双能CT碘摄取对良恶性肺结节的鉴别诊断价值

邱琳，徐一铭，仲艳，张腾，袁梅，俞同福

肺癌是目前死亡率最高的恶性肿瘤,肺癌影像学主要表现为结节或肿块型，其早期诊断对于制定临床诊疗路径及改善预后至关重要[1,2]。目前已有多种影像学方法用于早期鉴别潜在恶性肺结节。

既往多位学者采用CT增强扫描鉴别良恶性肺结节，CT增强扫描可反映病灶内微血管的分布，从而鉴别良恶性，但其准确率仅为71.1%，且易受水、空气及钙化的影响[3,4]。双能CT(dual energy CT，DECT)可行水、脂肪、软组织及碘等物质分离，采用双能后处理软件对扫描图像进行碘水分离，不仅可以获得虚拟平扫图像，还可获得病灶内碘分布图[5,6]。碘图提供了靶器官碘对比剂分布的信息，反映病灶内是否含碘并量化病灶内碘含量，包括碘摄取量及碘浓度，从而直接反映肿瘤血供的信息，可用于评估肺结节的性质[7]，但是关于双能CT碘摄取(iodine uptake，IU)鉴别良恶性肺结节价值的研究报道尚少。本研究通过分析应用DECT检测肺结节的碘摄取图，旨在探讨DECT在鉴别良恶性肺结节中的临床应用价值。

材料与方法

1.病例资料

回顾性搜集2018年1月-2018年9月在我院行双能CT增强扫描的200例实性肺结节患者。经本院伦理委员会批准，检查前所有患者均签署了知情同意书。病例纳入标准：无钙化且直径≤3 cm的实性肺结节患者；行DECT前经至少3个月随访病灶无变化或稍有增大者(最大层面长径较前增大<20%)；所有结节均经手术或穿刺病理证实；术前未接受放、化疗。病例排除标准：图像伪影明显，影响测量(n=32)；扫描前行CT引导下穿刺活检(n=45)；病灶内存在大量坏死及空洞(n=15)。最终本研究共纳入108例患者(共计112个实性肺结节)，其中男54例，女54例,年龄 22～77岁。

2.检查方法

采用第三代西门子双能CT(Siemens Somatom Force CT)扫描仪行胸部双能CT增强扫描。扫描参数：层厚5 mm，准直0.6 mm×192i，0.5 s/r，螺距0.6，双球管双能量(球管A采用90 kV、240 mA,球管B采用Sn150 kV、165 mA)扫描。以4 mL/s的流率注射对比剂(Ultravist,370 mg I/mL，Bayer，Germany)，于对比剂注射后40 s及100 s行双能CT扫描，得到90 kV、Sn150kV及融合能量图像。

3.图像分割及参数提取

将动脉期90 kV/Sn150kV双能量图像行1.5 mm薄层重建后调入Siemens Dual-Energy软件，利用Liver VNC算法重建得到虚拟平扫图像和碘分布图。利用lungCAD软件自动分割动脉期融合图像中每个结节的全体积感兴趣区(volume of interest，VOI)，然后由两位胸部放射科医师(医师1和医师2，分别具有3年和6年的胸部影像诊断经验)分别手动调整。In-house软件自动在虚拟平扫图和碘分布图上复制相同位置和大小的VOI，分段的VOI被传送到西门子内部软件中，分别计算出全体积强化程度及碘摄取参数，包括总碘摄取量、总碘浓度(碘浓度mg/ccm=碘摄取量mg/肺结节体积ccm)、重要区(即避开结节内坏死及空洞区域)碘摄取量及重要区碘浓度。最后在病灶同层面测量主动脉的碘浓度，得到肺结节的标准化碘浓度(标准化碘浓度=病灶碘浓度/主动脉碘浓度)。

4.统计学分析

采用SPSS 20.0软件(SPSS Inc，Chicago，IL，USA)进行统计学分析。定量资料的组间比较采用独立样本t检验，定性资料的组间比较采用卡方检验，以分析良恶性肺结节的临床及病理特征。采用t检验分析良、恶性肺结节的全体积强化程度及碘摄取参数是否存在差异。采用受试者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲线分析全体积强化程度及碘摄取参数在鉴别良、恶性肺结节中的诊断效能。采用单因素及多因素回归分析鉴别良、恶性肺结节的独立预测因子。对两位影像诊断医师分别提取的影像特征采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)评估观察者间的一致性。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.临床表现

本研究共纳入108例患者(112个结节)，其中良性结节患者58例(61个结节，占54.5%，其中肺结核35个，炎性结节13个，错构瘤5个，硬化性肺泡细胞瘤4个，结节病4个)，恶性结节患者50例(51个结节，占44.8%，其中腺癌44个，鳞癌3个，转移瘤4个)。112个结节中通过手术确诊44个，通过穿刺确诊68个。

良、恶性结节患者的年龄、性别、吸烟史、肺叶发生部位、最大直径和体积差异均无统计学意义(P>0.05，表1)。两位医师影像参数测量具有较高的观察者间一致性(ICC为0.842～0.983)。

表1 112个结节的临床和病理特征

2.单变量分析与ROC曲线

与良性结节相比，恶性结节的全体积强化程度及碘摄取参数显著增高，两者差异均有统计学意义(P<0.05，表2)。ROC曲线分析结果显示，总碘摄取量及重要区碘摄取量的诊断准确度及敏感度最高(表3、图1)，但碘摄取量与病灶大小存在相关性，而全体积强化程度及碘浓度为非参数依赖性参数，故纳入进一步回归分析。

图1 良、恶性结节强化程度和碘摄取参数的ROC曲线。

表2 良性结节与恶性结节的多参数比较

表3 碘摄取参数和全体积强化程度在良、恶性结节中的鉴别诊断效能

3.多因素回归分析

单因素回归分析结果显示总碘浓度及重要区碘浓度在良、恶性肺结节中差异有统计学意义(P<0.05)，多因素回归分析结果提示仅重要区碘浓度可作为独立预测因子，OR值为1.36。良恶性肺结节病例的双能CT图像及碘图见图2～5。

图2 右肺下叶低分化腺癌患者，女，66岁。a) 双能CT动脉期图像示结节(箭)呈不均匀显著强化； b) 后处理软件获得的碘值图像伪彩图，结节(箭)的重要区碘浓度为1.42mg/ccm。 图3 右肺上叶转移性肾细胞癌患者，女，48岁。a) 动脉期图像示结节(箭)环形强化，中央坏死； b) 碘图示结节(箭)周边碘摄取度高，中央坏死区域几乎无碘摄取，重要区碘浓度为1.54mg/ccm。 图4 右肺上叶结核患者，女，42岁。a) 动脉期图像示结节(箭)呈轻度强化； b) 碘图示结节(箭)的重要区碘浓度为0.55mg/ccm。 图5 右肺中叶硬化性肺泡细胞瘤患者，女，55岁。a) 动脉期图像示结节(箭)呈轻度强化； b) 碘图示结节(箭)的重要区碘浓度为1.11mg/ccm。

讨 论

以往研究表明，恶性肺结节内部持续性微血管生成，其血管丰富、血流灌注增加，强化程度增加。而多数良性结节新生血管较少，强化程度低于恶性结节[8,9]。炎性结节是一种良性结节，其血管成分比例随疾病进展而显著变化，早期主要是血管增生，由于血管丰富，增强扫描呈显著强化，其程度甚至高于肺癌[10-12]；但随着疾病的进展，结节内新生血管逐渐闭塞，纤维组织增生，强化程度降低。本研究中病灶至少经3个月随访无明显变化，排除了急性炎性结节，因此良性结节的全体积强化程度低于恶性结节[分别为(17.56±1.99)HU和(31.72±2.14)HU，P<0.001)]。

以往研究以CT强化值>15 HU作为恶性肺结节的诊断指标，其敏感度为98%，特异度仅为58%[13]。本研究采用ROC曲线进行分析，以强化值25 HU为临界值，预测效能最佳，但准确度、特异度和敏感度分别为77.9%、83.6%和70.6%，且全体积强化程度不能作为独立预测因子。因此，单纯依靠CT强化值来区分良、恶性结节并不可靠。

近年来，双能CT逐渐开展应用，它可行水、脂肪、软组织及碘物质分离，获得碘分布图并量化病灶内的碘含量[5,6]。许多研究已证实碘含量与肿瘤内血流灌注及血管生成之间存在一定的相关性[14]。恶性结节新生微血管未成熟，基底膜不完整，内皮细胞间隙增大，管壁通透性增加，对比剂更容易进入血管外细胞间隙，碘摄取增加[15,16]。

本研究探讨双能CT碘摄取参数对良恶性肺结节的鉴别诊断价值，通过后处理软件获得了碘摄取参数，包括总碘摄取量、重要区碘摄取量、总碘浓度及重要区碘浓度，将测量值由主动脉标准化后获得了标准化总碘浓度及标准化重要区碘浓度，排除了患者循环等因素的影响。因为恶性结节内部血管生成，血流灌注增加，且新生血管通透性增加，其碘摄取参数均高于良性结节。

通过ROC曲线分析，笔者发现总碘摄取量(0.804)及重要区碘摄取量(0.805)对于鉴别良、恶性肺结节的准确度高于碘浓度(0.764～0.795)，但是碘摄取量与病灶大小相关，本研究中恶性结节体积大于良性结节[(分别为(11.23±18.40) 和( 5.69±10.95)ccm]，对碘摄取量的差异产生一定影响，而碘浓度用于测算单位面积的碘摄取量，量化了病灶内的碘摄取量，排除了病灶大小对碘摄取的影响，因此可以有效反映结节内部的灌注差异。

本研究结果显示，恶性结节的重要区碘浓度高于良性结节[分别为(1.39±0.09 )和( 0.75±0.09) mg/ccm，P<0.001]，其诊断准确度、敏感度及特异度均高于全体积强化程度。仅重要区碘浓度可作为鉴别良恶性肺结节的独立预测因子(OR=1.36)，即结节的重要区碘浓度每提升1 mg/ccm，其恶性风险将提升36%。笔者认为恶性肿瘤由于其生长速度超过内部血管，部分区域血流量减少，氧气输送减少，继而形成坏死，因此恶性结节内部发生坏死的比例明显高于良性结节，当恶性结节内部发生坏死或由于坏死物质流出形成空洞之后，该区域血流减少，灌注减低，碘摄取减低，而实性区域新生血管丰富，血流灌注增加。因此，重要区碘浓度即排除结节内部坏死及空洞区域后，可以更有效地反映结节内部的血管生成及血流灌注。

本研究存在以下局限性：①样本量相对较少，可能对统计结果有一定影响；②本研究只涉及动脉期，而缺乏静脉期的测量数据，需进一步研究。

综上所述，双能CT成像技术的碘摄取参数在鉴别诊断良、恶性肺结节方面较CT增强值具有更高的应用价值。