一站式CT能譜灌注成像預測兔腋窩淋巴結性質

王 博，譚紅娜，王攀鴿，侯 平，梁 盼，高劍波*

(1.鄭州大學第一附屬醫院放射科，河南 鄭州 450052；2.河南省人民醫院放射科，河南 鄭州 450003)

乳腺癌是嚴重危害女性健康的常見惡性腫瘤之一，術前明確腋窩淋巴結狀態，對于治療及預后評估至關重要[1]。一站式CT能譜灌注成像技術兼具常規CT灌注成像和能譜成像的優勢，可提供多個定量參數，全面反映組織和病變特性，有利于提高診斷準確性，目前已初步用于研究兔VX2模型及孤立性肺結節性質[2-3]。本研究采用一站式CT能譜灌注成像技術，分析兔腋窩轉移性和炎性淋巴結灌注參數及能譜參數特征，比較不同參數的診斷效能。

1 材料與方法

1.1 研究對象 60只健康新西蘭純種雌性大白兔(鄭州大學實驗動物中心提供，許可證號：豫2006-0003)，體質量2.50～3.00 kg，平均(2.77±1.43)kg，隨機分為2組，每組30只，分別建立乳腺癌腋窩轉移淋巴結模型(轉移組)和腋窩炎性淋巴結模型(炎癥組)。

1.2 動物模型建立

1.2.1 轉移組 采用VX2腫瘤株建立腫瘤荷瘤模型，取VX2腫瘤剪成1 cm3左右組織塊，與等滲氯化鈉混合制成VX2組織懸浮液，取1 ml懸浮液注入實驗兔單側胸壁第2乳墊處建立兔乳腺癌模型，于第4周末觀察腫瘤生長情況，同側腋窩觸及腫大淋巴結，即腋窩轉移淋巴結模型建立成功。

1.2.2 炎癥組 將蛋黃與無菌生理鹽水勻速攪拌配成蛋黃乳膠，注射1 ml蛋黃乳膠于單側胸壁第2乳墊處及同側前肢腋側皮下，于第4周末腋窩觸及腫大淋巴結即腋窩炎性淋巴結模型建立成功。

1.3 CT掃描 采用GE Discovery HD750 CT掃描儀。于建模后第4周末對實驗兔行一站式CT能譜灌注成像檢查。檢查前將24G密閉式靜脈留置針置入兔耳緣靜脈，深度麻醉實驗兔，仰臥保定于掃描床，充分暴露腋窩。先行CT平掃，范圍自頸根部至腫瘤部位，管電壓80 kV，管電流100 mA，螺距0.984，矩陣512×512，層厚0.625 mm，間隔0.625 mm。依據CT平掃圖像所顯示雙側腋窩淋巴結的范圍，確定增強掃描的掃描起始和結束層面。采用雙筒高壓注射器以0.5 ml/s的流率經兔耳緣靜脈團注對比劑(碘克沙醇，320 mgI/ml)，對比劑總量4 ml，后追加8 ml生理鹽水。采用GSI Perfusion軟件進行連續動態掃描，注射對比劑后10 s開始掃描，每2 s掃描1次，共掃描25個時相。增強掃描參數：管電壓為高低能量(140、 80 kVp)瞬間切換，管電流260 mA，螺距0.984，矩陣512×512，層厚1.25 mm，間隔1.25 mm。

1.4 圖像后處理 采用GE AW 4.6后處理工作站，對短徑>5 mm的腋窩淋巴結進行測量。應用Perfusion 4-body tumor軟件，選擇主動脈作為輸入動脈，在同一層面分別于淋巴結和主動脈內勾畫ROI，盡量確保ROI大小及形態一致，淋巴結ROI盡量避開壞死液化區，測量3次取平均值。灌注軟件自動分析獲得反映病變灌注狀態的血容量(blood volume， BV)、血流量(blood flow， BF)、平均通過時間(mean transit time， MTT)、表面通透性(permeability surface， PS)參數值及相應偽彩圖。

選擇延遲34 s和58 s(對應第12和24掃描時相)的灌注掃描圖像作為動脈期和靜脈期圖像。采用GSI Viewer軟件，在動脈期和靜脈期碘基圖上分別于淋巴結和主動脈處放置ROI，測量其碘濃度(iodine concentration， IC)；以同層主動脈IC為參照，計算標準化碘基值(normalized iodine concentration， NIC)，NIC=淋巴結IC/主動脈IC；分析動脈期和靜脈期圖像淋巴結在40～70 keV間的能譜曲線斜率(λ)，λ=(40 keV CT值-70 keV CT值)/30 keV CT值。

1.5 病理檢查 完成CT檢查后處死實驗兔，暴露并標記腋窩短徑>5 mm的淋巴結，記錄其方位、個數，與CT所見進行對照。對標記的淋巴結進行大體病理分析及HE染色。

1.6 統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件。計量資料以±s表示。組間CT灌注參數和能譜參數的比較采用兩獨立樣本t檢驗，并對差異有統計學意義的參數建立Logistic回歸模型，獲得有統計學意義的聯合參數方程。繪制ROC曲線，評價各參數和聯合參數方程鑒別轉移淋巴結與炎性淋巴結的效能。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

30只建立乳腺癌模型的實驗兔中，5只實驗兔在建模過程中處死以觀察腫瘤和腋窩淋巴結生長情況，1只因肺部感染死亡，最終24只實驗兔建模成功，乳腺癌病灶直徑為(36.10±2.62)mm。30只炎癥組實驗兔中，2只實驗兔感染死亡，最終28只實驗兔建模成功。以病理結果為金標準，逐一在CT圖像上對照標記的腋窩淋巴結，共獲得轉移性淋巴結36枚(轉移組)，短徑5.28～11.74 mm，平均(7.50±1.84)mm；炎性淋巴結43枚(炎性組)，短徑5.10～9.38 mm，平均(6.71±1.10)mm。

轉移組淋巴結BF、BV均明顯高于炎性組(P均<0.05)，而2組間PS、MTT差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表1、圖1。轉移組淋巴結動脈期及靜脈期IC、NIC、λ均高于炎性組(P均<0.05)，見表2、圖2。

Logistic回歸結果顯示，聯合參數BF+動脈期λ、BF+靜脈期λ、BF+動脈期λ+靜脈期λ的概率方程有統計學意義(P均<0.05)，分別為：P=0.041BF+2.910動脈期λ-12.134、P=0.055BF+2.145靜脈期λ-12.248、P=0.047BF+2.768動脈期λ+1.798靜脈期λ-19.072。差異有統計學意義的CT灌注能譜參數BF、BV、IC、NIC、λ和3種聯合參數的ROC曲線分析結果見表3、圖3。聯合參數(BF+動脈期λ+靜脈期λ)的AUC為0.942，以0.65為臨界值，其診斷實驗兔腋窩乳腺癌轉移性淋巴結與炎性淋巴結的敏感度和特異度分別為79.68%和95.92%。

3 討論

CT灌注和CT能譜成像已用于判斷頸部或縱隔淋巴結性質及來源[4-6]，目前對于腋窩淋巴結的研究尚處于初步階段。一站式CT能譜灌注成像技術可在能譜成像條件下對病灶進行灌注掃描，每一時相的灌注圖像均為能譜圖像，可獲得多個時相的灌注和能譜參數，為判斷病變來源及性質提供更可靠的診斷依據。

表1 實驗兔轉移組與炎性組淋巴結CT灌注參數比較(±s)

表1 實驗兔轉移組與炎性組淋巴結CT灌注參數比較(±s)

組別BF[ml/(min·100 g)]BV(ml/100 g)MTT(s)PS [ml/(min·100 g)]轉移組(n=36)73.13±28.456.29±2.458.46±4.5419.79±13.90炎性組(n=43)43.56±22.154.84±2.449.90±4.4416.18±8.63t值3.7872.632-1.4311.024P值0.0010.0100.1570.524

表2 實驗兔轉移組與炎性組淋巴結能譜參數IC、NIC、λ比較(±s)

表2 實驗兔轉移組與炎性組淋巴結能譜參數IC、NIC、λ比較(±s)

組別動脈期IC(×103 μg/ml)NICλ靜脈期IC(×103 μg/ml)NICλ轉移組(n=36)2.89±10.010.20±0.033.66±0.633.23±9.540.33±0.064.69±1.03炎癥組(n=43)2.46±8.720.17±0.312.90±0.282.48±7.050.26±0.073.67±0.53t值2.1423.9415.3663.8592.3964.856P值0.032<0.001<0.0010.0010.017<0.001

表3 CT能譜灌注參數和聯合參數鑒別實驗兔腋窩轉移性與炎性淋巴結的效能

圖1 實驗兔腋窩淋巴結CT灌注圖像 A～D.轉移性淋巴結，依次為BF、BV、MTT和PS偽彩圖； E～H.炎性淋巴結，依次為BF、BV、MTT和PS偽彩圖

圖2 實驗兔腋窩淋巴結能譜圖像 A.轉移性淋巴結動脈期碘圖； B.炎性淋巴結動脈期碘圖； C.動脈期能譜曲線； D.轉移性淋巴結靜脈期碘圖； E.炎性淋巴結靜脈期碘圖； F.靜脈期能譜曲線 (L1：炎性淋巴結；L2：轉移性淋巴結)

本研究中轉移組兔腋窩淋巴結BF、BV高于炎癥組，而PS、MTT差異無統計學意義，與劉云等[7-8]的結果一致。轉移性淋巴結受腫瘤細胞侵犯，形成大量雜亂紆曲的新生血管，血流動力學呈高灌注狀態[9]，故其BF明顯高于炎性淋巴結。MTT反映對比劑通過靶區毛細血管網所用時間，路徑不同，通過時間亦不同。轉移性淋巴結內新生血管內壓力增大、流速增快，血液循環時間縮短，表現為MTT值減低；而BV值受BF和MTT影響而高于炎性淋巴結。PS為血液由毛細血管內皮進入細胞間隙的單向傳輸率[10]，轉移性淋巴結內新生血管基底膜不完整且管壁通透性高， PS值升高；但本研究中組間MTT值和PS值差異無統計學意義，可能因腫瘤和炎癥浸潤在侵及血管外間隙時具有類似行為，新生血管和細胞因子介導的炎癥誘導血管內皮和血管功能的變化相似所致。

因實驗個體間存在偏差，經標準化的NIC能更直觀準確地反映病變對碘的攝取能力，能譜衰減曲線反映質量吸收系數隨能量變化的規律。因能量較高時X線衰減系數隨keV變化不大，本研究僅計算淋巴結在40～70 keV之間能譜曲線的斜率λ。

本研究結果顯示轉移組淋巴結動脈期和靜脈期IC、NIC、λ均高于炎癥組，與Liu等[11]研究結果一致，而與楊亮等[5,12]的結果相悖，可能與入組樣本量不同且良惡性病變種類不同有關。本研究中轉移組淋巴結大部分未發生液化壞死，血供仍較豐富，而炎癥組淋巴結則表現為以細胞增生為主的慢性淋巴結炎，其IC及NIC均低于轉移組。本研究中轉移組淋巴結動脈期及靜脈期λ均高于炎癥組，提示2種淋巴結內部結構存在差異[11，13-14]，可能轉移性淋巴結內正常結構被腫瘤細胞取代，而炎性淋巴結內是增生的淋巴濾泡，二者對X線的衰減程度不同，且碘對比劑可增強轉移性淋巴結的吸收系數，導致能譜曲線斜率存在差異。

圖3 CT能譜灌注參數鑒別腋窩淋巴結的ROC曲線 A.灌注參數； B.能譜參數； C.聯合參數

一站式CT能譜灌注成像具有多參數優勢，多參數聯合診斷結果的可靠性更高[15]。Logistic回歸和ROC曲線綜合分析結果顯示，本研究中3個聯合參數均有較高AUC和約登指數，以聯合參數BF+動脈期λ+靜脈期λ的AUC最高，為0.942，約登指數為0.756。雖然聯合參數BF+動脈期λ的特異度可達100%，但敏感度僅為72.73%，假陰性率高。

本研究尚處于探索階段，其主要不足有：①未設立單一灌注成像或能譜成像作為對照；②未對原發乳腺癌與轉移性淋巴結間的參數進行相關分析。

總之，一站式CT能譜灌注成像技術可同時獲得灌注和能譜參數，對鑒別實驗兔腋窩乳腺癌轉移性淋巴結與炎性淋巴結診斷效能較好，多參數聯合應用價值更高。