学术研究报告：双能CT碘密度值在CT引导经胸肺活检中识别肺癌高肿瘤细胞比例区域的作用

作者及发表信息
本研究的通讯作者为兰州大学第二医院的Junlin Zhou，合作作者包括Yaqiong Ma、Shenglin Li、Gang Huang等来自兰州大学第二临床医学院、甘肃省人民医院放射科、兰州大学医学影像人工智能国际合作基地等多个机构的研究人员。研究发表于*European Journal of Radiology*（2023年1月，卷160，文章编号110689）。

学术背景
肺癌的靶向治疗和免疫治疗需依赖分子和免疫组化分析，而活检标本的肿瘤细胞比例（tumor cell proportion）需≥20%才能满足检测要求。然而，传统CT引导的经胸肺活检（transthoracic lung biopsy, TTLB）存在约10.7%的标本不足问题，部分原因是肿瘤内部坏死或异质性导致穿刺区域选择不当。既往研究尝试通过PET/CT或MRI识别肿瘤活性区域，但前者存在部分容积效应（partial volume effect），后者则受限于肺部成像质量。双能CT（dual-energy CT, DECT）通过物质分解技术可量化碘密度（iodine density, Iod），反映肿瘤血供和细胞密度，本研究旨在探索其用于识别高肿瘤细胞比例区域（high tumor cell proportion region, HTpR）的可行性。

研究流程与方法
1. 研究对象与分组
- 阶段1（HTpR识别）：纳入41例疑似肺癌患者，通过双能CT（Philips IQon光谱CT）扫描获取动脉期（arterial phase, AP）和静脉期（venous phase, VP）的碘密度图。根据经验阈值（AP Iod≥0.5 mg/ml）将肿瘤区域分为高肿瘤细胞比例疑似区（HTs）和低比例疑似区（LTs），每个患者穿刺两处（HTs和LTs），共82份标本。
- 阶段2（HTpR验证）：另纳入15例患者，仅穿刺AP Iod≥0.59 mg/ml（阶段1确定的阈值）的区域，验证准确性。

1. 影像分析与穿刺

   • 双能CT参数：记录AP/VP的Iod、标准化碘密度（normalized iodine density, nIod）、40 keV虚拟单能图像CT值（CT40keV）、有效原子序数（effective atomic number, Zeff）及常规CT值（CTconventional）。
     
   • 穿刺流程：两名放射科医师盲法选择HTs/LTs，介入医师根据安全路径（避开血管、肺大疱等）确认穿刺点，使用18G活检针获取20 mm长标本。
     

2. 病理评估

   • 标本经HE染色和免疫组化分析，由两名病理医师独立评估肿瘤细胞比例（取平均值），以≥20%为HTpR标准。
     

3. 统计分析

   • 使用Spearman相关性分析参数与肿瘤细胞比例的关系，ROC曲线评估参数区分HTpR的性能，Delong检验比较AUC差异。
     

主要结果
1. 相关性分析
- AP Iod与肿瘤细胞比例显著相关（r=0.56, p<0.001），而VP CTconventional无相关性（p=0.07）。其他光谱参数（nIod、CT40keV、Zeff）均显示显著相关性（r=0.48–0.56）。

1. HTpR与LTpR差异

   • HTpR的AP Iod中位值（0.80 mg/ml）显著高于LTpR（0.34 mg/ml, p<0.001），肿瘤细胞比例中位数分别为57.5%和12.5%。
     

2. 诊断效能

   • AP Iod的AUC为0.83（95% CI: 0.74–0.92），最佳阈值为0.59 mg/ml（敏感性70.8%，特异性97.1%）。验证组15例穿刺标本的HTpR准确率达100%。
     
   • 光谱参数（Iod、CT40keV、Zeff）的AUC均显著高于CTconventional（p<0.05），凸显双能CT的优势。
     

3. 临床意义

   • 穿刺Iod≥0.59 mg/ml区域时，97%的标本满足≥20%肿瘤细胞比例，可显著提升分子检测的标本充足率。
     

结论与价值
1. 科学价值
- 首次证实双能CT光谱参数（尤其是AP Iod）可无创预测肺癌肿瘤细胞比例，为活检路径规划提供功能影像依据。
- 突破传统CT仅依赖形态学的局限，通过量化碘分布反映肿瘤微环境异质性。

1. 应用价值

   • 临床中可基于Iod阈值（0.59 mg/ml）精准定位HTpR，避免无效穿刺，提升分子检测成功率，助力个体化治疗。
     

2. 局限性

   • 单中心小样本研究需扩大验证；穿刺与CT扫描的设备差异可能引入误差。
     

研究亮点
1. 方法创新：首次将双能CT Iod与病理细胞比例定量关联，建立可操作的临床阈值。
2. 技术优势：相比PET/CT和MRI，双能CT兼具功能评估与高空间分辨率，更适合引导穿刺。
3. 临床转化潜力：研究结果可直接整合至现有CT引导活检流程，无需额外设备。

其他发现
- 40 keV单能图像和Zeff在区分HTpR中表现优异，未来可探索多参数联合模型以进一步提升准确性。

（注：文中专业术语如“dual-energy CT”首次出现时标注英文，后续使用中文简称“双能CT”）