CT能谱成像定量参数评估肺癌与肺结核球的研究进展

葛慧婷 陈丽红 段 青

福建医科大学附属协和医院影像科 (福建 福州 350001)

研究表明，我国肺癌的发病率和死亡率已跃居所有恶性肿瘤之首[1-4]。我国亦是世界第二结核大国(占全球总数的9%)，肺结核发病率居高不下，结核病防控与治疗形势十分严峻[5]，肺结核球是一种特殊类型的继发性肺结核，在肺结核中仅占3～6%，鉴别也有一定难度。CT是肺内占位的主要影像学检查方法，但成像参数较为单一且受观察者经验影响较大[6]，能谱CT成像作为一种新兴的扫描模式，具有多种参数，使CT成像从宏观形态学进入物质微观定量研究领域[7]。本研究通过研究能谱CT肺部增强扫描的特征性参数，达到术前肺部增强CT定性诊断能力的目的，为诊断提供新的方法。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入条件：2011年4月至2020年12月经我院能谱CT双期增强扫描，肺癌与肺结核球首诊病例，直径大于1cm，明确的病理结果。排除条件：毛玻璃密度肺结节；既往有肺部肿瘤治疗史；无法进行增强扫描者。共66例患者纳入，女性25例，男性41例，年龄23～83岁(中位数54岁)。肺癌组病灶长径1.8～6.8cm(平均4.13±1.50cm)；结核组为1.6～4.1cm(平均2.12±1.03cm)。术后病理证实肺癌48例(均为孤立性病灶，非小细胞癌48例，神经内分泌癌6例)，肺结核球18例(3例结核患者有两个病灶，共21个病灶)。

1.2 仪器与方法在宝石能谱CT(Discovery CT750 HD)上行双期肺部增强扫描，包括动脉期AP、静脉期VP。检查前屏气训练。仰卧位、能谱模式扫描，探测器宽度0.625mm X64，螺旋扫描速度0.6s/周，螺距1.375:1；球管旋转速度0.9s，管电流640mA，瞬时高、低电压切换(140kvp、80kvp)。外周静脉注射碘氟醇，浓度320mg/mL，注射速度2.5mL/s，剂量1mL/kg，两期分别于注射后25s、60s扫描。

1.3 后处理分析由一名高年资主治医师在AW4.4(GE HealthCare，USA)上盲侧。应用GSI Viewer软件，分析碘/水基图，选取强化均匀实性区域放置感兴趣区ROI(region of interest)，两期尽量在相同位置、相同层面测量，尽量避开钙化、空洞、坏死及边缘环形强化区域，每个病灶测量3次并计算均值。记录40～70kev(间隔10kev)单能量CT值(HU)、碘浓度(iodine concentration,IC)(100ug/cm3)、水浓度(water concentration,WC)(mg/cm3)，计算能谱曲线斜率K=(40kev CT值-70kev CT值)/30及标准化碘浓度比NIC=病灶区IC/同期同层面胸主动脉IC。

1.4 统计学处理运用SPSS 26.0统计软件，Kolmogorov-Smirnov法进行正态性检验。采用两独立样本t检验或Mann-Whitney U检验。绘制ROC曲线，计算曲线下面积(area under curve，AUC)。采用logistic回归做联合诊断模型。运用MedCalc11.4软件Delong检验对各参数ROC曲线诊断效能进行比较。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 组间能谱参数比较分析肺癌组两期40～70kev（间隔10kev）CT值、K、IC及NIC均高于肺结核组，差异有统计学意义(P＜0.05)，而WC差异无统计学意义(P＞0.05)，见表1、图1。

图1 图1A～图1D肺非小细胞癌静脉期40kev单能量图像、碘基图、水基图、能谱曲线，ROI=35.05mm2，40kev CT值=144.63HU，IC=14.61(100ug/cm3)，WC=1031.2(mg/cm3)，NIC=0.64；F-I.肺结核球40kev单能量图像、碘基图、水基图、能谱曲线，ROI=34.90 mm2，40kev CT值=75.48HU，IC=6.19(100ug/cm3)，WC=1023.88(mg/cm3)，NIC=0.27。两者WC差别不大，肺癌40kevCT值、IC及NIC均高于肺结核球。E、J分别为肺非小细胞癌与肺结核球对应的术后病理图(HE，X200)。图2 A～图2B 分别动脉期及静脉期各参数ROC曲线(AP：动脉期，VP：静脉期)

表1 单能量图像、碘/水基物质图像各参数比较

2.2 ROC曲线分析静脉期40～70kev(间隔10kev)CT值、K、IC、NIC各能谱参数AUC值高于动脉期，见表2、图2。静脉期40kevCT值AUC(0.839)最大，取111.10HU为阈值，敏感度、特异度为81.3%、81.0%。其中两期40kev CT、50kev CT、K及IC之间诊断效能差别有统计学意义(P＜0.05)，而其余参数之间差别无统计学意义(P＞0.05)，说明静脉期的诊断价值高于动脉期，见表3。

表2 各参数ROC曲线分析结果

表3 Delong检验两期各参数ROC曲线比较结果

3 讨 论

根据能谱CT物质分离原理[8-10]，每种结构都能分解成对X线吸收比例不同的2种基物质对，其中碘、水基物质对最常用，水是能谱CT常用基准物质，碘是造影剂的主要成分，故应同时观察碘、水的变化。本次研究结果显示，肺癌、肺结核球两期的WC差异均无统计学意义(P＞0.05)；即水浓度在不同期相、不同组织学类型变化不明显，在水恒定不变的前提下，观察碘的变化。

根据单能量图像及能谱曲线可得出病灶在不同kev下CT值变化规律，与病变本身组织细胞结构及病灶中碘对比剂对X线的吸收密切相关[11-14]，在一定程度上能体现组织和病变的特征，由于低能量下X线吸收系数越大，可以显示出更微弱的对比剂强化，提高了病灶和背景之间的对比噪声比，故本研究选择 40～70 kev之间的单能量CT值及能谱曲线斜率作为定量分析指标。

既往研究[15-16]表明肿瘤内强化程度及模式与微血管密度关系密切。肺非小细胞癌与神经内分泌癌均属于富血供的癌性病变[17-20]，微血管密度大，血管床容量大，对比剂较易进入，但新生血管不成熟，引流淋巴管缺如，对比剂排出延缓，强化模式呈“快进慢出”型。肺结核球的病理基础以干酪坏死组织与肉芽组织为主，属于乏血供病变[21]，呈“慢进慢出”强化模式，故肺癌两期的40～70kev CT值、IC、NIC均高于肺结核球(P＜0.05)，肺癌单能量图像上CT值衰减较迅速，能谱曲线较陡直，肺结核球能谱曲线相对平缓，肺癌的能谱曲线斜率高于肺结核球(P＜0.05)，王丽杰等[22]、Lin等[23]、郑昊等[24]研究成果也证实了这一点。

为排除对比剂总量、个体差异等因素影响，以胸主动脉为参照，获得标准化碘浓度NIC，本研究显示IC诊断效能优于NIC，而王丽杰等[21]的研究结果提示NIC的诊断效能高于IC，可能是因为动脉期及静脉期的主动脉碘浓度差异较大，稀释病灶碘浓度变化程度，也可能是受对比剂用量、增强延迟时间设置、样本量较小等因素的影响。

郑昊等[24]通过对动脉单期进行研究，认为能谱扫描多参数定量对鉴别不典型肺结核与肺癌具有较高鉴别诊断价值，本次研究增加了静脉期对肺癌与肺结核球进行分析，ROC曲线及Delong检验分析显示，静脉期部分参数诊断效能高于动脉期(P＜0.05)。可能是因为静脉期有较长时间延迟，不仅供血血管内充盈了对比剂，且已经渗透到血管外间隙，对比剂最大程度的扩散到病灶内，更能有效反映病灶的血供分布，所以认为鉴别的最佳时相是静脉期。既往王丽杰等[22]、王素雅等[25]亦证实了这一点。

选取AUC值最高的静脉期40kevCT值及IC做联合诊断模型时，虽提高了诊断效能，但对三者诊断效能进行两两比较时，差异均无统计学意义(P＜0.05)，表明三者诊断作用近似，可能是因为单能量图像及碘基图本质上都反映了病灶微血管密度及血流灌注情况有关，说明单能量图像及碘基图的诊断效能近似。

综上所述，能谱CT增强扫描定量参数对肺癌与肺结核球鉴别诊断有较高诊断价值，静脉期为诊断最佳时相，联合诊断可提高诊断效能，但各参数诊断作用近似。本研究仍有较多不足之处：一样本量少，未进行大样本研究；另外，未结合病灶的形态学特征进行分析；第三，不同研究间不同时期的病变血供可能不同，均可能使结果出现不可预测的改变，故有待进一步深入研究。