能谱CT单能量图像在诊断中央型肺癌与阻塞性肺实变中的价值

陕西中医药大学附属医院CT室(咸阳712000)

段海峰　贾永军　于　勇　杨创勃　田　骞　田　欣　贺太平▲



能谱CT单能量图像在诊断中央型肺癌与阻塞性肺实变中的价值

陕西中医药大学附属医院CT室(咸阳712000)

段海峰贾永军于勇杨创勃田骞田欣贺太平▲

摘要目的：探讨能谱CT单能量对鉴别中央型肺癌与继发阻塞性肺实变的诊断价值。方法：对30例术后经病理确诊为中央型肺癌并阻塞性肺实变(阻塞性肺炎和阻塞性肺不张)的患者行宝石能谱常规CT平扫和能谱成像模式(GSI)双期增强扫描，增强扫描数据经GSI viewer生成各期常规CT图像和能谱单能量图像，由两位高年资胸部组CT诊断医师参照术后标本图片观察评价增强扫描所得到的4种图像对癌组织与阻塞性肺实变组织空间解剖关系分界的正确辨别率。结果：平扫图像上肿瘤与阻塞性肺实变边界不清，增强扫描后肿瘤均呈轻、中度强化，而阻塞性肺实变组织多呈持续强化。增强扫描4种图像能够分辨肿瘤与实变肺组织边界的例数分别为：肺动脉期CT图像11例(40%)，支气管动脉期CT图像18例(64%)，肺动脉期单能量图像20例(76%)，支气管动脉期单能量图像27例(92%)。4种图像分辨能力存在显著性差异(χ2=16.54，P<0.05)。两两比较，支气管动脉期单能量图可判断肿瘤范围的比率最高，优于其他三种图像(χ2=12.83、χ2=4.20、χ2=1.34，P<0.05)；肺动脉期单能量图与支气管动脉期CT图像之间无显著性差异(χ2=0.86，P>0.05)，但却优于肺动脉期CT图像(χ2=6.65，P<0.05)。结论：对于中央型肺癌并发支气管阻塞者，利用能谱CT单能量图，特别是支气管动脉期单能量图，可很好地显示肿瘤和阻塞性实变组织的部位、大小、分界等解剖关系，为临床分期及治疗提供更加精确的信息。

主题词肺肿瘤/放射摄影术体层摄影术，X线计算机肺不张/放射摄影术诊断，鉴别@能谱成像@单能量图像

中央型肺癌是指肺段和肺段以上支气管黏膜上皮的恶性肿瘤，早期病灶向支气管腔内生长即可引起支气管狭窄，导致阻塞性肺不张或肺炎(阻塞性肺实变)。在常规混合能量CT平扫及增强时，由于肿瘤组织与肺实变的密度较为接近，常难以区分其边界，从而导致对肿瘤位置、体积的评估存在差异[1]。能谱CT成像使医学影像学进入了一个崭新的、前沿的时代，使 CT 由宏观研究转变到微观研究，进一步拓宽了CT 科学研究的应用平台[2]。CT能谱成像单能量图能优化组织对比，更好地显示解剖结构[3]。本研究旨在探讨能谱CT单能量图对鉴别中央型肺癌与继发阻塞性肺实变的诊断价值。

资料与方法

1临床资料选择我院2013年7月至2014年12月期间经术后病理确诊为中央型肺癌患者30例，其中男21例，女9例，年龄39～77岁，均合并阻塞性肺不张，部分同时合并阻塞性肺炎。病理分型为鳞状细胞癌17例，腺癌10例，未分化癌3例。扫描前均取得受检者知情同意并签字。

2检查方法患者取仰卧位体位，双臂举过头顶，扫描前练习呼吸并交待说明扫描的过程及注意事项。均按扫描流程采用螺旋CT容积扫描模式完成宝石能谱CT常规混合能量平扫和能谱成像模式(Gemstone spectral imaging，GSI)双期增强扫描。扫描范围为胸廓入口到膈肌水平，包括整个肺野，平扫：120kV，mA因人而异，层厚5mm，层距5mm，螺距1.375。GSI增强使用非离子型对比剂碘海醇(300mg I/ml)，剂量1.5ml/kg体重，用高压注射器(德国Urich)经肘前静脉以4.0 ml/s流速注射，造影剂注射结束后用30ml生理盐水冲管。管电压为80和140kVp的瞬时(0.5ms)切换，层厚 5.0mm，间隔5.0mm，螺距0.984。“两期”扫描包括肺动脉期、支气管动脉期。于肺动脉干平面取感兴区(ROI)，采用实时对比剂追踪系统，CT值到100Hu时触发开始曝光，肺动脉期延迟时间为10～15s，支气管动脉期延迟时间为22～30s。

3图像测量与分析扫描完成后采用标准算法重建成层厚和层间距为1.25mm单能量(70keV)图像；将GSI扫描后增强图像传至ADW4.6工作站的能谱图像分析软件GSI viewer上自动生成肺动脉期、支气管动脉期CT图像和动脉期、支气管动脉期单能量图4种图像，由两位CT室影像医师(分别从事CT影像诊断15年及6年)参照术后标本图片观察评价4种图像一般三维图像(水平位、矢状位、冠状位)和最大密度投影(Maximum intensity projection，MIP)、多平面重组(Multiple planar reformation，MPR)图像、伪彩图等对癌组织与阻塞性肺实变组织空间解剖关系分界的正确辨别率，意见分歧时经协商达成一致。

4统计学处理采用SPSS17.0 统计分析肺动脉期、支气管动脉期CT图像和动脉期、支气管动脉期单能量图4种图像鉴别中央型肺癌与继发阻塞性肺实变分界的正确辨别率，采用χ2检验方法，以P<0.05为有显著性差异，P<0.01为有极显著性差异。

结果

1常规CT表现本组30例均为中央型肺癌并发支气管阻塞后肺实变。平扫CT图像示肿瘤所在支气管闭塞或狭窄，相应部位肺叶、肺段体积减小，肿瘤与肺实变区域都表现为片状实性密度增高影，不能区分。增强扫描后CT图像上瘤组织呈轻、中度强化，实变的肺组织一般呈渐进性持续明显强化。典型阻塞性肺不张、肺炎征象为其内见分枝状高密度光滑血管影，或低密度的黏液嵌塞性支气管扩张影(即“黏液支气管征”[4])，但本组病例在肺动脉期有60%(15例)，支气管动脉期有36%(9例)无法分辨两者界线(见图1A，图2A～B)。

2低keV单能量图能很好的分辨瘤组织边界(见图1b，图2c～d)。四组图像分辨瘤组织边界能力存在差异(χ2=16.54，P<0.05)，支气管动脉期单能量图可判断肿瘤范围的比率最高，优于其他三种图像(χ2=12.83、χ2=4.20、χ2=1.34，P<0.05)；肺动脉期单能量图与支气管动脉期CT图像之间无显著性差异(χ2=0.86，P>0.05)，但却优于肺动脉期CT图像

图1未分化小细胞癌患者肺部CT图 [A:肺动脉期常规CT轴位图像，不能分辨肿瘤组织(黄圈)与阻塞性肺实变(红圈)；B:肺动脉期轴位单能量图，能明确分辨癌组织(浅蓝圈)与阻塞性肺实变(深蓝圈)的交界线]

图2高分化鳞癌患者肺部CT图[A:肺动脉期常规CT图像；B:支气管动脉期常规CT图像;A、B图均不能明确分辨癌组织与阻塞性肺实变的交界线；C:肺动脉期单能量图，D:支气管动脉期单能量图;C图显示在肺动脉期相对于不张肺组织(碘含量为22.13(100μg/cm3))癌组织(碘含量为13.32(100μg/cm3))成低碘特点，单能量图能明确分辨癌组织与阻塞性肺实变的交界线(红色三角箭头)；D图显示在支气管动脉期相对于不张肺组织(碘含量为23.77(100μg/cm3))癌组织(碘含量为28.23和28.68(100μg/cm3))成高碘特点，单能量图也能明确分辨两者的交界线(黑色三角箭头)]

(χ2=6.65，P<0.05)。增强扫描，肺动脉期CT图像能够分辨肿瘤与实变肺组织边界10例，占40%；支气管动脉期CT图像能够分辨肿瘤与实变肺组织边界16例，占64%；肺动脉期单能量图能够分辨肿瘤与实变肺组织边界19例，占76%；支气管动脉期单能量图能够分辨肿瘤与实变肺组织边界23例，占92%。

讨论

当前，鉴别中央型肺癌肿瘤组织与阻塞性肺实变的影像方法有CT、MRI、核医学等。PET-CT可很好区分肿瘤边界[5]，但价格昂贵普及率较低。MRI鉴别癌肿与阻塞性实变区研究较多，一般认为T2WI可较好显示分界[6]，DWI是T2WI的有效补充[7]，使其准确性进一步提高，但MRI成像同样在胸部病变诊断中应用不普遍。CT是诊断肺癌首选的检查方法，然而CT常规平扫及增强扫描时，由于肿瘤组织与阻塞实变的肺组织密度常较为接近，影像学改变有较大的重叠性，要确定肿瘤的范围会存在一定困难[8]，最终将影响肿瘤分期的准确性及治疗的安全性。

能谱CT基本功能和单能量图的临床应用价值。能谱CT只需一次GSI扫描就能到常规混合能量图像(kVp)和单能量的图像、基物质对图像，可在一定程度上实现了物质定性分离和定量测定[9]，基物质对常用X线衰减高低不同的两个物质组成，医学成像常用的基物质对是碘和水。通过物质分离技术得到单能量图、水基图，可使CT由宏观研究转变到微观研究。单能量图像是以碘为基物质的CT能谱图像，它对随血流分布于受监测组织内的碘对比剂灌注十分敏感，并可准确测量出该组织成分的碘含量值。王明亮等[10]体模研究发现碘基图能准确定量测定出不同浓度碘溶液的碘含量，具有很高的准确性及可信度。碘基图的临床应用使得能谱成像对被检测体素内物质进行定量分析、鉴别成为可能[11]，故它不仅能有效反映肺实质血流动力学的变化，还能同时提供解剖和功能信息。当前，碘基图在胸部主要应用于肺栓塞的诊断[12]和治疗后评估[13]、鉴别肺结节性质[14]、定量检测尘肺[15]等。

本研究探讨能谱CT单能量物质图对鉴别中央型肺癌与继发阻塞性肺实变的诊断价值。所有平扫图像上肿瘤与阻塞性肺实变边界不清，都表现为片状实性病灶，难以区分，增强扫描时由于肺癌几乎全部由支气管动脉供血，肺动脉不参与肺癌的血供，而肺炎，特别是不张肺组织，肺动脉供血比例较高，这种血供特点是常规CT动态增强分辨肿瘤与肺实变的理论基础，本研究中肺动脉期CT图像、支气管动脉期CT图像可分辨近半数或半数以上(分别为40%、64%)的边界。笔者分析常规CT图像不能分辨边界的原因是两种病变密度增强后密度仍较为接近，且CT值受容积效应、碘剂分布不均匀等影响较明显，细微的灰度改变常不能被肉眼所分辨，从而导致较多病例增强后仍难以确定肿瘤与实变肺组织的范围。本组支气管动脉期CT图像相对于肺动脉期CT图像有更大的鉴别率，分析原因为支气管动脉期时，肺癌已强化，且其微血管数量多、血管分布紊乱、基底膜不完整、通透性高等导致大部分患者肿瘤密度相对高于不张的肺组织及炎性病变，该期两者密度差异较为明显。支气管动脉期单能量图可判断肿瘤范围的比率最高的原因分析如下：①单能量图像能够真实的反映碘的分布，因此相对传统CT，能谱 CT对强化后感兴趣区密度变化敏感度提高[16]。②根据能谱CT原理，单能量图为双能量数据投影数据解析重建所得基物质分布图，其可避免混合能量CT成像过程中由于硬化效应导致的CT值误差。

本研究尚有以下不足：①本研究样本例数少，考虑到中央型肺癌不同组织成分、肿瘤分期等均可能影响单能量对癌组织边界的分辨，而且本研究中单能量图仍有小部分病例(8%)不能鉴别。因此，对于单能量图能否稳定、高效应用于临床尚需增加样本以进一步证实。②宝石能谱CT为后64排CT，当前国内外装机数量少，影响临床推广。

总之，对于中央型肺癌伴发阻塞性肺实变的患者，GSI动态增强扫描后得到的单能量图，特别是支气管动脉期单能量图，可更好地显示肿瘤和阻塞性实变组织的部位、大小、分界等解剖关系，为临床分期及治疗提供更加精确的信息。

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(收稿：2015-06-08)

【中图分类号】R734.2

【文献标识码】A

doi：10.3969/j.issn.1000-7377.2016.01.006

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