能谱CT定量参数对结节/肿块样肺炎与肺癌的鉴别诊断价值

王君鑫，牛丹丹，孙玉清，杨晨晓，贾守强

肺炎为临床常见且多发疾病，部分肺炎呈结节或肿块样表现，其与肺癌的鉴别成为影像诊断工作一大难点[1]。常规CT扫描对肺内占位的鉴别仅局限于病灶大小、边缘等形态特征分析，在两者的鉴别诊断中存在很多重叠之处[2]。能谱CT成像突破常规CT单参数成像局限性，不仅可以观察常规混合能量图像，而且能获得40～140 keV不同水平单能量图像、不同基物质图像(碘/水、碘/钙等)，为肺内病变鉴别诊断提供了一种新思路。本研究通过比较结节/肿块样肺炎与肺癌能谱CT定量参数的差异，初步探讨CT能谱模式增强扫描对肺内病变的鉴别诊断价值。

材料与方法

1.一般资料

回顾性分析济南市人民医院2018年8月-2019年12月行胸部CT平扫发现肺内病变并于1周内行能谱模式双期增强扫描的43例患者的病例资料。男24例，女19例；年龄41～83岁，平均62±8岁。纳入标准：①患者均为首次检查，CT检查前未进行过任何药物或手术治疗；②无碘对比剂不良反应病史，无甲状腺功能亢进、严重肝、肾功能不全病史；③病例经手术或穿刺病理证实，部分炎症病例经临床随访观察到结节/肿块减小或消失；④患者能配合检查，图像质量符合诊断及后处理操作要求。

2.检查方法

所有患者检查均在能谱CT(Revolution CT，GE Healthcare，Mliwaukee，美国)上进行扫描。首先行120 kVp常规胸部平扫，扫描方向为头足方向，扫描范围从胸廓入口到膈肌水平。平扫完成后进行能谱模式双期增强扫描：管电压行高、低能量(80 kVp、140 kVp)瞬时(0.5 ms)切换，自动毫安，采用双筒高压注射器，经肘静脉注射碘海醇(300 mg I/mL)70 mL，注射流率4 mL/s，随后以相同流率注射生理盐水20 mL。选取支气管分叉下方水平同层胸主动脉监测CT值，触发阈值180 HU，到达阈值后延迟10 s扫描获得动脉期图像，第1期扫描结束30 s后进行第2期静脉期扫描。其他扫描参数包括：机架每周旋转时间0.6 s，螺距1.35：1，探测器宽度16 cm，层厚和层间隔均为5 mm，视野400 mm×400 mm。

3.数据测量

原始数据被重建为层厚1.25 mm、层间隔1.25 mm图像并传输至ADW 4.7工作站(GE HealthCare，美国)。采用GSI Viewer软件包自动计算并获得40～140 keV共101个不同keV水平单能量图像及碘-水基物质图像，由两位影像诊断医师共同协商分别在动脉期(arterial phase，AP)及静脉期(venous phase，VP)的碘基伪彩图中勾画ROI，ROI选择肿块强化最明显区域，并尽量避开坏死组织、空洞、钙化及血管等，采用复制-黏贴功能尽可能保证同一病灶ROI形状、大小和位置在动脉期及静脉期一致。软件自动计算兴趣区(ROI)内碘值(iodine concentration，IC)、水值(water concentration，WC)并生成病灶能谱曲线，同时测量病灶同层面主动脉碘值(iodine concentration，ICAO)。通过公式计算能谱曲线斜率λHU40-70、标准化碘浓度(normalized iodine concentration，NIC)、动-静脉期标准化碘浓度差值(difference of NIC，dNIC)、动-静脉期碘浓度差值(difference of iodine concentration，dIC)。公式分别为：λ(HU40-70)=|HU40-HU70|/30；NIC=IC/ICAO；dNIC=|NICAP-NICVP|；dIC=| ICAP-ICVP |。

4.统计学分析

结 果

共43例患者纳入研究，肺癌27例，最大直径7 cm，平均(4.2±2.51) cm；结节/肿块型肺炎16例，最大直径9 cm，平均(5.4±3.34) cm。能谱模式增强扫描动脉期肺癌碘值、能谱曲线斜率λHU40-70、NIC均低于结节/肿块样肺炎(图1、2)，差异有统计学意义(表1、2)。静脉期肺癌碘值、能谱曲线斜率λHU40-70、NIC与结节/肿块样肺炎差异无统计学意义。肺癌dIC低于结节/肿块样肺炎，差异有统计学意义(表2)。动脉期及静脉期能谱扫描所测水值及dNIC在肺癌与结节/肿块样肺炎中差异均无统计学意义(表1、2)。

表1 肺癌和结节/肿块样肺炎能谱CT扫描各参数比较

表2 肺癌和结节/肿块样肺炎能谱CT标准化参数比较

图1 女，79岁，肺小细胞癌。a) CT平扫纵隔窗示左肺下叶团块样软组织密度灶(箭)，边缘浅分叶，大小约4.4cm×3.1cm； b) 能谱模式增强扫描动脉期碘基图，病灶动脉期碘值为(27.04±7.85)×100μg/cm3； c) 能谱模式增强扫描动脉期病灶所测能谱曲线，斜率为3.92。 图2 男，66岁，结节样肺炎。a) CT平扫纵隔窗示右肺下叶不规则结节样软组织密度灶(箭)，边缘浅分叶改变，大小约2.2cm×0.9cm； b) 能谱模式增强扫描动脉期碘基图，病灶动脉期碘值为(38.9±7.38)×100μg/cm3； c) 能谱模式增强扫描动脉期病灶所测能谱曲线，斜率为5.89。

选取上述差异有统计学意义的参数(动脉期碘值、动脉期斜率λHU40-70、动脉期NIC及dIC)绘制ROC曲线(图3)，曲线均位于参考线之上，动脉期碘值曲线下面积(area under curve，AUC)最大(AUC=0.78)，取碘值阈值为28.4 μg/cm3时鉴别肺癌与结节/肿块样肺炎的敏感度和特异度分别为89%、75%。

讨 论

CT是肺内结块样病变诊断与鉴别诊断的主要影像学检查方法，近年来随着CT软硬件设备的发展和广泛应用，肺内病变诊断的敏感性大大提高，但特异性仍存在些许不足[3]。常规CT主要通过观察病灶形态和强化方式等进行诊断，成像参数较为单一且受观察者经验影响较大[4]。能谱成像作为近年来新兴的CT科研平台，突破常规CT扫描单参数成像的局限性，一次扫描可同时获得混合能量图像、40～140 keV单能量图像、基物质图像(碘/水、碘/钙)等，使CT成像从宏观形态学进入物质微观定量研究领域[5]，在肺内结节/肿块的诊断与鉴别、肿瘤分级及肿瘤同源性分析中展现出重要作用[6]。

图3 肺癌和结节/肿块样肺炎动脉期碘值、动脉期能谱曲线斜率λHU40-70、动脉期NIC及dIC的ROC曲线图，所有曲线均位于参考线之上，动脉期碘值AUC最大，为0.78。

研究表明能谱CT的碘值能准确测量组织内碘含量，可作为肿瘤灌注和血管生成的重要影像标志物[7]。Hou等[8]研究表明能谱模式双期增强扫描所得肺癌标化碘浓度明显低于肺炎性肿块，可作为鉴别肺癌与炎性肿块的新方法。所以本研究以碘-水基物质对肺内结节/肿块样病灶进行分析，结果显示结节/肿块样肺炎动脉期碘值明显高于肺癌，差异有统计学意义，当碘值大于28.4 μg/cm3时对肺内炎性结节/肿块诊断敏感度高达89%。为进一步消除对比剂注射剂量、注射流率及个体间血液循环差异对肺内病灶碘值测量的影响，笔者以病灶层面主动脉碘值为参照测量了病灶的标化碘浓度，结果显示肺内炎性病灶动脉期NIC为0.28±0.06，高于肺癌组动脉期NIC值0.23±0.04，差异有统计学意义(P<0.05)。该结果更加精确地表明肺内炎性结节/肿块的动脉期血流灌注高于癌性病灶。这种差异可能因为炎症病灶急性期释放大量炎症介质，这些介质将诱导病灶周围小动脉及毛细血管扩张，血管通透性增加；而且炎症导致的水肿可压迫回流静脉，使组织静水压升高。两种因素相互作用使活动性炎性组织的血流灌注高于癌性病灶[9]。而碘是CT增强对比剂主要成分，组织碘值多少可一定程度反应组织血流动力学状态。所以碘图可较常规CT更加敏感而准确的反应组织强化程度，从而获得更高的诊断敏感度及特异度。有文献研究表明肺癌回流的淋巴管数量较正常肺组织明显减少，对比剂在癌症组织内滞留时间延长，所以对比剂在肺癌组织的灌注是一个缓慢流出的过程[10]。所以本研究进一步比较了肺内占位动-静脉期标化碘浓度差值及碘浓度差值，结果显示肺癌与肺内结节/肿块样肺炎的dIC分别为3.90±3.19、7.90±5.31，差异有统计学意义(P<0.05)，与文献研究结果类似，表明癌性组织血流流出速度较炎性组织慢。但dNIC在两组间差异无统计学意义，笔者分析认为标化碘浓度以病灶同层主动脉为参考值，主动脉内碘值变化在动-静脉期间差异较大，可能会稀释部分病灶碘值变化而导致差异无统计学意义。

能谱衰减曲线描述了物质在不同能量X射线照射下的衰减情况，与物质密度紧密相关，可以发现常规CT难以区别的物质细微特征，理论上不同化学构成的组织具有不同的能谱衰减曲线[11]。肺炎与肺癌作为不同病理类型肺内病变，有着不同的组织细胞结构，也可能有着不同的能谱衰减曲线[12]。能谱曲线差异可以用曲线斜率来进行定量估评。研究表明能量越低不同物质间CT值差别越大，图像中组织的对比度就越大[12]。所以本研究选取40～70 keV区间计算能谱曲线斜率，结果显示结节/肿块样肺炎能谱曲线相对陡直，斜率较大，肿瘤病变能谱曲线相对平缓，两组在动脉期所测曲线斜率差异具有统计学意义。表明动脉期40～70 keV能谱曲线斜率可作为结节/肿块样肺炎与肺癌鉴别的定量指标。

本研究初步探讨能谱CT在鉴别肺癌与结节/肿块样肺炎中的应用，存在一定局限性：所采集病例数量有限，未能够进行大样本研究，未对不同大小的结节与肿块样病变进行细分；未对不同分化程度、不同病理类型的肺癌及肺炎的不同分期做出分析，对此仍需要继续扩大研究样本量做深入分析。

综上所述，能谱模式CT双期增强扫描在结节/肿块样肺炎与肺癌鉴别诊断中具有很大潜能，可利用多参数成像优势，明显提高肺炎性病灶与肺癌诊断敏感性与准确性。