能譜CT定量參數(shù)對結節(jié)/腫塊樣肺炎與肺癌的鑒別診斷價值

王君鑫，牛丹丹，孫玉清，楊晨曉，賈守強

肺炎為臨床常見且多發(fā)疾病，部分肺炎呈結節(jié)或腫塊樣表現(xiàn)，其與肺癌的鑒別成為影像診斷工作一大難點[1]。常規(guī)CT掃描對肺內(nèi)占位的鑒別僅局限于病灶大小、邊緣等形態(tài)特征分析，在兩者的鑒別診斷中存在很多重疊之處[2]。能譜CT成像突破常規(guī)CT單參數(shù)成像局限性，不僅可以觀察常規(guī)混合能量圖像，而且能獲得40～140 keV不同水平單能量圖像、不同基物質(zhì)圖像(碘/水、碘/鈣等)，為肺內(nèi)病變鑒別診斷提供了一種新思路。本研究通過比較結節(jié)/腫塊樣肺炎與肺癌能譜CT定量參數(shù)的差異，初步探討CT能譜模式增強掃描對肺內(nèi)病變的鑒別診斷價值。

材料與方法

1.一般資料

回顧性分析濟南市人民醫(yī)院2018年8月-2019年12月行胸部CT平掃發(fā)現(xiàn)肺內(nèi)病變并于1周內(nèi)行能譜模式雙期增強掃描的43例患者的病例資料。男24例，女19例；年齡41～83歲，平均62±8歲。納入標準：①患者均為首次檢查，CT檢查前未進行過任何藥物或手術治療；②無碘對比劑不良反應病史，無甲狀腺功能亢進、嚴重肝、腎功能不全病史；③病例經(jīng)手術或穿刺病理證實，部分炎癥病例經(jīng)臨床隨訪觀察到結節(jié)/腫塊減小或消失；④患者能配合檢查，圖像質(zhì)量符合診斷及后處理操作要求。

2.檢查方法

所有患者檢查均在能譜CT(Revolution CT，GE Healthcare，Mliwaukee，美國)上進行掃描。首先行120 kVp常規(guī)胸部平掃，掃描方向為頭足方向，掃描范圍從胸廓入口到膈肌水平。平掃完成后進行能譜模式雙期增強掃描：管電壓行高、低能量(80 kVp、140 kVp)瞬時(0.5 ms)切換，自動毫安，采用雙筒高壓注射器，經(jīng)肘靜脈注射碘海醇(300 mg I/mL)70 mL，注射流率4 mL/s，隨后以相同流率注射生理鹽水20 mL。選取支氣管分叉下方水平同層胸主動脈監(jiān)測CT值，觸發(fā)閾值180 HU，到達閾值后延遲10 s掃描獲得動脈期圖像，第1期掃描結束30 s后進行第2期靜脈期掃描。其他掃描參數(shù)包括：機架每周旋轉(zhuǎn)時間0.6 s，螺距1.35：1，探測器寬度16 cm，層厚和層間隔均為5 mm，視野400 mm×400 mm。

3.數(shù)據(jù)測量

原始數(shù)據(jù)被重建為層厚1.25 mm、層間隔1.25 mm圖像并傳輸至ADW 4.7工作站(GE HealthCare，美國)。采用GSI Viewer軟件包自動計算并獲得40～140 keV共101個不同keV水平單能量圖像及碘-水基物質(zhì)圖像，由兩位影像診斷醫(yī)師共同協(xié)商分別在動脈期(arterial phase，AP)及靜脈期(venous phase，VP)的碘基偽彩圖中勾畫ROI，ROI選擇腫塊強化最明顯區(qū)域，并盡量避開壞死組織、空洞、鈣化及血管等，采用復制-黏貼功能盡可能保證同一病灶ROI形狀、大小和位置在動脈期及靜脈期一致。軟件自動計算興趣區(qū)(ROI)內(nèi)碘值(iodine concentration，IC)、水值(water concentration，WC)并生成病灶能譜曲線，同時測量病灶同層面主動脈碘值(iodine concentration，ICAO)。通過公式計算能譜曲線斜率λHU40-70、標準化碘濃度(normalized iodine concentration，NIC)、動-靜脈期標準化碘濃度差值(difference of NIC，dNIC)、動-靜脈期碘濃度差值(difference of iodine concentration，dIC)。公式分別為：λ(HU40-70)=|HU40-HU70|/30；NIC=IC/ICAO；dNIC=|NICAP-NICVP|；dIC=| ICAP-ICVP |。

4.統(tǒng)計學分析

結 果

共43例患者納入研究，肺癌27例，最大直徑7 cm，平均(4.2±2.51) cm；結節(jié)/腫塊型肺炎16例，最大直徑9 cm，平均(5.4±3.34) cm。能譜模式增強掃描動脈期肺癌碘值、能譜曲線斜率λHU40-70、NIC均低于結節(jié)/腫塊樣肺炎(圖1、2)，差異有統(tǒng)計學意義(表1、2)。靜脈期肺癌碘值、能譜曲線斜率λHU40-70、NIC與結節(jié)/腫塊樣肺炎差異無統(tǒng)計學意義。肺癌dIC低于結節(jié)/腫塊樣肺炎，差異有統(tǒng)計學意義(表2)。動脈期及靜脈期能譜掃描所測水值及dNIC在肺癌與結節(jié)/腫塊樣肺炎中差異均無統(tǒng)計學意義(表1、2)。

表1 肺癌和結節(jié)/腫塊樣肺炎能譜CT掃描各參數(shù)比較

表2 肺癌和結節(jié)/腫塊樣肺炎能譜CT標準化參數(shù)比較

圖1 女，79歲，肺小細胞癌。a) CT平掃縱隔窗示左肺下葉團塊樣軟組織密度灶(箭)，邊緣淺分葉，大小約4.4cm×3.1cm； b) 能譜模式增強掃描動脈期碘基圖，病灶動脈期碘值為(27.04±7.85)×100μg/cm3； c) 能譜模式增強掃描動脈期病灶所測能譜曲線，斜率為3.92。 圖2 男，66歲，結節(jié)樣肺炎。a) CT平掃縱隔窗示右肺下葉不規(guī)則結節(jié)樣軟組織密度灶(箭)，邊緣淺分葉改變，大小約2.2cm×0.9cm； b) 能譜模式增強掃描動脈期碘基圖，病灶動脈期碘值為(38.9±7.38)×100μg/cm3； c) 能譜模式增強掃描動脈期病灶所測能譜曲線，斜率為5.89。

選取上述差異有統(tǒng)計學意義的參數(shù)(動脈期碘值、動脈期斜率λHU40-70、動脈期NIC及dIC)繪制ROC曲線(圖3)，曲線均位于參考線之上，動脈期碘值曲線下面積(area under curve，AUC)最大(AUC=0.78)，取碘值閾值為28.4 μg/cm3時鑒別肺癌與結節(jié)/腫塊樣肺炎的敏感度和特異度分別為89%、75%。

討 論

CT是肺內(nèi)結塊樣病變診斷與鑒別診斷的主要影像學檢查方法，近年來隨著CT軟硬件設備的發(fā)展和廣泛應用，肺內(nèi)病變診斷的敏感性大大提高，但特異性仍存在些許不足[3]。常規(guī)CT主要通過觀察病灶形態(tài)和強化方式等進行診斷，成像參數(shù)較為單一且受觀察者經(jīng)驗影響較大[4]。能譜成像作為近年來新興的CT科研平臺，突破常規(guī)CT掃描單參數(shù)成像的局限性，一次掃描可同時獲得混合能量圖像、40～140 keV單能量圖像、基物質(zhì)圖像(碘/水、碘/鈣)等，使CT成像從宏觀形態(tài)學進入物質(zhì)微觀定量研究領域[5]，在肺內(nèi)結節(jié)/腫塊的診斷與鑒別、腫瘤分級及腫瘤同源性分析中展現(xiàn)出重要作用[6]。

圖3 肺癌和結節(jié)/腫塊樣肺炎動脈期碘值、動脈期能譜曲線斜率λHU40-70、動脈期NIC及dIC的ROC曲線圖，所有曲線均位于參考線之上，動脈期碘值AUC最大，為0.78。

研究表明能譜CT的碘值能準確測量組織內(nèi)碘含量，可作為腫瘤灌注和血管生成的重要影像標志物[7]。Hou等[8]研究表明能譜模式雙期增強掃描所得肺癌標化碘濃度明顯低于肺炎性腫塊，可作為鑒別肺癌與炎性腫塊的新方法。所以本研究以碘-水基物質(zhì)對肺內(nèi)結節(jié)/腫塊樣病灶進行分析，結果顯示結節(jié)/腫塊樣肺炎動脈期碘值明顯高于肺癌，差異有統(tǒng)計學意義，當?shù)庵荡笥?8.4 μg/cm3時對肺內(nèi)炎性結節(jié)/腫塊診斷敏感度高達89%。為進一步消除對比劑注射劑量、注射流率及個體間血液循環(huán)差異對肺內(nèi)病灶碘值測量的影響，筆者以病灶層面主動脈碘值為參照測量了病灶的標化碘濃度，結果顯示肺內(nèi)炎性病灶動脈期NIC為0.28±0.06，高于肺癌組動脈期NIC值0.23±0.04，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。該結果更加精確地表明肺內(nèi)炎性結節(jié)/腫塊的動脈期血流灌注高于癌性病灶。這種差異可能因為炎癥病灶急性期釋放大量炎癥介質(zhì)，這些介質(zhì)將誘導病灶周圍小動脈及毛細血管擴張，血管通透性增加；而且炎癥導致的水腫可壓迫回流靜脈，使組織靜水壓升高。兩種因素相互作用使活動性炎性組織的血流灌注高于癌性病灶[9]。而碘是CT增強對比劑主要成分，組織碘值多少可一定程度反應組織血流動力學狀態(tài)。所以碘圖可較常規(guī)CT更加敏感而準確的反應組織強化程度，從而獲得更高的診斷敏感度及特異度。有文獻研究表明肺癌回流的淋巴管數(shù)量較正常肺組織明顯減少，對比劑在癌癥組織內(nèi)滯留時間延長，所以對比劑在肺癌組織的灌注是一個緩慢流出的過程[10]。所以本研究進一步比較了肺內(nèi)占位動-靜脈期標化碘濃度差值及碘濃度差值，結果顯示肺癌與肺內(nèi)結節(jié)/腫塊樣肺炎的dIC分別為3.90±3.19、7.90±5.31，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，與文獻研究結果類似，表明癌性組織血流流出速度較炎性組織慢。但dNIC在兩組間差異無統(tǒng)計學意義，筆者分析認為標化碘濃度以病灶同層主動脈為參考值，主動脈內(nèi)碘值變化在動-靜脈期間差異較大，可能會稀釋部分病灶碘值變化而導致差異無統(tǒng)計學意義。

能譜衰減曲線描述了物質(zhì)在不同能量X射線照射下的衰減情況，與物質(zhì)密度緊密相關，可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)CT難以區(qū)別的物質(zhì)細微特征，理論上不同化學構成的組織具有不同的能譜衰減曲線[11]。肺炎與肺癌作為不同病理類型肺內(nèi)病變，有著不同的組織細胞結構，也可能有著不同的能譜衰減曲線[12]。能譜曲線差異可以用曲線斜率來進行定量估評。研究表明能量越低不同物質(zhì)間CT值差別越大，圖像中組織的對比度就越大[12]。所以本研究選取40～70 keV區(qū)間計算能譜曲線斜率，結果顯示結節(jié)/腫塊樣肺炎能譜曲線相對陡直，斜率較大，腫瘤病變能譜曲線相對平緩，兩組在動脈期所測曲線斜率差異具有統(tǒng)計學意義。表明動脈期40～70 keV能譜曲線斜率可作為結節(jié)/腫塊樣肺炎與肺癌鑒別的定量指標。

本研究初步探討能譜CT在鑒別肺癌與結節(jié)/腫塊樣肺炎中的應用，存在一定局限性：所采集病例數(shù)量有限，未能夠進行大樣本研究，未對不同大小的結節(jié)與腫塊樣病變進行細分；未對不同分化程度、不同病理類型的肺癌及肺炎的不同分期做出分析，對此仍需要繼續(xù)擴大研究樣本量做深入分析。

綜上所述，能譜模式CT雙期增強掃描在結節(jié)/腫塊樣肺炎與肺癌鑒別診斷中具有很大潛能，可利用多參數(shù)成像優(yōu)勢，明顯提高肺炎性病灶與肺癌診斷敏感性與準確性。