實性肺癌能譜CT 參數與Ki-67 表達水平的相關性研究

田雙鳳 楊萌 夏建國 田為中 李瑗 胡劍峰

肺癌的發病率和病死率居各類腫瘤之首，且發病率逐年上升［1］。目前，手術切除為肺癌患者的長期生存和治愈提供了機會［2］。然而，即使在根治性切除后，仍有30%～55%肺癌患者復發并死于肺癌［3］。Ki-67 被認為是與細胞增殖和腫瘤異質性相關的關鍵標志物［4］，已經在肺癌患者的治療和預后中顯示出重要的臨床價值［5］。通常采用免疫組織化學檢測活檢肺癌組織中Ki-67 表達水平，由于個別病例的樣本量較小或樣本選擇不具代表性而達不到診斷要求，能譜CT 成像是一種新的成像方法，除了揭示腫瘤CT 形態特征，還能提供更多定量信息，揭示組織一定的生物學特征，可能對反映肺癌組織內Ki-67 表達水平有重要價值。本研究旨在探討實體性肺癌能譜CT 定量參數和Ki-67 表達水平之間的關系。

資料與方法

1.臨床資料

本研究回顧性收集了從2018 年7 月～2020 年2 月209 例到我院就診經手術切除或活檢證實為肺癌的患者，所有患者手術或活檢前均用Revolution CT（GE Healthcare）行能譜增強胸部CT成像掃描。入組標準：（1）無CT 增強掃描檢查相關禁忌證；（2）患者屏氣配合良好；（3）圖像清晰；（4）胸部CT 顯示為最大徑大于10 mm 的實性結節或腫塊；（5）經組織病理學證實為原發性肺癌（不區分病理類型），并測定Ki-67 陽性癌細胞表達百分率。209 例患者中，18 例病變最大徑小于等于10 mm，30 例病變呈磨玻璃樣影，9 例病例未完成免疫組織化學檢測Ki-67 陽性癌細胞百分率，均予以排除，最后共納入152 例患者。

2.檢查方法

胸部增強CT 檢查采用GE Revolution CT，能譜CT 成像掃描模式獲取圖像。患者取仰臥位，雙臂置于頭部兩側，在其深吸氣后屏氣狀態下掃描，掃描范圍從肺底到肺尖。掃描參數：高、低能量（140 和80 kVp）快速（0.25 ms）切換，管電流自動調節，X 線球管轉速0.5 s/r，掃描層厚為5 mm，層間距為5 mm，自動重組為1.25 mm 層厚及層間距的圖像，螺距為0.992。采用高壓注射器將對比劑（碘海醇300 mg I/L）經外周靜脈以2.5 ml/s 注入，劑量為80 ml。注射結束后，采用Smart Phase 閾值觸發技術開始動脈期掃描（監測層面置于降主動脈，觸發閾值為120 HU），動脈期掃描之后延遲20 s行靜脈期掃描。

3.圖像的后處理及數據分析

將獲得的靜脈期1.25 mm 層厚原始圖像傳輸至GE AW 4.7 后處理工作站進行后處理，應用能譜分析軟件（GSI Viewer）進行圖像分析處理，自動生成40～140 keV 單能量圖像和碘基圖。結合病理結果，將興趣區（region of interest，ROI）放置于腫塊或結節相對均勻的區域（ROI 盡可能大的包括病灶實性成分）。使用復制粘貼功能，確保在單能量圖像和碘基圖像上勾畫的ROI 形狀、位置及面積相同。由同一個影像科醫師勾畫所有的ROI，以避免觀察者之間的誤差，且注意避開液化、壞死、肺不張、血管及鈣化等區域。在連續三個層面上分別測量病灶和同層面動脈的能譜參數后，再取平均值。分別從增強后靜脈期的40、70 和100 keV單能量圖像和碘基圖像上測量靜脈期病灶的40、70 和100 keV 時的CT 值（CT40keV、CT70keV、CT100keV）、碘濃度（iodine concentration，IC）。為了減少患者循環狀態和掃描次數引起的變異，將病變的IC 除以同層面主動脈或鎖骨下動脈的IC，得到標準化碘濃度（normalized iodine concentration，NIC）。采用如下公式計算能譜衰減曲線斜率（K）：

4.Ki-67 免疫組織化學檢測及分組

根據免疫組織化學檢查Ki-67 陽性癌細胞百分率，Ki-67 值大于30%為高水平組，10%～30%為中水平組，小于等于10%為低水平組。

5.統計學分析

采用SPSS 20.0 軟件進行統計學分析。單因素方差分析Ki-67 高、中和低表達組間肺癌能譜成像定量參數的差異，LSD-t 兩兩比較進一步分析兩組間定量參數的差異。Spearman 相關分析Ki-67 表達水平與能譜定量參數的相關性：0～0.30（弱相關）、0.31～0.70（中度相關）、0.71～1.00（強相關）。另外，繪制了具有統計學差異能譜參數的受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic，ROC），并用曲線下面積（area under curve，AUC）、敏感度、特異度衡量各參數的鑒別診斷性能。P＜0.05 認為有統計學意義（P 值均為雙側）。

結果

152 例實性肺癌患者中Ki-67 高水平組90 例（腺癌31 例、鱗癌35 例、小細胞肺癌18 例、腺鱗癌2 例、腺癌合并神經內分泌癌3 例、黏液性表皮樣癌1 例），中水平組41 例（腺癌31 例、鱗癌9例、腺鱗癌1 例），低水平組21 例（腺癌19 例、鱗癌2 例）。三組患者靜脈期能譜CT 圖像如圖1～3所示。

1.Ki-67 各組間能譜參數單因素方差分析及LSD-t 比較（表1）

實性肺癌Ki-67 高、中、低水平三組間靜脈期的IC、NIC、CT40keV、CT70keV、K 差異均具有統計學意義（P 均＜0.05）。高水平組靜脈期的所有能譜參數均低于低水平組及中水平組，且均有顯著差異性（P＜0.05）；中水平組靜脈期所有能譜參數與低水平組之間差異均無統計學意義（P＞0.05）。

2.Ki-67 表達水平與能譜定量參數Spearman相關性分析（表2）

Spearman 非參數相關分析顯示靜脈期IC、CT40keV、K 和Ki-67 表達水平呈中度負相關（r=-0.415，r=-0.392，r=-0.417，P 均＜0.001）；靜脈期NIC、CT70keV與Ki-67 表達水平呈弱負相關（r=-0.278，r=-0.265，P 均＜0.001）。

表1 各組間能譜參數比較（±s）

表1 各組間能譜參數比較（±s）

注：IC：碘濃度；NIC：標準碘濃度；CT40keV：40 keV CT 值；CT70keV：70 keV CT 值；K：能譜曲線斜率；單因素方差分析三組間能譜參數差異；LSD-t 檢驗組內能譜參數差異；與高表達組比較，*P<0.05。

圖1 患者，女，70歲，Ki-67 值5%，右肺中葉腺癌靜脈期能譜CT 圖。a)碘基物質圖，IC=25.50 mg/ml；b)40 keV 單能量圖像，CT40keV=230.78 HU；c)70 keV 單能量圖像，CT70keV=86.54 HU；d)能譜曲線圖，K=3.0 圖2 患者，女，64歲，Ki-67 值20%，左肺上葉腺癌靜脈期能譜CT 圖。a)碘基物質圖，IC=23.55 mg/ml；b)40 keV 單能量圖像，CT40keV=225.11 HU；c)70 keV 單能量圖像，CT70keV=91.49 HU；d)能譜曲線圖，K=3.068 圖3 患者，男，71歲，Ki-67 值為70%，右肺上葉鱗癌靜脈期能譜CT 圖。a)碘基物質圖，IC=25.39 mg/ml；b)40 keV 單能量圖像，CT40keV=227.56 HU；c)70 keV 單能量圖像，CT70keV=84.20 HU；d)能譜曲線圖，K=2.6075

表2 各能譜參數與Ki-67 表達水平相關性

3.Ki-67 高水平與非高水平間統計學差異的能譜參數ROC 曲線分析

根據上述分析可知，Ki-67 高水平組的IC、NIC、CT40keV、CT70keV、K 分別與中、低水平組均有統計學差異。而中水平組與低水平組各能譜定量參數均無顯著差異。因此，本研究主要分析IC、NIC、CT40keV、CT70keV、K 在鑒別Ki-67 高水平組與非高水平組的效能。ROC 曲線分析表明，在鑒別Ki-67 高水平組和非高水平組，IC 及K 是鑒別Ki-67 高水平與非高水平的有效參數。IC 的敏感度、特異度、AUC、約登指數分別為69.4%、74.4%、0.745、0.438，最佳閾值為22.80；K 的敏感度、特異度、AUC、約登指數分別為69.4%、74.4%、0.746、0.438，最佳閾值為2.71（圖4）。

討論

Ki-67 蛋白存在于細胞周期的活躍期（G1、S、G2 和有絲分裂），但在靜息細胞（G0）中不表達［6］。大量薈萃分析表明，Ki-67 高水平與肺腫瘤切除后預后差［7］、疾病無瘤生存期短［8］及無復發生存期短［9］相關。以往也有研究者［10,11］采用MRI、PET-CT對肺癌Ki-67 表達水平進行研究，但是這些研究的成像方式復雜，且費用高昂。能譜CT 成像是一種新的成像方法，除了揭示腫瘤CT 形態特征，還能提供更多定量信息。能譜CT 成像采用單管快速切換技術，可在一次旋轉過程中實現高低能量（140 kVp 和80 kVp）的快速切換。能譜成像可以生成101 組40～140 keV 的單色圖像，優化成像質量，提高圖像對比度，也可以生成反映腫瘤血流的碘物質分解圖像和反映不同化學成分和物質結構的能譜衰減曲線，進行多參數定量分析［12-14］，有助于對肺癌的生物學行為進行評估。

圖4 鑒別實性肺癌Ki-67 高水平與非高水平組ROC 曲線

本研究發現肺癌靜脈期IC、CT40keV與Ki-67 表達水平呈中度負相關（P＜0.001）；靜脈期NIC、CT70keV與Ki-67 表達水平呈弱負相關（P＜0.001）。Ki-67高水平組靜脈期IC、NIC、CT40keV、CT70keV均分別低于中、低水平組，差異有顯著性（P＜0.05）。IC 可以作為腫瘤血流分布的影像學標志物，也就是Ki-67 高水平組肺癌腫瘤血供低于中、低水平組。靜脈期CT40keV、CT70keV指在40 和70 keV 單能量時病灶的CT 值，代表了病灶的增強程度。以往研究［15,16］認為腫瘤組織Ki-67 值越高，細胞增殖和生長越活躍，血供越豐富，強化程度越高，導致NIC、CT40keV、CT70keV值越高。本研究與以往研究不同，一種可能的解釋是，Ki-67 高水平的肺癌增殖能力強，瘤內細胞密度較大，生長速度快的部分血供相對不足，導致IC、NIC、CT40keV、CT70keV降低。李夢穎等［17,18］報道肺浸潤性腺癌Ki-67 表達與動靜脈期碘濃度呈負相關（P＜0.05）；Lin 等［5］研究發現非小細胞肺癌高表達組動靜脈期NIC、CT70keV顯著低于低表達組（P＜0.05）；與本研究結果類似。而Chen 等［19］發現肺腺癌的動靜脈期CT40keV和CT70keV與Ki-67 標記指數呈中度正相關，且Ki-67 標記指數四個等級間動靜脈期CT70keV有顯著差異（P＜0.05）。

研究結果表明肺癌靜脈期K 與Ki-67 表達水平呈中度負相關（P＜0.001）；肺癌Ki-67 高水平組靜脈期的K 低于中、低表達組，且差異具有統計學意義（P＜0.05）。不同的化學成分和組織結構具有不同的能譜曲線，因此能譜曲線的斜率能夠區分肺癌不同Ki-67 表達水平。腫瘤Ki-67 表達水平越高，其內部細胞密度越大，細胞的核漿比越大、大分子蛋白含量越高、細胞外間隙越小［5,10］。Karaman 等［10,20］報 道MRI 的ADC 值、ADCmin 值與Ki-67 增殖指數呈顯著負相關（P＜0.001）。ADC值是描述水在組織中擴散的定量參數。腫瘤Ki-67 表達水平越高，腫瘤內細胞密度越大，細胞外間隙越小，導致腫瘤內水分子擴散受限。肺癌靜脈期的K 反映了高增殖能力腫瘤內的復雜化學成分和組織結構。Lin 等［5］報道非小細胞肺癌Ki-67 高表達組動靜脈期的K（40～100 keV 范圍）均低于低表達組，差異有顯著性（P＜0.05）。而Chen 等［19］報道肺腺癌Ki-67 標記指數四個等級間動靜脈期K（40～70 keV 范圍）無顯著差異性（P＞0.05）。筆者認為這可能是計算能譜曲線斜率范圍不同造成的。

本研究存在一些局限性。首先，為了確保腫塊或結節中放置ROI 的準確性，排除了最大直徑小于10 mm 的腫瘤；其次，本組數據中Ki-6 低表達組病例相對較少；再次，根據研究結果，Ki-67 表達分級與能譜參數呈顯著負相關，但相關系數較小；最后，由于腫瘤存在異質性，雖然ROI 盡可能最大的包括層面內病灶實性成分，但是筆者只選擇了測量三個層面，沒有將腫塊的整個實性成分包括在內，所有ROI 不一定能代表整個腫瘤。

總之，實性肺癌能譜CT 定量參數與Ki-67 表達水平存在一定的相關性。本研究有助于術前評估肺癌癌細胞的增殖生長能力，并為臨床醫生確定治療方案和評估患者預后提供一定參考。