寧先英， 李浩， 楊明， 范文亮， 余建明

·胸部影像學(xué)·

CT能譜定量分析對(duì)肺腺癌與鱗癌的鑒別診斷價(jià)值

寧先英， 李浩， 楊明， 范文亮， 余建明

目的：探討寶石能譜CT對(duì)肺腺癌和肺鱗癌的鑒別診斷價(jià)值。方法：搜集臨床上懷疑肺占位性病變需要增強(qiáng)CT掃描進(jìn)一步確診的病例，經(jīng)病理證實(shí)為肺腺癌41例(腺癌組)及肺鱗癌30例(鱗癌組)。在能譜CT上用肺部GSI序列掃描，測(cè)得兩組的有效原子序數(shù)及動(dòng)靜脈期的能譜衰減曲線的斜率K、碘濃度、水濃度及標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度NIC，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較兩組相關(guān)數(shù)據(jù)的差異。結(jié)果：肺腺癌與鱗癌的有效原子序數(shù)eff-Z(分別為9.39±0.77與7.22±0.76)、動(dòng)脈期碘含量(分別為7.17±0.71與6.25±1.65)、 動(dòng)脈期NIC(分別為0.088±0.007與0.654±0.120)、靜脈期水含量(分別為1032.54±3.41與1022.72±35.31)及動(dòng)脈期能譜曲線斜率K值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。兩組靜脈期碘含量(P=0.851)、NIC(P=0.104)及動(dòng)脈期水含量(P=0.317)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論：能譜CT的多項(xiàng)定量分析對(duì)于鑒別肺腺癌和鱗癌具有一定的價(jià)值。

體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)； 能譜成像； 肺腫瘤； 肺腺癌； 肺鱗癌； 鑒別診斷

近年來(lái)，隨著空氣污染日益嚴(yán)重及吸煙等多重因素的影響，肺癌的發(fā)病率顯著增高[1]。肺腺癌和鱗癌是肺癌中最常見(jiàn)的病理類(lèi)型，而兩者在臨床上治療方案不一樣，尤其是化療方案有較大的區(qū)別。普通CT僅能從形態(tài)學(xué)和CT值上為肺占位性病變提供評(píng)價(jià)依據(jù)，對(duì)于鑒別肺腺癌和鱗癌有一定的局限性。能譜CT采用瞬切能譜成像，通過(guò)利用特征能譜圖像的工具對(duì)物質(zhì)進(jìn)行多參數(shù)的定量分析[2]使得對(duì)疾病的分析更為準(zhǔn)確，從而為臨床提供更可靠的影像依據(jù)。本研究探討能譜CT在鑒別肺腺癌和鱗癌中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

材料與方法

1.研究對(duì)象

搜集2015年10月-2016年7月臨床懷疑肺占位在本院行CT增強(qiáng)掃描的病例。納入研究標(biāo)準(zhǔn)的肺腺癌和鱗癌共71例，其中腺癌41例，鱗癌30例。所有納入的病例均在1～2周內(nèi)經(jīng)手術(shù)或穿刺活檢病理證實(shí)。納入標(biāo)準(zhǔn)：所有患者均為初診，未經(jīng)藥物及手術(shù)治療；無(wú)碘對(duì)比劑過(guò)敏史者；無(wú)嚴(yán)重心、肝、腎功能不全者；無(wú)甲狀腺功能障礙者；配合檢查、圖像質(zhì)量符合診斷及后處理要求者；無(wú)其他合并腫瘤。

2.檢查設(shè)備及方法

所有患者均為仰臥位，足先進(jìn)，雙手上舉，采用GE Discovery 750HD寶石能譜CT 在吸氣末單次屏氣掃描進(jìn)行掃描。掃描范圍為從胸廓入口到膈肌尖端水平，包含整個(gè)肺野。管電壓：140 kVp和80 kVp瞬時(shí)切換，管電流采用自動(dòng)毫安調(diào)制。球管轉(zhuǎn)速0.5 s/r，層厚層間距均為5 mm ，螺距為0.984 。增強(qiáng)掃描采用MEDRAD雙筒高壓注射器，經(jīng)肘靜脈注射非離子型碘對(duì)比劑碘克沙醇(320 mg I/mL )，劑量60～80 mL(1.0 mL/kg)，注射流率3.0～3.5 mL/s。

平掃與增強(qiáng)均采用GSI(gemstone spectral imaging)模式掃描，增強(qiáng)掃描采用Smart-pre軟件自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)測(cè)層面選擇在氣管分叉肺動(dòng)脈位置，設(shè)定閾值為80 HU，監(jiān)測(cè)層面肺動(dòng)脈CT值達(dá)到閾值時(shí)自動(dòng)憋氣口令并觸發(fā)掃描動(dòng)脈期。靜脈期設(shè)置在動(dòng)脈期掃描結(jié)束后12 s開(kāi)始掃描。

3.圖像后處理與分析

將掃描完成的原始數(shù)據(jù)重建成層厚為1.25 mm的mono圖像，在平掃期及動(dòng)、靜脈期圖像中找出病灶區(qū)域，在顯示病灶的最大層面及上下兩層劃出病灶興趣區(qū)(region of interest，ROI)，對(duì)于同一病例，ROI的形狀及大小盡量一致，ROI的直徑約占病灶最大截面最短徑的1/2，對(duì)于密度均勻的病灶，ROI距離病灶邊緣2 mm以上；對(duì)于密度不均的病灶，畫(huà)ROI時(shí)盡量避開(kāi)囊性、氣體及鈣化灶區(qū)域。分別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行以下后處理：①CT值的測(cè)量，測(cè)量各能量水平40～140 keV下病灶區(qū)域的CT值(間隔為10 keV)。②平均有效原子序數(shù)的測(cè)定(eff-Z)。③能譜衰減曲線的繪制及斜率K的計(jì)算。利用能譜后處理軟件重建出單能量(40～140 keV)圖像的能譜衰減曲線，在曲線以40 keV為起點(diǎn)，從70 keV開(kāi)始，每隔10 keV與起點(diǎn)劃一直線，測(cè)得每條直線的斜率(共8條)。斜率表示為：Kx=(HU40-HUx)/(x-40)，HU40表示40 keV下ROI的CT值， HUx表示x keV下ROI的CT值。如K140即表示為140 keV與40 keV連線的斜率。④標(biāo)準(zhǔn)化碘含量(normalized iodine concentration，NIC)，測(cè)得病灶的碘-水含量(iodine content of tumor，ICtu)，及相同層面胸主動(dòng)脈的碘-水含量(iodine content of thoracic aorta，ICta)，通過(guò)公式NIC= ICtu/ICta計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)化碘含量。其中胸主動(dòng)脈的ROI面積與病灶ROI面積相同。⑤影像評(píng)估，由兩名高年資影像醫(yī)師評(píng)估，分析病灶位置、大小、形態(tài)。當(dāng)兩者意見(jiàn)不一致時(shí)，由第三名醫(yī)師仲裁達(dá)成一致。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié) 果

動(dòng)脈期肺腺癌與鱗癌間8組能譜曲線斜率K值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P≤0.05)，鱗癌K值較腺癌大(表1、圖1)。靜脈期肺腺癌與鱗癌間8組能譜曲線斜率K值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表2、圖1)。肺腺癌和鱗癌的有效原子序數(shù)、動(dòng)脈期碘含量、靜脈期水含量及動(dòng)脈期NIC差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P≤0.05)，靜脈期碘含量、動(dòng)脈期水含量及靜脈期NIC差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表3、圖2～3。肺腺癌和鱗癌的CT征象中，胸膜凹陷征差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P≤0.05)，余各征象均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見(jiàn)表4。

表1 肺腺癌和鱗癌動(dòng)脈期K值

表2 肺腺癌和鱗癌靜脈期K值

表3 肺腺癌和鱗癌的eff-Z、碘含量、水含量及NIC

討 論

CT在肺部不同組織類(lèi)型腫瘤的影像診斷方面并沒(méi)有權(quán)威性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而能譜CT在腫瘤鑒別的研究上已經(jīng)起步[3-5]。能譜CT利用其特有的定量功能進(jìn)行分析，本研究主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)：平均有效原子序數(shù)、能譜衰減曲線、斜率K和標(biāo)準(zhǔn)化碘含量及病灶形態(tài)及大小，探討不同組織來(lái)源的腫瘤能譜多參數(shù)的差異。

表4 肺腺癌和鱗癌影像表現(xiàn)

圖1 肺腺癌和鱗癌動(dòng)靜脈各K值對(duì)應(yīng)圖。

1.平均有效原子序數(shù)對(duì)鑒別肺腺癌和鱗癌的價(jià)值

平均有效原子序數(shù)的概念是基于有效原子序數(shù)的，如果人體的某一種元素對(duì)X線的吸收衰減系數(shù)與某化合物或混合物的吸收衰減系數(shù)是一樣的，那么該元素的原子序數(shù)就可以認(rèn)定為是該化合物或混合物的有效原子序數(shù)[6]。平均有效原子序數(shù)與病灶的組織成分的關(guān)系密切，在X射線下不同的組織成分的各個(gè)單能量的衰減曲線不一樣，故對(duì)應(yīng)的平均有效原子序數(shù)不同。本研究中，肺腺癌和鱗癌的平均有效原子序數(shù)分別為7.22±0.76和9.39±0.77，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P≤0.05)，說(shuō)明有效原子序數(shù)在肺腺癌和鱗癌的診斷鑒別上具有一定的意義。兩種病理類(lèi)型的肺癌有效原子序數(shù)的差異可能與兩者的組織結(jié)構(gòu)致密度及組織類(lèi)型有關(guān)。肺鱗癌的組織結(jié)構(gòu)較致密，而腺癌中的腺泡型腺癌或細(xì)支氣管肺泡癌組織密度較疏松。

2.能譜衰減曲線對(duì)鑒別肺腺癌和鱗癌的價(jià)值

不同X線能量下物質(zhì)的CT值反映了不同能量下吸收衰減系數(shù)不一致，其所構(gòu)成的能譜衰減曲線反應(yīng)了ROI內(nèi)的組織成分及構(gòu)成，也反應(yīng)了肺病灶對(duì)碘對(duì)比劑的吸收情況。而能譜衰減曲線的差異由能譜衰減曲線的斜率來(lái)衡量評(píng)估，本研究通過(guò)分別比較肺腺癌和鱗癌動(dòng)、靜脈期的不同能量級(jí)K值，獲得肺腺癌和鱗癌差異最大的K值，兩組動(dòng)脈期差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P≤0.05)，說(shuō)明動(dòng)脈期能譜衰減曲線對(duì)于鑒別肺腺癌和鱗癌有較大的意義。

3.碘含量、水含量及NIC對(duì)鑒別肺腺癌和鱗癌的價(jià)值

碘是CT增強(qiáng)檢查中對(duì)比劑的主要成分，而水是人體組織中最主要的成分，碘-水組合是能譜CT最基礎(chǔ)最常用的基物質(zhì)對(duì)，它包含了從影像中常見(jiàn)物質(zhì)和碘對(duì)比劑的范圍。有對(duì)肺部腫瘤的平均碘濃度的測(cè)定的研究表明平均碘濃度降低的腫瘤預(yù)后更差[7]。本研究中能譜CT的物質(zhì)密度圖像能夠直觀的看到被檢部位的碘水含量情況，并且通過(guò)測(cè)得病灶內(nèi)增強(qiáng)后的碘的含量來(lái)間接反映病灶的血流動(dòng)力學(xué)。

圖2 男，51歲，肺鱗癌。右肺上葉前段肺門(mén)旁見(jiàn)軟組織腫塊影，最大截面積約為4.7 cm×5.6 cm，呈分葉狀，邊緣小毛刺，鄰近胸膜牽拉，右肺上葉前尖段支氣管截?cái)?，走形僵直，周?chē)渭y理增多、紊亂，右肺門(mén)及縱隔淋巴結(jié)增大。a) 平掃期有效原子序數(shù)柱狀圖； b) 動(dòng)脈期能譜衰減曲線； c) 動(dòng)脈期碘、水散點(diǎn)圖； d) 動(dòng)脈期CT圖像； e) 病理診斷為角化型鱗狀細(xì)胞癌(×200，HE)。

圖3 男，72歲，肺腺癌。左肺上葉見(jiàn)不規(guī)則形團(tuán)塊影，呈分葉狀，大小約為3.6 cm×3.4 cm，病灶邊緣毛糙似可見(jiàn)毛刺征，內(nèi)部支氣管走形截?cái)?，鄰近胸膜牽拉增厚。最終病理活檢結(jié)果為。a) 平掃期有效原子序數(shù)柱狀圖； b) 動(dòng)脈期能譜衰減曲線； c) 動(dòng)脈期碘、水散點(diǎn)圖； d) 動(dòng)脈期CT圖像； e) 浸潤(rùn)性腺癌(腺泡狀生長(zhǎng)為主)(×200，HE)。

本研究中，肺鱗癌和腺癌的動(dòng)脈期碘含量分別為(7.17±0.71)μg/mL和(6.25±1.65)μg/mL，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P≤0.05)。而兩者靜脈期碘含量、動(dòng)脈期水含量及靜脈期水含量差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其可能原因?yàn)椴≡畹牡夂糠磻?yīng)了該部位的微血管情況，而肺腺癌和鱗癌的微血管成熟度不一致[8-9]。以往的研究顯示[10]增強(qiáng)CT中肺腺癌的CT值的變化與其內(nèi)部的微血管密度有關(guān)，而CT值反映了病灶內(nèi)碘含量的變化，故本研究中二者動(dòng)脈期碘含量的差異性可能與病灶微血管的密度與成熟度的差異有聯(lián)系。但是理論上肺腺癌的血管較鱗癌豐富，且研究表明肺腺癌的增生型血管成熟度高于肺鱗癌[9]，增強(qiáng)后病灶內(nèi)碘含量腺癌應(yīng)該高于腺癌，本研究中動(dòng)脈期碘含量與以上依據(jù)相沖突，可能原因?yàn)楸狙芯恐械膭?dòng)脈期病灶中的碘對(duì)比劑并未達(dá)到高峰段，大部分腺癌增強(qiáng)CT值在60 s左右達(dá)到峰值[11]。也可能與本研究樣本量較小有關(guān)。

本研究中兩種病理類(lèi)型的NIC在動(dòng)脈期有顯著差異，而靜脈期沒(méi)有明顯差異，其可能原因?yàn)榉蜗侔┖枉[癌的組織細(xì)胞滲透性、血流量、血液體積平均通過(guò)時(shí)間不一致，Shi等[12]對(duì)肺非小細(xì)胞肺癌的亞型做了定量評(píng)估，表明不同病理類(lèi)型的肺癌腫瘤滲透性有明顯差異。肺腺癌與鱗癌動(dòng)靜脈期碘含量及NIC的差異性可能與張周芳等[13]研究表明不同病理類(lèi)型肺腫瘤CT值達(dá)到峰值時(shí)間的差異性有關(guān)。

4.病灶形態(tài)及大小對(duì)鑒別肺腺癌和鱗癌的價(jià)值

病灶的形態(tài)及大小的評(píng)價(jià)是能譜CT和普通CT均能做到的，納入本研究討論是因?yàn)椴≡畹牟煌±眍?lèi)型有不一樣的生長(zhǎng)方式，形態(tài)及大小是對(duì)病灶最直觀也最重要的評(píng)估。本研究中將CT征象中的有無(wú)毛刺、磨玻璃樣改變、胸膜凹陷征、分葉及病灶大小對(duì)肺鱗癌和腺癌進(jìn)行比較，其中兩者胸膜凹陷征的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P≤0.05)；余各征象差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其中磨玻璃樣改變?cè)谙侔┡c鱗癌間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.415)，分別有19及11例；但是，含磨玻璃病灶的肺癌大多數(shù)為腺癌[14-15]，其病理基礎(chǔ)為癌細(xì)胞沿肺泡間隔生長(zhǎng)導(dǎo)致肺泡壁增厚而肺泡腔未完全閉塞，內(nèi)有脫落的伏壁式生長(zhǎng)的癌細(xì)胞及少量粘液[16]；而鱗癌的腫塊邊緣可以出現(xiàn)磨玻璃密度，但是該類(lèi)病灶多數(shù)是腺鱗癌或腫塊周?chē)难装Y或滲出改變，與半實(shí)性結(jié)節(jié)的腺癌不同。

綜上所述，能譜CT作為一種全新的技術(shù)，能為肺部腫瘤分型提供多項(xiàng)定量分析的參數(shù)依據(jù)。隨著臨床經(jīng)驗(yàn)的積累與能譜CT參數(shù)越來(lái)越透徹的研究，相信在不遠(yuǎn)的未來(lái)能譜CT將為臨床提供更可靠的包括肺腺癌與鱗癌在內(nèi)的肺部腫瘤的影像鑒別診斷依據(jù)，能譜CT將為臨床診斷提供更多的應(yīng)用價(jià)值。

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Value of spectral CT quantitative analysis in the differential diagnosis of pulmonary adenocarcinoma and squamous cell carcinoma

NING Xian-ying，LI Hao，YANG Ming，et al.

Department of Radiology，Union Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Whuhan 430022，China

Objective:To evaluate the value of spectrum CT in the differential diagnosis of pulmonary adenocarcinoma and squamous cell carcinoma.Methods:Patients with clinically suspicious pulmonary space occupying lesion requiring further examination were collected.There were 41 cases with pathology proven adenocarcinoma and 30 cases with squamous cell carcinoma.Using GSI (Gemstone Spectral Imaging) sequence for lung scanning with spectrum CT,the repetition of iodine concentration,water concentration,and effective atomic number in the region of interest were measured.The slope of spectral curve (K) and NIC in the region were also calculated.Independent-samplesttest was used to analyze the parameters of the two groups.Results：The effective atomic number (eff-Z) of adenocarcinoma and squamous cell carcinoma was 9.39±0.77 and 7.22±0.76 respectively,the iodine concentration at arterial phase was 7.17±0.71 and 6.25±1.65 respectively,the NIC at arterial phase was 0.088±0.007 and 0.654±0.120 respectively,the water concentrations at venous phase was 1032.54±3.41 and 1022.72±35.31 respectively,all with significant statistical difference and the K value as well (allP<0.05).No significant difference was existed in iodine concentration (P=0.851) and NIC at venous phase (P=0.104),as well as water concentrations at arterial phase (P=0.317).Conclusion:Quantitative parameters analysis using spectral CT provides certain significance in the differential diagnosis of pulmonary adenocarcinoma and squamous cell carcinoma.

Tomography,X-ray computed; Spectral imaging; Lung neoplasms; Lung adenocarcinoma; Squamous cell lung carcinoma; Diagnosis,differential

430022 武漢，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院放射科

寧先英(1986-)，女，湖南常德人，碩士，技師，主要從事CT影像技術(shù)工作。

余建明，E-mail：cjr.yujianming@vip.163.com

R814.42； R734.2

A

1000-0313(2017)03-0237-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.03.007

2016-07-07)