杨　倩，张永林，麦卫平，陈　强

（1.山西医科大学医学影像学系，山西 太原 030001；2.山西医科大学第二医院影像科，山西 太原 030001）



综述

能谱CT定量分析肺癌病理类型及纵隔淋巴结的临床应用

杨倩1，张永林2，麦卫平1，陈强1

（1.山西医科大学医学影像学系，山西 太原 030001；2.山西医科大学第二医院影像科，山西 太原 030001）

能谱CT是一种具有能谱成像功能的MSCT，通过其特有的能谱扫描及技术特征，可得到病灶的能谱分析图及能谱曲线，开创了多参数、定量分析的新型成像模式，能够客观反映病变的组织特征，对确定病变的组织来源和范围、鉴别诊断等具有研究价值。目前肺癌病理类型及累及的纵隔淋巴结的诊断金标准是组织活检细胞学检查，但其为有创检查。能谱CT通过对能谱曲线及物质定量分析，显著提高对肺癌病理类型、纵隔淋巴结转移诊断及鉴别诊断的准确性，必将成为诊断与评估肺内肿块及其病理类型的重要方法，值得深入研究。

能谱CT；肺肿瘤；病理学；纵隔；淋巴结；体层摄影术，X线计算机

肺癌是指起源于支气管黏膜上皮的恶性肿瘤，其发病率及死亡率居各类癌症之首，好发于40岁以上的男性［1］。近几年，肺癌发病率不断上升，女性肺癌发病率也呈明显上升趋势，肺癌的病理学类型也发生明显变化［2］。2011年WHO按细胞类型将肺癌分为9类：鳞癌、腺癌、小细胞癌、大细胞癌、腺鳞癌、类癌、唾液腺型癌、肉瘤样癌、未分化癌。其中，腺癌占31.5%、鳞癌占29.4%、小细胞肺癌占17.8%、大细胞肺癌占9%、其他类型肺癌占21.6%，以前4类常见［3］。肺癌的定性诊断对临床治疗及预后至关重要。目前肺癌诊断常用的影像学技术有CT、PET、MRI等［4］，定性诊断仍依靠临床病理活检。宝石能谱CT的出现有望对肺癌及其不同病理类型的诊断提供新思路。

1　宝石能谱CT成像的技术原理及应用

宝石能谱CT（Discovery CT 750 HD）引入的能谱成像技术由原来的能量成像跃变为能谱成像［5］，打破了以往普通CT依靠CT值单参数成像的诊断模式，从单参数CT扫描成像转换成多参数成像，使CT诊断由形态学进入了功能学领域，为各种疾病的评估提供了新的策略［6-7］。

1.1宝石能谱CT技术原理CT是通过计算物质对X线的衰减系数来成像的，因为任何物质的X线吸收系数可由其他任意2种基物质的X线吸收系数来决定，即任何物质都有其对应的X线衰减特征吸收曲线，而物质对X线的吸收是随着X线能量变化而变化的，这就是CT能谱成像的基本原理［8-9］。CT能谱成像时，能在瞬时进行不同能量（140、80 kV之间）的快速切换，同时采集2组能量信息，对2种能量数据运用投影模式解析，可产生一系列单能图像，能够消除伪影引起的CT值的“漂移”［10］。

1.2宝石能谱CT的主要技术能谱成像作为CT的一项新技术，将所扫描的图像进行分析和测量，在肿块实质均匀区的最大截面选择ROI，尽量避开肿块坏死、囊变、空洞、钙化及血管区［11］，运用同步选取功能，保证同一肿块在平扫、各期重建图像中选择的ROI大小、位置、形态一致，可得到40～140 keV不同能量水平的单能量图像、CT值能谱曲线图、有效原子序数图（Eff-Z Analysis）、碘（水）基图等。通过不同的参数图像测量ROI 40～140 keV（间隔10 keV）不同能量水平的CT值、钙含量和碘（水）密度，并计算标准化碘（水）密度，即标准化碘（水）密度=病灶碘（水）密度（g/L）/主动脉碘（水）密度（g/L）；测量并计算能谱曲线斜率，即曲线斜率=（CT80-CT40）/（80-40）；测量ROI的有效原子序数，并计算标准化有效原子序数。

能谱CT的引进，使得能谱成像技术广泛应用于临床实践，能够发现常规CT不能发现的病灶，对病变的早期诊断、精确定位、富血供小肿瘤的检出、肿瘤分级及不同组织来源肿瘤的检出均具有重要诊断价值。CT宝石能谱成像和自适应统计迭代重建（ASIR）可降低辐射和碘对比剂剂量，减少对人体的伤害［12］。以下技术在肺癌的早期诊断及鉴别诊断中已得到初步应用［5，13-14］。

1.2.1单能量成像CT值是CT密度的量化标准，CT值受不同能量值的影响，能量值越大，CT值越小。因此，可得到40～140 keV不同单能量水平的单能量图像，每个单能量值所对应的CT值的变化，在坐标系中描述出来，即能谱曲线图［15］。某一组织成分由99%水分子组成，能谱曲线的形态近似水平线［11］；组织成分由脂肪组成，能量值随CT值增大而增大，能谱曲线的形态近似上升型；组织成分由肌肉等其他成分组成，能量值越大，CT值越小，能谱曲线的形态近似下降型。能谱曲线可行同源性分析，来自同一成分的组织，曲线形态一致或相似，如肺癌、纵隔淋巴结肿大，分析两者的组织成分，所得能谱曲线形态一致，说明两者组织成分相似，纵隔淋巴结转移可能性大。根据能谱曲线测量40～80 keV曲线斜率的值，可鉴别肿瘤良恶性。能谱曲线的优点是能够进行同源性分析、良恶性判断，这对于提高图像质量、病变检出和定性诊断等有一定的价值［16］。由于物质在不同能量水平下衰减的不同，在某一单能量水平下，病灶与实质脏器之间衰减差异可达到最大。此时，噪声值最低，这一单能量水平即为该病灶的最佳单能量（keV）值［9］。最佳keV值单能量图像对应最佳对比噪声比（CNR）。能谱CT成像可提供CNR最佳单能量图像及碘（水）基图像，有利于提高实质脏器病灶的检出率，以及发现、诊断一些小病灶［9，17］。

1.2.2物质分析CT增强扫描对比剂的主要成分是碘（利用碘在体内的分布不同），能谱CT成像将水与碘作为最基本的物质，可进行物质定量分析。利用宝石能谱CT成像技术CT扫描得到碘基图像，可在基物质图像上准确地测量碘含量，进而反映组织血流动力学情况。能谱CT成像碘基图能够很好地反映病理状态下，肺实质血流动力学的变化，并同时提供功能和解剖信息［9］；通过物质分析，得到各物质不同的有效原子序数［18］；通过能谱CT的技术特征可提供140 kV时的单能CT（SECT）图像，并重建出不同物质密度的CT图像，并能够重建出各种单能量（如40、41、42……140 keV）下的CT图像和有效原子序数图像［19-21］。有效原子序数表达混合的物质原子序数，是描述测量区域组成成分的定量指标，可根据不同组成成分鉴别诊断某些病变。

2　不同影像学技术对肺癌诊断的对比研究

影像学诊断技术的快速发展，为临床肺癌的诊断提供了可靠的影像学依据［22-23］。

2.1CT常规CT检查及研究主要是关注肺癌形态学方面的特征，如肿瘤大小、形态、边界、密度，以及肺门、纵隔淋巴结肿大。尤其是国际癌症联合委员会（AJCC）-国际抗癌联盟（UICC）1996年新标准中使用了CT上较清楚的解剖结构作为淋巴结分界的标记，因而在横断面CT图像上对淋巴结的定位更加容易和准确。虽然国内外有文献［3，22，24］报道肺部病变在形态学上存在一定差异，但异病同影现象的存在增加了诊断的难度，降低了诊断准确率。肺癌的CT动态增强扫描（包括肺灌注）可反映肿瘤微循环的定量灌注信息，并有效鉴别肿块的良恶性，Eastwood等［25］研究发现，肺灌注诊断恶性特异度为59.6%，敏感度为97.3%，准确度为78.5%，但无法判断恶性肿瘤的病理分型，同时CT动态增强扫描辐射剂量非常大，给患者带来不必要的辐射危害［26-27］。

宝石能谱CT作为一种功能性成像，具有以往CT没有的功能，对肺癌的研究具有重要的诊断价值，如能谱CT可用于早期肺癌筛查，能够扫描出常规CT不能发现的小病灶，并能提高图像质量［28］；可选择CNR最佳单能量图像，显示最佳病灶；可在肺癌病灶中进行物质定量分析鉴别诊断良恶性等；通过单能量图像、碘（水）基图、钙基图、CT值能谱曲线图、有效原子序数图等，了解肺癌的组织病理学信息［15］。Matsumoto等［29］研究表明，在各种疾病（包括肺、肝、甲状腺肿瘤）的诊断及鉴别诊断上，通过物质分析（计算标准化碘密度），能谱CT明显优于常规CT，且能够显著提高图像质量。通过计算能谱曲线斜率，也能对肿瘤（如甲状腺肿瘤）的良恶性进行鉴别诊断［30］。

目前，能谱CT对于淋巴结的研究仍处于初步阶段，但王玉婕等［31］认为能谱曲线分析有助于提高非小细胞肺癌术前淋巴结转移状态判定的准确性；Dong等［32］报道能谱CT能够鉴别诊断肺癌成骨细胞骨转移。能谱CT为肺癌纵隔淋巴结转移的准确诊断提供了一种新的无创性检查方法，有利于提高肺癌术前分期的准确性［11］。

2.2MRI由于肺部信号弱和呼吸运动伪影的干扰，呼吸系统大多数疾病不适宜MRI检查，但全身弥散加权成像（WB-DWI）用于疑似非小细胞肺癌淋巴结转移患者的早期筛查，结合ADC值测定及常规MRI、CT图像，在非小细胞肺癌淋巴结转移诊断与鉴别诊断方面具有一定的价值［33］，但在区分淋巴结不同病理特征的能力上存在局限［34］。

2.3PETPET可早期发现原发肿瘤及转移病灶［35］，在诊断肺癌纵隔淋巴结转移及远处转移方面均比CT优越，FDG-PET检测淋巴结转移侵犯的敏感度和特异度可与纵隔镜相媲美［36］。但PET检查复杂、价格高不易普及。

3　宝石能谱CT对肺癌病理类型的研究

宝石能谱CT通过得到不同能量水平的单能量图像及CT值，对病灶进行能谱参数测量与分析，包括CT值能谱曲线图、能谱曲线斜率、钙含量、碘（水）基图、碘（水）密度、标准化碘（水）密度、有效原子序数图。

能谱CT成像能提供40～140 keV之间一系列不同病理类型肺癌的连续能量图像，因此可选取最佳CNR下的单能量图像进行鉴别。王雪梅等［6，11］认为不同病理类型的肺癌在70 keV单能量下均可获得最佳单能量图像，使病灶更易检出。肺鳞癌、肺腺癌与小细胞肺癌在不同单能量下CT值之间差异均有统计学意义［5-6，11，37］；肺鳞癌与腺癌的强化能谱衰减曲线在同一坐标系中显示出来，鳞癌在不同单能量下的CT值均高于腺癌，即肺鳞癌与腺癌在40～50 keV之间的CT值差异有统计学意义［38-39］；肺腺癌与小细胞肺癌的强化能谱衰减曲线在同一坐标系中显示出来，不同单能量下其CT值之间的差异有统计学意义，随着能量值的升高，差异越显著［38-40］；肺鳞癌与小细胞肺癌的强化能谱衰减曲线在同一坐标系中显示出来，不同能量水平下，CT值差异均有统计学意义。小细胞肺癌的CT值普遍高于鳞癌和腺癌，其能谱曲线均随着能量的增加而降低，肺鳞癌与腺癌的能谱曲线较相近［5，40］。但是有文献［15］指出，小细胞肺癌在40～70 keV能量水平的CT值低于非小细胞肺癌。

通过测量计算能谱曲线斜率得出：小细胞肺癌＞鳞癌＞腺癌，尤其是曲线斜率鉴别鳞癌和腺癌具有较高的灵敏度（86%）和特异度（89%），不同病理类型的肺癌，能谱曲线斜率差异均有统计学意义［6，39-40］，但郭乃才［37］指出不同病理类型的肺癌在不同单能量下成像，曲线斜率差异无统计学意义。

不同病理类型的肺癌钙含量的测定：鳞癌的钙含量显著高于小细胞肺癌和腺癌，差异有统计学意义；小细胞肺癌和腺癌之间的钙含量差异无统计学意义［41］。通过测量碘密度、水密度得出：腺癌、小细胞肺癌碘密度明显高于鳞癌，腺癌与小细胞肺癌之间碘密度差异无统计学意义，不同病理类型的肺癌水密度无显著差异［15，40］。标准化碘密度和标准化水密度对肺部占位性病变的良恶性鉴别具有一定的诊断价值，但对于肺癌不同病理类型的鉴别受到限制，仅王雪梅等［6］研究指出鳞癌标准碘含量高于腺癌。

平扫时测量不同病理类型肺癌的有效原子序数，差异具有统计学意义，鳞癌、腺癌的有效原子序数均小于小细胞肺癌［6］。

4　宝石能谱CT对纵隔淋巴结转移的评估

淋巴结转移是肺癌常见的扩散途径，能谱CT对淋巴结评估、肺癌分析及治疗和预后评估具有重要的临床价值。目前，国内宝石能谱CT对纵隔淋巴结转移的诊断，研究少且结果各异。因为每一种物质都有其特有的能谱曲线，在医学上，能谱曲线的形状类似和（或）走行一致提示类似或同样的结构和病理类型［11］。即运用能谱曲线进行同源性分析，可判断纵隔肿大淋巴结的病理类型及是否转移。

刘金刚等［5］研究指出，70 keV单能量图像显示肿大转移性淋巴结最清楚，肺鳞癌与肺腺癌的转移性淋巴结的碘含量、水含量之间差异无统计学意义；肺鳞癌与腺癌之间，虽肿瘤细胞来源不同，但转移性淋巴结改变的差异不显著，无法用单能量CT值加以区分。

魏达等［38］研究提示，肺癌不同病理类型的转移性淋巴结在不同keV值下衰减程度不同，其衰减曲线表现也不同。例如，小细胞肺癌转移性淋巴结与鳞癌转移性淋巴结在40～60 keV之间的CT值，差异有统计学意义［38］；鳞癌转移性淋巴结与腺癌转移性淋巴结的CT值，在40～50 keV之间差异有统计学意义；小细胞肺癌转移性淋巴结与腺癌转移性淋巴结能谱衰减曲线差异无统计学意义［5，38］。

沈静娴等［42］研究表明，转移淋巴结平扫及动脉期碘基物质密度，以及有效原子序数、标准化有效原子序数，动脉期标准化碘基物质密度均低于非转移淋巴结组。依据动脉期标准化有效原子序数＜0.727 8，诊断淋巴结为恶性的正确率为83.3%。依据动脉期标准化碘基物质密度＞0.157 4，诊断淋巴结为良性的正确率为86.7%。

李明英等［11］探讨能谱CT在肺癌纵隔淋巴结转移中的应用，能谱曲线对转移淋巴结诊断的灵敏度、特异度和准确度分别为6.67%、82.77%、84.20%。并且能谱CT在非小细胞肺癌术前淋巴结转移状态准确性中已获初步研究［31］；在非小细胞肺癌原发灶确定、纵隔淋巴结诊断及鉴别诊断，以及调强放疗靶区勾画方面，均有重要的参考价值，对临床分期判定具有指导和补充作用［43］。

5　问题与展望

能谱CT在肺癌病理类型的鉴别诊断及纵隔淋巴结转移评价方面仍存在不足，尤其是对纵隔淋巴结诊断及鉴别诊断方面仍处于初步阶段。目前关于能谱CT对肺癌及淋巴结定量分析研究的文献都是小样本病例，重复性难以确定，存在偏倚，需在以后工作中收集大量病例深入研究。能谱CT在临床诊断中具有重要应用价值，有望在全身疾病的定性、定量诊断、临床分期、术前分期、疗效及预后评估方面得到广泛应用与发展，可能取代病理活检成为确诊肺癌及其不同病理类型的又一新途径。同时，能谱CT也为肺癌纵隔淋巴结转移的准确诊断提供了无创性检测方法，有望提高肺癌术前分期及疗效评估的准确性。

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10.3969/j.issn.1672-0512.2016.05.037

张永林，E-mail：zyl3212008@sina.com。

2015-10-19）