肺磨玻璃结节(GGN)定义为高分辨CT肺窗图像上呈模糊样密度增高影,其内能见到肺血管或支气管结构,纵隔窗图像上病灶往往不能显示或仅能显示磨玻璃结节病灶中实性成分[1]。肺GGN中根据有无实性成分分为混合GGN和单纯GGN。有研究表明,肺GGN的恶性率高于实性肺结节,其中以肺腺癌居多[2,3]。文献普遍将肺腺癌分为浸润前病变和浸润性腺癌2大类,其中浸润前病变包括非典型腺瘤样增生和原位腺癌,浸润性腺癌包括微浸润性腺癌和浸润性腺癌[4]。若是恶性肺GGN,其有无发生浸润、浸润程度以及治疗方式的选择都与预后密切相关[5],所以早期发现并区分肺GGN良恶性及不同病理类型可为患者赢得最佳处理方案和时机,并取得良好的预防和治疗效果。

目前,CT是检出肺GGN的主要检查方法,传统CT检查对于肺GGN的诊断主要基于形态学的特征,比如大小、形态、边界、结节密度与血管的关系等,这种诊断方法主观色彩较重,缺乏特异性定量参数,对于肺GGN的良恶性及不同病理类型的诊断不够准确。然而,能谱CT多参数及定量成像技术可将传统的X线混合能量图像分解成单能量图像,并进行物质分离和定量测定[6],为病变的定量和鉴别诊断提供了新的方法。

本研究采用能谱CT定量评价肺单纯GGN与混合GGN,探讨能谱CT定量参数对良性病变与浸润前病变(包括非典型腺瘤样增生和原位腺癌)、微浸润腺癌和浸润性腺癌的鉴别诊断价值,为肺部GGN的处理方案提供影像学定量依据。

1、资料与方法

1.1纳入与排除标准

纳入标准:(1)行肺部能谱CT检查的患者;(2)肺内GGN最大径≤3.0cm者。排除标准:(1)结节最大径>3.0cm者;(2)CT影像有明显的呼吸运动伪影或肋骨造成的硬化伪影,导致病灶不易观察和测量者。

1.2患者资料

收集2018年1月—2019年2月重庆医科大学附属第三医院收治的符合纳入标准的70例肺GGN患者的资料并行回顾性分析。70例肺GGN患者共计73个GGN病灶(67例为单个病灶,3例为有2个病灶);其中男性22例,女性48例;中位年龄52.7岁(范围:31～75岁)。经病理确诊:53个GGN为恶性(包括非典型腺瘤样增生6个、原位腺癌9个、微浸润腺癌21个及浸润性腺癌17个),19个GGN为良性病变[包括结核结节7个,慢性炎性反应和(或)纤维组织结节12个],1个GGN为良性病变(经抗炎治疗后消失)。将53个恶性GGN分为3组:浸润前病变15个(包括6个非典型腺瘤样增生和9个原位腺癌,结节大小为5.74～10.12mm)、微浸润腺癌21个(结节大小为7.72～17.57mm)和浸润性腺癌17个(结节大小为12.47～28.32mm)。

1.3CT扫描方法

采用多排螺旋CT(RevolutionCT,美国GE公司产品),患者取仰卧位,在能谱(gemstone spectral imaging,GSI)模式下行肺尖至肋膈角范围的胸部平扫及增强CT扫描。扫描前训练患者憋气,要求患者呼吸均匀,每次均在吸气末训练憋气,憋气持续时间35s左右。患者吸气后,1次屏气完成全肺扫描。扫描参数:管电压为80～140kVp瞬时切换,自动mAs调制,层厚5.0mm,间隔5.0mm,矩阵512×512,螺距0.938∶1,转速0.6s,1.25mm重建间隔。扫描范围自胸廓入口至膈肌水平,包括整个肺野,屏气下完成。能谱CT平扫完成后再行动脉期增强扫描,采用双筒高压注射器自右肘静脉注入对比剂碘海醇注射液(北京北陆药业股份有限公司产品,350mg/mL)65mL,注射流速3.5mL/s,随后再以同样流速注入0.9%氯化钠溶液30mL,动脉期增强于25s后开始扫描,扫描范围同平扫范围。

1.4影像分析

扫描所得的原始数据重建为层厚1.25mm,层间距1.25mm图像传至GEAW4.7工作站。选择2名经验丰富的影像学技师进行后处理并进行数据测量,取其平均值纳入统计学分析。点击GSIViewer,选择MDAnalysis进入物质定量分析界面,在病灶的最大层面放置感兴趣区(ROI),大小约占最大层面的75%以上,放置于病灶中心,尽量包含整个病灶,并以同样的方式分别绘制同侧、对侧正常肺组织的ROI,测量GGN病灶的碘含量及水含量。测量气管分叉层面主动脉内的碘含量,计算GGN病灶的标准化碘浓度(NIC)=病灶碘含量/主动脉碘含量。平扫及增强的能谱分析选在同一层面、同一位置进行,且ROI面积一致。获得能谱曲线后,计算能谱曲线斜率(k值)=(CT40kev-CT100kev)/60(CT40kev为40kev能量水平的CT值,CT100kev为100kev能量水平的CT值)。

1.5统计学方法

采用SPSS20.0版本社会科学统计软件进行统计学分析,正态分布的计量资料以±s表示。组间比较采用独立样本t检验或单因素方差分析,率的比较采用χ2检验或Fisher精确检验,以P<0.05为差异有统计学意义。将上述有统计学意义的定量参数进行受试者操作特性(ROC)曲线分析。各个参数的统计学效能采用ROC曲线下面积(AUC)表示(一般认为AUC值0.5～0.7为诊断准确性较低;0.7～0.9为诊断准确性中等;0.9以上为诊断准确性较高),并利用ROC曲线产生各参数鉴别肺GGN良恶性的最佳阈值,计算最佳阈值鉴别两者的敏感度与特异度。

2、结果

2.1肺GGN病理学与影像学类型之间的关系

不同病理学类型肺GGN在影像学表现类型上的差异有统计学意义(χ2=8.412,P=0.035)。绝大多数浸润前病变(13例,87.0%)表现为单纯GGN,仅2例(13.0%)浸润前病变表现为混合GGN。大多数浸润性腺癌(12例,70.6%)表现为混合GGN,少数(5例,29.4%)表现为单纯GGN(χ2=6.245,P<0.05)。而良性病变和微浸润性腺癌既可表现为单纯GGN[分别为8例(40%)和12例(57.1%)],也可表现为混合GGN[分别为12例(60%)和9例(42.9%)],2种影像学表现例数间差异无统计学意义(表1)。

2.2不同病理学类型肺GGN的能谱CT定量参数

不同病理学类型肺GGN的能谱CT定量检查结果(图1)显示:不同病理学类型肺GGN的平扫水含量及能谱曲线斜率(k值)的差异均有统计学差异(F=3.871和F=43.856,P<0.05和P<0.01);其中良性病变的平扫水含量为(408.11±187.82)mg/mL,均明显低于浸润前病变的(447.86±124.89)mg/mL、微浸润性腺癌的(547.61±179.96)mg/mL及浸润性腺癌的(705.35±205.41)mg/mL(P值均<0.05);良性病变的平扫k值为1.32±0.15,均明显高于浸润前病变的0.83±0.11、微浸润性腺癌的0.67±0.06及浸润性腺癌的0.54±0.12(P值均<0.01)。不同病理学类型肺GGN的动脉期水含量和能谱曲线斜率(k值)的差异均有统计学意义(F=18.179和F=3.142,P<0.01和P<0.05);其中良性病变的动脉期水含量为(312.62±102.29)mg/mL,均明显低于浸润前病变的(432.22±97.23)mg/mL、微浸润性腺癌的(634.82±127.76)mg/mL及浸润性腺癌的(820.34±115.51)mg/mL(P值均<0.01);良性病变的动脉期k值为1.59±0.58,均明显低于浸润前病变的2.96±0.80、微浸润性腺癌的2.47±0.87及浸润性腺癌的2.43±0.79(P值均<0.05)。然而,不同病理学类型肺GGN的动脉期碘含量和NIC之间的差异无统计学意义(P值均>0.05)(表2)。

2.3能谱CT定量参数用于鉴别良恶性肺GGN的ROC曲线分析

ROC曲线分析结果(图2)显示,能谱CT平扫水含量诊断最佳临界值为385.98mg/mL,AUC为0.900,敏感度为80.0%,特异度为88.9%;平扫k值的诊断最佳临界值为1.11,AUC为0.767,敏感度为80.0%,特异度为88.9%;动脉期水含量诊断的佳临界值为420.32mg/mL,AUC为1.000,敏感度为100.0%,特异度为100.0%;动脉期k值的诊断最佳临界值为2.09,AUC为0.778,敏感度为100.0%,特异度为77.8%。综合应用上述指标作为鉴别良恶性肺GGN的标准,诊断的准确率为80.8%,敏感度为81.1%,特异度为75.0%,阳性预测值为86.8%,阴性预测值为65.0%。

表173个肺GGN病灶病理学类型与影像学表现之间的关系

图1左肺上叶前段单纯GGN和右肺上叶后段混合GGN的能谱CT影像分析结果

表2不同病理学类型肺GGN能谱CT定量参数的比较

图2肺GGN能谱CT定量参数的ROC曲线

3、讨论

目前关于肺GGN良恶性及不同病理类型的CT形态学特征及CT定量分析研究众多,但到目前为止尚无一种定量值达成共识。以往的研究[7,8]表明,肺GGN与早期肺癌密切相关,因此早发现并采取合理的处理方式尤为重要。原位腺癌或微浸润性腺癌的5年生存率接近100%,而浸润性腺癌易发生血管浸润和淋巴转移,甚至发展为远处转移,预后较差[9,10]。同时,原位腺癌、微浸润性腺癌也是肺楔形切除术或肺段切除术的适应症,相较于肺叶切除术可有效减少手术相关并发症及死亡率,对于浸润性腺癌常采用肺叶切除[11,12,13]。因此,对肺GGN的良恶性和不同病理学类型予以鉴别具有十分重要的临床意义。

与传统CT比较,能谱CT可以实现瞬时双能采集数据,保证在更低的辐射剂量下得到更好的图像质量,可以检测传统CT不能发现的微小病灶[14]。同时能谱CT因其多参数定量分析而成为CT诊断研究的最新发展方向,在肺内外病变的诊断、鉴别诊断及肿瘤治疗疗效评估的研究中得到了较好应用。另有郭剑波[15]研究表明,与传统低剂量CT比较,能谱CT诊断良恶性结节的准确率更高,具有明显优势。

本研究发现,不同病理学类型肺GGN的影像学表现(单纯或混合GGN)存在差异,浸润性腺癌多表现为混合GGN,而浸润前病变和微浸润性腺癌则多表现为单纯GGN,偶尔表现为混合GGN。这与以前的研究[16]发现基本一致,其原因可能与病变的组织学特征有关。浸润前病变的瘤细胞由肺泡上皮细胞发展转换而来,沿肺泡壁和呼吸性支气管呈附壁生长,一般无周围浸润和肺泡塌陷,多仅有肺泡壁增厚,肺泡腔内含少量黏液和脱落的肿瘤细胞时表现为单纯GGN[7]。而浸润性腺癌是肿瘤细胞局部多层堆积,并出现浸润现象,导致肺泡壁萎陷,纤维组织增生,所以在CT影像上表现为混合GGN[8]。

水含量是肺GGN病灶除去碘物质后等同于水密度时的衰减成像,即水含量反应的是肺GGN的密度大小。人体组织都含有水,水是和人体物质组成最相近的一种物质,因此水含量可以相对准确地反应病变特点[17]。本研究中良性肺GGN平扫及动脉期水含量显著低于浸润前病变、微浸润性腺癌和浸润性腺癌,差异有统计学意义,其原因可能是良性结节多表现为纯GGN且无肿瘤血管生成,而恶性结节因肿瘤细胞增多,密度增高,随着病程和浸润程度的增长,病灶内水含量逐渐增高。因此,能谱CT定量指标水含量可以作为鉴别肺GGN不同病理类型的较好指标,为肺GGN的定性诊断提供一定价值。

能谱曲线为不同能量X线束穿过物质后形成的CT值衰减曲线,用不同单能量下的组织相应的CT值表示,即物质的CT值衰减曲线,不同病理组织结构具有不同的k值[18,19]。本研究恶性结节平扫k值小于良性结节,这与戴钢等[20]的发现一致,炎性结节平扫k值高于腺癌结节。另外一项研究将38例肺结节分为炎性、肺癌和肺结核,结果发现炎性结节平扫k值最大,其次是肺癌,肺结核最低,且差异具有统计学意义。笔者考虑是良性肺GGN内主要是以浆液及蛋白质渗出液为主,而恶性结节以实性成分为主,随着kev的增高,良性结节CT值下降的幅度明显大于恶性结节。封婷等[21]研究发现,肺良性病变在动脉期k值低于恶性病变,且差异有统计学意义,本研究中恶性结节在动脉期k值大于良性结节,笔者认为是恶性结节的肿瘤血管生成,基膜不完整,通透性增加,有利于碘对比剂进入肿瘤组织,同时肿瘤组织向外引流的淋巴管减少,所以强化程度增高,而良性结节缺乏增生血管,其强化程度低,所以能谱曲线走行较低平,k值较低,恶性结节能谱曲线走行较陡直,k值较高。因此,能谱CT通过测定病灶不同kev下的CT值,计算获得其能谱曲线及其斜率,且对肺GGN良恶性的鉴别具有一定价值。

最近的研究[22]发现,改良NIC对于鉴别浸润性腺癌与浸润前病变的AUC值为0.924,采用NIC值=0.29作为诊断临界值对于鉴别浸润性腺癌与浸润前病变具有较高的敏感度和特异度。另一项有关GGN能谱CT研究发现,动脉期k值对鉴别良恶性肺GGN的AUC值为1.000,并进一步得出k值=1.850作为鉴别诊断点,对于良恶性结节鉴别的敏感性和特异性均为100%。本研究进一步采用能谱CT动脉期水含量、动脉期k值、平扫水含量和平扫k值对鉴别良恶性肺GGN的AUC值分别为1.000、0.778、0.900和0.767,将动脉期水含量为420.32mg/mL,动脉期k值为2.09,平扫水含量为385.98mg/mL,平扫k值为1.11作为良恶性肺GGN的最佳鉴别诊断点,其敏感度分别为100.00%、100.00%、80.00%和80.00%,特异度分别为100.00%、77.80%、88.89%和88.89%,综合应用上述指标作为鉴别良恶性肺GGN的标准,诊断的准确率为80.8%,敏感度为81.1%,特异度为75.0%,阳性预测值为86.8%,阴性预测值为65.0%。尽管上述研究结果之间存在一些差异,需进一步大样本研究验证其临床意义,但均提示能谱CT定量分析参数对良恶性及不同病理学类型GGN的鉴别诊断具有一定价值。

本研究也存在一定不足之处,主要为回顾性研究,纳入的病例可能存在选择偏倚,其次是病例数偏少,且未将结核GGN与炎性GGN进行分开,后续的研究中应予以注意。

综上所述,本研究初步发现肺GGN能谱CT定量参数水含量和k值与其良恶性和病理学类型相关,其水含量随着GGN恶性程度分级的上升而显著增高,且k值的差异也有显著的统计学意义,表明能谱CT定量参数可望用于对GGN良恶性和病理学类型的诊断。进一步采用能谱CT定量参数对GGN良恶性评价研究发现,能谱CT定量参数动脉期水含量、动脉期k值、平扫水含量和平扫k值对鉴别良恶性肺GGN均具有很高敏感度和较高的特异度,表明能谱CT定量参数对于良恶性GGN的鉴别诊断具有较高的准确性。

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