实性非小细胞肺癌不同病理类型双层探测器光谱CT的表现差异

莫小冠

（中山大学肿瘤防治中心影像科 广东 广州 510000）

非小细胞肺癌约占肺癌病例的80%，且死亡率高[1]。目前常规CT检查作为治疗肺癌前主要的影像学评估方法，常规CT只能提供肺癌影像的形态上的征象及增强程度单一信息；相比较光谱CT具有能谱定量多参数的图像信息特点，具体通过有效原子序数（Effective-Z，EffZ）、虚拟单能量（MonoE）、碘密度（Iodine Density）及其他定量图像评估病变组织结构和功能差异[2]。本研究通过分析53例非小细胞肺癌患者的光谱CT影像资料，对比分析能谱参数在肺腺癌、鳞癌间的表现差异，为两者诊断及治疗评判提供科学精准的临床辅助。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2022年1月—7月在中山大学肿瘤防治中心行光谱CT检查并经病理活检证实的53例非小细胞肺癌患者为研究对象，包括肺腺癌28例，肺鳞癌25例。肺腺癌患者中男性19例，女性9例，年龄42～81岁，平均59岁；肺鳞癌患者均为男性，年龄45～82岁，平均63 岁。两组病例年龄、性别比较，年龄差异无统计学意义（P＞0.05），有可比性。患者均知情同意本研究。

纳入标准：①肺部光谱CT可见明显实性病灶者；②病人检查前未接受消炎及抗肿瘤治疗；③无碘对比剂使用禁忌证；④图像无明显伪影者；⑤病理证实为肺腺癌、鳞癌者。排除标准：肺部可疑结节小于1 cm与非实性结节的肺癌患者。

1.2 方法

仪器采用荷兰Philips IQon CT机。呼吸配合：检查前训练患者平静吸气再屏气；扫描范围自肺尖自肺底。首先进行CT平扫，扫描管电压120 kVp，扫描管电流采用自动控制技术：调节范围为76～127 mAs，螺距1，机架旋转时间0.5 s/r，准直器宽度64×0.625 mm，层厚及层间距均为5 mm。增强扫描使用高压注射器注射造影剂，经手背静脉注射碘佛醇1.35 mL/kg（碘浓度350 mg/mL），推注速度3 mL/s；监测点放置于气管隆嵴水平降主动脉达到120 HU时自动触发动脉期扫描，静脉期延迟30 s扫描。增强参数设置与平扫一致。

1.3 图像重建及评估

图像资料导入飞利浦ISP星云工作站并使用Spectral CT View软件进行能谱定量分析。在横断位图像上原发病变组织明显均匀强化层面与其相靠近的2个层面同一位置勾画兴趣区（region of interest，ROI），计算3个层面ROI平均值。记录测量数据：①记录ROI与同层面主动脉静脉期有效原子序数数值，利用公式：标准有效原子序数（normalize effective-Z，NeffZ）=ROI有效原子序数/同层面主动脉有效原子序数；记录ROI与同层面主动脉双期碘密度，计算公式：标准化碘密度（normalized iodine concentration，NIC）=ROI碘浓度/同层面主动脉碘密度；NeffZ与NIC用于减小被检者间个体差异影响。②记录双期MonoE图像ROI在40、70、100、140 keV时CT值，计算双期40～70 keV、70～100 keV、100～140 keV能谱曲线斜率，公式如下：K40～70 keV=（40 keV-70 keV）HU/30；K70～100 keV=（70 keV-100 keV）HU/30；K100～140 keV=（100 keV-140 keV）HU/30。

1.4 统计学方法

运用SPSS 25.0统计软件分析数据。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（± s）表示。两组动脉期70 keV CT值，双期NIC与能谱曲线斜率以及静脉期NeffZ的均数进行正态及方差齐性检验，方差齐采用独立样本t检验，方差不齐时采用校正t检验。P＜0.05则差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组肺癌能谱定量指标差异分析

两组动脉期增强虚拟单能量70 keV CT值比较，腺癌组（78.20±18.77）显著高于鳞癌组的（67.96 ±13.32）（t=2.26，P=0.028），95%CI（1.15～19.31），见表1。

腺癌组静脉期标准有效原子序数（0.89±0.03）高于鳞癌组的（0.86±0.04），差异有统计学意义（t=3.28，P=0.002），95%CI（0.01～0.05），见表1。

两组标准碘浓度的比较，腺癌组动、静脉期分别为（0.18±0.06）和（0.43±0.1），均大于鳞癌组的（0.13±0.04）和（0.32±0.11），见表1。

表1 两组能谱CT定量指标差异分析（ ± s）

表1 两组能谱CT定量指标差异分析（ ± s）

能谱CT定量指标 疾病类型 t P 差值95%CI腺癌（n=28） 鳞癌（n=25）动脉期70 keV CT值/HU 78.20±18.77 67.96±13.32 2.26 0.028 1.15～19.31静脉期NeffZ 0.89±0.03 0.86±0.04 3.28 0.002 0.01～0.05动脉期NIC 0.18±0.06 0.13±0.04 2.96 0.005 0.14～0.73静脉期NIC 0.43±0.1 0.32±0.11 3.74 0.000 0.05～0.16

两组能量衰减曲线斜率的比较，keV越大两组的数值差异越小，腺癌组双期均显著高于鳞癌组（P＜0.05），其中两组两期40～70 keV差异最为显著，见表2。

表2 两组能量衰减曲线斜率差异分析（ ± s）

表2 两组能量衰减曲线斜率差异分析（ ± s）

类型 动脉期 静脉期40～70 keV 70～100 keV 100～140 keV 40～70 keV 70～100 keV 100～140 keV腺癌（n=28） 3.38±1.14 0.81±0.28 0.32±0.11 4.10±1.20 0.99±0.29 0.39±0.11鳞癌（n=25） 2.45±0.87 0.59±0.21 0.23±0.08 3.03±1.42 0.73±0.34 0.29±0.13 t 3.30 3.31 3.28 2.98 2.99 3.00 P 0.02 0.02 0.02 0.04 0.04 0.04差值95%CI 0.36～1.50 0.89～0.36 0.03～0.14 0.35～1.80 0.09～0.43 0.03～0.17

2.2 典型病例分析

2.2.1 肺腺癌患者女，68岁。动脉期70 keV虚拟单能量为108.4 HU，Effz为8.31，病灶ROI动静脉碘密度分别为1.78 mg/mL、1.96 mg/mL，同层面主动脉碘密度分别为9.09 mg/mL、3.89 mg/mL，NIC分别为0.20、0.50。见图1。

图1 肺腺癌能谱定量指标图

2.2.2 肺鳞癌患者男，55岁。动脉期70 keV虚拟单能量为89.9 HU，Effz为8.19，病灶ROI动静脉碘密度分别为1.50 mg/mL、1.58 mg/mL，同层面主动脉碘密度分别为9.22 mg/ mL、4.09 mg/mL，NIC分别为0.16、0.39。见图2。

图2 肺鳞癌能谱定量指标图

3 讨论

恶性肿瘤发展速度快、侵袭性强，早期发现、诊断及治疗对患者诊疗方案的制定、预后的判定和生存质量的评估有较大影响和促进。肺癌是临床常见的恶性肿瘤之一，其恶性程度高、病理分型复杂，发病率及病死率居高不下。肺腺癌和肺鳞癌是临床常见的两类非小细胞肺癌，二者的药物选择和化疗方案大不相同，因此临床对肺癌进行定性诊断至关重要[3]。在以往CT扫描中，医生根据影像形态学特征进行疾病诊断。而光谱CT所采用的立体双层光谱探测器可以在常规扫描方案上使用剂量自动调节采集重建常规与光谱图像，可以在常规CT成像的基础上生成形态结合功能和组织成分分析等定量指标[4]；本研究所使用的IQon光谱CT能谱扫描方式具有同源同时同向同步的优势，其所计算得的能谱定量指标更加精准，影像数据差异表现相比较更科学准确。

能谱CT扫描将普通CT混合X线能量转变为单能量能谱成像，可显示不同能量X线水平时组织问衰减系数的差异[5]；在能谱CT中，70 keV下单能量图像与常规CT正常辐射剂量下CT图像对比无明显差别[6]，本研究结果显示，动脉期MonoE图上70 keV时腺癌病组CT值显著高于鳞癌病组，X线能量衰减的差异与实际中因病灶组织类型不同其密度质量也有所差异是一致的。推测利用单能量低keV减少了高低混合能量对图像的影响，从而使组织对比差异更加明显。

能谱CT成像最常用的物质是水和碘，由于对比剂中主要含碘，因此碘密度图能够定量显示病变组织的碘摄取差异，从而反映病变的血供情况[7]。恶性肿瘤是血管生成依赖性疾病，肺癌新生血管的核心环节是血管内皮细胞增殖，其中血管内皮细胞生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是诱导内皮细胞增殖最重要的因子[8]。Nakshima[9]等发现VEGF-A是腺癌的危险因素，VEGF-C是鳞癌的危险因素，VEGF-C在非小细胞肺癌中可出现高表达，其中在肺癌瘤体新生血管生成中发挥作用的主要是VEGF-A和其对应受体VEGF-2。Nguyen-Kim[10]在研究肺癌支气管动脉及肺动脉供血差异性的实验数据中可以看出腺癌的血流量、血容量、平均通过时间明显高于肺鳞癌[11]，可以看出肺腺癌中幼稚肿瘤血管较其他类型肺癌丰富。由于其病变组织血管生长情况的差异，所以其碘密度表现差异不同。腺癌相比较鳞癌包含更多筛窦毛细血管，鳞癌由于病变组织血管较少所以其血供更稀少，造成注射含碘对比剂后其碘密度较低；所以推断两组类型的NIC腺癌大于鳞癌与本研究数据一致，两者NIC存在显著差异。

有效原子序数是指假如元素对X射线的质量衰减系数和化合物或混合物的质量衰减系数相同，该元素的原子序数就称为某化合物或混合物的有效原子序数[12]。本研究中两组NeffZ之间有着明显差别。鳞癌病变组织结构紧密，癌组织的生长中常常会发生细胞角化、出现角化珠或伴有细胞间桥；腺癌病变组织可成团状、异常的腺体，也可形成管状或腺腔样结构，相比较鳞癌病变组织结构更稀疏；稀疏的组织间隙将吸收更多的含碘造影剂，由于碘元素在有效原子序数图上具有较高的数值，由此推断两组NeffZ腺癌高于鳞癌，两者NeffZ表现有差异。

能谱曲线反应不同分keV下物质的CT值变化曲线，揭示不同能量下不同物质对X线的吸收系数，每种物质都具有唯一的能谱曲线[3]。以标准物质能谱曲线斜率为样本对比病变组织能谱曲线斜率辨别组织性质是否一致或同源。肺腺癌主要来源于支气管黏膜上皮组织，多位于支气管末端，发病人群多见于年轻的不抽烟人群，女性相对多见，发病率比鳞癌低，多为周围型肺癌[13]。肺鳞癌多起源于大气道的基底细胞，中央型居多，周围型约占1/3，男性比例高，与吸烟密切相关，年龄一般＞50岁，发病率约占肺癌的30%；中央型鳞癌一般影像学表现为肿块伴支气管的狭窄至截断，伴发远端阻塞性改变，生长较慢，发生转移较晚；周围型鳞癌一般影像学过程为小支气管阻塞截断，沿支气管方向类椭圆形肿块形成、迅速突破支气管，形成类圆形肿块，远端阻塞性肺炎不明显；肺鳞癌术后5年生存率较肺腺癌高。大部分肺腺癌患者在早期无明显临床症状[14]，多数肺鳞癌患者在早期常伴有发热、咳嗽、胸痛等症状；二者的组织成分、血供对比差异显著，所以可以推测两者能谱曲线斜率也有相应表现差异。以往研究多将能谱曲线（λ40～65 keV）作为定量分析指标，有学者发现肺癌能谱曲线在低能量段40～65 keV单能量CT值差别较大、斜率变化较大，这与X线能量越低，吸收系数越大，X线衰减量越多有关[15]。本研究显示双期40～70 keV的能谱曲线斜率肺腺癌显著高于肺鳞癌组，两组存在显著差异。

尽管本研究对能谱定量指标在肺癌病理类型中表现差异进行了初步研究，且取得了有意义的研究结果，但还是存在一些的不足之处：收集的病例偏少样本量较小；光谱CT常规测量病灶能谱定量指标是通过横断位图像放置感兴趣区取得相关指标，不能完全评价整体病灶的真实指标；另外，本研究分析的病理类型仅为鳞癌、腺癌，排除了其他病例数量过少的病理类型肺癌以避免偏差过大。因此，为了获得更准确的研究结果，需要收集其他病理类型肺癌及相关鉴别诊断疾病的病例，从而明确光谱CT在不同肺癌病理类型表现差异。本研究通过辨别非小细胞肺癌不同病理类型中在光谱CT表现差异的初步研究，发现非小细胞肺癌的双期标准碘密度、动脉期70 keV虚拟单能量、静脉期标准有效原子序数、能谱曲线斜率等能谱参数差异均具有统计学意义，及在低能量范围的能谱曲线斜率差异表现更为明显，运用光谱CT扫描能谱定量指标可以显示病变组织类型表现差异，以此区分二者，对非小细胞肺癌的诊断与治疗提供科学精准的临床辅助。