双层探测器光谱CT 对晚期肺癌患者化疗近期疗效的评估价值

吴美红，李小虎，盛 茂，陈杏彪，李若梅，张 继

（1.合肥市第二人民医院（安徽医科大学附属合肥医院）影像中心，安徽 合肥 230011；2.安徽医科大学第一附属医院放射科，安徽 合肥 230000；3.飞利浦医疗临床科研部，上海 200070）

肺癌在全球发病率及死亡率高居前列，非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer，NSCLC）约占肺癌的80%～85%[1-2]，约75%患者在就诊时已属晚期[3]。化疗是晚期NSCLC 患者主要治疗方法之一，如何及时准确地评估化疗效果，对患者治疗方案的选择及预后的判断尤为重要。目前临床对肺癌化疗疗效的评估广泛采用实体肿瘤治疗疗效评估标准RECIST 1.1[4]，它是通过CT 成像比较治疗前后肿瘤最大径来判断其疗效，仅考虑了肿瘤的大小，却忽略了肿瘤的内部变化。双层探测器光谱CT 不仅可获得常规CT图像，同时亦可获得多种单能量图像及不同物质分离图像，在观察肿瘤大小变化的同时，又可以定量观测肿瘤内部组织结构及血流动力学等微观改变，从而更加准确全面的判断患者的化疗疗效。本研究通过对比分析化疗前后肿瘤各指标的变化情况与RECIST 1.1 标准的相关性，从而评估光谱CT 对晚期NSCLC 化疗疗效的评估价值。

1 资料和方法

1.1 一般资料

收集2021 年2—10 月43 例在我院经病理证实并拟行化疗的晚期NSCLC 患者的临床及影像资料，其中男34 例，女9 例，男女比例约4:1，年龄52～84岁，平均（70.92±8.56）岁。患者分别于化疗前1 周内及化疗1 疗程结束后1 周内行光谱CT 胸部增强扫描。本研究经合肥市第二人民医院伦理委员会批准。

纳入标准：①经病理证实为晚期NSCLC；②患者化疗前1 周内及化疗1 疗程结束后1 周内均行光谱CT 胸部增强扫描。排除标准：①患者临床及影像资料不全；②化疗前后肺内原发病灶实性成份无法测量；③患者初次检查前对肺内肿瘤已行相关治疗。

1.2 扫描方法

43 例患者均使用双层探测器光谱CT（IQon CT，Philips Healthcare）进行胸部双期增强扫描，扫描前训练患者呼吸，扫描范围自胸廓入口至膈肌水平，包括全部肺野。扫描期像包括平扫、动脉期（Arterial phase，AP）及静脉期（Venous phase，VP）。扫描参数管电压120kVp，自动管电流，层厚及层距5.0mm。使用高压注射器经肘静脉注射对比剂60～80 mL，流速3.0 mL/s。扫描结束后原始数据被重建成常规120 kVp 的混合能量图和光谱基图像（Spectral Based Image，SBI）（重建层厚1 mm，层间距1 mm）。

1.3 数据的测量

将所有图像传至飞利浦后处理工作站，记录患者年龄、性别、临床分期、病理类型、分化程度以及化疗方案等。测量并记录化疗前后原发肿瘤的最大横截面积最长径，平扫、动脉期及静脉期CT 值，原发肿瘤动、静脉期碘浓度（Iodine concentration，IC）、40 keV CT 值及能谱曲线斜率（Slope of spectral curve，λ），气管分叉水平主动脉碘浓度（Iodine concentration of aorta，AIC）等。测量时将感兴趣区（Region of interest，ROI）放置于病灶实性成份中，ROI 面积尽可能最大，尽量避开病灶内血管、坏死囊变区、出血及钙化区域，连续测量3 个层面并取平均值。测量平扫及增强图像上所勾画的ROI 大小和位置保持一致。对所得数据进行计算：

强化程度：△CTAP/VP=CTAP/VP-CT平扫

标准化碘浓度（Normalized iodine concentration，NIC）=LIC病灶/AIC主动脉

能谱曲线斜率：λ=（CT40keV-CT100keV）/60

1.4 疗效评价

按照RECIST 1.1 标准，根据放疗效果将患者分为有效组和无效组，有效组包括完全缓解和部分缓解，无效组包括疾病稳定和疾病进展。

1.5 统计学分析

采用SPSS 22.0 统计软件，有效组以及无效组治疗前后各指标的比较采用配对样本t 检验，治疗前两组各指标的比较、治疗后两组各指标的比较在符合正态分布的情况下均采用独立样本t 检验，不符合正态分布的计量资料采用非参数检验，计数资料采用χ2检验，P＜0.05 代表差异有统计学意义。

2 结果

43 例患者中有效组19 例，无效组24 例。其中鳞癌26 例，腺癌17 例；临床分期Ⅲ期18 例，Ⅳ期25 例；中低分化24 例，高分化19 例。化疗方案：①帕博立珠单抗+卡铂9 例；②多西他赛+顺铂5 例；③吉西他滨+卡铂/顺铂13 例；④培美曲赛+卡铂16 例。

有效组与无效组患者年龄、性别、病理类型、分化程度及临床分期差异均无明显统计学意义（P＞0.05）。治疗前有效组NICAP较无效组高，且差异有统计学意义（P=0.008），ROC 曲线分析显示NICAPAUC为0.711，以0.098 为诊断阈值，其预测化疗疗效的敏感度及特异度分别为73.7%和62.5%。治疗前两组△CTAP、△CTVP、ICAP、ICVP、CT40keVAP、CT40keVVP及λAP、λVP以及NICVP差异均无明显统计学意义（P＞0.05）。治疗后有效组与无效组各指标差异均无明显统计学意义（P＞0.05）。治疗后有效组各指标均有不同程度降低，有效组治疗前后ICAP、CT40keVAP、λAP及NICAP差异均有统计学意义（P＜0.05）（图1，2），其余指标差异无明显统计学意义（P＞0.05）。治疗后无效组各指标呈轻度升高或不变，但无效组治疗前后各指标差异均无明显统计学意义（P＞0.05），见表1。

图1a～1c 男，71 岁，鳞癌，化疗前增强动脉期图像。图1a：常规CT 图像示右肺上叶不规则实性占位灶，最长径约5.9 cm，CT 值约77.8 HU；图1b：碘密度图示病灶实性成分碘浓度1.78 mg/mL；图1c：能谱曲线图经计算λ=2.08。Figure 1a～1c.Male,71 years old,squamous cell carcinoma,enhanced arterial phase images before chemotherapy.Figure 1a:Conventional CT image shows an irregular solid mass in the upper lobe of the right lung,the longest diameter is about 5.9 cm,and the CT value is about 77.8 HU;Figure 1b: The iodine density map shows that the iodine concentration of the solid component of the lesion is 1.78 mg/mL;Figure 1c: Energy spectrum curve shows λ=2.08.

图2a～2c 同图1 同一患者，化疗后增强动脉期图像。图2a：常规CT 图像示右肺上叶病灶明显缩小，最长径约3.5 cm，CT 值约31.5 HU；图2b：碘密度图示病灶实性成分碘浓度0.60 mg/mL；图2c：能谱曲线图经计算λ=0.67。Figure 2a～2c.Same case as Figure 1,arterial phase image after chemotherapy.Figure 2a: Conventional CT image shows that the lesion in the upper lobe of the right lung is significantly reduced,the longest diameter is about 3.5 cm,and the CT value is about 31.5 HU;Figure 2b: The iodine density map shows that the iodine concentration of the solid component of the lesion is 0.60 mg/mL;Figure 2c: Energy spectrum curve λ=0.67.

表1 有效组与无效组治疗前后能谱CT 参数的比较

3 讨论

双层探测器光谱CT 是使用立体双层探测器，以钇为基础的上层探测器探测低能光子，以硫氧化钆为基础的下层探测器探测高能光子，从而能区分一束X 射线中的高、低能量数据，将所得信息整合可得到120 kVp 常规混合能量图像，利用投影-空间分解技术亦可生成不同单能级图像及物质分离图像，实现了“同时、同源、同向”的能谱成像[5-6]。碘密度图可以定量分析增强病灶内碘造影剂的摄取，进而反映放化疗前后血供的变化，可进行疗效评估。能谱曲线反映了物质的能量衰减特性，不同的能谱曲线代表不同的结构和病理类型，展现了病灶之间的差异。已有研究表明，碘浓度、能谱曲线斜率等能谱参数与肺癌分化程度、病理类型、生物学行为具有相关性，对肺癌的放化疗疗效评估具有一定的价值[7]。

目前临床上对肿瘤疗效的评估主要根据实体肿瘤治疗反应评价标准RECIST 1.1，仅考虑了肿瘤的形态学变化，而忽略了肿瘤内部微环境的改变，但由于肿瘤体积的变化往往需要数周甚至数月，且病灶周围的炎性充血反应及纤维组织增生等原因，从而造成化疗疗效的误判。光谱CT 通过对病灶能谱曲线及碘浓度的变化定量测量与分析，及早的反映了病灶的血供及微环境的变化，为临床疗效的评估提供更多的信息[8-9]。

本研究结果显示，治疗前有效组NICAP明显高于无效组，表明NICAP对晚期NSCLC 化疗疗效有一定的预测价值，经过ROC 曲线分析显示NICAPAUC为0.711，以0.098 为诊断阈值，其预测化疗疗效的敏感度及特异度分别为73.7%和62.5%。治疗后有效组ICAP、CT40keVAP、λAP、NICAP均下降，以NICAP最明显，NIC 为肿瘤的碘浓度与主动脉碘浓度的比值，在一定程度上减少了个体差异的影响，是更为客观的评价指标[10]。治疗后无效组各指标呈轻度升高或不变，但无效组治疗前后各指标差异均无明显统计学意义。

目前国内外学者对能谱CT 在晚期NSCLC 非手术治疗疗效的评估方面的研究较多，如Baxa 等[11]报道了能谱CT 对晚期NSCLC 患者靶向治疗的疗效评估，认为有效组靶向治疗后动、静脉期IC 均有不同程度下降，且静脉期IC 下降更明显，差异有统计学意义。朱巧等[12]报道了34 例晚期NSCLC 患者化疗后有效组动脉期NIC 及静脉期NIC 均降低，且差异具有统计学意义。并且研究显示治疗前静脉期NIC、静脉期λ，对预测化疗疗效有一定价值。于芹等[13]报道了双能光谱CT 对34 例肺腺癌患者化疗疗效的评估价值，结果显示有效组患者治疗后动脉期λ，动脉期NIC 均降低，且差异具有统计学意义。无效组患者治疗后动脉期NIC 较治疗前明显升高且差异有统计学意义。以上报道虽多，但研究均基于宝石能谱CT 及双源双能量CT，对于双层探测器光谱CT 在肺癌方面的研究较少。

综上所述，双层探测器光谱CT 定量分析可及早的反映病灶的血供及微环境的变化，对晚期NSCLC 患者化疗近期疗效的评估具有一定的临床价值，且治疗前肿瘤动脉期NIC 对化疗疗效有一定的预测价值。