雙能量CT多參數(shù)碘定量術(shù)前診斷肺癌亞型的研究

蘇剛 韓云沖 王鵬飛 張莉 趙宏偉*

肺癌是目前全球最常見的惡性腫瘤［1-2］，隨著新的肺癌靶向治療的開發(fā)，有可能在治療前使用，肺癌亞型的治療前診斷變得越來越重要。目前，唯一可靠的方法是使用經(jīng)皮穿刺、支氣管鏡或手術(shù)進(jìn)行活檢；但是仍然有許多晚期患者不能耐受此類檢查。本研究的目的是探討雙能量CT（DECT）多參數(shù)碘定量在術(shù)前區(qū)分肺癌亞型的能力，并提出了一種新的非侵入性替代方法——雙能量CT 的三維碘CT 值（3D-IRA）。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2019 年7 月至2020 年9 月期間，101例疑似肺腫瘤患者接受了胸部增強(qiáng)雙能量CT 檢查。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）檢查前患者未進(jìn)行任何形式的治療或活檢術(shù)；（2）無含碘對比劑中重度過敏反應(yīng)，且順利完成檢查者；（3）病變最小徑＞10 mm 者。排除基于組織病理學(xué)診斷的炎性結(jié)節(jié)（n=4）、肺結(jié)核（n=8）患者，3 例患者未進(jìn)行手術(shù)被排除。最后，根據(jù)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，共納入86 例連續(xù)的肺癌患者，其中鱗癌27 例，腺癌59 例。鱗癌中男17 例，女10 例；年齡61～82 歲，平均年齡（71.0±5.0）歲；病灶直徑11～67 mm，平均（28.38±14.98）mm。腺癌中男26 例，女33 例；年齡60～83 歲，平均年齡（70±6）歲；病灶直徑11～67 mm，平均（28.75±14.76）mm。兩組間上述參數(shù)均無顯著差異。本研究為前瞻性研究，研究對象在檢查前均簽署知情同意書，并經(jīng)醫(yī)院倫理委員會（編號：JXEY-2019JX010）批準(zhǔn)。

1.2 DECT 檢查 所有患者術(shù)前均采用SOMATOM Definition Flash CT（Siemens Healthcare，F(xiàn)orchheim，Germany）掃描儀，胸部常規(guī)CT 平掃及雙能量雙期掃描，掃描范圍自胸廓入口至腎上腺平面。對比劑為碘海醇（350 mgI/mL），注射60～100 mL（1.2 mL/kg 體質(zhì)量），以3.5 mL/s 的注射速度經(jīng)肘靜脈或手背靜脈用高壓注射器注入后，以相同速率沖洗30 mL 生理鹽水。靜脈注射對比劑后，在胸主動脈遠(yuǎn)端衰減增加至默認(rèn)閾值（100 HU）后5 s 自動觸發(fā)動脈期掃描，在結(jié)束后延遲35 s 開始靜脈期掃描。掃描參數(shù)具體如下：矩陣512×512；大球管140 kV，60 mAs；小球管80 kV，214 mAs；為減少射線輻射劑量常規(guī)開啟CAREDose4D 功能，設(shè)置準(zhǔn)直器寬度為60 mm×0.6 mm，螺距為0.7，旋轉(zhuǎn)時間為0.33 s，重建參數(shù)：層厚3.0 mm，重疊0.7 mm，重建函數(shù)D30f。利用迭代重建技術(shù)，以1.0 mm 層厚重建數(shù)據(jù)。

1.3 DECT 圖像處理及定量分析 將兩期雙能量數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入西門子syngo.via（版本VB10B）工作站，在Dual-Energy 模式下點擊Lung Nodules 處理軟件，自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得病變的碘圖。手工繪制ROI，ROI盡量選擇在病灶橫斷面徑長最大的層面，盡量靠近病變中心，且避開異常密度區(qū)，以免影響到測量結(jié)果，所有數(shù)據(jù)均在縱隔窗上取得，如果病灶過小，手動將圖像調(diào)整至合適的狀態(tài)，通過觀察鄰近相關(guān)結(jié)構(gòu)保證兩期ROI位置大致在同一位置上。獲得二維定量碘參數(shù)，即動脈期的虛擬平掃值（VNCAP）、碘增加值（OVERLAYAP）、碘濃度（ICAP）及靜脈期的虛擬平掃值（VNCVP）、碘增加值（OVERLAYVP）和碘濃度（ICVP），所有數(shù)據(jù)均測量3 次，取其平均值；在Lung Nodules 卡里選擇全肺圖標(biāo)，在縱隔窗上點擊結(jié)節(jié)，系統(tǒng)自動勾畫結(jié)節(jié)，并自動算出兩期的體積碘數(shù)據(jù)，即3D-IRA，分別用3D-IRAAP、3D-IRAVP表示。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS22.0 統(tǒng)計軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以（±s）表示，組間比較采用t檢驗；不符合的用中位數(shù)±四分位數(shù)間距（M±Q）來表示，組間差異采用非參檢驗；上述有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)，采用ROC 曲線下面積（AUC）來判斷診斷效能，算出它們的敏感度、特異度，并通過約登指數(shù)確定最佳閾值。另外，將二、三維碘定量參數(shù)中有統(tǒng)計學(xué)差異的參數(shù)做相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)0.3 ＜r≤0.5 被認(rèn)為低度相關(guān)，

0.5 ＜r≤0.8 顯著相關(guān)，0.8 ＜r≤1 高度相關(guān)。P＜0.05被認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩期定量碘參數(shù)比較 鱗癌的兩期虛擬平掃值（VNCAP、VNCVP）均大于腺癌，但兩者無顯著差異（P＞0.05）；余兩期定量碘參數(shù)（OVERLAY、IC、3D-IRA）均小于腺癌，且兩者間均有顯著差異（P＜0.05）。組內(nèi)比較，靜脈期二維定量碘參數(shù)OVERLAY 及IC 均較動脈期增加，而三維碘參數(shù)3D-IRA 卻輕度下降。見表1。

表1 鱗癌和腺癌諸CT定量碘參數(shù)比較（±s）

表1 鱗癌和腺癌諸CT定量碘參數(shù)比較（±s）

注：OVERLAYAP：動脈期碘增加值；ICAP：動脈期碘濃度；3D-IRAAP：動脈期體積碘；VNCVP：靜脈期的虛擬平掃值；OVERLAYVP：靜脈期的碘增加值；ICVP：靜脈期的碘濃度；3D-IRAVP：靜脈期體積碘

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2.2 兩期定量碘參數(shù)的診斷效能 對于有統(tǒng)計學(xué)意義的定量碘參數(shù)行ROC 曲線分析，結(jié)果顯示，OVERLAYVP對兩者的鑒別價值較大，而OVERLAYAP對兩者鑒別價值較小。見表2。

表2 肺鱗癌與肺腺癌定量碘參數(shù)ROC曲線分析

2.3 鱗癌、腺癌二維定量碘參數(shù)與三維定量碘參數(shù)間相關(guān)性分析顯示 鱗癌呈高度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)在兩期中分別為r=0.82、0.83；腺癌呈顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.51、0.54。且靜脈期較動脈期相關(guān)程度高。見表3、4。

表3 鱗癌與腺癌動脈期二維、三維定量碘參數(shù)間相關(guān)性

表4 鱗癌與腺癌靜脈期二維、三維定量碘參數(shù)間相關(guān)性

3 討論

臨床上，治療前準(zhǔn)確區(qū)分患者肺癌亞型具有重要作用。在本研究中，作者評估了DECT 多參數(shù)碘定量在肺鱗癌和肺腺癌中的鑒別診斷價值。結(jié)果顯示，與肺鱗癌患者相比，肺腺癌患者動脈期和靜脈期的DECT 碘定量參數(shù)（OVERLAY、IC、3D-IRA）顯著增加。此外，作者還確定了每個建議參數(shù)最合適的閾值，可在臨床實踐中用于治療前肺鱗癌與肺腺癌的鑒別診斷。

本研究結(jié)果顯示，雙能量CT 定量碘參數(shù)在確定NSCLC 病理類型中具有明顯優(yōu)勢。以往的研究中雙能量定量碘參數(shù)即二維碘數(shù)據(jù)均在CT 橫斷位上獲得，雖然對鑒別結(jié)節(jié)的良、惡性有價值［3-5］，但該方法為純手工操作，因此可重復(fù)性較差。而體積碘可以獲得整個病灶碘的三維分布狀況，理論上能更準(zhǔn)確地呈現(xiàn)病灶內(nèi)碘的實際分布情況。本研究中作者利用西門子自帶后處理工作站中Dual-Energy 軟件，在LungNodule 里一站式實現(xiàn)完成，且操作全程半自動化，重復(fù)性好，操作簡單、方便、較手工勾畫減少誤差［6］。

本研究中作者測量了肺結(jié)節(jié)體積碘定量參數(shù)3D-IRAAP、3D-IRAVP，其結(jié)果表明，兩期增強(qiáng)掃描中體積碘在鱗癌與腺癌間均有顯著差異（P=0.005、0.002），且與二維定量碘參數(shù)具有較好的相關(guān)性，尤其是鱗癌兩者高度相關(guān)（r=0.82、0.83），而腺癌相關(guān)程度（r=0.51、0.54）較鱗癌低，可能由于腺癌內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，在手工勾畫ROI 過程中，把內(nèi)部血管組織包含其中，因此無法真實反映病變中碘的定量參數(shù)［7］。

已有研究表明［8］，不同病理類型腫瘤的強(qiáng)化高低與其內(nèi)部的微血管密集度相關(guān)，而腺癌的微血管密度是高于鱗癌的；另外原發(fā)性肺癌CT 增強(qiáng)檢查碘吸收可能與腫瘤組織病理學(xué)的某些方面有關(guān)，如血管生成、分化等級、缺氧細(xì)胞和腫瘤侵襲性，且快速生長的鱗癌更易導(dǎo)致內(nèi)部氧的供應(yīng)不足，腫瘤中心區(qū)域易出現(xiàn)缺血、缺氧，最終出現(xiàn)壞死［9］。上述原因?qū)е孪侔?qiáng)化程度大于鱗癌，這與本研究結(jié)果一致。李慎江等［10］對85 例肺內(nèi)良惡性孤立性結(jié)節(jié)進(jìn)行灌注掃描發(fā)現(xiàn)，肺結(jié)節(jié)的容積灌注是不均的。作者也發(fā)現(xiàn)肺癌兩期結(jié)果中顯示二維碘參數(shù)在靜脈期持續(xù)增加，而三維碘參數(shù)卻有輕度下降，說明腫瘤內(nèi)部組織血液供應(yīng)在三維狀態(tài)下是不均的。

VNC 圖像相當(dāng)于CT 平掃圖［11-12］，為增強(qiáng)后雙能量數(shù)據(jù)后處理軟件去除增強(qiáng)圖像中的碘獲得。理論上動脈期與靜脈期的VNC 值應(yīng)該是相同的，而本組數(shù)據(jù)中兩者稍有差異，估計有兩方面的因素，一是雙能量后處理過程中將病變中與碘相近的原子序數(shù)物質(zhì)一并去除，造成碘飄移；二是所有患者VNC 測得標(biāo)準(zhǔn)差均較大，這可能與對比劑的干擾有關(guān)。本研究中兩期鱗癌的VNC 值均大于腺癌，但兩者間無顯著差異。因為肺鱗狀細(xì)胞癌的生長快、倍增效率高、癌細(xì)胞分布更加緊密［13-14］，但是肺腺癌內(nèi)部可見腺管（腔）樣結(jié)構(gòu)，況且兩種病理類型的腫瘤實質(zhì)與間質(zhì)的比例不同、壞死程度不同，這可能是導(dǎo)致它們密度不同的原因。

本研究存在一些局限性：首先，樣本中的病理類型僅為肺鱗癌與腺癌，研究結(jié)果尚不能推廣至所有肺癌，需要補(bǔ)充更多的肺癌病理類型；其次，本研究為單中心數(shù)據(jù)，結(jié)果還有待多中心擴(kuò)大樣本量驗證。

總之，本研究表明，在肺腺癌患者中，包括OVERLAY、IC 及3D-IRA 在內(nèi)的DECT 碘定量值顯著高于肺鱗癌患者。雙能量增強(qiáng)CT 為術(shù)前預(yù)測肺癌亞型提供一個非侵襲性、可重復(fù)的方法，與常規(guī)CT 檢查相比，具有更多的定量信息和更高的價值。