能譜CT在精準(zhǔn)勾畫繼發(fā)阻塞性不張的中央型肺癌放療靶區(qū)中的價(jià)值

何小群 李 琦 羅天友 龔軍偉 霍繼文

肺癌是世界上發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤，根據(jù)腫瘤發(fā)生的部位可分為中央型、周圍型及彌漫型。中央型肺癌是指發(fā)生在段及段以上支氣管的肺癌，當(dāng)腫瘤體積較大時，容易阻塞氣道繼發(fā)遠(yuǎn)端肺組織的炎癥及不張。近年來，調(diào)強(qiáng)放射治療已逐漸成為中晚期肺癌的主流放療技術(shù)，其中放療靶區(qū)的精準(zhǔn)勾畫是放療成功的關(guān)鍵。進(jìn)行肺癌放療靶區(qū)勾畫時，CT 是首選影像學(xué)檢查方法，但是當(dāng)中央型肺癌合并阻塞性肺不張時，常規(guī)CT 常常難以準(zhǔn)確識別肺癌的實(shí)際范圍［1］，影響了肺癌放療的療效。能譜CT 是一種較新的成像方法，它通過單源雙能（80 keV 和140 keV）的瞬時切換可獲得兩組不同的能量數(shù)據(jù)，開創(chuàng)了多參數(shù)、定量分析的新型成像模式。能譜CT 優(yōu)化對比噪聲比（contrast noise ratio，CNR）技術(shù)能夠提供特定病灶的最佳單能量圖像 （the best monochromatic image，BMI），提高組織對比度，有利于病灶的顯示［2-3］。本研究旨在探討能譜CT 在鑒別中央型肺癌與阻塞性肺不張中的價(jià)值，以實(shí)現(xiàn)臨床放療靶區(qū)的精確劃定。

方 法

1. 病例資料

回顧性分析本院2014 年5 月—2019 年11 月經(jīng)病理及CT 證實(shí)、擬行放療的89 例中央型肺癌合并阻塞性肺不張患者的能譜CT 資料，其中男性73 例，女性16 例，年齡32～80 歲，平均（60.88±12.40）歲，包括鱗狀細(xì)胞癌59例，腺癌25例，小細(xì)胞肺癌5例。

2. 檢查方法

所有患者均采用能譜CT 機(jī)（Discovery CT750 HD，GE Healthcare Milwaukee，USA）能譜成像模式（Gemstone spectral imaging，GSI）行胸部平掃及多期增強(qiáng)掃描。掃描前行常規(guī)呼吸訓(xùn)練，患者取仰臥位，平掃及動脈期掃描范圍從肺尖至肺底，靜脈期及延遲期僅包括病灶局部。掃描參數(shù)：管電壓80 keV與140 keV 瞬時切換，自動管電流，容積劑量指數(shù)（CTDIvol）為10.30 mGy，螺距1.375∶1，準(zhǔn)直64×0.625，掃描層厚及層間距均為5.0 mm，增強(qiáng)掃描時使用高壓注射器經(jīng)肘正中靜脈團(tuán)注非離子型對比劑碘海醇（含碘300 mg/ml），注射劑量1.5 ml/kg，流速3.0 ml/s，動脈期掃描延遲時間為30 s，之后分別間隔30 s、60 s 行靜脈期和延遲期掃描。掃描完成后將原始數(shù)據(jù)重建為層厚及層間距均為0.625 mm 的薄層圖像并傳送至GE AW 4.6工作站。

3. 圖像分析與測量

由1 名經(jīng)驗(yàn)豐富的副主任醫(yī)師和1 名主治醫(yī)師在圖像后處理工作站上調(diào)閱患者的能譜CT 資料，盲法完成所有數(shù)據(jù)的測量與分析，意見有分歧時經(jīng)討論達(dá)成一致，所有數(shù)據(jù)均測量3 次后取平均值，具體步驟及方法如下。

（1）在動脈期70 keV（軟件自動生成）單能量圖像上選擇腫瘤最大層面，以肺不張為背景，于腫瘤及不張肺組織區(qū)域勾畫圓形感興趣區(qū)（region of interest，ROI），避開腫瘤壞死區(qū)域、不張肺組織中粗大的肺血管及充填黏液的支氣管，應(yīng)用優(yōu)化CNR技術(shù)，生成最佳CNR 曲線，得到腫瘤與不張肺組織對比度最好時的單能量CT 值，即最佳單能量值。然后在BMI 基礎(chǔ)上，疊加碘基圖并賦偽彩色生成最佳單能量-碘基偽彩融合圖（the best monochromatic image combined with iodine concentration map，BMIICM；圖1）。靜脈期及延遲期采取同樣方法生成各期最佳CNR 曲線，得到最佳單能量值，并生成相應(yīng)的BMI和BMI-ICM。

（2）在相同條件（窗寬400 HU，窗位40 HU）下，根據(jù)增強(qiáng)三期混合能量圖像（polychromatic image，PI）、BMI 與BMI-ICM 瘤-肺交界面的顯示情況進(jìn)行主觀評分并計(jì)算檢出率。評分標(biāo)準(zhǔn)：1 分，腫瘤與不張肺組織所有交界面均難以分辨；2 分，腫瘤與不張肺組織交界面部分層面可分辨；3 分，腫瘤與不張肺組織所有交界面均可分辨，但部分顯示模糊；4 分，腫瘤與不張肺組織所有交界面均清晰可辨。其中1～2 分視為瘤-肺交界面檢出陰性（－），3～4 分視為瘤-肺交界面檢出陽性（+）。

（3）測量增強(qiáng)各期碘（水）基物質(zhì)圖中腫瘤與不張肺組織的碘濃度（iodine concentration，IC）值。

圖1 動脈期最佳單能量圖及最佳單能量-碘基偽彩融合圖的重組過程A.于70 keV單能量圖像上以肺不張為背景，在腫瘤及肺不張區(qū)域勾畫圓形ROI；B.最佳CNR曲線顯示最佳單能量值為66 keV；C.重組66 keV最佳單能量圖；D.重組66 keV最佳單能量-碘基偽彩融合圖。

4. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。正態(tài)分布的計(jì)量資料用± s表示，最佳單能量值、瘤-肺交界面主觀評分的比較均采用單因素方差分析，之后PI與BMI、PI 與BMI-ICM、BMI 與BMI-ICM 主觀評分間的兩兩比較采用LSD 檢驗(yàn)；瘤-肺交界面檢出率的比較采用χ2檢驗(yàn)，之后PI 與BMI、PI 與BMI-ICM、BMI 與BMI-ICM 檢出率間的兩兩比較采用Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)；腫瘤與不張肺組織IC的比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1. 最佳單能量值

動脈期、靜脈期及延遲期通過優(yōu)化CNR 技術(shù)得到 的 最 佳 單 能 量 值 分 別為（56.00±1.00） keV、（56.00±1.25）keV 和（56.00±1.00）keV，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。

2. 增強(qiáng)各期PI、BMI 及BMI-ICM 瘤-肺交界面主觀評分及檢出率的比較

增強(qiáng)各期PI、BMI和BMI-ICM 瘤-肺交界面的主觀評分均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，兩兩比較顯示BMI-ICM 的主觀評分均最高，BMI 次之，PI 最低（均P＜0.05）；BMI與BMI-ICM 動、靜脈期瘤-肺交界面的主觀評分均顯著高于延遲期（均P＜0.05），但動、靜脈期間的主觀評分無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），PI 增強(qiáng)各期瘤-肺交界面的主觀評分無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。詳見表1。

表1 增強(qiáng)各期PI、BMI及BMI-ICM瘤-肺交界面主觀評分的比較

增強(qiáng)各期PI、BMI和BMI-ICM 瘤-肺交界面的檢出率均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，兩兩比較顯示BMI 和BMIICM 的檢出率均顯著高于PI（均P＜0.05），但BMI與BMI-ICM 之間檢出率無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。BMI與BMI-ICM 動、靜脈期瘤-肺交界面的檢出率均顯著高于延遲期（均P＜0.05），但動、靜脈期之間的檢出率無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），PI 增強(qiáng)各期瘤-肺交界面的檢出率無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。詳見表2。

表2 增強(qiáng)各期PI、BMI及BMI?ICM 瘤-肺交界面檢出率的比較

3. 腫瘤與不張肺組織IC值的比較

84 例（94.38%，84/89）患者增強(qiáng)各期不張肺組織的IC 值高于腫瘤（圖2），而5 例（5.62%，5/89）

表3 增強(qiáng)各期腫瘤與不張肺組織碘濃度（IC）值的比較

討 論

規(guī)范的照射技術(shù)對于腫瘤放療至關(guān)重要，不精確的靶區(qū)勾畫會導(dǎo)致療效下降、腫瘤復(fù)發(fā)和副作用增加。常規(guī)CT 是評估腫瘤大小最常用的影像學(xué)檢查方法，但它對中央型肺癌合并阻塞性肺不張的鑒別能力有限。Qi等［4］利用常規(guī)增強(qiáng)CT鑒別肺癌和周圍不張肺組織，得到了40%的檢出率，本研究結(jié)果顯示常規(guī)混合能量增強(qiáng)CT 對瘤-肺交界面的檢出率也僅47.6%，與上述研究結(jié)果相符。近年來，有研究［5］發(fā)現(xiàn)通過分析PET/CT 功能影像中病灶區(qū)FDG-PET的濃聚程度及延遲掃描變化情況可有效地區(qū)分腫瘤和周圍不張肺組織；也有學(xué)者［6］利用MRI 分析了肺癌及其患者增強(qiáng)各期不張肺組織的IC 值低于腫瘤（圖3）。所有患者增強(qiáng)各期腫瘤的平均IC 值均低于不張肺組織，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.001）。詳見表3。繼發(fā)的阻塞性改變的影像學(xué)特征，認(rèn)為總體上MRI區(qū)分肺癌與阻塞性病變的能力明顯高于CT；Qi 等［4］也認(rèn)為，DWI 聯(lián)合T2WI 可提高肺癌與周圍不張肺組織的鑒別能力。但PET/CT 昂貴的檢查費(fèi)用及較高的輻射劑量，MRI較大的呼吸偽影及較多的掃描禁忌等因素限制了其臨床應(yīng)用。能譜CT 具有豐富的成像工具，包括單能量圖像、能譜曲線、物質(zhì)分離圖像及有效原子序數(shù)，更新了傳統(tǒng)CT 的成像觀念，在提高圖像對比度、優(yōu)化病灶顯示等方面具有很大的潛力［7-9］。

本研究結(jié)果表明能譜CT 優(yōu)化CNR 技術(shù)在鑒別中央型肺癌與阻塞性肺不張方面有著較大的優(yōu)勢。能譜CT 優(yōu)化CNR 技術(shù)是基于兩物質(zhì)在低千伏時具有較好的物質(zhì)對比度，通過后處理軟件能夠找出此條件下的單能量CT 值并進(jìn)行圖像重組，從而獲得觀察目標(biāo)與背景之間最佳對比度。既往研究［10-11］表明能譜CT 優(yōu)化CNR 技術(shù)可以提高肝血管瘤等微小病灶的檢出率，改善肝內(nèi)外門靜脈的對比度。有學(xué)者［12］提出60 keV單能量圖像更加有利于肺癌病灶的顯示。筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)中央型肺癌與不張肺組織在56 keV 單能量圖像上呈現(xiàn)出最好對比度，更加有利于腫瘤放療靶區(qū)的準(zhǔn)確勾勒。

圖2 右肺上葉中分化鱗癌典型病例（男，63歲）A.混合能量平掃圖像示瘤-肺交界面顯示不清；B.混合能量動脈期圖像，表現(xiàn)同A；C.靜脈期66 keV最佳單能量圖像示瘤-肺交界面顯示尚可；D.最佳單能量-碘基偽彩融合圖示瘤-肺交界面顯示清晰，不張肺組織的IC高于腫瘤。

圖3 左肺上葉高分化鱗癌典型病例（女，53歲）A.混合能量平掃圖像示瘤-肺交界面顯示模糊；B.混合能量動脈期圖像，表現(xiàn)同A；C.動脈期68 keV最佳單能量圖像示瘤-肺交界面顯示較清晰；D.最佳單能量-碘基偽彩融合圖示瘤-肺交界面顯示清晰，不張肺組織的IC低于腫瘤。

研究中我們發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)各期中BMI-ICM 對瘤-肺交界面的檢出率最高，達(dá)95.2%，BMI 次之，PI 最低。這可能是因?yàn)锽MI-ICM 聯(lián)合了優(yōu)化CNR 技術(shù)、多平面重組（multi-planar reformation，MPR）及物質(zhì)分離等多種后處理技術(shù)，其中優(yōu)化CNR 技術(shù)重組出的BMI可以提高圖像的對比度，有助于病灶的顯示；碘基偽彩圖色彩明亮，能夠提高圖像清晰度及對比度；MPR 技術(shù)可以從不同的方向和角度去觀察病變，從而彌補(bǔ)橫斷面對腫瘤形態(tài)及邊界顯示的不足［13］。本研究結(jié)果還顯示BMI 及BMI-ICM 圖像上動、靜脈期瘤-肺交界面的主觀評分及檢出率均顯著高于延遲期，因此筆者認(rèn)為在觀察中央型肺癌瘤-肺交界面時以動脈期或靜脈期圖像為宜。實(shí)際工作中我們可以首先比較PI 圖像上動脈期及靜脈期瘤-肺交界面的顯示情況，然后選擇對比度較好者進(jìn)行圖像重組與觀察。

在能譜CT 物質(zhì)分離技術(shù)中，碘和水是最常用的基物質(zhì)對。由于碘是增強(qiáng)對比劑中的主要成分，因此通過測定碘-水基物質(zhì)圖像上某一感興趣區(qū)的碘濃度值可有效判斷其血供。本研究測量并比較了增強(qiáng)各期肺癌與肺不張的碘濃度值，發(fā)現(xiàn)在94.38%的肺癌患者中，不張肺組織的IC 明顯高于腫瘤，分析其原因可能在于不張肺組織主要由粗大的肺動脈供血，血供豐富且強(qiáng)化時間較早，而腫瘤主要由支氣管動脈供血，血供相對較少且強(qiáng)化時間較晚。此外，少數(shù)肺癌患者不張肺組織的IC 值低于腫瘤，這可能與腫瘤的強(qiáng)化程度還受到病理類型、分化程度、大小及瘤內(nèi)有無壞死等多種因素的影響有關(guān)［14］。Aoki等［15］的研究也表明IC 較CT 值更能準(zhǔn)確反映病灶的血流量及微血管密度的變化，因此IC 可以作為中央型肺癌與肺不張鑒別的一個有效定量指標(biāo)。

本研究尚存在一定的局限性：首先，研究中搜集到的病例均為擬行放療的肺癌患者，且部分處于中晚期，難以獲得放療前的手術(shù)切除標(biāo)本并與能譜CT 成像結(jié)果進(jìn)行病理對照；其次，能譜CT 掃描時患者所接受的輻射劑量略高于常規(guī)CT，但本研究選取了當(dāng)前掃描參數(shù)下的最低容積劑量指數(shù)（10.30 mGy），同時靜脈期及延遲期僅對病灶局部進(jìn)行掃描，這就大大降低了患者所接受的輻射劑量。

綜上所述，能譜CT 有助于鑒別中央型肺癌及阻塞性肺不張，為臨床放療靶區(qū)精準(zhǔn)勾畫提供新方法。