傅文悅 朱廣輝

1.蚌埠醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院影像科(安徽 蚌埠 233000)

2.蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院影像科(安徽 蚌埠 233000)

肺部疾病是嚴(yán)重危害公眾健康的多發(fā)病及常見病，隨著環(huán)境污染的加重及吸煙等不良習(xí)慣的滋長，其發(fā)病率和死亡率呈不斷上升的態(tài)勢(shì)，特別是在中國等發(fā)展中國家，由于工業(yè)化速度加快、環(huán)境污染加重及人口老齡化的影響，肺癌對(duì)國民健康的威脅日益加劇，有研究顯示，我國肺癌的發(fā)病率和死亡率現(xiàn)已躍居所有惡性腫瘤之首[1-3]。由于肺癌臨床表現(xiàn)存在一定隱匿性，很多病人在發(fā)現(xiàn)時(shí)已進(jìn)入晚期，錯(cuò)過了最佳治療時(shí)間，因此對(duì)于肺癌的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療非常重要。目前對(duì)于肺部疾病診斷的主要影像學(xué)檢查方法有常規(guī)CT、低劑量CT、MRI、PET-CT等，但均具有其相應(yīng)的弊端。能譜CT作為一種新興的檢查技術(shù)，目前在臨床上的應(yīng)用已逐漸廣泛。本研究旨在通過對(duì)不同性質(zhì)肺結(jié)節(jié)進(jìn)行能譜掃描及多參數(shù)定量分析，探討能譜CT在肺結(jié)節(jié)鑒別診斷中的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象收集2018年3月2018年至9月于蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院行Revolution CT肺部GSI平掃及動(dòng)、靜脈雙期增強(qiáng)掃描并符合納入條件的86例肺部結(jié)節(jié)患者進(jìn)行能譜多參數(shù)定量分析，其中包括男性62例，女性24例，年齡范圍為32～80歲，平均年齡62.3歲。共納入炎性結(jié)節(jié)26例，惡性結(jié)節(jié)60例，包括腺癌27例，鱗癌25例。所有病例的選擇均嚴(yán)格按照納入及排除標(biāo)準(zhǔn)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：肺內(nèi)實(shí)性結(jié)節(jié)，直徑為1～3cm，密度較為均勻，無明顯的壞死、空洞、鈣化及脂肪變等；所有病例均有病理結(jié)果證實(shí)或經(jīng)抗炎治療有效。

排除標(biāo)準(zhǔn)為：既往存在肺部腫瘤手術(shù)史、藥物治療史或放化療史；不符合CT增強(qiáng)掃描條件的患者。

1.2 檢查方法本研究采用美國GE公司的256排Revolution CT，在能譜掃描模式(gemstone spectral imaging，GSI)下進(jìn)行平掃及動(dòng)、靜脈雙期增強(qiáng)掃描，掃描前詳細(xì)詢問患者病史，告知其可能的風(fēng)險(xiǎn)，并簽署知情同意書，檢查時(shí)采用仰臥位、足先進(jìn)的方式，囑患者兩上肢舉向頭顱方向。掃描范圍包括整個(gè)肺組織，自胸廓入口至膈肌水平。造影劑使用濃度350mg(I)/mL的碘海醇(歐乃派克)，使用劑量為1.3mg/kg，通過高壓注射器經(jīng)右肘靜脈注入，注射速率為2.5mL/s，于造影劑注射后25～30s及50～55s分別行動(dòng)脈期及靜脈期掃描，管電流為200mA，管電壓為80～140kVp瞬時(shí)切換，轉(zhuǎn)速為158.75mm/s，準(zhǔn)直器寬度為80mm，螺距為0.992∶1，掃描層厚及層間距均為5mm。掃描后的數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)單能量算法自動(dòng)重建為層厚與層間距均為1.25mm的圖像，并自動(dòng)上傳至GE AW4.7工作站。

表2 炎性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)40keV的CT值(CT40keV )及凈增CT值(ΔCT40keV)比較(χ-±s)

表1 炎性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)的有效原子序數(shù)(Eff-Z)及能譜曲線斜率(K)比較(χ-±s)

1.3 圖像后處理及數(shù)據(jù)采集圖像后處理在GE AW4.7工作站使用GSI General 軟件進(jìn)行，通過劃取相應(yīng)感興趣區(qū)(the region of interest，ROI)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量，方法為：在病灶實(shí)性成分最大的層面劃取圓形或橢圓形，直徑相當(dāng)于所測層面結(jié)節(jié)直徑的1/2～2/3，且避開壞死、空洞、鈣化及血管。測量時(shí)應(yīng)保證平掃及動(dòng)、靜脈期ROI位于病灶的同一位置，且范圍與大小一致，每個(gè)數(shù)據(jù)重復(fù)測量三次并取平均值。在選取病灶同層面主動(dòng)脈及鎖骨下動(dòng)脈的ROI時(shí)，應(yīng)選在血管的中央部位。需要測量的數(shù)據(jù)包括：平掃的有效原子序數(shù)(Effective-Z)、40keV的CT值、100keV的CT值及病灶的碘濃度(iodine concentrations)；動(dòng)脈期及靜脈期40keV的CT值、100keV的CT值、病灶的碘濃度、病灶同層面主動(dòng)脈或鎖骨下動(dòng)脈的碘濃度。需要計(jì)算的數(shù)據(jù)包括：平掃、動(dòng)脈期及靜脈期的能譜曲線斜率(K=(|CT40keV-CT100keV|)/60)；動(dòng)脈期及靜脈期40keV的凈增CT值(ΔCT=CT增強(qiáng)-CT平掃)、病灶的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(normalized iodine concentrations，NIC=IC病灶/IC病灶同層面主動(dòng)脈或鎖骨下動(dòng)脈 )及病灶的凈增碘濃度(ΔIC=IC增強(qiáng)-IC平掃)。

表3 炎性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIC)及凈增碘濃度(ΔIC)比較(χ-±s)

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法使用SPSS 23.0軟件對(duì)炎性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)及腺癌與鱗癌平掃的Eff-Z、平掃和動(dòng)脈期及靜脈期的K、動(dòng)脈期及靜脈期的CT40keV、動(dòng)脈期及靜脈期的ΔCT40keV、動(dòng)脈期及靜脈期的NIC、動(dòng)脈期及靜脈期的ΔIC進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，方法為兩個(gè)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。脈期及靜脈期ΔIC之間存在差異，炎性結(jié)節(jié)的上述參數(shù)均高于惡性結(jié)節(jié)，且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見表1～表3。

2.2 腺癌與鱗癌能譜參數(shù)的比較腺癌與鱗癌的平掃Eff-Z、平掃和動(dòng)脈期及靜脈期K、動(dòng)脈期及靜脈期CT40keV、動(dòng)脈期及靜脈期ΔCT40keV、動(dòng)脈期及靜脈期NIC、動(dòng)脈期及靜脈期ΔIC之間存在差異，腺癌的上述參數(shù)均高于鱗癌，且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，詳見表4～表6。

表4 腺癌與鱗癌的有效原子序數(shù)(Eff-Z)及能譜曲線斜率(K)比較(±s)

表4 腺癌與鱗癌的有效原子序數(shù)(Eff-Z)及能譜曲線斜率(K)比較(±s)

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2 結(jié) 果

2.1 炎性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)能譜參數(shù)的比較炎性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)的平掃Eff-Z、平掃和動(dòng)脈期及靜脈期K、動(dòng)脈期及靜脈期CT40keV、動(dòng)脈期及靜脈期ΔCT40keV、動(dòng)脈期及靜脈期NIC、動(dòng)

表5 腺癌與鱗癌40kev的CT值(CT40keV )及凈增CT值(ΔCT40keV)比較(χ-±s)

表6 腺癌與鱗癌標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIC)及凈增碘濃度(ΔIC)比較(±s)

表6 腺癌與鱗癌標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIC)及凈增碘濃度(ΔIC)比較(±s)

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3 討 論

能譜CT成像(gemstone spectral imaging，GSI)是一種新興的檢查技術(shù)，其主要原理為通過進(jìn)行高(140kVp)、低(80kVp)兩種能量的瞬時(shí)切換，同時(shí)同角度的確定體素在40～140keV范圍內(nèi)的衰減系數(shù)，并得到在此范圍內(nèi)連續(xù)不斷的101個(gè)單能量圖像[4]。能譜CT在原有的時(shí)間及空間分辨率的基礎(chǔ)上增加了理化性質(zhì)及能量分辨率，利用其單能量圖像、能譜吸收曲線、物質(zhì)定量與分離、有效原子序數(shù)等四大平臺(tái)并結(jié)合多參數(shù)定量分析可以為疾病的診斷與鑒別診斷提供更加豐富的信息。在腫瘤的診斷方面，能譜CT有助于小病灶的顯示、病變的定性和鑒別診斷以及腫瘤的分期及預(yù)后評(píng)價(jià)[5]。

本研究是基于能譜CT多參數(shù)成像的特點(diǎn)，對(duì)26例炎性結(jié)節(jié)患者與60例惡性結(jié)節(jié)患者及27例腺癌患者與25例鱗癌患者進(jìn)行肺部GSI平掃及動(dòng)、靜脈雙期增強(qiáng)掃描，經(jīng)過圖像的后處理及數(shù)據(jù)的測量，并使用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)炎性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)及腺癌于鱗癌所納入的各參數(shù)進(jìn)行分析。由于能譜曲線反映了被檢病灶組織內(nèi)物質(zhì)的含量，故對(duì)不同性質(zhì)病灶平掃、動(dòng)脈期、靜脈期的能譜曲線斜率進(jìn)行比較。單能量CT值可以反映被檢組織在特定能量水平下對(duì)X線的吸收衰減值，X線的能量越低，吸收系數(shù)越大，X線衰減越多，在40～140keV的范圍內(nèi)，40keV對(duì)應(yīng)的CT值最能反映物質(zhì)的組織特性[6]，故對(duì)不同性質(zhì)病灶的動(dòng)、靜脈期40keV的CT值及凈增CT值進(jìn)行比較。由于增強(qiáng)掃描使用的對(duì)比劑主要成分為碘，在增強(qiáng)掃描后血管內(nèi)的主要媒介物質(zhì)為高密度的碘，因此感興趣內(nèi)碘濃度的高低可以顯示出病灶血供的豐富程度，碘濃度越高，則說明病灶的血供越豐富，而不同病灶在掃描過程中造影劑的使用量及掃描時(shí)間會(huì)存在一定的差別，故選取病灶同層面主動(dòng)脈或鎖骨下動(dòng)脈內(nèi)的碘濃度作為參考，取標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度來進(jìn)行比較；又由于病灶內(nèi)本身亦存在少量的碘，平掃時(shí)所測的碘濃度并不為零，故又選取病灶增強(qiáng)后動(dòng)脈期及靜脈期的凈增碘濃度來進(jìn)行比較。而有效原子序數(shù)的不同可以代表物質(zhì)組成成分的不同，故對(duì)不同性質(zhì)病灶平掃的有效原子序數(shù)進(jìn)行比較。

圖1 左肺上葉鱗癌。患者男，69歲。1A：左肺上葉實(shí)性結(jié)節(jié)。1B：平掃有效原子序數(shù)圖，Eff-Z：7.87(單位：Z)；1C～1E：平掃、動(dòng)脈期、靜脈期能譜曲線，斜率分別為0.54、1.54、1.60；1F～1H：平掃、動(dòng)脈期、靜脈期40keV單能量圖，CT40keV 分別為69.77、132.55、134.49，動(dòng)脈期ΔCT40keV：62.78，靜脈期ΔCT40keV：64.72(單位：HU)；1I～1K：平掃、動(dòng)脈期、靜脈期碘基圖，IC分別為4.45、12.85、13.45，動(dòng)脈期NIC：0.10，靜脈期NIC：0.33，動(dòng)脈期ΔIC：8.40，靜脈期ΔIC：9.00 (單位：100μg/cm3)；1L：病理組織切片圖。

本研究結(jié)果顯示：炎性結(jié)節(jié)的平掃Eff-Z、平掃和動(dòng)脈期及靜脈期K、動(dòng)脈期及靜脈期CT40keV、動(dòng)脈期及靜脈期ΔCT40keV、動(dòng)脈期及靜脈期NIC、動(dòng)脈期及靜脈期ΔIC均高于惡性結(jié)節(jié)，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)合肺癌與肺部炎性病變的組織病理學(xué)特點(diǎn)及血供情況來進(jìn)行分析：癌性病變與炎性病變均屬于血供較豐富的病變。癌性病變的供血血管主要為支氣管動(dòng)脈，內(nèi)含增多迂曲的毛細(xì)血管網(wǎng)，血供豐富，故在增強(qiáng)掃描時(shí)可以顯著強(qiáng)化[7]。炎性病變主要由形態(tài)正常且發(fā)育成熟的肺動(dòng)脈和支氣管動(dòng)脈雙重供血，病灶內(nèi)的微血管更多[8]，且肺動(dòng)脈與支氣管動(dòng)脈血管較直，血流進(jìn)入病灶的速度快，故而對(duì)比劑在病灶內(nèi)可以快速蓄積，從而表現(xiàn)為更顯著的強(qiáng)化[9]。并且在肺癌的生長過程中，由于受到癌細(xì)胞的浸潤，易導(dǎo)致腫瘤血管腔的狹窄甚至閉塞，因此癌性病變的血流量往往不及炎性病變豐富[10]。所以在增強(qiáng)后炎性結(jié)節(jié)的CT40keV、ΔCT40keV、NIC、ΔIC均高于惡性結(jié)節(jié)。而炎性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)在平掃時(shí)的Eff-Z及平掃、動(dòng)脈期、靜脈期的K的不同則代表了炎性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)在物質(zhì)組成成分方面的差別。

同時(shí)，本研究結(jié)果還顯示：腺癌的平掃Eff-Z、平掃和動(dòng)脈期及靜脈期K、動(dòng)脈期及靜脈期CT40keV、動(dòng)脈期及靜脈期ΔCT40keV、動(dòng)脈期及靜脈期NIC、動(dòng)脈期及靜脈期ΔIC均高于鱗癌，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)合腺癌與鱗癌的組織病理學(xué)特點(diǎn)及血供情況來進(jìn)行分析：癌性病灶的強(qiáng)化程度與病灶供血血管的豐富程度及血流量的多少有關(guān)，鱗癌以癌細(xì)胞堆積式生長為主，癌細(xì)胞增殖堆積充滿肺泡，癌巢中央常見角化珠及細(xì)胞間橋，容易形成以實(shí)質(zhì)性成分為主的結(jié)節(jié)或腫塊，生長較緩慢；腺癌以伏壁式生長為主，癌細(xì)胞常沿肺泡壁等支架結(jié)構(gòu)蔓延生長，形成大小、形狀不等及排布不規(guī)則的腺體或腺樣結(jié)構(gòu)，且腺癌的微血管密度較鱗癌大，易構(gòu)成大量且均勻的篩孔狀毛細(xì)血管網(wǎng)，其新生血管的數(shù)目常多于鱗癌，故腺癌的血供較鱗癌的血供豐富，在既往許多學(xué)者的研究中亦詳細(xì)證實(shí)了此觀點(diǎn)[11-15]。所以在增強(qiáng)掃描后的動(dòng)脈期與靜脈期，腺癌的CT40keV、ΔCT40keV、NIC、ΔIC均高于鱗癌。而由于腺癌與鱗癌在組織病理結(jié)構(gòu)方面的不同，物質(zhì)組成成分存在著差別，故腺癌與鱗癌在平掃時(shí)的Eff-Z及平掃、動(dòng)脈期、靜脈期的K存在差異[16]。

Revolution CT能譜成像技術(shù)結(jié)合其多參數(shù)定量分析在肺部炎性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)及腺癌與鱗癌的診斷方面具有一定的診斷價(jià)值，可以為臨床提供更多的診斷信息，提高肺部結(jié)節(jié)定性診斷的準(zhǔn)確率。