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光谱CT定量增强参数对肾细胞癌与肾血管平滑肌脂肪瘤的诊断价值

2025-03-24 78 上传者：管理员

摘要：目的探讨光谱CT定量增强参数动脉增强分数（AEF）和细胞外容积（ECV）在肾细胞癌（RCC）与肾血管平滑肌脂肪瘤（RAML）鉴别中的诊断价值。方法对2021年1月～2024年5月于解放军总医院海南医院放射诊断科行肾脏光谱CT三期增强的RCC患者（n=27）及肾血管平滑肌脂肪瘤患者（n=27）的能谱基数据进行处理，生成AEF图及ECV图，分别测量肿瘤及对侧正常肾脏皮质的AEF及ECV值。采用独立样本t检验及Mann-Whitney U检验进行组间比较，采用ROC曲线评价其诊断效能。结果 RCC的AEF及ECV值大于RAML的AEF及ECV值（PAEF<0.0001,PECV<0.0001）,RCC的AEF值与对侧正常肾脏皮质的AEF值的差异无统计学意义（P=0.406）,RCC的ECV值小于对侧正常肾脏皮质的ECV值（P<0.0001）,RAML的AEF及ECV值均小于对侧正常肾脏皮质的AEF值（PAEF<0.0001,PECV<0.0001）。AEF、ECV值诊断RCC的曲线下面积分别为0.566、0.992,AEF敏感度为37.1%、特异度为85.2%,ECV敏感度为96.3%、特异度为100%;AEF、ECV值诊断RAML的ROC曲线下面积分别为0.818、1.000,AEF敏感度为77.8%、特异性为88.9%,ECV敏感度及特异度均为100%。结论光谱CT定量增强参数AEF及ECV不仅可检出RCC及RAML，且对于两者鉴别具有较高的诊断价值。

关键词：
光谱CT
动脉增强分类
细胞外容积
肾细胞癌
肾血管平滑肌脂肪瘤
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肾细胞癌(RCC)是人体泌尿系统发病率最高的恶性肿瘤[1]｡部分患者在疾病早期无明显临床症状,血尿､肿块､疼痛三联征为其主要晚期表现[2]｡据统计,病灶直径在4cm以下的早期RCC患者,经合理治疗后5年生存率可达95%,而RCC晚期患者治疗后的5年生存率仅约20%[3]｡因此实现RCC的早期有效诊断将大幅提升患者生存期｡在肾脏良性肿瘤中,肾血管平滑肌脂肪瘤(RAML)发病率最高[4]｡当肿瘤体积较小,或由于脂肪含量少,或合并出血,影像表现不典型,极易误诊为RCC[5]｡

CT作为常用影像检查手段,已经广泛应用于全身各系统的诊断当中,传统CT扫描使用单层探测器,参数单一｡光谱CT作为新一代能量CT,使用单个X射线源和双层探测器,上层探测器吸收较低能量的光子和下层探测器吸收较高能量的光子,在不同相位上产生更好的数据配准和图像对应,从而提高能量分析准确性,有效降低光子噪声及射线束硬化伪影,提高图像质量[6,7]｡一次扫描能够提供碘密度图､有效原子序数图､能谱曲线图等更多影像信息,可以较准确显示组织碘分布范围及其浓度信息,使得CT影像诊断从形态学领域转向功能学及分子学领域[8]｡动脉增强分数(AEF)及细胞外容积(ECV)是基于光谱CT常规三期增强扫描图像进行后处理而获得的功能图像[9,10],可以进行回顾性及可重复性分析[11-14]｡

目前光谱CT应用于泌尿系统多为利用增强CT皮质期及髓质期测量的肾脏皮质及髓质强化值及肾皮质厚度,替代菊粉测量肾小球滤过率,对肾功能损伤患者有一定的评估价值[15-17],但基于CT的肾小球滤过率测量方法及计算公式仍然没有达成共识,计算公式及测量方法仍需要进一步研究､开发及验证｡光谱CT常规增强扫描针对肾脏肿瘤的研究方面主要是应用光谱CT图像生成的低能级VMI和碘图,反映组织强化特征和摄碘率[18],评估手段相对单一,当RCC与RAML肿瘤体积较小,临床体征不明显,影像征象不典型时,易出现误诊｡基于光谱CT获得的功能参数AEF与ECV,可量化反应组织的血流灌注情况及病变组织细胞外基质分布情况,可以实现分子定量水平诊断｡本研究旨在评估光谱CT定量增强参数成像AEF和ECV在RCC(包括透明细胞癌､非透明细胞癌)与RAML鉴别中的诊断价值｡

1、资料与方法

1.1一般资料

收集2021年1月~2024年5月于解放军总医院海南医院放射诊断科接受CT3期增强扫描的RCC患者27例,其中男性19例,女性8例,年龄34~83(62.59±12.49)岁;RAML患者27例,其中男性8例,女性19例,年龄18~91(55.19±17.35)岁｡纳入标准:术后病理诊断肾透明细胞癌､非透明细胞癌及RAML;CT平扫､皮质期､髓质期及排泄期图像均无伪影干扰｡排除标准:图像伪影较重,影响数据测量;原始癌灶体积过小,影响感兴趣区放置｡本研究通过医院伦理审批及患者知情同意(审批号:伦理第S2024-34-01号)｡

1.2仪器与方法

受试者均采用光谱CT(PhilipsIQonSpectrumCT)行肾脏CT增强检查,检查前常规空腹4~6h,平卧于检查床上,扫描参数:管电压为120kVp,管电流采用智能调控技术,调控指数为22,转速为0.75s/r,螺距为0.984,采用128排双层探测器采集数据,扫描范围为肝门至肾脏下极｡以1.2mL/kg体质量的剂量一次性注射非离子型对比剂(碘佛醇320mg/mL),速度3.0mL/s,随后立即以相同的速率注射生理盐水20mL｡皮质期和髓质期开始扫描的时间约在对比剂开始注射后30s和70s,排泄期延迟3~5min｡扫描完成后重建层厚1mm､层间距1mm的光谱基数据,采用ISP的MultiphaseAnalysis软件生成动脉期AEF图和髓质期ECV图｡

1.3图像分析

所有CT数据均传输至飞利浦星云光谱工作站(IntelliSpacePortalV12.0),并由1位具有10年工作年限的技师及8年工作年限的主治医师测量｡测量步骤如下:将肾脏皮质期和髓质期光谱数据导入MultiphaseAnalysis软件并生成AEF图和ECV图｡在经过肿瘤层面,放置感兴趣区(ROI)于肿瘤实性部分,测量其AEF值和ECV值,避开肿瘤边缘正常组织､肿瘤坏死区及周围炎症反应区;放置感兴趣区于对侧正常肾皮质,测量其AEF值和ECV值(图1)｡

1.4统计学分析

采用MedCalc20.100对数据进行统计学分析｡正态分布的计量资料以均数±标准差表示,采用独立样本t检验进行组间比较;非正态分布的计量资料以中位数(最小值,最大值)表示,采用Mann-WhitneyU检验进行组间比较｡采用ROC曲线对光谱定量增强参数AEF､ECV值进行分析;对定量增强参数联合诊断模型进行逻辑回归分析,并对其预测值进行ROC曲线分析,计算ROC曲线下面积以评估诊断效能,计算截断值､敏感度､特异度及约登指数｡以P<0.05为差异有统计学意义｡

2、结果

2.1临床病理资料

所有患者均行肾脏CT3期增强扫描,未见不良反应报告｡最终共纳入27例RCC患者,其中透明细胞癌19例,非透明细胞癌8例;RAML27例,均有病理证实｡

2.2光谱CT定量增强参数比较

RCC的AEF及ECV值均大于RAML的AEF及ECV值(P<0.0001),RCC的AEF值与对侧正常肾脏皮质的AEF值的差异无统计学意义(P=0.406),RCC的ECV值小于对侧正常肾脏皮质的ECV值(P<0.0001),RAML的AEF值小于对侧正常肾脏皮质的AEF值(P<0.0001),RAML的ECV值小于对侧正常肾脏皮质的ECV值(P<0.0001,图2)｡

图1RCC与RAML病变与对侧正常肾皮质感兴趣区域勾画

图2RCC与AML光谱CT定量增强参数AEF及ECV组间比较

2.3光谱CT定量增强参数的ROC曲线分析

AEF及ECV值诊断RCC的ROC曲线下面积分别为0.566､0.992,约登指数分别为0.222､0.963;AEF截断值为25.4时,敏感度为37.1%,特异度为85.2%;ECV截断值为60.8时,敏感度为96.3%,特异度为100%(表1)｡AEF及ECV值诊断RAML的ROC曲线下面积分别为0.818､1.000,约登指数分别为0.667､1.000;AEF截断值为26.4时,敏感度为77.8%,特异度为88.9%;ECV截断值为23.8时,敏感度为100%,特异度为100%(表2､图3)｡

表1RCC与对侧正常肾脏皮质间AEF与ECV的ROC曲线分析

表2RAML与对侧正常肾脏皮质间AEF与ECV的ROC曲线分析

图3RCC与RAML光谱CT定量增强参数AEF､ECV的ROC曲线

3、讨论

光谱CT作为新一代能量CT,弥补了传统CT参数单一的缺陷,使得CT影像诊断从形态学领域转向功能学领域[19,20]｡本研究采用基于光谱CT增强扫描获得的定量参数AEF及ECV值,目的在于提供临床可重复性高､可量化､简便直观且辐射少的影像学标志物,用于精准诊断及鉴别诊断肾脏良恶性肿瘤,为临床手术方案制定及患者预后评估提供更加可靠的影像学证据｡

AEF是感兴趣区域在皮质期内绝对强化增量与髓质期内绝对强化增量的比值[21,22],能间接且量化的表示肿瘤组织的供血情况[23,24]｡目前已经应用于肝癌､结直肠癌等疾病的研究[9,25-27],但尚无用于诊断及鉴别诊断肾脏肿瘤的报道｡传统AEF的计算是基于CT值进行计算,而本研究基于光谱碘基图的计算,计算公式为AEF=动脉期碘浓度/静脉期碘浓度,可真实反映病灶区域动脉期灌注与静脉期灌注的比值｡本研究中RCC入组病例多为多血供肿瘤肾透明细胞癌,血流灌注丰富,强化方式为动脉期明显强化,静脉期强化减退,呈现“快进快出”模式;RAML入组病例多为富含脂肪成分的典型血管平滑肌脂肪瘤,强化方式呈现渐进性强化或“快进慢出”模式,本研究结果显示RCC的AEF值高于RAML,这与设想一致｡RAML由不同比例的成熟脂肪组织､厚壁扭曲血管及围绕血管分布的平滑肌细胞组成,由于脂肪及平滑肌组织血供明显低于肾皮质,故RAML肿瘤部分AEF值小于对侧正常肾皮质｡但RCC病灶区域与对侧正常肾脏皮质的AEF值的差异无统计学意义,由于肾透明细胞癌肿瘤细胞多来源于肾小管上皮细胞,有丰富的血管网,甚至灌注程度皮质期接近正常肾皮质灌注程度,故导致RCC病灶区域与对侧正常肾脏皮质区域的AEF值无差异｡常规CT在物质鉴别和精确定量方面受到限制,且CT值与物质组成并不直接相关,但AEF值对于RCC及RAML诊断敏感度及特异度均较高,且AEF值的变化,不仅可以解释RCC与RAML的生理病理学特点,还可以对于两者的鉴别诊断提供更多信息｡

ECV是细胞微环境中细胞外基质的占据空间,代表细胞外基质的体积分数[28,29]｡传统的ECV值测定多为基于CT值得出[30,31],本研究基于碘基图测定,计算公式为ECV=(1-Hct)×(T1t/T1b)(T1t及T1b分别为静脉期组织内及血液内的碘浓度值),此计算方法更能准确反映肿瘤血管生成､纤维化程度及微环境的变化,而细胞微环境改变引起的各种病理状态,通过光谱CT所测的ECV值得以定量表示｡ECV目前较多地用于评估心肌组织纤维化及淀粉样变性[32,33]､结直肠癌的疾病检出等[34,35],对于肾脏肿瘤细胞外间质的变化研究较少[36]｡肾血管平滑肌脂肪瘤作为良性肿瘤,3种组成成分排列较为规则,而RCC多含有瘢痕样成分,且间质中含大量血管构成的网状间隔,肿瘤中多发新生血管生成,易出现出血与坏死,会进一步促进肿瘤组织纤维化程度,导致细胞外基质重塑,细胞间隙相对肾血管平滑肌脂肪瘤增宽,ECV的变化将更加显著｡本研究结果显示,RCC的ECV值显著高于肾血管平滑肌脂肪瘤,这同设想一致;但两者的ECV值均低于对侧正常肾脏皮质,说明肿瘤组织的细胞外基质所占体积及摄碘能力均低于正常肾脏皮质,ECV值对于细胞外空间碘对比剂的直接测量及量化体现,在一定程度上可以间接反映肿瘤的演变情况｡本研究结果显示,ECV对于RCC的特异度､肾血管平滑肌脂肪瘤的特异度及敏感度较高,高达100%,但由于对比剂在细胞外间质中平衡分布可能需要较长的时间[37],本研究为保证数据采集时间一致,采用髓质期图像获取ECV,在髓质期肿瘤组织内的对比剂可能还未达到细胞外间质的平衡状态,排泄期造影剂在织细胞间隙中的分布更接近平衡状态,更能反映肿瘤细胞外间质的变化[34,35],且肾血管平滑肌脂肪瘤体积较大者,或含脂肪成分较多边界不清者存在部分测量误差,因此ECV的诊断效能有待进一步研究｡

本研究存在一些局限性:本研究为探索性研究,样本量相对较小,还需通过大样本研究进一步证实;未将数据根据疾病分型进行分层,对透明细胞癌及非透明细胞癌的鉴别､典型血管平滑肌脂肪瘤及乏脂型血管平滑肌脂肪瘤鉴别未做深层次研究;光谱CT定量参数成像在肾脏肿瘤精准诊断中的研究仍处在初步阶段,仍需进一步探索｡

综上所述,光谱CT定量增强参数AEF及ECV值不仅可检出RCC及肾血管平滑肌脂肪瘤,且对于两者鉴别具有较高的诊断价值,可以作为RCC及肾血管平滑肌脂肪瘤鉴别诊断的影像学标志物｡

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