双能量CT评估喉癌喉软骨侵犯的临床价值

李淑娟，韩 丹，鲁仁财，江 杰，张 夏，沈莎莎，赵 卫

（昆明医科大学第一附属医院医学影像科，云南 昆明 650032）

喉癌是头颈部第二常见的恶性肿瘤[1]，准确的肿瘤分期是选择治疗方法的重要因素。喉部软骨侵犯是导致分期错误最常见的原因[2-3]。目前喉癌的术前分期主要依赖影像检查。常规CT检查可为临床提供有价值的解剖学信息，帮助制定手术计划，但未发生骨化的喉软骨CT值与肿瘤组织相似，会导致假阳性结果。双能量CT碘图较常规CT更好观察软骨形态，碘浓度能准确分析轻微强化的病灶，能谱曲线斜率值可获得有关组织化学成分的信息，实现对物质成分的识别[4-6]。目前，CT双能量技术在颈部肿瘤的研究较多，评估喉癌喉软骨侵犯的研究极少。因此，本研究旨在探讨双源CT双能量成像技术在评估喉癌喉部软骨侵犯的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2013年1月—2016年12月在我院行双源CT双能量颈部扫描，并经手术病理证实的喉癌患者60例。其中单侧喉软骨侵犯，对侧喉软骨正常者28例；喉癌无喉软骨侵犯者32例。男56例，女4例，年龄 41～73 岁，平均（59.3±12.3）岁。所有患者检查前均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

采用 Siemens双源 CT（Somatom Definition，Siemens Healthcare，Forchheim，Germany）扫描仪。扫描范围自舌骨会厌上缘至环状软骨下缘，头-足位扫描。平扫后经肘静脉注射对比剂碘普罗胺（320 mgI/mL）行双能量增强扫描，总量 1.0 mL/kg，流率3.0mL/s，后跟生理盐水30mL。A球管电压100kV，B球管电压Sn 140 kV，开启CARE Dose 4D，双能融合系数0.5，螺距0.8，转速0.33，动脉期行自动触发扫描，监测层面为颈动脉分叉层面，触发阈值为100 HU，延迟5 s扫描，静脉期于动脉期结束后20 s扫描。平均照射剂量为（2.59±0.03）mSv。

1.3 图像后处理与分析

Liver VNC、Monoenergetic软件（Siemens MMWP version2008A）得到动、静脉期碘图及能谱曲线图，分别测量感兴趣区（Region of interest，ROI）动、静脉期碘浓度，能谱曲线斜率（K）=40～100 keV CT 值/60。根据ROI位置分为3组：A组为肿瘤组织（病灶软组织实性部分）、B组为受侵软骨（病理证实喉软骨受侵犯处，相对于对侧无受侵软骨相应区域）、C组为正常软骨（喉癌无喉软骨侵犯者），测量三组平扫和增强动、静脉期CT值。由2名头颈影像的高年资主治医师对常规图像及碘图上显示喉癌是否喉软骨侵犯进行判断，若意见不统一，经协商后达成一致。ROI面积2～4 mm2，测量3次取均值，测量时避开坏死、喉软骨骨化及伪影区。

1.4 评价标准

碘图软骨侵犯CT诊断标准为硬化（软骨密度增加）、裂解、侵蚀和外咽肿瘤扩散[7]。灵敏度=真阳性人数/（真阳性人数+假阴性人数）×100%，特异度=真阴性人数/（真阴性人数+假阳性人数）×100%。

1.5 统计学方法

采用SPSS 21.0软件包，碘图形态学采用χ2检验，计量资料以±s表示，三组间平扫和增强动、静脉期CT值，动、静脉期碘浓度，能谱曲线斜率值采用单因素方差分析及Wilcoxon秩和检验，均以P＜0.05为差异有统计学意义。对各组间差异有统计学意义的参数进行ROC曲线分析并计算曲线下面积（Area under curve，AUC）。

2 结果

2.1 碘图与常规增强图对软骨侵犯的诊断比较

见表1。采用χ2检验，软骨硬化（6例）、肿瘤喉外侵犯（16例）灵敏度及特异度二者差异无统计学意义（P＞0.05）。软骨裂解（7 例）、侵蚀（12 例）碘图优于常规CT图像，差异有统计学意义（P＜0.05，图1，2）。

表1 常规增强图像与碘图对喉软骨侵犯诊断结果比较

2.2 三组各期相CT值比较

见表2。平扫、动脉期、静脉期肿瘤、受侵软骨、正常软骨CT值，三组单因素方差分析差异有统计学意义（P＜0.05），表明三组间CT值存在差异。进一步两两比较，不同期相肿瘤与受侵软骨CT值差异无统计学意义（P＞0.05），受侵软骨与正常软骨CT值差异有统计学意义（P＜0.05）。表明肿瘤与受侵软骨不同期相CT值无差异，受侵软骨与正常软骨不同期相CT值存在差异。

表2 不同期相三组间CT值比较（HU）

2.3 三组各期相能谱斜率比较

见表3。肿瘤、受侵软骨、正常软骨动脉期、静脉期K值采用单因素方差分析差异有统计学意义（P＜0.05）。进一步两两比较，动、静脉期各组间K值差异有统计学意义（P＜0.05，图 3～8）。

2.4 三组不同期相碘浓度的比较

见表4。肿瘤、受侵软骨、正常软骨三者间动、静脉期碘浓度差异有统计学意义（P＜0.05），表明三者间不同期相碘浓度不一致。进一步两两比较，动、静脉期各组间碘浓度差异有统计学意义（P＜0.05），表明三者不同期相碘浓度均存在差异。

表3 不同期相三组间斜率比较

表4 不同期相三者间碘浓度两两比较（mgI/mL）

2.5 不同期相CT值、碘浓度、能谱曲线斜率诊断喉癌软骨侵犯的效能分析

CT值AUC平扫0.064、动脉期0.265，静脉期0.192，均＜0.5。能谱曲线斜率动脉期AUC=0.970，诊断阈值1.09，敏感度88.9%，特异度100%。静脉期AUC=0.944，诊断阈值 0.95，敏感度 81.5%，特异度96.3%。碘浓度动脉期AUC=0.995，诊断阈值1.05，敏感度92.6%，特异度100%，静脉期AUC=0.905，诊断阈值 0.75，敏感度 77.8%，特异度 88.9%（图 9～11）。

3 讨论

喉癌术前明确肿瘤侵犯的范围和分期对临床治疗方案的选择有重要价值。不精确的肿瘤分期可能导致许多患者喉部器官不能保留，喉功能散失，对患者生活质量造成极大影响。治疗前明确喉软骨有无侵犯决定手术方案的选择，也是评估患者预后的重要依据。软骨破坏会影响放疗成功率，并且是保留喉发音功能的禁忌症[8]。Becker等[9]认为MRI比CT检测软骨侵犯更敏感，然而，肿瘤周围炎症在MRI的表现常和软骨侵犯相似，导致一些假阳性结果，使得MRI检测软骨侵袭的特异性只有56%～65%[7]。以往的研究[10-13]喉癌软骨侵犯常常是不同影像检查方法对于软骨形态的判断，灵敏度及特异度均较低，Kuno等[2]利用碘图对比常规CT图像判断喉癌软骨侵犯的灵敏度及特异度，得出碘图较常规CT图像具有优势，但并未对具体的定量参数值进行比较。双能技术碘图是对增强后碘成分提取得到的碘物质密度成像，获得碘的空间分布[14]，能直观反映病变内碘浓度差异，定量测量病灶内碘浓度，并且能准确分析轻微强化的病灶[15]。能谱曲线可通过计算斜率，实现对物质成分的识别，实现定量分析[16-18]。

图1 动脉期常规增强右侧甲状软骨似见骨质破坏。图2 动脉期碘图可见右侧甲状软骨骨质形态完整，未见破坏，肿瘤与右侧甲状软骨见脂肪间隙尚清晰，碘图较常规CT图像判断软骨侵犯更具优势。图3～8 图3～5：喉癌右侧甲状软骨侵犯动脉期图像。图6～8：喉癌左侧甲状软骨无侵犯动脉期图像。图4，7：能谱曲线显示受侵软骨较未受侵软骨陡，受侵软骨K值为1.83大于未受侵软骨K值为0.61。图5，8：受侵软骨碘含量（2.3 mgI/mL）高于未受侵软骨（0.3 mgI/mL），但均低于肿瘤组织。Figure 1. Conventional enhancement image in the arterial phase:bone destruction of the right thyroid cartilagee. Figure 2. Arterial iodine map:the right thyroid cartilage bone morphology,no damage,tumor and the right thyroid cartilage see fat gap is still clear,iodine maps than conventional CT image judgment of cartilage invasion has more advantages. Figure 3～8. Figure 3～5:The arterial phase images:laryngeal carcinoma of the right thyroid cartilage invasion.Figure 6～8:The arterial phase images:left laryngeal thyroid cartilage invasion.Figure 4,7:The spectrum curve slope of the invasive cartilage is 1.83 larger than that of the untreated cartilage 0.61.Figure 5,8:Invasive cartilage iodine content(2.3 mgI/mL)is higher than the non-invasive cartilage(0.3 mgI/mL),but lower than the tumor tissue.

图9 平扫、动脉期、静脉期CT值ROC曲线。图10 动、静脉期能谱曲线斜率ROC曲线。图11 动、静脉期碘浓度ROC曲线，CT值ROC曲线下面积小于0.5，能谱曲线斜率及碘浓度ROC曲线下面积均大于0.5，其中动脉期碘浓度ROC曲线下面积最大，为0.995。Figure 9. Plain scan,arterial and venous phase CT ROC curve. Figure 10. Arterial and venous phase spectrum curve of ROC curve slope. Figure 11. ROC curve of iodine concentration in arterial and venous phase,the CT value of the area under the ROC curve is less than 0.5,energy spectrum curve slope and the area under the ROC curve of iodine concentration was greater than 0.5,the area under the ROC curve of iodine concentration in arterial phase,0.995.

本研究显示碘图诊断软骨裂解及侵蚀较常规图像敏感，但在评价喉软骨硬化、外咽肿瘤扩散二者无明显差异。因为碘图可直观显示组织碘含量，勾画出病灶的大体形态及范围，硬化的喉软骨不含碘，在显示喉软骨硬化并不优于常规图像，并且不同年龄段、不同个体喉软骨骨化表现形式不同，正常喉软骨也会出现一侧软骨皮质骨化而另一侧软骨皮质不骨化的现象[19]，软骨的早期骨化可能会被误认为软骨硬化，导致过度估计软骨侵犯[7]。所以，不能依据喉软骨双侧皮质骨化不对称来判断喉软骨受侵，硬化常作早期喉软骨受侵的一个预测性征象并非绝对征象[20]。增强肿瘤、受侵犯软骨均含有碘，而正常软骨组织几乎不含碘，碘图正常软骨显示为无碘分布区，可较准确判断软骨的完整性及连续性。喉软骨溶解、侵蚀的显示也优于常规图像，所以碘图可提高喉癌喉部软骨侵犯诊断的特异性，而不降低灵敏度[21]。

平扫、动脉期、静脉期受侵软骨与正常软骨CT值有差异，ROC曲线下面积均小于0.5，说明不同期相CT值对于判断喉软骨是否受侵无明显诊断价值，与文献报道一致[19-21]。动脉期、静脉期肿瘤碘含量均高于受侵软骨，分析原因可能：①受侵软骨中含有部分裂解软骨成分，裂解软骨不含碘，因此受侵软骨中测得的碘含量较肿瘤低；②受侵软骨组织中新生血管少，而肿瘤组织中以含有较多肿瘤生成血管，导致受侵软骨碘含量低于肿瘤。动脉期碘浓度判断喉癌软骨侵犯的敏感度及特异度均高于静脉期碘浓度，可能是因为动脉期肿瘤及受侵软骨碘含量均高于静脉期，造成动脉期肿瘤、受侵软骨与未受侵软骨碘含量之间的差异较静脉期大。肿瘤、受侵软骨、正常软骨动脉期、静脉期能谱曲线均为下降型，正常软骨曲线较肿瘤及受侵软骨平缓，三者斜率值均有差异，肿瘤＞受侵软骨＞正常软骨，动脉期斜率较静脉期敏感度及特异度稍高。因此，动、静脉碘浓度及能谱曲线斜率值对于判断喉癌喉软骨侵犯均有一定意义。

本研究通过双能量技术获得碘图，并测量碘浓度及能谱曲线斜率值，为喉癌治疗前CT诊断喉软骨有无侵犯提供了新的研究方向。不足之处在于病例数较少，未对不同部位软骨侵犯进行分组研究，未能具体对软骨侵犯的形式及范围分组进行比较，有待进一步扩大样本量，并在后续研究中完善。