不同能量段能譜曲線斜率鑒別肺腺癌亞型的診斷效能

張忠偉，陳盈，樊樹峰

能譜曲線反映被檢物質對X線吸收衰減值隨射線能量變化的規律，每種物質都具有獨特的能譜曲線[1]。作為一項能譜CT檢查定量參數，其在疾病檢查、鑒別及療效評估等方面得到了廣泛研究[2-4]。2015年WHO分類標準[5]將肺腺癌分為浸潤前病變、微浸潤腺癌（MIA）和浸潤性腺癌（IAC），浸潤前病變包括不典型腺瘤樣增生（AAH）和原位腺癌（AIS）。浸潤前病變、MIA在臨床治療決策與預后方面和IAC有很大差異，因而既往大部分研究將浸潤前病變和MIA歸為非浸潤一類[3，6]。有研究發現，能譜曲線斜率在非浸潤和IAC鑒別診斷中具有重要價值[3，7-8]，但其診斷效能差異較大，可能與用來計算的能量段不同有關。本研究將能譜曲線分為低能量段（40～70keV）、中能量段（70～100 keV）、高能量段（100～140 keV）和全能量段（40～140keV），比較不同能量段能譜曲線斜率鑒別肺腺癌亞型的價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究為回顧性研究，研究方案通過寧波市醫療中心李惠利醫院倫理委員會審查（批件編號：KY2022PJ066），患者知情同意書已免除。收集2016年9月至2019年6月確診為肺腺癌患者的臨床及影像資料，所有患者在病理確診前2周內行能譜CT檢查。按病理結果分為非浸潤組（AIS+MIA）和浸潤組（IAC）。納入標準：（1）病灶直徑6～30 mm；（2）病理結果由穿刺活檢及手術切除確診。排除標準：（1）檢查前接受抗腫瘤藥物治療；（2）圖像偽影重，質量較差；（3）病灶主要呈囊性而影響測量。共118例患者納入研究，男47例，女71例；平均年齡（54±10）歲；共有病灶125個，其中AIS 14個，MIA 36個，IAC 75個。

1.2 能譜CT檢查方法 所有檢查均在美國GE公司生產的Discovery 750 CT機進行。患者采用頭先進仰臥體位，平靜吸氣后屏氣掃描，掃描范圍從胸廓入口至膈底。采用寶石能譜成像（GSI）模式平掃，管電流設為自動毫安，管電壓為80/140kV瞬時切換，準直器寬度為80mm，螺距為0.992∶1，掃描層厚/層間距均為5 mm，重建層厚/層間距均為1.25 mm用于后處理分析。

1.3 圖像后處理 將數據導入后處理工作站ADW 4.7中，應用GSI軟件包重建出40～140 keV共101組單能量圖像。由兩位放射科醫師（分別有7和10年工齡）采用盲法分別以圓形標記在病灶最大層面勾畫感興趣區（ROI），盡量避開鈣化、空泡及血管束。記錄病灶在40、70、100及140 keV單能量圖的CT值（HU40、HU70、HU100及HU140），計算低能量段（K1）、中能量段（K2）、高能量段（K3）及全能量段（K4）能譜曲線斜率。公式如下：K1=（HU40－HU70）/30，K2=（HU70－HU100）/30，K3=（HU100－HU140）/40，K4=（HU40－HU140）/100。

1.4 統計方法 采用SPSS 22.0和Med-Calc 18.6軟件進行統計分析，對兩位放射科醫師所測CT值進行組內相關系數（ICC）檢驗評價其一致性。計量資料采用Kolmogorov-Smirnov檢驗是否符合正態分布，符合正態分布采用均數±標準差表示，采用 檢驗。對兩組有統計學差異的能譜曲線斜率繪制ROC曲線，得到曲線下面積（）值，并使用DeLong檢驗差異。＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組病灶各單能量圖CT值比較對兩位放射科醫師所測CT值進行組內相關系數檢驗，ICC值分別為0.851、0.905、0.883、0.869，說明兩位醫師所測數據穩定性好，取兩者平均值用于分析。非浸潤組和浸潤組40、70、100及140 keV單能量圖CT值差異均有統計學意義（均＜0.05），見表1。

表1 兩組病灶各單能量圖CT值比較 HU

2.2 兩組病灶各能量段能譜曲線斜率比較 兩組K2、K3及K4能譜曲線斜率差異均有統計學意義（均＜0.05），而兩組K1能譜曲線斜率差異無統計學意義（＞0.05），見表2。

表2 兩組病灶各能量段能譜曲線斜率比較

2.3 不同能量段能譜曲線斜率ROC分析K2、K3及K4能譜曲線斜率鑒別非浸潤與浸潤的值分別為0.723、0.637和0.628，K2能譜曲線斜率診斷效能最高，見表3。

表3 不同能量段能譜曲線斜率ROC分析

3 討論

本研究采用單源雙能量能譜CT檢查，能夠重建出40～140 keV能量段能譜曲線，發現70～100、100～140及40～140 keV能量段能譜曲線斜率均有助于鑒別肺IAC與AIS＋MIA，其中70～100keV中能量段能譜曲線斜率診斷效能最高。

單源雙能量能譜CT采用80/140 kV瞬時切換技術采集高低兩組能量圖像，能夠重建出各種物質分離圖像和101組單能量圖像[9-10]。能譜曲線斜率可通過兩組單能量圖CT值除以區間段而得，能夠定量反映能譜曲線特征，在肺腺癌診斷及鑒別中得到廣泛研究[1，11-12]。Li等[13]計算40～65 keV能量段能譜曲線斜率，發現其鑒別不同病理類型浸潤性腺癌具有重要價值（＜0.001）。Yu等[14]計算40～100 keV能量段能譜曲線斜率鑒別肺腺癌亞型，發現平掃時非浸潤病變組與浸潤性腺癌組能譜曲線斜率存在統計學差異（=0.042），但增強靜脈期兩組曲線斜率差異無統計學意義（=0.900）。Wang等[5]及Zhang等[15]也是計算40～100 keV能量段能譜曲線斜率，卻發現其在非浸潤病變組與浸潤性腺癌組間差異無統計學意義（均＞0.05）。由此可見，能譜曲線斜率鑒別肺腺癌亞型的價值尚存在爭議。一方面可能由于既往研究僅選擇了單一能量段計算能譜曲線斜率，且不同研究選擇的能量段存在差異。另一方面，既往研究多采用雙源雙能量能譜CT檢查，而本研究采用了單源雙能量能譜CT檢查，其結果可能更準確[10，16]。

本研究發現非浸潤組和浸潤組在40、70、100和140 keV單能量圖CT值差異均有統計學意義（均＜0.05），與Wang等[5]的研究結果相似。非浸潤組各單能量圖CT值均小于浸潤組，這可能與不同肺腺癌亞型組織病理異質性有關。隨著肺腺癌浸潤性增加，腫瘤細胞排列更加緊密且新生血管增多，病灶對X線吸收衰減能力增大，因而CT值較大。另外，本研究發現K2、K3及K4能譜曲線斜率在非浸潤組和浸潤組差異均有統計學意義（均＜0.05），而K1能譜曲線斜率在兩組間差異無統計學意義（＞0.05）。這說明不同能量段能譜曲線斜率鑒別肺腺癌亞型是有差異的，這也可能是與既往研究結果存在差異的原因。

本研究采用ROC分析及DeLong檢驗發現K2能譜曲線斜率鑒別肺腺癌亞型診斷效能最高。量子物理學研究發現，物質對診斷用X線的吸收受光電效應和康普頓效應影響，X線能量較低時光電效應影響較多，能量較高時以康普頓效應為主[11]。筆者推測K2能譜曲線斜率綜合了光電效應和康普頓效應的影響，因而具有最高的鑒別診斷效能。但K2能譜曲線斜率鑒別肺腺癌亞型的效能仍較低，在肺腺癌分型研究中仍需要結合形態學定性指標及其他能譜成像定量參數，這在既往研究中已有廣泛關注[3，14-15]。另外CT掃描時患者呼吸狀態和體位會影響肺結節的顯示，規范肺結節掃描時呼吸狀態和體位是否能進一步提高能譜曲線斜率診斷效能尚有待進一步研究。

本研究不足之處：（1）為單中心回顧性研究，樣本含量小，可能存在樣本選擇偏倚，尚需要多中心大樣本研究驗證本研究結果；（2）為控制自變量數目，本研究僅將能譜曲線分為K1、K2、K3及K4，尚需進一步細化區分研究；（3）本研究主要探討不同能量段能譜曲線斜率鑒別肺腺癌亞型的價值，尚需進一步研究各能量段能譜曲線斜率在其他疾病診斷及分型中的價值是否存在差異。