雙源CT能量成像在評(píng)估非小細(xì)胞肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中的應(yīng)用價(jià)值

孫亞娟 姜智允 尚乃艦 孫慶鑫 陸佩歐

非小細(xì)胞肺癌(Non small cell lung cancer，NSCLC)是臨床最常見的肺癌病理類型，約占肺癌病人總數(shù)的80%左右[1]。研究顯示縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是決定NSCLC治療方案及評(píng)估預(yù)后的重要因素之一[2]。常規(guī)的影像學(xué)檢查方法判斷淋巴結(jié)性質(zhì)主要根據(jù)其形態(tài)學(xué)特征，如形狀、大小、密度以及邊緣情況等[3]，診斷的敏感性及特異性均不高。因此，尋找一種更快速和更準(zhǔn)確的方法是臨床工作中亟待解決的問題。雙源CT(DSCT)能量成像在一次掃描過程中可以同時(shí)獲得高、低兩種能量圖像，應(yīng)用后處理軟件進(jìn)行參數(shù)測定，進(jìn)而判斷病灶性質(zhì)[4]。本研究將雙源CT能量掃描應(yīng)用于NSCLC縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的評(píng)估，深入探索各能量參數(shù)與縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移之間的關(guān)系，提高NSCLC縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移診斷的準(zhǔn)確性，為NSCLC患者的臨床分期、選擇治療方案及評(píng)估預(yù)后提供準(zhǔn)確依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取2017年10月—2018年12月在我院進(jìn)行雙源CT檢查的NSCLC患者共113例，其中男性67例，女性46例，年齡36～84歲，平均年齡59歲。入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)患者無藥物過敏史，特別是碘制劑過敏史；(2)患者肝、腎及心臟功能可以接受CT增強(qiáng)檢查；(3)患者未進(jìn)行過其它針對(duì)于肺部病變的治療；(4)患者檢查完成后限期手術(shù)；(5)有完整詳細(xì)的臨床病理資料。

1.2 掃描方案及參數(shù)

掃描前需要詳細(xì)告知病人及家屬掃描目的及注意事項(xiàng)，并簽署知情同意書。受檢者取仰臥位，使用西門子128層炫速雙源CT(Somatom definition flash CT)進(jìn)行胸部平掃及雙能量模式增強(qiáng)掃描。掃描范圍從肺尖至膈下。常規(guī)平掃掃描方案：管電流110 mA，管電壓120 kV，F(xiàn)OV40 cm×40 cm。雙能量增強(qiáng)掃描方案：選擇雙能量掃描模式，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.28 s，螺距0.8，準(zhǔn)直器寬度0.6 mm×128 mm，掃描層厚與層距均為5 mm，重建層厚與層距均為1 mm。臨床選用單通高壓注射器并注入碘海醇(歐乃派克)對(duì)比劑(350 mg/mL)與患者靜脈留置針相連，以3.5 mL/s注射速率進(jìn)行注射，同時(shí)進(jìn)行動(dòng)脈監(jiān)測，采用Bolus Tracking觸發(fā)啟動(dòng)掃描，當(dāng)主動(dòng)脈CT值達(dá)到120 Hu啟動(dòng)動(dòng)脈期掃描，再延遲30 s進(jìn)行靜脈期掃描，獲得后處理所需全部圖像。

1.3 圖像后處理及數(shù)據(jù)測量

雙能量增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期和靜脈期分別得到1組100 kV圖像和1組140 kV圖像，將所有圖像傳輸至Syngo影像處理系統(tǒng)。分別將動(dòng)脈期及靜脈期圖像調(diào)入后處理工作站，啟動(dòng)“Liver VNC”模式進(jìn)行能量減影，在縱隔窗下將碘對(duì)比劑融合比例調(diào)到100%，得到碘分布圖像，在碘圖像上分別測量所有入組縱隔淋巴結(jié)的絕對(duì)碘值、標(biāo)準(zhǔn)化碘值。本研究采用1 mm層厚圖像進(jìn)行重建，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)方位的觀察，降低了測量誤差。選取縱隔短徑大于5 mm的淋巴結(jié)的均勻?qū)嵭圆糠肿鳛楦信d趣區(qū)，盡量避開出血、壞死及鈣化部分，ROI大小盡量保持一致，每個(gè)參數(shù)保證在不同位置測量3次后取其平均值。所有縱隔淋巴結(jié)均按照病理結(jié)果，同時(shí)根據(jù)AJCC制定的縱隔淋巴結(jié)分區(qū)進(jìn)行測量。其中碘濃度(IC)是感興趣區(qū)內(nèi)碘的濃度，反應(yīng)的是組織內(nèi)碘的攝取及分布情況，進(jìn)而確定其血供及血管分布情況。而標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIC)是感興趣區(qū)的碘濃度除以同一層面主動(dòng)脈的碘濃度后所形成的百分比，可以排除不同個(gè)體間體重、血管狀態(tài)、體循環(huán)因素等對(duì)研究結(jié)果帶來的影響，能夠更客觀更真實(shí)的反映局部的血供情況及血管狀態(tài)。

靜脈期造影劑在病灶內(nèi)的分布更均勻也更接近強(qiáng)化峰值，同時(shí)更能反映造影劑的流出情況，所以本研究選擇靜脈期圖像進(jìn)行曲線測定。選擇Monoenergetic處理程序，軟件自動(dòng)生成40～190 keV(間隔10 keV)的單能量圖像，由于感興趣區(qū)CT值的變化主要集中在110 keV以前，所以選取40 keV與110 keV兩組數(shù)值進(jìn)行曲線斜率的計(jì)算。選取肺部原發(fā)灶及縱隔淋巴結(jié)感興趣區(qū)的原則同上，軟件自動(dòng)測量肺部原發(fā)灶及淋巴結(jié)在不同能量水平下對(duì)應(yīng)的CT值，并獲得原發(fā)灶、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)及非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的CT值隨著能量水平變化而變化的曲線圖，即能譜曲線，同時(shí)分別計(jì)算出轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的能譜曲線斜率。將測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 病理結(jié)果

有完整病理資料的NSCLC患者為113例，其中腺癌78例，鱗癌35例。根據(jù)術(shù)后病理結(jié)果，選擇轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)檢出率100%的組別與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)檢出率100%的組別作為觀察對(duì)象，符合標(biāo)準(zhǔn)的淋巴結(jié)共97組214枚，其中100%轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)組別為41組107枚淋巴結(jié)，其中腺癌28組(73枚轉(zhuǎn)移淋巴結(jié))、鱗癌組13組(34枚轉(zhuǎn)移淋巴結(jié))；100%非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的組別為56組107枚淋巴結(jié)，其中腺癌32組(76枚轉(zhuǎn)移淋巴結(jié))、鱗癌組24組(31枚轉(zhuǎn)移淋巴結(jié))。

2.2 動(dòng)脈期縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組與非轉(zhuǎn)移組標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度結(jié)果的比較

動(dòng)脈期縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度值低，非轉(zhuǎn)移組的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度值高(圖1)，兩組淋巴結(jié)動(dòng)脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)(表1)。

圖1 動(dòng)脈期轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度對(duì)比

表1 NSCLC轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度對(duì)比

2.3 靜脈期縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組與非轉(zhuǎn)移組標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度結(jié)果的比較

靜脈期縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度值低，非轉(zhuǎn)移組的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度值高(圖2)，兩組淋巴結(jié)靜脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(表1)。

圖2 靜脈期轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度對(duì)比

2.4 靜脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度診斷NSCLC縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的最佳閾值

靜脈期病灶強(qiáng)化接近峰值，因此本研究選擇靜脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度作為判斷NSCLC縱隔淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移的指標(biāo)，根據(jù)公式約登指數(shù)=敏感性+特異性-1，應(yīng)用ROC曲線分析靜脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度對(duì)NSCLC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷效能并計(jì)算出診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的最佳閾值，結(jié)果顯示靜脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度的最佳診斷閾值為52.45%，AUC為0.908，其診斷的敏感性是87.9%，特異性是80.4%(圖3)。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度NIC評(píng)價(jià)肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的ROC曲線

2.5 縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組與非轉(zhuǎn)移組的能譜曲線對(duì)比

靜脈期造影劑在病灶內(nèi)的分布更接近強(qiáng)化峰值，同時(shí)更能反映造影劑的流出情況，所以本研究選擇靜脈期圖像進(jìn)行曲線測定。兩組淋巴結(jié)能譜曲線的初始CT值不同但其變化趨勢大致相似，均為逐漸下降的表現(xiàn)。兩組能譜曲線的前半部分(40～110 keV)走行差異相對(duì)較大；后半部分(110～190 keV)走行差異變小(圖4)。選取40 keV與110 keV兩組數(shù)值進(jìn)行曲線斜率的計(jì)算，縱隔轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)組與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)組的能譜曲線斜率分別為2.011±0.133和2.347±0.098，兩者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)(表2)。

圖4 原發(fā)灶、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)及非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的能譜曲線對(duì)比

表2 NSCLC轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的能譜曲線斜率對(duì)比

3 討論

縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是NSCLC最早的及最主要的轉(zhuǎn)移途徑之一，其在術(shù)前分期、治療方案選擇、治療療效評(píng)價(jià)及生存預(yù)后評(píng)估中具有重要價(jià)值。CT檢查是臨床評(píng)價(jià)縱隔淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移的最常用的檢查手段。傳統(tǒng)CT評(píng)價(jià)縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移主要依據(jù)大小進(jìn)行判斷，國際通用的標(biāo)準(zhǔn)是淋巴結(jié)短徑大于10 mm即考慮為轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，其敏感性及特異性均不十分理想。在臨床工作中，影像醫(yī)生一直在尋找更為準(zhǔn)確和快速的診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的方法。目前已有學(xué)者使用雙源CT能量技術(shù)分析同一腫瘤不同分化程度之間的差異及判斷腫瘤性疾病淋巴結(jié)的性質(zhì)，并取得了初步進(jìn)展[5-7]。所謂雙源CT是指由兩套X射線發(fā)生裝置和相對(duì)應(yīng)的兩組探測器系統(tǒng)組成，兩套X射線發(fā)生裝置可獨(dú)立選擇管電壓和管電流。當(dāng)兩個(gè)球管選擇不同的管電壓和管電流進(jìn)行掃描時(shí)，就可以獲得兩種不同能量的圖像數(shù)據(jù)，然后再對(duì)獲得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到兩種能量圖像，此即能量成像[8]。

首先，雙源CT能量成像可以應(yīng)用碘圖評(píng)價(jià)NSCLC縱隔淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移情況。根據(jù)病理學(xué)基礎(chǔ)我們知道轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)在細(xì)胞組成、血管數(shù)量與結(jié)構(gòu)方面均存在差異，而這種差異會(huì)引起血流量及血流動(dòng)力學(xué)的變化。CT增強(qiáng)對(duì)比劑主要成分是碘，因此根據(jù)碘圖圖像上測量出的碘濃度和標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度就可以判斷出病灶的血供情況及血流動(dòng)力學(xué)變化。病灶血供越多，強(qiáng)化程度越強(qiáng)，攝碘率也越高，相應(yīng)的碘濃度就高。不同患者血液循環(huán)之間存在差異，為了避免對(duì)研究結(jié)果造成影響，本研究應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)之間的差異。本組113例NSCLC患者共入組214枚淋巴結(jié)，其中107枚為轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，107枚為非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)組與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)組在動(dòng)脈期及靜脈期的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，同時(shí)非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的碘濃度和標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度總體均高于轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)。術(shù)后病理結(jié)果顯示非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)多為反應(yīng)增生性淋巴結(jié)，其內(nèi)的炎性細(xì)胞及免疫因子增多，血管和淋巴管構(gòu)造發(fā)生變化，導(dǎo)致淋巴結(jié)血管增生，血管數(shù)量增加，血管通透性增高，成為一個(gè)富血供的組織，因此碘濃度和標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度值升高。而轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)雖然也有血管增生，但腫瘤新生血管大部分是不成熟的血管，同時(shí)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)壞死率比較高，血供反而不如非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)好，標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度值偏低，此結(jié)論與劉金剛[9]和楊雪君[10]的研究結(jié)果相符。本研究應(yīng)用ROC曲線分析靜脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度對(duì)NSCLC淋巴結(jié)鑒別診斷效能并計(jì)算出其判斷縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的最佳診斷閾值為52.45%。

其次，能譜曲線也可以判斷NSCLC縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況。不同物質(zhì)對(duì)于X線的吸收程度是不同的，同時(shí)隨著X線能量的變化，不同物質(zhì)的衰減變化程度也是不同的。雙源CT可重建出能量區(qū)間在40～190 keV范圍內(nèi)的單能量圖像，其對(duì)應(yīng)每一個(gè)keV水平下X線穿過物質(zhì)后的衰減值，由此可以得到反映不同物質(zhì)生物學(xué)特性的能量曲線圖[11]。本組病例中縱隔轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)組與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)組的靜脈期能譜曲線斜率分別為2.011±0.133和2.347±0.098。本研究結(jié)果顯示，縱隔轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)及非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的能譜曲線均為下降型。選取40 keV與110 keV兩組數(shù)值進(jìn)行曲線斜率的計(jì)算，非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的能譜曲線斜率大于轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。研究者認(rèn)為腫瘤細(xì)胞沿著淋巴管回流至相應(yīng)淋巴結(jié)后引起局部組織缺血壞死，造成血流量減低，同時(shí)腫瘤細(xì)胞代謝活躍，引起其周圍環(huán)境的變化。非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)為增生性淋巴結(jié)，在各種調(diào)控因子作用下，微血管數(shù)量增加，管腔擴(kuò)張，血流量增加，因此其在40 keV時(shí)的初始CT值明顯高于轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)。同時(shí)非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)血管通透性增加，局部血流速度加快，CT值衰減速度加快，這種差異導(dǎo)致轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)能量衰減幅度不同，非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)曲線斜率大于轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)。

綜上所述，利用標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度及能譜曲線對(duì)NSCLC縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移進(jìn)行分析，打破了傳統(tǒng)影像學(xué)根據(jù)形態(tài)及大小分析判斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的局限性，為判斷肺癌的N分期提供更多有價(jià)值的信息。早期診斷已經(jīng)轉(zhuǎn)移但尚未增大的淋巴結(jié)，同時(shí)排除非轉(zhuǎn)移性的增大淋巴結(jié)，對(duì)于臨床治療具有重要意義。雙源CT在評(píng)價(jià)肺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移方面還有許多有待研究的問題，今后在臨床工作中，將擴(kuò)大病例數(shù)量，增加肺癌病理類型種類，同時(shí)擴(kuò)展研究縱隔淋巴結(jié)是否與病灶具有同源性，為肺癌臨床診斷及治療提供更有價(jià)值信息。