双层探测器光谱CT鉴别诊断孤立性肺结节良恶性的价值

杨一春 陈美银 江锋 福建中医药大学附属第二人民医院健康管理中心 （福建 福州 350001）

内容提要： 目的：探讨双层探测器光谱CT对孤立性肺结节（Solitary Pulmonary Nodule，SPN）良恶性的鉴别诊断价值。方法：回顾性分析2020年11月～2021年12月福建中医药大学附属第二人民医院的45例（28个恶性结节和17个良性结节）SPN患者的临床及光谱CT资料。患者均进行了动脉期和静脉期的胸部增强扫描。测量并统计出SPN两期的碘密度（Iodine Concentration，IC）、有效原子序数（Z-effective，Zeff）和标准化IC（Normalized Iodine Concentrations，NIC）。用独立样本t检验比较恶性结节和良性结节的光谱参数之间的差异。结果：恶性与良性SPN光谱CT参数比较，恶性SPN静脉期CT值、IC值、Zeff值、NIC值（分别为75.70±13.53、1.96±0.66、0.39±0.05、8.33±0.38）低于良性SPN（89.78±14.98、2.42±0.68、0.43±0.04、8.64±0.46），二者之间统计比较有显著差异（P＜0.05），其余参数统计分析无显著差异（P＞0.05）。结论：双层探测器光谱CT能够提供IC值、Zeff值等定量参数，对鉴别诊断良恶性SPN有重要临床价值。

孤立性肺结节（Solitary Pulmonary Nodules，SPN）是指肺内≤3cm的圆形或类圆形的高密度影[1]。有学者研究发现，肺癌早期发现并且术后5年生存率达80%以上，故肺癌的“三早”（早发现、早诊断、早治疗）可以显著提高本病生存率，降低病死率[2]。常规CT在评估SPN的形态和特征方面起着重要作用，然而部分良性结节与恶性结节在形态与强化方式上高度相似，临床与影像对SPN的准确诊断仍然面临巨大挑战。因此需要一种非侵入性功能成像技术对肺结节进行定性诊断。

双层探测器光谱CT（Dual-Layer Spectral Detector CT，SDCT）常规扫描即可获得空间、时间上完全匹配的常规CT图像以及多种能谱影像，包括碘密度（Iodine Concentration，IC）图和以及有效原子序数（Z-effective，Zeff）图等[3]。为了通过光谱CT图像来辨识肺结节，有些学者通过IC等参数来鉴别炎性、肉芽肿、良性结节和恶性肿瘤[4-6]。这些研究表明，光谱CT是最有潜力的成像技术之一，具有潜在的临床应用价值。目前，国内鲜见关于SDCT在良恶性SPN鉴别诊断中的研究，本研究的目的是探讨光谱CT多项参数如IC值、Zeff值等在良性与恶性SPN鉴别诊断中所承担的作用。

1.资料与方法

1.1 临床资料

纳入2020年11月～2021年12月在某综合三甲医院就诊发现SPN而接受胸部双期扫描的患者45例为观察对象，包括男性28例，女性17例，年龄41～88岁，平均（55±9）岁。本次研究通过本医院伦理委员会审批并且同意（伦理编号：SPHFJP-K2021002-02），本次研究也充分告知患者并取得患者同意且签署知情同意书。

纳入标准：①所有患者临床与CT扫描资料完整；②CT图像上SPN直径为8～30mm。排除标准：①图像质量不佳，存在明显伪影；②胸部CT扫描前进行过放化疗。

1.2 方法

本次纳入研究的患者均通过双层探测器光谱CT（IQon Spectral CT，Philips Healthcare，Cleveland，OH，USA）来双期增强扫描。分别于注射造影剂后30s（动脉期）、60s（静脉期）获得光谱成像。经手背静脉以3.5mL/s的速度注射非离子造影剂碘帕醇注射液（370mg I/mL）50mL。扫描参数：管电压：120kV；自动电流；层间距、层厚为1mm；转速：0.4s/r；图像重建矩阵：512×512。

1.3 观察指标与判定标准

将所有数据均统一转化成光谱基（Spectral Base Image，SBI）的数据，在此之后将采取Philips Intelli Space Portal V9后处理工作站来研究分析，研究将在CT动静脉期所发现的SBI数据的基础上重新构建出IC图和Zeff图。由两位具有5年以上胸部CT工作经验的放射科医生在不了解患者信息的情况下，使用Spectral CT viewer软件在分别在IC图和Zeff图上进行ROI的勾画。ROI的选取最大限度的避开空洞、钙化、血管，选择在密度相对均匀的部位。所有ROI测量都应该三个连续水平上反复测量求平均，进一步复制粘贴，尽量将两期ROI的大小、形态保证类似。ROI测量若存在分歧，经协商一致后解决。测量ROI的CT值、IC和Zeff，同时测量相同层面的胸主动脉IC，进一步计算其标准化IC（Normalized Iodine Concentrations，NIC）：NIC=IC（病灶）/IC（胸主动脉）。

1.4 统计学分析

本次研究运用SPSS23.3软件对所有的相关数据统计分析，本研究中的正态分布资料用±s来统计分析。用独立样本t检验来进行良、恶性组之间的光谱参数的比较。P＜0.05表明差异有统计学意义。

2.结果

2.1 肺结节分类

45个肺结节中，28个肺结节经病理证实为恶性结节，包括腺癌20个、鳞癌5个、小细胞肺癌1个、小圆细胞恶性肿瘤1个、肺转移瘤1个，17个为良性结节，包括炎症10个、孤立性纤维瘤1个、炎性肉芽肿1个、肺结核1个，4个肺结节经规则抗炎治疗后较前吸收或好转，诊断为炎性结节。

2.2 良性与恶性SPN光谱CT参数比较

恶性SPN静脉期CT值、IC值、Zeff值、NIC值低于良性SPN，其之间统计比较有显著差异（P＜0.05），其余参数统计分析无显著差异（P＞0.05）。见表1，见图1、图2。

图1. 肺腺癌患者（男，65岁）常规CT及光谱CT图像（注：1a.病灶（白箭头）CT静脉期纵隔窗图像示 CT值为63.1HU；1b.静脉期碘密度图像示IC值为0.84mg/mL、NIC值为0.26；1c.静脉期有效原子序数图像示有效原子序数为7.70）

图2. 肺孤立性纤维瘤患者（男，67岁）常规CT及光谱CT图像（注：2a.病灶（白箭头）CT静脉期纵隔窗图像示CT值为72.0HU；2b.静脉期碘密度图像示 IC值为1.88mg/mL、NIC值为0.34；2c.静脉期有效原子序数图像示有效原子序数为8.32）

表1. 恶性及良性SPN的CT值及光谱CT参数比较(±s)

表1. 恶性及良性SPN的CT值及光谱CT参数比较(±s)

注：IC为碘密度，Zeff为有效原子序数，NIC为标准化碘密度

静脉期CT(HU) IC(mg/mL) NIC Zeff CT(HU) IC(mg/mL) NIC Zeff良性 60.65±13.22 1.54±0.67 0.12±0.05 8.13±0.27 89.78±14.98 2.42±0.68 0.43±0.04 8.64±0.46恶性 52.68±18.17 1.16±0.60 0.12±0.04 8.00±0.29 75.70±13.53 1.96±0.66 0.39±0.05 8.33±0.38 t-1.697 -1.899 -0.36 -1.474 -3.249 -2.200 -2.368 -2.307 P 0.097 0.067 0.72 0.149 0.002 0.033 0.023 0.029组别 动脉期

3.讨论

目前，大多数检测到的SPN是良性的，但仍有20%～30%的SPN是恶性的，主要发生在肺癌的早期。肺癌患者的5年存活率只有15%，然而，接受切除治疗的早期肺癌可能达到80%的长期存活率[7]。因此，对高度怀疑恶性的肺结节进行早期诊治是十分必要的。然而，由于良恶性结节在影像特征上的重叠，鉴别诊断具有一定困难。因此，本研究运用光谱CT参数对SPN的良恶性进行鉴别分析，以期进一步提高鉴别诊断效能。

两期增强CT值是常规CT鉴别诊断肺恶性结节和良性结节的重要依据。本研究中，肺恶性结节与良性结节的动脉期常规CT值无显著差异，而静脉期常规CT值同光谱参数中静脉期IC在良恶性病变间差异具有统计学意义（P＜0.05）。这一结论与Wu等[8]的研究结果相似。在本研究中，恶性结节的碘浓度低于良性结节。其原因可能是良性结节中炎性结节较多。在先前的研究中，炎症性结节患者的标准化碘浓度值也明显高于肺癌患者[9]。由于肉芽肿性炎症和机化性肺炎是由炎性肉芽组织的增生或急性炎症的残留形成的，所以结节中的毛细血管被炎症所刺激。而碘密度直接反映病灶内的血管[10]，且CT光谱成像对碘极为敏感，因此，通过SDCT可以准确、客观地反映实际的IC[11]。体外实验研究将光谱成像测量的IC与试管中的真实浓度进行了比较，发现两者具有良好的一致性[12]。因此，光谱CT可以通过IC的角度体现病灶内对比剂的分布范围，进一步间接表达病灶的供血情况。然而有研究者显示，恶性SPN的光谱参数低于良性SPN[6]，其与本次研究结果不同，考虑可能与SPN的血供有关。本研究纳入的炎性结节多为急性或亚急性炎症为主，血管扩张较明显，可能导致良性结节的IC值较恶性结节高。

Zeff图是通过组织的各种物质组成进一步得到的彩色编码图，在恶性与良性结节间碘对比剂进入后有着显著差异，表明不同病变的组分以及血管不同。在本次研究中，恶性组SPN的Zeff较良性组小，与González-Pérez等的[13]研究结果相似。另有部分研究者表明[14]，Zeff在判断非小细胞肺癌的病理类型中有重要意义。当前关于Zeff临床研究少，值得研究者进一步的深入研究。

本研究静脉期各光谱参数在良恶性SPN之间具有显著差异，与既往学者研究大致相似，显示静脉期参数对于鉴别良恶性病灶的能力较动脉期更具优势[9]。为临床上选择更好地鉴别良恶性SPN的扫描时间提供参考。

本研究的局限性：①部分病例经抗炎治疗吸收，无病理结果；②传统上用于确定良恶性结节的形态特征（如结节大小、分叶等）没有被评估；③未对良恶性结节进行进一步分类。今后将根据恶性程度与不同的炎症阶段对SPN分类，进一步研究形态学与SDCT参数相结合的价值。

综上所述，SDCT在通常研究的CT的基础上，创新性提供多种定量参数诸如IC值、Zeff值、NIC值等，SDCT多参数成像对于鉴别诊断良恶性SPN有重要的临床价值。