雙能CT碘攝取對(duì)良惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別診斷價(jià)值

邱琳，徐一銘，仲艷，張騰，袁梅，俞同福

肺癌是目前死亡率最高的惡性腫瘤,肺癌影像學(xué)主要表現(xiàn)為結(jié)節(jié)或腫塊型，其早期診斷對(duì)于制定臨床診療路徑及改善預(yù)后至關(guān)重要[1,2]。目前已有多種影像學(xué)方法用于早期鑒別潛在惡性肺結(jié)節(jié)。

既往多位學(xué)者采用CT增強(qiáng)掃描鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)，CT增強(qiáng)掃描可反映病灶內(nèi)微血管的分布，從而鑒別良惡性，但其準(zhǔn)確率僅為71.1%，且易受水、空氣及鈣化的影響[3,4]。雙能CT(dual energy CT，DECT)可行水、脂肪、軟組織及碘等物質(zhì)分離，采用雙能后處理軟件對(duì)掃描圖像進(jìn)行碘水分離，不僅可以獲得虛擬平掃圖像，還可獲得病灶內(nèi)碘分布圖[5,6]。碘圖提供了靶器官碘對(duì)比劑分布的信息，反映病灶內(nèi)是否含碘并量化病灶內(nèi)碘含量，包括碘攝取量及碘濃度，從而直接反映腫瘤血供的信息，可用于評(píng)估肺結(jié)節(jié)的性質(zhì)[7]，但是關(guān)于雙能CT碘攝取(iodine uptake，IU)鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)價(jià)值的研究報(bào)道尚少。本研究通過分析應(yīng)用DECT檢測肺結(jié)節(jié)的碘攝取圖，旨在探討DECT在鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

材料與方法

1.病例資料

回顧性搜集2018年1月-2018年9月在我院行雙能CT增強(qiáng)掃描的200例實(shí)性肺結(jié)節(jié)患者。經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，檢查前所有患者均簽署了知情同意書。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：無鈣化且直徑≤3 cm的實(shí)性肺結(jié)節(jié)患者；行DECT前經(jīng)至少3個(gè)月隨訪病灶無變化或稍有增大者(最大層面長徑較前增大<20%)；所有結(jié)節(jié)均經(jīng)手術(shù)或穿刺病理證實(shí)；術(shù)前未接受放、化療。病例排除標(biāo)準(zhǔn)：圖像偽影明顯，影響測量(n=32)；掃描前行CT引導(dǎo)下穿刺活檢(n=45)；病灶內(nèi)存在大量壞死及空洞(n=15)。最終本研究共納入108例患者(共計(jì)112個(gè)實(shí)性肺結(jié)節(jié))，其中男54例，女54例,年齡 22～77歲。

2.檢查方法

采用第三代西門子雙能CT(Siemens Somatom Force CT)掃描儀行胸部雙能CT增強(qiáng)掃描。掃描參數(shù)：層厚5 mm，準(zhǔn)直0.6 mm×192i，0.5 s/r，螺距0.6，雙球管雙能量(球管A采用90 kV、240 mA,球管B采用Sn150 kV、165 mA)掃描。以4 mL/s的流率注射對(duì)比劑(Ultravist,370 mg I/mL，Bayer，Germany)，于對(duì)比劑注射后40 s及100 s行雙能CT掃描，得到90 kV、Sn150kV及融合能量圖像。

3.圖像分割及參數(shù)提取

將動(dòng)脈期90 kV/Sn150kV雙能量圖像行1.5 mm薄層重建后調(diào)入Siemens Dual-Energy軟件，利用Liver VNC算法重建得到虛擬平掃圖像和碘分布圖。利用lungCAD軟件自動(dòng)分割動(dòng)脈期融合圖像中每個(gè)結(jié)節(jié)的全體積感興趣區(qū)(volume of interest，VOI)，然后由兩位胸部放射科醫(yī)師(醫(yī)師1和醫(yī)師2，分別具有3年和6年的胸部影像診斷經(jīng)驗(yàn))分別手動(dòng)調(diào)整。In-house軟件自動(dòng)在虛擬平掃圖和碘分布圖上復(fù)制相同位置和大小的VOI，分段的VOI被傳送到西門子內(nèi)部軟件中，分別計(jì)算出全體積強(qiáng)化程度及碘攝取參數(shù)，包括總碘攝取量、總碘濃度(碘濃度mg/ccm=碘攝取量mg/肺結(jié)節(jié)體積ccm)、重要區(qū)(即避開結(jié)節(jié)內(nèi)壞死及空洞區(qū)域)碘攝取量及重要區(qū)碘濃度。最后在病灶同層面測量主動(dòng)脈的碘濃度，得到肺結(jié)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度=病灶碘濃度/主動(dòng)脈碘濃度)。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 20.0軟件(SPSS Inc，Chicago，IL，USA)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。定量資料的組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，定性資料的組間比較采用卡方檢驗(yàn)，以分析良惡性肺結(jié)節(jié)的臨床及病理特征。采用t檢驗(yàn)分析良、惡性肺結(jié)節(jié)的全體積強(qiáng)化程度及碘攝取參數(shù)是否存在差異。采用受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線分析全體積強(qiáng)化程度及碘攝取參數(shù)在鑒別良、惡性肺結(jié)節(jié)中的診斷效能。采用單因素及多因素回歸分析鑒別良、惡性肺結(jié)節(jié)的獨(dú)立預(yù)測因子。對(duì)兩位影像診斷醫(yī)師分別提取的影像特征采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICC)評(píng)估觀察者間的一致性。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.臨床表現(xiàn)

本研究共納入108例患者(112個(gè)結(jié)節(jié))，其中良性結(jié)節(jié)患者58例(61個(gè)結(jié)節(jié)，占54.5%，其中肺結(jié)核35個(gè)，炎性結(jié)節(jié)13個(gè)，錯(cuò)構(gòu)瘤5個(gè)，硬化性肺泡細(xì)胞瘤4個(gè)，結(jié)節(jié)病4個(gè))，惡性結(jié)節(jié)患者50例(51個(gè)結(jié)節(jié)，占44.8%，其中腺癌44個(gè)，鱗癌3個(gè)，轉(zhuǎn)移瘤4個(gè))。112個(gè)結(jié)節(jié)中通過手術(shù)確診44個(gè)，通過穿刺確診68個(gè)。

良、惡性結(jié)節(jié)患者的年齡、性別、吸煙史、肺葉發(fā)生部位、最大直徑和體積差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表1)。兩位醫(yī)師影像參數(shù)測量具有較高的觀察者間一致性(ICC為0.842～0.983)。

表1 112個(gè)結(jié)節(jié)的臨床和病理特征

2.單變量分析與ROC曲線

與良性結(jié)節(jié)相比，惡性結(jié)節(jié)的全體積強(qiáng)化程度及碘攝取參數(shù)顯著增高，兩者差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表2)。ROC曲線分析結(jié)果顯示，總碘攝取量及重要區(qū)碘攝取量的診斷準(zhǔn)確度及敏感度最高(表3、圖1)，但碘攝取量與病灶大小存在相關(guān)性，而全體積強(qiáng)化程度及碘濃度為非參數(shù)依賴性參數(shù)，故納入進(jìn)一步回歸分析。

圖1 良、惡性結(jié)節(jié)強(qiáng)化程度和碘攝取參數(shù)的ROC曲線。

表2 良性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)的多參數(shù)比較

表3 碘攝取參數(shù)和全體積強(qiáng)化程度在良、惡性結(jié)節(jié)中的鑒別診斷效能

3.多因素回歸分析

單因素回歸分析結(jié)果顯示總碘濃度及重要區(qū)碘濃度在良、惡性肺結(jié)節(jié)中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，多因素回歸分析結(jié)果提示僅重要區(qū)碘濃度可作為獨(dú)立預(yù)測因子，OR值為1.36。良惡性肺結(jié)節(jié)病例的雙能CT圖像及碘圖見圖2～5。

圖2 右肺下葉低分化腺癌患者，女，66歲。a) 雙能CT動(dòng)脈期圖像示結(jié)節(jié)(箭)呈不均勻顯著強(qiáng)化； b) 后處理軟件獲得的碘值圖像偽彩圖，結(jié)節(jié)(箭)的重要區(qū)碘濃度為1.42mg/ccm。 圖3 右肺上葉轉(zhuǎn)移性腎細(xì)胞癌患者，女，48歲。a) 動(dòng)脈期圖像示結(jié)節(jié)(箭)環(huán)形強(qiáng)化，中央壞死； b) 碘圖示結(jié)節(jié)(箭)周邊碘攝取度高，中央壞死區(qū)域幾乎無碘攝取，重要區(qū)碘濃度為1.54mg/ccm。 圖4 右肺上葉結(jié)核患者，女，42歲。a) 動(dòng)脈期圖像示結(jié)節(jié)(箭)呈輕度強(qiáng)化； b) 碘圖示結(jié)節(jié)(箭)的重要區(qū)碘濃度為0.55mg/ccm。 圖5 右肺中葉硬化性肺泡細(xì)胞瘤患者，女，55歲。a) 動(dòng)脈期圖像示結(jié)節(jié)(箭)呈輕度強(qiáng)化； b) 碘圖示結(jié)節(jié)(箭)的重要區(qū)碘濃度為1.11mg/ccm。

討 論

以往研究表明，惡性肺結(jié)節(jié)內(nèi)部持續(xù)性微血管生成，其血管豐富、血流灌注增加，強(qiáng)化程度增加。而多數(shù)良性結(jié)節(jié)新生血管較少，強(qiáng)化程度低于惡性結(jié)節(jié)[8,9]。炎性結(jié)節(jié)是一種良性結(jié)節(jié)，其血管成分比例隨疾病進(jìn)展而顯著變化，早期主要是血管增生，由于血管豐富，增強(qiáng)掃描呈顯著強(qiáng)化，其程度甚至高于肺癌[10-12]；但隨著疾病的進(jìn)展，結(jié)節(jié)內(nèi)新生血管逐漸閉塞，纖維組織增生，強(qiáng)化程度降低。本研究中病灶至少經(jīng)3個(gè)月隨訪無明顯變化，排除了急性炎性結(jié)節(jié)，因此良性結(jié)節(jié)的全體積強(qiáng)化程度低于惡性結(jié)節(jié)[分別為(17.56±1.99)HU和(31.72±2.14)HU，P<0.001)]。

以往研究以CT強(qiáng)化值>15 HU作為惡性肺結(jié)節(jié)的診斷指標(biāo)，其敏感度為98%，特異度僅為58%[13]。本研究采用ROC曲線進(jìn)行分析，以強(qiáng)化值25 HU為臨界值，預(yù)測效能最佳，但準(zhǔn)確度、特異度和敏感度分別為77.9%、83.6%和70.6%，且全體積強(qiáng)化程度不能作為獨(dú)立預(yù)測因子。因此，單純依靠CT強(qiáng)化值來區(qū)分良、惡性結(jié)節(jié)并不可靠。

近年來，雙能CT逐漸開展應(yīng)用，它可行水、脂肪、軟組織及碘物質(zhì)分離，獲得碘分布圖并量化病灶內(nèi)的碘含量[5,6]。許多研究已證實(shí)碘含量與腫瘤內(nèi)血流灌注及血管生成之間存在一定的相關(guān)性[14]。惡性結(jié)節(jié)新生微血管未成熟，基底膜不完整，內(nèi)皮細(xì)胞間隙增大，管壁通透性增加，對(duì)比劑更容易進(jìn)入血管外細(xì)胞間隙，碘攝取增加[15,16]。

本研究探討雙能CT碘攝取參數(shù)對(duì)良惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別診斷價(jià)值，通過后處理軟件獲得了碘攝取參數(shù)，包括總碘攝取量、重要區(qū)碘攝取量、總碘濃度及重要區(qū)碘濃度，將測量值由主動(dòng)脈標(biāo)準(zhǔn)化后獲得了標(biāo)準(zhǔn)化總碘濃度及標(biāo)準(zhǔn)化重要區(qū)碘濃度，排除了患者循環(huán)等因素的影響。因?yàn)閻盒越Y(jié)節(jié)內(nèi)部血管生成，血流灌注增加，且新生血管通透性增加，其碘攝取參數(shù)均高于良性結(jié)節(jié)。

通過ROC曲線分析，筆者發(fā)現(xiàn)總碘攝取量(0.804)及重要區(qū)碘攝取量(0.805)對(duì)于鑒別良、惡性肺結(jié)節(jié)的準(zhǔn)確度高于碘濃度(0.764～0.795)，但是碘攝取量與病灶大小相關(guān)，本研究中惡性結(jié)節(jié)體積大于良性結(jié)節(jié)[(分別為(11.23±18.40) 和( 5.69±10.95)ccm]，對(duì)碘攝取量的差異產(chǎn)生一定影響，而碘濃度用于測算單位面積的碘攝取量，量化了病灶內(nèi)的碘攝取量，排除了病灶大小對(duì)碘攝取的影響，因此可以有效反映結(jié)節(jié)內(nèi)部的灌注差異。

本研究結(jié)果顯示，惡性結(jié)節(jié)的重要區(qū)碘濃度高于良性結(jié)節(jié)[分別為(1.39±0.09 )和( 0.75±0.09) mg/ccm，P<0.001]，其診斷準(zhǔn)確度、敏感度及特異度均高于全體積強(qiáng)化程度。僅重要區(qū)碘濃度可作為鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)的獨(dú)立預(yù)測因子(OR=1.36)，即結(jié)節(jié)的重要區(qū)碘濃度每提升1 mg/ccm，其惡性風(fēng)險(xiǎn)將提升36%。筆者認(rèn)為惡性腫瘤由于其生長速度超過內(nèi)部血管，部分區(qū)域血流量減少，氧氣輸送減少，繼而形成壞死，因此惡性結(jié)節(jié)內(nèi)部發(fā)生壞死的比例明顯高于良性結(jié)節(jié)，當(dāng)惡性結(jié)節(jié)內(nèi)部發(fā)生壞死或由于壞死物質(zhì)流出形成空洞之后，該區(qū)域血流減少，灌注減低，碘攝取減低，而實(shí)性區(qū)域新生血管豐富，血流灌注增加。因此，重要區(qū)碘濃度即排除結(jié)節(jié)內(nèi)部壞死及空洞區(qū)域后，可以更有效地反映結(jié)節(jié)內(nèi)部的血管生成及血流灌注。

本研究存在以下局限性：①樣本量相對(duì)較少，可能對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果有一定影響；②本研究只涉及動(dòng)脈期，而缺乏靜脈期的測量數(shù)據(jù)，需進(jìn)一步研究。

綜上所述，雙能CT成像技術(shù)的碘攝取參數(shù)在鑒別診斷良、惡性肺結(jié)節(jié)方面較CT增強(qiáng)值具有更高的應(yīng)用價(jià)值。