映出物質(zhì)的化學組成成分[2]。該研究綜合分析兩種疾病的病灶特征，進而研究能譜CT在兩種疾病的鑒別診斷方面的價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象

收集并分析2016年4月～2017年1月期間在我院經(jīng)過能譜CT掃描的肺癌伴有溶骨性脊柱骨轉(zhuǎn)移的患者及多發(fā)性骨髓瘤患者的影像資料42例。納入標準：（1）能譜CT檢查之前，所有受檢對象均未接受過任何抗腫瘤治療及影響骨代謝的藥物治療，（2）胸部、腹部或脊柱的能譜CT斷層圖像顯示有椎體可見溶骨性骨質(zhì)破壞灶；（3）全部骨髓瘤病例最終均經(jīng)骨髓穿刺活檢確診，（4）肺癌骨轉(zhuǎn)移病例最終均經(jīng)病理證實，確診原發(fā)病灶，對于肺癌骨轉(zhuǎn)移灶的診斷，其中2例病灶經(jīng)CT引導下骨質(zhì)穿刺活檢病理證實，15例轉(zhuǎn)移病灶經(jīng)臨床癥狀結(jié)合綜合影像學分析隨訪確診。對于診斷有爭議的病灶不納入研究。最終得到兩組樣本，肺癌骨轉(zhuǎn)移組為肺癌溶骨性脊柱骨轉(zhuǎn)移患者，包括患者17例（男12例，女5例，年齡36～78歲，中位年齡63歲）；骨髓瘤組為多發(fā)性骨髓瘤患者，包括患者25例（男13例，女12例，年齡42～67歲，中位年齡 53歲）。endprint

1.2 主要儀器

Discovery CT750 HD寶石能譜CT機（美國GE公司）；AW4.4后處理工作站（美國GE公司）。

1.3 掃描方法及參數(shù)

所有患者均利用GE寶石能譜CT（Discovery CT750 HD）在能譜掃描模式（GSI）下進行平掃，掃描參數(shù)：管電壓為80～140 kVp瞬時切換，自動mAs調(diào)制，層厚5.0 mm，間隔5.0 mm，矩陣512×512，螺距為0.984，轉(zhuǎn)速為0.6 s/周。

1.4 數(shù)據(jù)采集和圖像后處理

在單能重建算法下，將掃描所得到的單能量原始數(shù)據(jù)重建成1.25 mm層厚和層間距的Mono圖像，（1）選取掃描范圍內(nèi)面積最大的病灶；（2）采用最大層面全腫瘤區(qū)域法[3]選取感興趣區(qū)（region of interest，ROI），即選擇病灶的最大層面，將合適大小的圓形或橢圓形ROI放置于病灶中央，盡可能包繞病灶，但應(yīng)避開碎骨片、明顯的鈣化區(qū)及壞死區(qū)（圖1～4）。測量及分析的數(shù)據(jù)包括：（1）測量每個病灶感興趣區(qū)在40～140 keV（能量間隔為5 keV）不同能量水平下所對應(yīng)的CT值，（2）繪制各個病灶的能譜曲線，計算并分析其能譜曲線斜率（本實驗選取40～90keV作為斜率計算點），即斜率K=CT（40 keV）-CT（90 keV）/（90～40 keV）。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用 SPSS 17.0 軟件對測量所得的數(shù)據(jù)進行分析，先對兩組數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗，多發(fā)性骨髓瘤患者病灶的CT值在45 keV、50 keV、60 keV、65 keV、70 keV、75 keV單能量下，P>0.1，服從正態(tài)分布；其能譜曲線斜率及CT值在40 keV、55 keV以及80～140 keV單能量下，P<0.1，不服從正態(tài)分布；肺癌骨轉(zhuǎn)移患者病灶的能譜曲線斜率及CT值在40～140 keV單能量下，P<0.1，均不服從正態(tài)分布。采用兩樣本的Mann Whitney U檢驗分別比較兩種病例病灶的能譜曲線斜率（40～90 keV為參考點）及兩組病灶在各單能量下的CT值之間有差異， P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

平掃后肺癌骨轉(zhuǎn)移組在40～90 keV對應(yīng)的CT值的中位數(shù)高于骨髓瘤組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；平掃后肺癌骨轉(zhuǎn)移組能譜曲線斜率（40～90 keV為參考點）的中位數(shù)大于骨髓瘤組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；平掃后肺癌骨轉(zhuǎn)移組與骨髓瘤組在95～140 keV對應(yīng)的CT值的中位數(shù)相互比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。見表1、2。

3 討論

肺癌是癌癥相關(guān)死亡的首要原因，約15%～40%的肺癌患者會發(fā)生骨轉(zhuǎn)移現(xiàn)象[4，5]，此時肺癌已經(jīng)發(fā)展到晚期，患者的生存質(zhì)量大大降低[6-8]。研究表明，肺癌骨轉(zhuǎn)移患者中有80%是初診時即被確診[9]；多發(fā)性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）是一種產(chǎn)生在骨髓的惡性漿細胞克隆性腫瘤[10]，由于瘤細胞呈局灶型區(qū)域性分布，其細胞的形態(tài)呈多樣性，從成熟的漿細胞到原始或間變性瘤細胞均可見。多發(fā)性骨髓瘤與肺癌骨轉(zhuǎn)移瘤病灶的不同之處在于，后者的溶骨性破壞多主要表現(xiàn)為浸潤性破壞，這種病理學行為導致了肺癌骨轉(zhuǎn)移病灶形態(tài)不規(guī)則，范圍較廣，直徑較大，而骨髓瘤病灶由于主要是膨脹性生長，周圍骨組織受壓，腫瘤多呈現(xiàn)穿鑿樣改變，病灶范圍較小，直徑相對亦較小[11]。

不同的CT值反映的是物質(zhì)材料的密度的不同，同時，能譜CT使得同一種物質(zhì)在不同的單能X線下展現(xiàn)出不一樣的密度特征。本研究表明，能譜CT掃描之后，肺癌脊柱骨轉(zhuǎn)移病灶在40～90 keV下的CT值高于骨髓瘤病灶（P<0.05）（表1），而在95～140 keV下兩者的CT值無明顯差異，兩者的組織成分、密度不同。而導致了CT值的不同；兩種病灶的單能特征曲線在低能量區(qū)段表現(xiàn)出顯著的差異性，也說明低能量下對病灶的CT值影響更大，與有些研究[12，13]的結(jié)果一致，證明了能譜CT在相應(yīng)的低keV條件下更容易區(qū)分二種病灶。

每一條能譜曲線對應(yīng)了相應(yīng)的物質(zhì)成分，能譜曲線走向重合或者接近往往提示著病灶的組織來源相似，因此能譜曲線可反映病變組織的起源以及用于不同來源病灶的鑒別[14，15]。分別繪制兩種脊柱惡性腫瘤病灶的能譜曲線并對其進行比較分析，發(fā)現(xiàn)兩組曲線走形有一定的差異，肺癌脊柱骨轉(zhuǎn)移灶在40～90 keV時的CT值高于多發(fā)性骨髓瘤。將兩種病灶40～90keV段的曲線斜率比較，發(fā)現(xiàn)肺癌骨轉(zhuǎn)移的斜率比多發(fā)性骨髓瘤高（表1）將兩種患者的能譜曲線斜率按從小到大的順序排序，畫出斜率變化圖，可以看出，本次研究中肺癌脊柱轉(zhuǎn)移的患者能譜曲線斜率均明顯高于多發(fā)性骨髓瘤的患者（圖5）。

本研究證實能譜CT對肺癌脊柱轉(zhuǎn)移灶和骨髓瘤脊柱病灶的診斷及鑒別診斷具有一定的臨床應(yīng)用價值，但也具有一定的局限性：①本次研究納入的樣本數(shù)目有限，尚不能實現(xiàn)大樣本研究；②本研究只進行了平掃的研究，未全面分析能譜CT 掃描模式下增強后病灶的相應(yīng)特征；③僅對臨床和統(tǒng)計學上最常見的肺癌脊柱轉(zhuǎn)移灶和多發(fā)性骨髓瘤的脊柱病灶進行了比較，未能進行其他惡性腫瘤的脊柱轉(zhuǎn)移灶與多發(fā)性骨髓瘤脊柱病灶的比較。隨著人們對其研究的不斷深入和掃描技術(shù)的進一步改進，能譜CT將會對脊柱惡性腫瘤不同性質(zhì)病灶的鑒別診斷產(chǎn)生更大的影響作用。

[參考文獻]

[1] Lv P，Xiao ZL，Chen K，et al. Spectral CT in patients with small HCC：Investigation of image quality and diagnostic accuracy[J]. European Radiology，2012，22（10）：2117-2124.endprint

[2] 鞠燁，劉愛連，汪禾青，等.能譜曲線鑒別診斷良惡性漿膜腔積液[J]. 中國醫(yī)學影像技術(shù)，2012， 28（12）：2239-2242.

[3] 王利軍，王志琴. 第二代雙源CT flash序列評價高心率冠脈成像初步研究[J]. 中外醫(yī)學研究， 2011，9（22）：46-47.

[4] Yu L，Primak AX，Mccollough C. Image quality optimiza- tion and evaluation of linearly mixed images in dual-source，dual-energy CT[J]. Medical Physics，2009，36（3）： 1019-1024.

[5] Schenzle JC，Sommer WH，Neumaier K，et al. Dual energy CT of the chest：How about the dose？[J]. Investigative Radiology，2010，45（6）：347.

[6] Mitchell M，Goodsitt，Christodoulou E G，et al. Accuracies of the synthesized monochromatic CT numbers and effective atomic numbers obtained with a rapid kVp switching dual energy CT scanner[J]. Medical Physics，2011，38（4）：2222-2232.

[7] Ko JP，Brandman S，Stember J，et al. Dual-energy computed tomography：Concepts，performance， and thora- cic applications[J]. Journal of Thoracic Imaging，2012， 27（1）：7-22.

[8] 陳群英，呂玉玲，張西亞，等. CT探測器技術(shù)特性與新材質(zhì)的臨床應(yīng)用[J]. 生物醫(yī)學工程與臨床，2010，14（1）：73-76.

[9] Barnes GT，Sones RA，Tesic MM，et al. Detector for dual-energy digital radiography[J]. Radiology，1985，156（2）：537-540.

[10] Siewerdsen JH，Jaffray DA. Cone beam computer tomogra- phy with a flat panel imager：Magnitude and effect of X-ray scatter[J]. Medical Physics，2001，28（2）：220-231.

[11] Zheng XH，Guan YS，Zhou XP，et al. Detection of hypervascular hepatocellular carcinoma： Comparison of multi-detector CT with digital subtraction angiography and Lipiodol CT.[J].World J Gastroenterol，2005，11（2）：200-203.

[12] 陳安良，劉愛連，劉靜紅，等. 平掃CT能譜成像對乏脂肪腎血管平滑肌脂肪瘤與腎透明細胞癌的鑒別價值[J]. 臨床放射學雜志，2016，35（2）：245-249.

[13] 遲永堃，王之龍，李曉婷，等. 影響淋巴瘤能譜CT單能CT值的相關(guān)因素分析[J]. 中國醫(yī)學影像技術(shù)，2012，28（5）：1001-1005.

[14] 鄧明，王良，張進華，等. 寶石能譜CT多參數(shù)成像在鑒別前列腺癌與前列腺增生結(jié)節(jié)中的價值[J]. 臨床放射學雜志，2016，35（1）：118-122.

[15] 何川東，周瑩，黃丹，等. 寶石CT能譜成像在肝癌經(jīng)皮肝動脈化療栓塞術(shù)后療效評估及隨訪中的應(yīng)用價值[J]. 介入放射學雜志，2016，25（1）：34-39.

（收稿日期：2017-09-03）endprint