能譜CT在肺結(jié)節(jié)診斷及治療中的應(yīng)用進(jìn)展

溫青云，侯 陽(yáng)

(中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng) 110004)

臨床上將肺內(nèi)直徑≤3 cm的圓形或類圓形、且不伴肺炎、肺不張、衛(wèi)星灶及淋巴結(jié)腫大的病變稱為肺結(jié)節(jié)(pulmonary nodule， PN)[1]。傳統(tǒng)CT只能根據(jù)形態(tài)學(xué)表現(xiàn)和強(qiáng)化程度判斷腫塊性質(zhì)。隨著低劑量CT(1ow dose CT， LDCT)的普及，肺結(jié)節(jié)檢出率明顯提高，但定性診斷依感困難。能譜CT具有多參數(shù)、可定量分析等特點(diǎn),有助于鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)及進(jìn)行惡性度分級(jí)。

1 常用能譜CT肺結(jié)節(jié)評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.1 碘定量指標(biāo) 人體組織或病變經(jīng)過(guò)掃描后可表達(dá)為兩種基物質(zhì)的密度圖，該過(guò)程稱為物質(zhì)分離[2]。能譜CT常用碘和水作為基物質(zhì)來(lái)反映組織的強(qiáng)化程度，并用作計(jì)算的定量指標(biāo)。評(píng)估肺結(jié)節(jié)的常用碘相關(guān)定量參數(shù)包括碘濃度(iodine concentration， IC)和標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(normalized IC， NIC)。IC間接反映病灶內(nèi)部血供情況。為去除對(duì)比劑總量、掃描時(shí)間及血液循環(huán)差異等因素對(duì)IC的影響，臨床根據(jù)同層主動(dòng)脈碘含量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，即NIC(NIC=IClesion/ICaorta)。

1.2 單能量CT值和能譜曲線斜率 能譜CT能獲得40～140 keV或40～200 keV能量范圍的單能量圖像[3-4],可根據(jù)不同組織及病變選擇最佳單能量圖像，從而更好地顯示病灶，提高微小病變檢出率。評(píng)估肺結(jié)節(jié)常用的單能量值圖像包括40 keV(CT40keV)和70 keV(CT70keV)[5-7]。40 keV更接近碘的k緣 (33 keV)，增強(qiáng)后不同組織間的對(duì)比度更明顯[8]；而70 keV與傳統(tǒng)混合能量120 kV在單能量模式下的平均能量大致相當(dāng)。能譜曲線斜率(spectral HU curve slope， λHU)則是反映能譜曲線特征的重要參數(shù)，通常選取100 keV以內(nèi)單能區(qū)段進(jìn)行計(jì)算，即λHU=|CTkeV1-CTkeV2|/(keV1-keV2)，對(duì)于鑒別良惡性病變、評(píng)價(jià)病理分型以及惡性程度具有較高價(jià)值[5-10]。

1.3 有效原子序數(shù)(effective atomic number， Eff-Z) Eff-Z是指如某元素對(duì)X線的吸收衰減系數(shù)與某物質(zhì)的質(zhì)量衰減系數(shù)相同，則該元素的原子序數(shù)即為該物質(zhì)的Eff-Z[11]，反映病變內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的組成，對(duì)于鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)以及判斷肺癌病理類型有一定幫助[12-13]。

2 能譜CT鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)

2.1 磨玻璃結(jié)節(jié) 臨床通常采用高分辨率CT診斷肺磨玻璃密度結(jié)節(jié)(ground glass nodule, GGN)，根據(jù)GGN大小、形態(tài)輪廓、邊緣及密度等影像學(xué)特征進(jìn)行判斷，誤診率較高。 既往研究[14]顯示GGN血供越豐富，其惡性程度往往越高。由于GGN內(nèi)部空氣成分較多而實(shí)性成分過(guò)少，常規(guī)CT評(píng)價(jià)GGN血供的價(jià)值有限。能譜CT所具有的多參數(shù)、定量分析等優(yōu)點(diǎn)為評(píng)價(jià)GGN血供、判斷良惡性及分級(jí)評(píng)估惡性程度提供了可能。

能譜CT圖像對(duì)于鑒別良惡性GGN具有很高價(jià)值[7]。KAWAI等[15]通過(guò)模體實(shí)驗(yàn)證實(shí)能譜CT碘定量參數(shù)可以反映GGN的強(qiáng)化程度。CHEN等[7]應(yīng)用快速kVp切換能譜CT觀察61例GGN，結(jié)果顯示λHU、CT40keV和CT70keV對(duì)于鑒別良惡性GGN有較高價(jià)值。能譜CT成像評(píng)估GGN惡性程度也有上佳表現(xiàn)。SON等[16]將雙源雙能CT與紋理分析相結(jié)合，探討能譜CT虛擬平掃圖像(virtual non-contrast imaging, VNC)和碘基圖對(duì)于鑒別浸潤(rùn)性腺癌(invasive adenocarcinoma, IA)和浸潤(rùn)前病變的作用，發(fā)現(xiàn)由碘基圖所得紋理分析參數(shù)中的病變質(zhì)量和均勻性是預(yù)測(cè)IA的獨(dú)立預(yù)測(cè)指標(biāo)(OR=5.51，P=0.04和OR=0.67，P<0.01)；與單獨(dú)應(yīng)用VNC相比，聯(lián)合碘基物質(zhì)圖像后，鑒別IA與浸潤(rùn)前病變的AUC由0.888增加到0.959。YANG等[17]研究53個(gè)純GGN(pure GGN, pGGN)，發(fā)現(xiàn)VNC的CT值及校正后NIC(mNIC)在IA與浸潤(rùn)前病變之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，mNIC鑒別IA與浸潤(rùn)前病變的AUC為0.924，明顯高于傳統(tǒng)CT(AUC=0.711)。然而ZHANG等[18]認(rèn)為NIC對(duì)于GGN惡性分級(jí)并無(wú)明顯價(jià)值，而病變大小及在140 keV單能量圖像中的CT值是鑒別IA的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，兩參數(shù)聯(lián)合后AUC從0.697/0.635提高到0.713。出現(xiàn)上述不同結(jié)論的原因可能是YANG等[17]采用的是mNIC(即采用同側(cè)正常肺組織IC對(duì)病灶I(lǐng)C值進(jìn)行標(biāo)化)，相比NIC更能特異性反映病變的強(qiáng)化程度。另外LIU等[19]認(rèn)為含水量(water content, WC)是鑒別IA與浸潤(rùn)前病變的另一重要能譜指標(biāo)，WC在IA組顯著高于浸潤(rùn)前病變組，可能原因是IA中腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)快，導(dǎo)致肺泡壁塌陷，IA中實(shí)性成分增加，進(jìn)而使含水量增加。

以上研究盡管在能譜CT不同定量參數(shù)的診斷價(jià)值上存在差異，但均表明能譜CT在鑒別良惡性GGN及判定惡性病變侵襲性方面存在很大優(yōu)勢(shì)。

2.2 實(shí)性肺結(jié)節(jié)多項(xiàng)研究[6,9,20-21]表明能譜CT定量指標(biāo)，特別是NIC和λHU對(duì)于鑒別良惡性實(shí)性結(jié)節(jié)有較好診斷效能，其中NIC的敏感度77.0%～93.8%, 特異度81.3%～95.0%，λHU的敏感度75.0%～92.7%，特異度62.5%～90.5%。XIAO等[9]回顧性分析經(jīng)病理證實(shí)的62例實(shí)性肺結(jié)節(jié)，發(fā)現(xiàn)惡性組動(dòng)靜脈期IC、NIC及3組λHU均顯著高于良性組；ZHANG等[6]更認(rèn)為靜脈期NIC的敏感度和特異度達(dá)到93.8%、85.7%。惡性肺結(jié)節(jié)內(nèi)部的腫瘤血管多為不成熟的、紆曲的毛細(xì)血管，缺少基底膜，可使碘對(duì)比劑積聚在組織間隙；另一方面，惡性病變內(nèi)缺少引流靜脈及引流淋巴組織[22]，進(jìn)一步使惡性結(jié)節(jié)內(nèi)血流量增加，導(dǎo)致NIC增高，尤以靜脈期為著。

此外，肺結(jié)核、炎癥和惡性結(jié)節(jié)的能譜CT定量參數(shù)存在差異，但各項(xiàng)研究[20,23-24]結(jié)果有所不同。LIN等[23]和林吉征等[24]的研究顯示NIC、λHU在炎性組最高，而在結(jié)核組最低(P<0.05)；王素雅等[20]則認(rèn)為NIC、λHU在惡性組最高，結(jié)核組最低。 LIN等[23]和林吉征等[24]納入的炎性病變以急性炎癥為主，急性炎癥內(nèi)部所含有的炎性因子刺激微血管大量增生，增生性血管形態(tài)較直，利于血流快速進(jìn)入病變，故其IC、NIC、λHU高于惡性結(jié)節(jié)；而王素雅等[20]納入的炎癥結(jié)節(jié)中包含一定比例的慢性炎癥，慢性炎癥內(nèi)部血管已遭到破壞，血流量減少，使得病變IC、NIC、λHU降低。

3 能譜CT與肺癌病理分型

肺癌的病理類型對(duì)選擇治療方案和判斷預(yù)后至關(guān)重要。能譜CT有助于鑒別不同類型肺癌。WANG等[25]的研究提示腺癌的IC、λHU和單能量圖像CT值高于鱗癌。陳盈等[26-27]也認(rèn)為腺癌IC、λHU及Eff-Z高于鱗癌，小細(xì)胞癌則居中。病理組織學(xué)上，肺腺癌多呈腺樣分化，以伏壁生長(zhǎng)為主，易形成豐富的篩孔狀毛細(xì)血管；肺鱗癌以癌細(xì)胞堆積生長(zhǎng)為主，易形成實(shí)質(zhì)性為主的腫塊；而小細(xì)胞肺癌一般為彌漫生長(zhǎng)[26]。肺腺癌的腫瘤血管密度較肺鱗癌及小細(xì)胞肺癌豐富，故NIC等值在腺癌組最高。目前針對(duì)各定量指標(biāo)區(qū)分病理類型的價(jià)值認(rèn)識(shí)不一，多認(rèn)為λHU及NIC的價(jià)值較高。

近年有研究將能譜CT參數(shù)與血清腫瘤標(biāo)志物聯(lián)系起來(lái)，為預(yù)測(cè)肺癌病理分型提供更多信息。張文軍等[28]分析非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)能譜CT NIC和血清癌胚抗原CEA、細(xì)胞角蛋白片段CYFRA21-1之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)CEA和CYFRA21-1濃度與NIC呈正相關(guān)(r均=0.576，P均<0.001)；JIA等[29]進(jìn)一步研究結(jié)果提示能譜定量參數(shù)(NIC、λHU、Eff-Z及WC)聯(lián)合血清腫瘤標(biāo)志物[血清CEA、CYFRA21-1、神經(jīng)元特異性烯醇化酶(neuron-specific enolase， NSE)和鱗狀細(xì)胞癌抗原(squamous cell carcinoma antigen, SCCAg)] 鑒別鱗癌、腺癌的價(jià)值顯著高于單獨(dú)用能譜參數(shù)或血清腫瘤標(biāo)志物，AUC由0.835/0.969提高到0.983，提示能譜CT聯(lián)合血清標(biāo)志物有望成為術(shù)前預(yù)測(cè)肺癌病理分型的有效手段。

4 能譜CT與肺癌精準(zhǔn)治療及預(yù)后

隨著基因?qū)用嫜芯康牟粩嗌钊?，越?lái)越多的腫瘤標(biāo)記物在肺癌生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移以及預(yù)后中發(fā)揮重要作用。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor， VEGF)是介導(dǎo)腫瘤血管生成的重要因素之一，其高水平表達(dá)預(yù)示新生血管形成和腫瘤生長(zhǎng),預(yù)測(cè)VEGF在NSCLC組織中的表達(dá)水平對(duì)靶向治療NSCLC及預(yù)后評(píng)估具有重要價(jià)值。LI等[30]探討VEGF在NSCLC中的表達(dá)水平與能譜CT定量參數(shù)間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)IC、λHU和40 keV單能量圖像CT值與VEGF表達(dá)水平存在相關(guān)性(r=0.413、0.458和0.393，P均<0.05)。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究[31]也認(rèn)為能譜CT定量參數(shù)對(duì)于評(píng)價(jià)NSCLC血管生成有一定價(jià)值，有助于治療以及預(yù)后評(píng)估。WU等[32]和LI等[30]觀察肺癌患者表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor， EGFR)突變狀態(tài)與能譜CT相關(guān)參數(shù)的關(guān)系，認(rèn)為NIC能很好地預(yù)測(cè)EGFR突變，且聯(lián)合NIC和吸煙史可更為有效地預(yù)測(cè)EGFR突變狀態(tài)(AUC=0.650 vs.0.702),進(jìn)而指導(dǎo)肺癌靶向治療。

Ki-67抗原是細(xì)胞核內(nèi)與細(xì)胞增殖有關(guān)的一種蛋白，反映腫瘤的增殖活性，是預(yù)測(cè)腫瘤預(yù)后的有力指標(biāo)[33]。一般來(lái)說(shuō)，Ki-67表達(dá)越高，患者預(yù)后越差。目前雖已有學(xué)者研究Ki-67與能譜定量參數(shù)的關(guān)系，但尚未取得一致結(jié)論。張文軍等[28]發(fā)現(xiàn)NIC與Ki-67抗原表達(dá)之間存在正相關(guān)(r=0.576)；朱慧等[34]認(rèn)為NIC與Ki-67陽(yáng)性百分率之間呈負(fù)相關(guān)；而王廣麗等[35]提出Ki-67陽(yáng)性細(xì)胞百分率與IC、WC、λHU及 40 keV對(duì)應(yīng)的CT值均無(wú)明顯相關(guān)。造成上述差異的原因可能在于：①納入病例不同，張文軍等[28]和王廣麗等[35]入組病變中包括腺癌和鱗癌，朱慧等[34]的觀察對(duì)象則僅包含腺癌；②腫瘤的分化程度不同；③掃描參數(shù)、對(duì)比劑類型、注射流率、染色劑及染色方法等條件不同。

5 小結(jié)

能譜CT定量成像在肺結(jié)節(jié)定性、惡性病變分期中具有較高應(yīng)用價(jià)值，但尚需要大樣本研究進(jìn)一步加以證實(shí)。能譜CT成像與細(xì)胞生物學(xué)相結(jié)合具有廣闊應(yīng)用前景，將在肺癌精準(zhǔn)診斷、治療及預(yù)后判斷等方面發(fā)揮更大作用。