宝石能谱C T在提高非小细胞肺癌术前淋巴结转移状态准确性中的初步研究△

王玉婕 黄遥唐威 吴宁

北京协和医学院中国医学科学院肿瘤医院影像诊断科，北京100021

肺癌是危害人类健康最常见的恶性肿瘤，居恶性肿瘤死亡原因第一位；2014年美国国家卫生统计中心的数据显示，肺癌在男性恶性肿瘤死亡病例中占28.0%，在女性中占26.0%[1]。尽管肺癌的现代临床治疗已取得了很大进展，但患者的5年生存率仍较低，为14%～18%[1-2]。肿瘤的临床分期是影响NSCLC治疗方案及预后的主要因素，Ⅰ期、Ⅱ期的NSCLC患者主要接受手术治疗，而Ⅲ期、Ⅳ期的NSCLC患者则往往失去了手术机会，需接受局部放疗或全身化疗[3-6]。目前，术前诊断淋巴结转移的方法主要包括胸部螺旋CT扫描、MRI或PET-CT扫描等无创性检查方法，但都具有一定的局限性[7-10]；纵隔镜下活检、支气管镜引导下穿刺或超声内镜导引下穿刺活检等检查方法可作为术前淋巴结分期的重要补充，但均为有创的检查方法，术后可能出现的并发症限制了它们的应用[11-12]。宝石能谱CT扫描作为一种新的无创性检查方法，可提供额外的能量成像信息，有望为NSCLC的纵隔淋巴结转移状态的诊断提供帮助。本研究对宝石能谱CT在提高NSCLC术前淋巴结转移状态准确性判断方面进行了初步探索。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2014年2月8日至2014年6月2日，前瞻性收集因怀疑肺内病变并于我院首诊的患者125例，签署知情同意书后，予以胸部能谱CT增强扫描。排除40例未在我院接受手术治疗或术后诊断为脓肿、结核、慢性炎症、错构瘤等良性病变的患者及26例肺内非实性结节（能谱曲线测量偏倚大）患者后，本研究共入组59例患者，均于我院胸外科接受肿物楔形切除术或肺叶切除术，并接受淋巴结清扫术，病理诊断为NSCLC，且不合并其他肿瘤病史，具备完整、准确的临床资料。其中男性50例（84.7%），女性9例（15.3%），中位年龄为60岁（33～78岁）。19例无明显症状，于体检时发现肿物；40例伴咳嗽、咳痰、痰中带血、胸痛等呼吸系统症状。

1.2 检查方法

采用宝石能谱CT（GE Discovery CT 750HD）在能谱扫描模式下行增强CT扫描；非离子型对比剂使用剂量为300 mgI/ml，高压注射器3.0 ml/s经肘静脉团注；延迟35 s扫描，X线球管旋转时间为0.5 s，准直器宽度为40 mm，扫描层厚及层间距均为5 mm，FOV为40 cm，自动毫安，80～140 kVp瞬间（0.5 ms）切换，扫描范围自胸廓入口至肺底。

1.3 图像分析

在单能重建算法下，原始数据被重建为层厚1.25 mm的图像集，并被传至GE Healthcare AW 4.6后处理工作站，由两位分别有3年及10年胸部肿瘤影像诊断经验的医生在不告知病理结果的情况下根据形态学标准（以横切面淋巴结最大短径≥10 mm作为转移淋巴结的形态学诊断标准）对淋巴结是否转移作出判断，并利用能谱CT后处理软件GSI Viewer对扫描所得的101幅单能量图像（40～140 keV，间隔10 keV）进行能谱分析。为保证感兴趣区（region of interest，ROI）勾画的准确性并减小误差，本组病例排除了短径＜5 mm的淋巴结及明确良性的钙化淋巴结，避开坏死及血管区域，分别选取原发灶、淋巴结最大截面及其上下两个层面作为ROI。根据公式λHu=（CT40keV－CT100keV）/60 keV分别计算原发灶及淋巴结ROI的能谱曲线斜率三次，并计算出平均值；根据公式斜率比值λHu=λHu1/λHu2（λHu1和λHu2分别代表淋巴结和原发病灶的能谱曲线斜率）计算淋巴结斜率与原发病灶斜率的比值。

1.4 手术病理分析及分组

参照Mountain-Dressler区域淋巴结分区系统，将区域淋巴结分为14个区[6]；胸外科手术医生于术前复阅患者的胸部CT图像，对清扫各区域淋巴结进行标记。手术标本经10%中性福尔马林溶液固定，石蜡包埋、切片，经苏木精-伊红染色，然后由具有10年以上病理诊断经验的医生阅片诊断。结合手术记录，病理诊断的结果为右肺病变35例，左肺病变24例；其中腺癌36例，鳞癌23例。按淋巴结转移状态将其分为转移组与未转移组，59例NSCLC患者自手术清除淋巴结共96枚，其中转移淋巴结31枚，未转移淋巴结65枚（表1）。

表1 转移组及未转移组淋巴结在各分区的分布情况（枚）

1.5 统计学分析

以组织病理学结果为金标准，计算CT形态学诊断标准的敏感性、特异性和准确性。

利用SPSS 19.0软件进行统计数据分析，计数资料用率表示，进行χ2检验，计量资料用均数±标准差表示，进行独立样本t检验。采用ROC曲线分析，确定λHu比值鉴别淋巴结转移的最佳临界值，并计算采用该临界值诊断淋巴结转移的敏感性、特异性、准确性。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 CT形态学诊断结果

本研究中共96枚淋巴结，短径范围为5～24 mm，中位值为9.5 mm。转移组淋巴结31枚，短径范围为7～24 mm，中位值为12 mm；未转移组淋巴结65枚，短径范围为5～15 mm，中位值为8 mm（图1和图2）。其中小于10 mm的转移组淋巴结7枚（22.6%，7/31）；大于10 mm的未转移组淋巴结22枚（33.8%，22/65）。本研究以淋巴结横切面短径≥10 mm为诊断标准，其诊断淋巴结转移的敏感性为87.1%，特异性为61.5%（表2），准确性为69.8%。

2.2 能谱曲线分析结果

本研究中的96枚淋巴结及59个原发病灶均行GSI viewer能谱曲线分析（表3）。转移组淋巴结（31枚）能谱曲线斜率与原发灶（17灶）能谱曲线斜率之间差异无统计学意义（P＞0.05），未转移组淋巴结（65枚）与原发灶（42灶）能谱曲线斜率之间差异具有显著的统计学意义（p＜0.05）；转移组与未转移组的斜率比值λHu之间的差异具有显著的统计学意义（p＜0.05）。以约登指数最大的切点为临界点（0.549），确定斜率比值λHu诊断淋巴结转移状态的最佳临界值为1.31，曲线下面积（area under the curve，AUC）为 0.789，此值诊断的敏感性、特异性和准确性分别为64.6%、90.3%和82.0%（图3）。

3 讨论

肺癌淋巴结分期一直是备受临床医生关注的问题，其影响NSCLC患者治疗方案的选择及预后评价；对于不伴有远处转移的患者，淋巴结转移便成为决定治疗方案的关键因素，N2期、N3期患者不首选单纯手术治疗，推荐采用化疗、手术及术后放疗的综合治疗方案[13-14]。目前最常用的检查手段为胸部螺旋CT扫描，根据淋巴结的形态学表现鉴别其良恶性；在以淋巴结直径≥10 mm作为判定淋巴结转移的标准时，诊断的敏感性、特异性分别为51%和85%，提示该诊断标准存在一定的局限性，因为部分短径＜10 mm的淋巴结也可能存在转移，而增大的淋巴结则不一定存在转移[7，14]。本研究以淋巴结短径≥10 mm作为判断淋巴结转移的标准，得出的诊断敏感性、特异性和准确性分别为87.1%、61.5%和69.8%。在经病理证实的结果中，7枚（22.6%）转移组淋巴结的短径＜10 mm；2.3.8%）未转移组淋巴结的短径＞10 mm，表明CT形态学诊断淋巴结转移状态存在很大的局限性。近年来，多位学者提出CT灌注成像、MRI、PET-CT有助于鉴别淋巴结的良恶性，但CT灌注成像的辐射剂量大、MRI的空间分辨率低、PET-CT的假阳性率高及价格昂贵等缺点限制了它们的应用[8，13-14]。

表3 转移组与未转移组淋巴结、原发灶能谱曲线斜率的比较

能谱CT成像以瞬时双kVp切换为特性，采用单X线球管瞬时进行高低能切换的成像方式，在0.5 ms内实现80～140 kVp的高速切换，可获得一系列特定能量水平的CT图像，即单能量（keV）图像。其与常规CT（kVp）图像比较，能够有效规避射线的硬化效应，在每一个单能量水平都对应得到一个精确的CT值，从而形成CT值随keV值变化的能谱衰减曲线。不同能量水平的CT值即反映了淋巴结在不同能量水平下的质量吸收系数，而能谱衰减曲线就反映了质量吸收系数随能量变化的关系[15-17]。因能量较高时X线衰减系数随keV的变化不大，常用40～100 keV之间X线衰减系数（Hu）的变化来代表能谱曲线的斜率[16]。本研究便是通过计算40～100 keV之间能谱曲线的λHu代表曲线斜率；另外，因注射造影剂与体循环时间间隔不同可导致CT值的差别，为了减小这种误差[18]，本研究采用淋巴结斜率与对应原发灶斜率的比值λHu，在转移组淋巴结与未转移组淋巴结之间进行统计学分析。

在物理学上，不同物质都有独特的能谱曲线；在医学上，能谱曲线形状类似或走行一致则反映具有同样的结构及病理类型[15-17，19]。恶性肿瘤细胞从原发灶脱落后黏附于基底膜，降解细胞外基质，侵入血管和淋巴管进入循环系统，并在特定部位通过细胞增殖和血管生成的方式形成转移灶。因此，恶性肿瘤转移灶（包括转移性淋巴结）的病理生理特征、影像学表现等均与原发肿瘤类似，导致两者的能谱曲线特性也类似[20]。本研究对59例患者96枚淋巴结的分析结果显示，转移组淋巴结的能谱曲线斜率与原发灶能谱曲线斜率之间的差异无显著的统计学意义（P=0.627），体现出转移淋巴结与肺癌原发灶的同源性；未转移组淋巴结的能谱曲线斜率则显著高于原发灶的曲线斜率（P=0.000），同理提示未转移淋巴结与原发灶不具有同源性，这些均与既往文献报道相符[20]。Li等[18]对38例颈部肿瘤患者的分析显示，转移淋巴结与原发灶的能谱曲线斜率比值为（0.92±0.09），未转移淋巴结与原发灶的能谱斜率比值为（0.72±0.08），两者间的差异具有非常显著的统计学意义（P=0.000）。本研究同样分析了NSCLC纵隔淋巴结与原发灶的能谱曲线斜率比值λHu，显示该比值在转移组（1.05±0.26）与未转移组（1.54±0.59）之间的差异有非常显著的统计学意义（P=0.000），而且前者的比值更接近于1.00，表明转移淋巴结与肺癌原发灶具有同源性。另外，本研究得出斜率比λHu鉴别NSCLC纵隔淋巴结转移的最佳临界值为1.31，而该点的诊断敏感性、特异性和准确性分别为64.6%、90.3%和82.0%，其特异性及准确性均明显高于同组淋巴结经单纯CT形态学诊断标准获得的数据（分别为61.5%和69.8%），表明能谱曲线分析可以提高淋巴结良恶性诊断的特异性，有望成为CT形态学诊断的重要补充，从而提高NSCLC术前淋巴结分期的准确性，指导临床治疗方案的制定。

不过，本研究尚存在一定的局限性。首先，为保证ROI选取的准确性，本研究的病例排除了肺内非实性结节及短径（＜5 mm）的淋巴结，因此，缺少针对此部分病例及淋巴结的分析数据，有待在今后的研究中予以补充；其次，本研究仅分析了能谱曲线斜率，尚需要扩大样本量对病变的碘含量及水含量等定量参数开展进一步的研究。

综上所述，能谱CT作为一种新兴技术，具有多参数成像及定量分析的优势，其在临床中的应用越来越广泛，也为临床治疗方案的选择及患者 预后的预测等提供了更有利的技术支撑。

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