良惡性肺結節(jié)CT定量及影像組學研究進展

屠妙倩，藍雨晴，郭瀟辰，謝柳佳，林伊莎 綜述，吳林玉,2 審校

(1.浙江中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院，浙江 杭州 310053;2.浙江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院放射科，浙江 杭州 310006)

肺結節(jié)是指肺內(nèi)類圓形或不規(guī)則形的病灶，其周圍被含氣肺組織包繞，直徑小于或等于3 cm，影像學表現(xiàn)為不透明、邊界模糊或清晰的病灶，可單發(fā)或多發(fā)[1]。根據(jù)結節(jié)的密度，肺結節(jié)可分為亞實性結節(jié)及實性結節(jié)，而亞實性結節(jié)又包括純磨玻璃結節(jié)及部分實性結節(jié)[2]。肺磨玻璃結節(jié)是指肺內(nèi)局限性密度增高的結節(jié)影，一般也稱為肺毛玻璃渾濁，在CT圖像上，其密度不會遮蓋血管輪廓，并且可見其內(nèi)部原有的小葉間隔、氣管等結構；部分實性結節(jié)的密度不均勻，其內(nèi)既包含實性軟組織密度成分，又包含磨玻璃密度成分[3]。不同密度的肺結節(jié)惡性概率不同,其中部分實性結節(jié)的惡性概率最高,其次是純磨玻璃結節(jié)和實性結節(jié)[4]。肺結節(jié)發(fā)生率和檢出率呈逐年上升趨勢，若能早期準確鑒別肺結節(jié)的良惡性并及時采取臨床干預措施，可以免除非必需的侵入性檢查和手術治療，降低經(jīng)濟成本，提高肺癌患者總體生存率并改善預后，達到最大的生存獲益。因此臨床研究中，肺結節(jié)的良惡性鑒別診斷一直是胸部病變研究中的熱點和難點問題[5]。本文就CT定量和影像組學在肺良惡性結節(jié)鑒別中的應用進展進行綜述。

1 CT平掃對良惡性肺結節(jié)的診斷

在CT平掃圖像上，肺結節(jié)的大小、形態(tài)、邊緣、支氣管充氣征、血管集束征、胸膜凹陷征等征象在良惡性肺結節(jié)的鑒別診斷中有較好的應用價值[6-7]。如惡性肺結節(jié)，常可見其形態(tài)不規(guī)則、邊緣有分葉、毛刺、胸膜凹陷、胸膜牽拉等征象，且實性結節(jié)比純磨玻璃結節(jié)和部分實性結節(jié)的征象更明顯，惡性程度更高[8]。

相關研究表明，磨玻璃結節(jié)中實性成分最大直徑、實性成分與結節(jié)最大直徑比值等可作為判斷肺腺癌浸潤性的重要影像學征象[9]。肺結節(jié)的良惡性在一定程度上也可以通過CT圖像上磨玻璃結節(jié)的實性成分比例來鑒別[10]。如，惡性腫瘤在影像學檢查中常表現(xiàn)為較大實性成分比例。LEE等[11]發(fā)現(xiàn)，浸潤性腺癌組的結節(jié)實性成分比例高于浸潤前病變組和微浸潤腺癌組，實性部分最大直徑小于或等于3 mm是鑒別的重要標準，其特異性最高可達100%。對于純磨玻璃結節(jié)型肺腺癌，肺結節(jié)病灶大小、CT值及內(nèi)部結構密度等影像學特征與肺腺癌的病理亞型有著緊密關系[12]。CHEN等[13]研究發(fā)現(xiàn)，肺結節(jié)小于10 mm是鑒別其良惡性的一個關鍵因素。ICHINOSE等[14]發(fā)現(xiàn)，最大CT值大于或等于-300 HU是預測侵襲性的重要標準，其靈敏度為83%，特異度為88%。KITAZAWA等[15]發(fā)現(xiàn)，平均3維CT值的最佳臨界值是-489 HU，其受試者特征工作曲線的曲線下面積是0.838，靈敏度為0.967，特異度為0.591。

臨床上，平掃CT掃描在鑒別肺結節(jié)的良惡性中具有重要作用，但對于難以定性的肺結節(jié)，則需進行CT增強檢查或功能CT等其他檢查進行鑒別。

2 CT動態(tài)增強檢查對肺結節(jié)良惡性的鑒別

2021年美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡發(fā)布的《肺癌篩查指南》指出，對于實性成分大于8 mm的部分實性結節(jié)或直徑大于8 mm的實性結節(jié)，推薦行胸部增強CT檢查。胸部CT增強通過靜脈注射碘造影劑前后采集結節(jié)的動態(tài)系列圖像，在圖像上可從病灶的強化程度及病灶的時間-密度曲線(TDC)2個方面進行肺結節(jié)的良惡性鑒別。

2.1病灶的強化程度 由于良惡性肺結節(jié)的血供特點不同，且供血的來源也存在差異，因此在行CT增強掃描時，可有不同的增強形式和程度對肺結節(jié)良惡性進行鑒別[16-20]。韓文彬等[16]在研究中指出，胸部CT增強60 s時，良、惡性肺結節(jié)CT強化值分別為(24.79±25.02)、(37.01±11.88)HU，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，三期CT增強掃描鑒別惡性肺結節(jié)的特異度、靈敏度和準確率分別為86.7%、92.9%、81.5%。劉嘯峰等[20]在研究中指出，CT增強掃描30 s后，惡性肺結節(jié)CT值[(64.52±12.16)HU]明顯高于良性肺結節(jié)CT值[(35.56±15.27)HU]，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。張瑩等[18]研究表明,CT增強掃描對鑒別良惡性肺結節(jié)有意義，以強化峰值大于15 HU為截斷值考慮為惡性肺結節(jié)，可獲得較好的診斷效能。

2.2病灶強化的TDC 利用CT的動態(tài)增強還能描繪出肺結節(jié)強化的TDC曲線，反映曲線形態(tài)及對比劑達峰時間，其可用于肺結節(jié)良惡性的鑒別診斷。周震等[21]的研究將TDC分為臺階型(Ⅰ型)、雙峰型(Ⅱ型)、平坦型(Ⅲ型)。其中，臺階型：在124 s內(nèi)的增強過程中，TDC快速上升至峰值后持續(xù)處于高水平狀態(tài)，之后緩慢下降，到304 s時下降幅度小于20 HU。雙峰型：CT增強至124 s時,曲線快速上升至峰值后隨即出現(xiàn)下降，繼而又有一定的上升，波動幅度大于10 HU。平坦型：主要表現(xiàn)為增強前后CT值變化小，曲線總體走行平緩，波動幅度一般不超過10 HU。葉曉丹等[22]在研究中將TDC曲線分為4種類型，其中Ⅰ型為強化后CT值凈增小于20 HU；Ⅱ～Ⅳ的強化凈增值均大于或等于20 HU，但在廓清值上有所差異，Ⅱ型廓清值為5～31 HU，Ⅲ型廓清值大于31 HU，Ⅳ型廓清值小于5 HU(持續(xù)強化)。惡性肺結節(jié)通常有不完整的基底膜及分化不成熟的血管[23]，對比劑進入速度快，但退出速度慢，以Ⅰ型曲線多見,多表現(xiàn)為迅速升高至峰值后持續(xù)在一定水平后緩慢下降[24]。這種狀態(tài)可一直持續(xù)180 s[25-26]。劉成平等[27]學者認為,增強掃描后，良性肺結節(jié)的CT值在增強掃描后變化小于20 HU，而惡性肺節(jié)CT值變化大于或等于20 HU。

3 良惡性肺結節(jié)的能譜CT研究

能譜CT成像技術可通過物質(zhì)分離方式獲得能譜曲線及碘基物質(zhì)圖像。臨床可以從兩個輔助圖像中獲取能譜曲線斜率及碘濃度等定量數(shù)據(jù)，獲取的定量數(shù)據(jù)是鑒別診斷良惡性肺結節(jié)的重要參考之一[28]。

CHEN等[29]研究表明，在觀察肺磨玻璃密度結節(jié)中應用能譜CT成像技術所得出的能譜曲線斜率，特別是在40、70 KeV時，對于良惡性肺結節(jié)有較大的鑒別價值。同時，KAWAI等[30]學者證實了碘濃度等定量參數(shù)在肺磨玻璃密度結節(jié)的強化程度上具有很重要參考價值。在實性肺結節(jié)研究中，XIAO等[31]通過分析62例病例，總結得出惡性實性肺結節(jié)組在動靜脈期的碘基值、標準化碘基值等定量數(shù)據(jù)及能譜曲線斜率均高于良性組。在惡性肺結節(jié)中，不成熟的毛細血管缺少基底膜結構使碘對比劑易于穿過血管進入組織間隙聚集，從而導致碘對比劑的濃度大于良性肺結節(jié)；同時，由于缺少靜脈和淋巴組織的引流，碘對比劑的聚集更加明顯[32]。

CT增強有一定的應用價值，但是對于患者來說增加了輻射劑量，而能譜CT能夠高效、準確地鑒別良惡性肺結節(jié)，因此能譜CT能夠在兼具評估肺毛玻璃密度結節(jié)的基礎上降低輻射劑量[33]。陳疆紅等[34]研究表明，能譜CT能幫助患者除去平掃環(huán)節(jié)，同時輻射劑量下降33%。

4 良惡性肺結節(jié)的CT灌注檢查

CT灌注成像技術指的是在給患者靜脈注射造影劑的同時，對選定層面上的感興趣區(qū)進行重復快速的動態(tài)掃描[35]，從而獲得該感興趣區(qū)的各種灌注參數(shù)值[如血流量(BF)、血容量(BV)、平均通過時間、表面通透性(PS)等]及灌注曲線，能直接動態(tài)觀察到對比劑在病灶毛細血管水平的濃度變化，從而反映出病灶的血流灌注情況和血流動力學改變[36]。良惡性肺結節(jié)的血流灌注不同，通過灌注成像能比較清晰地顯示病灶供血情況，為鑒別良惡性肺結節(jié)提供幫助[37]。

肖園園等[38]研究發(fā)現(xiàn)，惡性孤立性肺結節(jié)患者和良性孤立性肺結節(jié)患者的多層螺旋CT灌注成像檢測準確率為93.98%，與病理檢查的100.00%準確率比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。該研究結果提示了CT灌注成像對良惡性肺結節(jié)檢查的準確性。同時，李彥[39]通過對患者行多層螺旋CT灌注成像掃描時發(fā)現(xiàn)，惡性結節(jié)患者的BV、PS值均高于良性結節(jié)患者，灌注參數(shù)值存在有一定規(guī)律，對良惡性肺結節(jié)有較大鑒別價值。

此外，也有學者通過CT灌注成像結合其他成像方法來鑒別良惡性肺結節(jié)。王漢[40]研究發(fā)現(xiàn)，CT灌注成像結合動態(tài)增強掃描在鑒別良惡性肺結節(jié)方面有一定價值，癌性結節(jié)及炎性結節(jié)的BF、BV明顯高于結核瘤，而癌性結節(jié)PS明顯高于炎性結節(jié)和結核瘤。楊守珍等[41]研究發(fā)現(xiàn)，CT灌注成像結合動態(tài)增強掃描時，惡性結節(jié)的強化值明顯高于良性結節(jié)，同時可在惡性結節(jié)增強掃描中心見壞死病灶，因此可依據(jù)此特點來鑒別結節(jié)性質(zhì)。

5 良惡性肺結節(jié)影像組學研究

荷蘭學者LAMBIN等提出了影像組學的概念，指出可從放射影像中高通量地提取大量影像特征，挖掘空間數(shù)據(jù)信息，該方法在良惡性肺結節(jié)鑒別診斷中取得了較好的結果，并在臨床上獲得廣泛應用[42-45]。肺結節(jié)根據(jù)密度可分為亞實性結節(jié)及實性結節(jié)，基于不同密度的肺結節(jié)，影像組學在其良惡性鑒別中的效能也不同。影像組學可以增加亞實性結節(jié)(純磨玻璃結節(jié)及部分實性結節(jié))良惡性鑒別診斷的準確性[42-43]。有研究回顧分析了最終納入試驗的261例患者肺下蓋結節(jié)的良惡性，通過訓練建立的最佳3D卷積神經(jīng)網(wǎng)絡模型，發(fā)現(xiàn)最佳決策點的曲線下面積為0.913[44]。而另一些研究者在深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的基礎上開發(fā)了新的人工智能方案，對收集到的828例經(jīng)證實的毛玻璃結節(jié)進行良惡性預測，結果發(fā)現(xiàn)人工智能方案的曲線下面積為(0.92±0.03)，高于人工的(0.90±0.03)[45]。同時，影像組學也可提高實性結節(jié)的預測準確率[44-45]。項楊威等[44]回顧性收集了203例實性孤立肺結節(jié)患者資料，根據(jù)影像學及臨床資料構建多因素預測模型，結果發(fā)現(xiàn)該模型對實性孤立肺結節(jié)良惡性的預測準確率為84.5%。孔芳等[45]將高分辨率CT檢出為實性孤立肺結節(jié)的235例患者分為良性組(54例)和惡性組(181例)，結果發(fā)現(xiàn)2組影像學征象有顯著差異，提示影像組學在預測實性孤立肺結節(jié)良惡性方面有一定意義。

此外，SUO等[46]回顧分析了48例單發(fā)肺結節(jié)患者增強CT圖像的病灶紋理特征，通過病灶邊緣和中央得到的平均CT值和熵值等影像組學特征發(fā)現(xiàn)，炎性結節(jié)平均CT值和熵值低于惡性結節(jié)，提示中央與邊緣的紋理特征差異能夠輔助診斷肺結節(jié)良惡性。

6 小 結

在臨床上，良惡性肺結節(jié)通過CT鑒別診斷仍存在很多的困難。近年來新興技術如影像組學等定量研究在診斷肺結節(jié)良惡性方面發(fā)揮著獨有的作用，提高了診斷的準確率，相較于傳統(tǒng)影像學檢查更能反映病變特征，因此具有更廣闊的應用前景[47-48]。