双源双能量CT定量评价预测乳腺癌腋窝淋巴结(ALNs)转移⋆

谷红玉 李勇刚 沈 瑞 邓小毅 滕 跃,*

1.苏州大学附属第一医院放射科(江苏 苏州 215006)

2.江苏大学附属澳洋医院放射科(江苏 张家港 215600)

乳腺癌是威胁全球女性健康最常见的恶性肿瘤，也是妇女癌症相关死亡的主要原因之一[1]。腋窝淋巴结(axillary lymph nodes，ALNs)转移是其预后的主要因素之一[2-4]，从乳房到ALNs的淋巴引流首先到达腋窝前哨淋巴结(sentinel lymph nodes，SLNs)转移，腋窝前哨淋巴结(SLNs)活检及腋窝淋巴结清扫是乳腺癌临床分期的参考标准[5]。超声、MRI、PET、常规CT检查等无创性检查对ALNs的诊断效能中等或较低[2,6]。因此，需要一种无创的成像检查来准确预测ALNs转移的情况。

双能量CT提供了除常规CT值以外的单能量图像、能量曲线、碘物质图像及有效原子序数等信息。双能量CT已经应用于乳腺癌的相关研究[7-9]，其定量参数可提高乳腺癌病理分期分级，并与相关免疫标记物有较强相关性，为临床治疗策略提供了有价值的帮助。本研究的主要目的是探讨双能量CT定量参数在乳腺癌患者术前转移性ALNs诊断中的诊断效能。

1 资料和方法

1.1 研究对象本研究连续收集2018年6月至2021年03月期间行增强CT检查的女性乳腺癌患者共26名，接受双能量CT预测ALNs状态。入选的标准:CT检查前未接受ALNs活检；无腋窝化疗和放疗史的女性乳腺癌患者。双能量CT扫描前排除标准：CT检查前已有ALNs活检的患者，影响双能量成像数据；CT检查前有腋窝化疗史和放疗史的患者；双能量CT扫描后排除标准：期间未做淋巴结活检，无淋巴结病理结果的患者；图像伪影较重，影响病灶的显示。

1.2 检查方法采用德国西门子炫速双源CT(Somatom Definition Flash dual-source CT)。扫描参数：A球管电压140kV，有效电流55mAs;B球管管电压100kV，有效电流135mAs；准直器宽度40×0.6mm，螺距1.2，球管旋转时间0.5s/周。自动重建层厚0.75mm，重建间隔0.5mm，卷积核值B30f。得到3组数据(140kV、100kV、双能0.5的比例融合图像)。

1.3 ALNs定位与标记以胸小肌为界限标志分为3个区：Level Ⅰ：胸小肌外下缘以外的淋巴结；Level Ⅱ：胸小肌后方的淋巴结；Level Ⅲ：胸小肌内上方的淋巴结(图1)。出现LevelⅠ、Ⅱ阴性而Level Ⅲ阳性的跳跃式转移很少见，仅为3%。

图1 ALNs分区。图2 流程图。图3 用于鉴别乳腺癌患者转移性和非转移性ALNs的静脉期λ Hu及短径的工作特征曲线。图3A：单因素ROC曲线：静脉期λ Hu的AUC为0.920，短径(阈值为7mm)的AUC为0.905；图3B：多因素ROC曲线：静脉期λ Hu与短径(阈值为7mm)的联合AUC为0.973。图4 女，54岁，Luminal A型乳腺癌，静脉期双能量CT图像。图4A～图4B：静脉期图像，显示左侧腋窝II区转移淋巴结，短径约1.8cm；图4C～图4D：静脉期能量曲线图，利用公式计算能量曲线斜率：(HU40keV-HU70keV)/ 30keV=5.66HU/keV。

临床外科术中皮下注射美蓝后，在美蓝示踪剂的指引下切除蓝染ALNs，ALNs送检术中冰冻病理检查及常规石蜡病理检查，联合ALNs清扫，明确转移性ALNs，并在影像及病理上进行一一对应，并标记，定位，记录，其余淋巴结被归为非转移性ALNs。

1.4 图像后处理及分析

1.4.1 形态学分析 一名从事乳腺影像诊断10年经验的医师对ALNs进行形态学分析，记录每个ALN的形态特征，包括长径和短径、长径/短径之比、淋巴门、皮质、淋巴结外侵犯。

1.4.2 双能量CT定量参数 将双能CT扫描后的两组双能量数据(140kV和100kV数据)传送至Siemens图像后处理工作站，选择CT Dual Energy后处理模块进行数据重建。一名从事乳腺影像诊断10年经验的医师对每个ALN进行测量，感兴趣区域包含整个ALNs。

定量参数包括单色图像上测量的CT值、碘基物质分解图像得到的碘浓度(mg/mL)和有效原子序数。将ALNs的碘浓度和有效原子序数分别除以主动脉的碘浓度和有效原子序数得到标准化碘浓度(nIC)和标准化有效原子序数(nZeff)。能量曲线斜率(λHu，HU/KeV)，定义为在40keV和70keV时的CT值之差除以能量差，公式为(HU40keVHU70keV)/ 30keV。静脉期图像上测量计算nIC、nZeff和λHu。

1.4.3 统计学分析 采用SPSS 23.0和MedCalc15.8软件进行统计学分析。采用计量资料统计方法分析比较转移性和非转移性ALNs的定量双能量CT参数。采用受试者工作特征曲线(ROC曲线)分析，以评估淋巴结形态学参数和双能量CT定量参数在每个SLN基础上的诊断效能，并通过约登指数确定最佳阈值。使用logistic回归分析定量双能量CT参数与ALNs转移之间的关系，将单因素分析中P<0.05变量纳入多因素模型。P<0.05具有统计学差异。

2 结果

2.1 基本资料选取经手术病理证实且术前完成双能量CT扫描的女性乳腺癌患者39例，其中8名患者在检查前有ALNs活检病史，2名患者在CT检查前有腋窝化疗史和放疗史，2名患者未进行淋巴结活检，1名患者图像伪影较重，最终确定26名女性乳腺癌患者(平均年龄43.6岁±10.1岁；年龄范围为31岁～71岁)纳入研究(图2)。21名为浸润性乳腺癌Ⅲ级，5名为浸润性乳腺癌Ⅱ级。Luminal A型(ER+/PR+、HER-2-)共4例，Luminal B型(ER+/PR+、HER-2+)共6例，HER-2+型(ER-/PR-、HER-2+)共9例，Basal-like型(ER-/PR-、HER-2-)共7例。

术前CT图像共纳入141个ALNs。根据组织病理学结果分为两组:转移性ALNs共59个，非转移性ALNs共82个。

2.2 形态学比较形态学参数鉴别转移性与非转移性ALNs如表1所示。以短径≥5mm以及长径/短径比值≤2:1为标准时，分别具有中等、较低的诊断准确性。本研究中以短径≥7mm以及长径/短径比值≤1.22:1为标准时，具有更高的诊断准确性，如表2所示。

表1 转移性和非转移ALNs的形态学参数比较

表2 转移性和非转移性ALNs的双能量CT定量参数与形态学参数的ROC曲线分析

2.3 双能量CT定量参数转移性和非转移性ALNs之间的CT定量参数的比较，如表3所示。转移性ALNs的静脉期λHu、静脉期nIC及静脉期nZeff均高于非转移性ALNs，均有统计学意义。受试者工作特征曲线(ROC曲线)分析显示，单因素ROC曲线显示静脉期λ Hu的AUC为0.920，短径(阈值为7mm)的AUC为0.905，多因素ROC曲线显示静脉期λ Hu与短径(阈值为7mm)的联合AUC为0.973，由此可见，静脉期λHu对鉴别ALNs的诊断效能相对较高，而静脉期λ Hu与短径(阈值为7mm)的联合诊断效能更高，如表2、图3所示。图4显示了双能量CT定量参数静脉期λHu。

表3 转移性和非转移性ALNs的双能量CT定量参数比较

5C.静脉期图像，显示左侧腋窝III区未转移淋巴结，短径约0.6cm；5D.静脉期能量曲线图，利用公式计算能量曲线斜率：(HU40keV-HU70keV)/ 30keV=3.66 HU/keV。转移性ALNs能量曲线斜率高于阈值水平，而非转移ALNs低于阈值水平。

多因素logistic回归分析显示，静脉期λHu与nIC是预测转移性ALNs最佳的定量影像学指标(OR值：6.887，可信区间：2.157-21.986，P=0.001；OR值：0.251，可信区间：0.067～0.941，P=0.04)，如表4所示。

表4 转移性ALNs的logistic回归分析结果

3 讨论

本研究发现，双能量CT定量参数静脉期λHu可以诊断乳腺癌ALNs转移，阈值为5.15HU/KeV时具有较高的诊断效能。

乳腺超声及MRI主要以淋巴结形态特征作为判断标准[10-11]，最广泛使用的鉴别转移性ALNs的大小标准是短径≥5mm以及长径/短径比值≤2:1[12]，但敏感性较差或中等。而我们的研究中，长短径之比在区分转移性ALNs方面的诊断效能也是中等，而短径以≥7mm为阈值时的诊断效能较高。

双能量CT可以通过物质分离成像、能量曲线以及单能量成像对病灶进行更准确的定性定量分析。nIC可以通过消除对比剂速率、总量、给药速度及个体循环差异等因素的影响，可以较准确地定量分析病灶内的碘含量[13]。能量曲线的差异主要是与病灶不同物质成分对X线的吸收不同，转移性ALNs的静脉期λHu比非转移性ALNs要高，斜率越陡直提示淋巴结转移的可能性越大。因此，双能量CT定量参数[14]可以帮助外科医生减少不必要的ALNs清扫和术前活检，帮助放射科医生提高诊断的信心。

有文献报道能谱CT在乳腺癌及乳腺癌ALNs转移的诊断效能的评估[15-16]，赵欣等研究发现[16]能谱CT的4个定量参数(动静脉期nIC及λHu)对预测转移性与非转移性ALNs的组间差异均有统计学意义。而Zhang[14]等研究表明动静脉期λHu、静脉期nIC及nZeff对预测乳腺癌SLNs有统计学意义，而动脉期nIC及nZeff并无统计学意义。本研究纳入的病例均无动脉期双能量CT扫描，缺乏动静脉期双能量CT参数的比较，但本研究表明转移性ALNs的静脉期λHu、nIC及nZeff均高于非转移性ALNs，均有统计学意义，研究结果与以往的研究基本一致。ROC曲线分析显示，静脉期λHu能显著提高CT对ALNs的诊断效能，准确性为85.82%，AUC为0.920。多因素logistic回归分析显示，静脉期λHu与nIC是鉴别转移性和非转移性ALNs的独立预测因子。

我们的研究有以下几点局限性：一，本研究样本量较少，需要更大样本、多中心研究进行证实。二，短径≤2mm的微小淋巴结在CT图像上难以识别而被排除在外。三，本研究纳入的病例均无动脉期双能量CT扫描，缺乏动静脉期双能量CT参数的比较。四，本研究只对转移性ALNs在影像、病理上进行一一对应，并进行标记、定位及记录，对非转移性ALNs没有进行一一对应。

综上所述，本研究表明，双能量CT定量参数静脉期λHu对乳腺癌ALNs转移的诊断效能高于形态学参数。因此，双能量CT定量参数可作为乳腺癌患者鉴别ALNs转移的一种补充的非侵入性检查方法。