雙能量能譜CT成像對壺腹周圍癌診斷價值

韋煒， 余永強， 李小虎， 呂維富， 鄧克學， 趙英明

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·腹部影像學·

雙能量能譜CT成像對壺腹周圍癌診斷價值

韋煒， 余永強， 李小虎， 呂維富， 鄧克學， 趙英明

目的：通過分析壺腹周圍癌能譜CT參數(shù)特征，探討能譜成像在判斷不同組織來源壺腹部腫瘤中的應用價值。方法：將行能譜CT檢查并經(jīng)手術(shù)或活檢病理證實的壺腹周圍88例分成3組，其中胰頭腺癌39例，膽總管末端腺癌22例，十二指腸乳頭腺癌27例。分別測量增強各期病灶的能譜曲線斜率、水濃度、碘濃度及標準化碘濃度(NIC)，采用單因方差分析和Scheffe檢驗比較各能譜參數(shù)之間的差異。結(jié)果：三期增強掃描中，3組之間水濃度無統(tǒng)計學差異(P>0.05)。碘濃度：膽總管末端腺癌組分別為動脈期23.34 mg/mL，門脈期25.79 mg/mL，延遲期25.52 mg/mL；十二指腸乳頭腺癌組分別為動脈期14.35 mg/mL，門脈期18.15 mg/mL，延遲期19.47 mg/mL；胰頭腺癌組分別為：動脈期10.10 mg/mL，門脈期13.01 mg/mL，延遲期12.88 mg/mL。標準化碘濃度：膽總管末端腺癌動脈期0.22，門脈期0.59，延遲期0.85；十二指腸乳頭腺癌組動脈期為0.16，門脈期為0.39，延遲期0.59；胰頭腺癌組動脈期0.09，門脈期0.30，延遲期0.46。斜率：膽總管末端腺癌組動脈期2.51，門脈期3.07，延遲期2.83；十二指腸乳頭腺癌組動脈期斜率為1.64，門脈期斜率為2.11，延遲期斜率為2.21；胰頭腺癌組動脈期斜率為1.08，門脈期斜率為1.30，延遲期斜率為1.37；各值均為膽總管末端腺癌組最高，胰腺癌組最低，且兩兩比較均有統(tǒng)計學差異(P<0.05)。結(jié)論：CT能譜成像多參數(shù)聯(lián)合診斷有助于鑒別壺腹周圍癌的起源。

體層攝影術(shù)，X線計算機； 腺癌； 診斷

圖1 動脈期3組平均能譜曲線。 圖2 門脈期3組平均能譜曲線。 圖3 延遲期3組平均能譜曲線。

壺腹周圍癌是指起源于壺腹部2 cm以內(nèi)的范圍，包括Vater壺腹、膽總管末端、胰管開口處、十二指腸乳頭及其周圍粘膜的癌[1]。雖然上述病變均位于胰頭區(qū)，或與胰頭緊密相連，且易互相侵犯而難以分清原發(fā)部位，患者早期臨床表現(xiàn)與外科手術(shù)方法幾乎相同，但是由于起源不同，病變的手術(shù)切除率及預后有很大不同。為了決定是否手術(shù)，如何確定手術(shù)范圍，以及判斷患者的預后，將其進一步定性非常有必要。常規(guī)CT增強掃描及灌注成像常用于壺腹周圍癌的診斷，但是難以做到明確診斷[2，3]。CT能譜成像(gemstone spectral imaging，GSI) 技術(shù)采用單X線管50 cm FOV內(nèi)雙能量成像模式，突破了傳統(tǒng)CT的單參數(shù)成像，通過定量多能譜參數(shù)(能譜曲線、碘濃度、水濃度及40～140 keV單能量圖像)綜合分析，為壺腹周圍癌的鑒別提供了一種新方法。本研究旨在初步探討寶石CT能譜成像在鑒別壺腹周圍癌的起源中的價值。

材料與方法

1.臨床資料

選擇2011年10月-2013年12月間，在我院行能譜CT檢查并經(jīng)手術(shù)或活檢病理證實的88例壺腹周圍癌，其中胰頭腺癌39例(男27例，女12例；年齡范圍24～78歲，平均62.2±11.7歲)，膽總管末端腺癌22例(男13例，女9例；年齡范圍31～83歲，平均59.0±11.8歲)，十二指腸乳頭腺癌27例(男11例，女16例；年齡范圍30～78歲，平均62.3±12.6歲)。

2.檢查方法

采用GE能譜CT Discovery CT750HD(HDCT)掃描機。患者檢查前禁食6～8 h，掃描前15 min飲用清水800～1000 mL并臀部肌注654-Ⅱ15～20 mg。所有患者行常規(guī)平掃確定病變范圍，增強掃描所用對比劑為非離子型碘對比劑(300 mg I/mL)，注射流量80～100 mL，注射流率3.0 mL/s，采用能譜掃描模式(gemstone spectral imaging，GSI)行動脈期(開始注藥后30 s)、門脈期(70 s)和延遲期(3 min)增強掃描。螺旋掃描速度0.8 s/周，螺距1.375，準直寬度0.625 mm×64；電壓為高低能量(140 kVp和80 kVp)0.5 ms瞬時切換，管電流約為550 mA。所有患者均獲得增強掃描的常規(guī)混合能量圖，對原始數(shù)據(jù)進行單能處理，并將動脈期、門脈期及延遲期Mono圖像傳送至Advanced Workstation(ADW4.5,GE Health)工作站。

3.圖像觀察與分析

圖像分析與測量均在ADW4.5工作站進行。由兩名有經(jīng)驗的影像醫(yī)師利用GSI Viewer軟件對單能圖像(70 keV，1.25 mm)進行分析。病灶大小分別在軸面、矢狀面及冠狀面進行測量，選擇并記錄其最大徑。感興趣區(qū)(region of interest，ROI)放置于病灶中央，ROI面積為該層面病灶的1/2～2/3，盡量避開液化壞死區(qū)。腹主動脈ROI置于病灶同層面腹主動脈中心區(qū)域。

測量及分析的數(shù)據(jù)包括：①病灶ROI平均能譜曲線：先在單能量圖像上獲得病灶40～140 keV(以10 keV為間隔)的各能量水平CT值(HU)，計算出3組各能量水平下的平均CT值，并畫出3組的平均能譜曲線；②在基物質(zhì)密度圖像上分別測量ROI的水濃度(mg/mL)和碘濃度(100 ug/mL)，腹主動脈ROI的碘濃度(100 ug/mL)，并計算病灶ROI的標準化碘濃度(normalized iodine concentration，NIC，即病灶與胸主動脈碘濃度之比)；③能譜曲線的斜率：采用公式斜率= (HU 40 keV-HU100 keV)/60計算病變的衰減曲線斜率。

4.統(tǒng)計學分析

使用SPSS 18.0統(tǒng)計分析軟件，分別對3組的水濃度、碘濃度、NIC、斜率進行方差齊性檢驗及單因素方差分析，比較3組間能譜特征是否存在差異。3組間均數(shù)不同時，兩兩比較使用Scheffe檢驗。所有P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

增強掃描各期3組病變平均能譜曲線均呈遞減型，低能量水平3組間CT值差別越大：膽總管末端腺癌組位于最上方，斜率最大；胰頭腺癌組曲線位于最下方，斜率最小；十二指腸乳頭腺癌組居中(圖1～6)。

3組病變水濃度、碘濃度、標準化碘濃度(NIC)、斜率比較結(jié)果如下：對增強各期能譜參數(shù)應用單因素方差分析得出：3組間水濃度均無統(tǒng)計學差異；碘濃度、NIC及斜率均有統(tǒng)計學差異。增強掃描各期，碘濃度、NIC及斜率3組間兩兩比較，應用Scheffe檢驗均有統(tǒng)計學差異(表1～3)。

圖4 女，62歲，手術(shù)病理證實膽總管末端高分化腺癌(箭)。動脈期明顯強化，能譜曲線為遞減型。a) 能譜曲線圖; b) 70 keV單能量圖; c) 水基物質(zhì)圖; d) 碘基物質(zhì)圖。 圖5 男，69歲，手術(shù)病理證實為胰頭中分化腺癌(箭)。動脈期強化不明顯，能譜曲線為遞減型。a) 能譜曲線圖; b) 70 keV單能量圖; c) 水基物質(zhì)圖; d) 碘基物質(zhì)圖。

表1 增強動脈期3組能譜參數(shù)比較

注：1 為胰腺癌組，2 十二指腸乳頭腺癌，3 為膽總管末端腺癌；P<0.05為差異有顯著性。

表2 增強門脈期3組能譜參數(shù)比較

注：1 為胰腺癌組，2 十二指腸乳頭腺癌，3 為膽總管末端腺癌；P<0.05為差異有顯著性。

表3 增強延遲期3組能譜參數(shù)比較

注：1 為胰腺癌組，2 十二指腸乳頭腺癌，3 為膽總管末端腺癌；P<0.05為差異有顯著性。

圖6 女，65歲，手術(shù)病理證實為十二指腸乳頭中-低分化腺癌(箭)。a) 能譜曲線圖; b) 70 keV單能量圖; c) 水基物質(zhì)圖; d) 碘基物質(zhì)圖。

討 論

胰腺、膽道系統(tǒng)和Vater壺腹有著共同的胚胎起源，它們共同起源于胚胎前腸[4]，其臨床癥狀及影像表現(xiàn)有很多相似之處，但不同病變的臨床預后截然不同。由于病變的起源不能夠精確地判斷，對于4種不同起源的壺腹周圍癌均行胰十二指腸切除術(shù)，如果術(shù)前能夠精確診斷，就可以根據(jù)病變的起源及范圍采取不同的手術(shù)方式：例如對于十二指腸乳頭癌，十二指腸局部切除就已經(jīng)足夠；對于胰腺癌或膽管癌，手術(shù)方式相同，但預后卻不盡相同[5-8]。Riall等長期隨訪數(shù)據(jù)顯示：行胰十二指腸切除術(shù)后十二指腸腫瘤5年生存率為59%，壺腹癌約為39%，遠端膽管癌下降到27%，而胰頭癌僅為15%[9]。因此，術(shù)前正確診斷對臨床治療方案的制定及預后的判斷具有重要的指導意義。CT常用于對于臨床擬診壺腹周圍新生物的患者進行診斷及分期。CT增強后多期掃描不同病變的強化方式及CT值不同。然而，常規(guī)CT的混合能量圖像測得的CT值是相對的，不能準確反映組織本身的X線衰減特性。

能譜CT采用單X線管瞬時切換技術(shù)，在0.5 ms內(nèi)實現(xiàn)80和140 kVp之間快速轉(zhuǎn)換，同時獲取兩組數(shù)據(jù)，獲得物質(zhì)分離圖像和40～140 keV之間不同能量水平的單能量圖像。單能量圖像可以克服線束硬化偽影運動干擾，提高圖像的密度分辨率及信噪比，利于病灶顯示。CT能譜成像可以顯示不同物質(zhì)隨著X線能量水平(keV)的變化而變化的X線衰減系數(shù)(HU)，從而產(chǎn)生反映不同物質(zhì)的特征性能譜曲線，不同化學構(gòu)成的組織其能譜曲線不同，因此可以應用能譜曲線來區(qū)分不同組織。與傳統(tǒng)的常規(guī)CT相比，CT能譜成像提供了包括常規(guī)CT值、單能量的CT值，基物質(zhì)濃度值、有效原子序數(shù)在內(nèi)的多個定量指標[10]；不僅能多方位觀察病灶的形態(tài)學信息，還能夠通過利用單能量圖像、碘基圖、水基圖等參數(shù)，了解病變的組織病理學信息。研究顯示[11-13]GSI在區(qū)分不同組織類型的腫瘤及腫瘤分級鑒別方面有廣闊前景。碘是CT增強中最常用的對比劑，可以利用GSI掃描獲得碘基圖，并準確測量圖像上病灶的碘含量，從而反映病灶內(nèi)部的血供情況。本研究通過對病變能譜曲線的分析及碘-水基物質(zhì)對的定量分析，探討能譜CT在鑒別壺腹周圍癌的起源中的價值。

本研究通過對胰頭腺癌、膽總管末端腺癌及十二指腸乳頭腺癌的能譜分析發(fā)現(xiàn)增強掃描各期，3組病例在低KeV下單能量圖像中CT值差異較為顯著，100～140 keV 3組能譜曲線幾乎重疊；40～100 keV，3組曲線斜率均有統(tǒng)計學差異，膽總管末端腺癌組斜率最大，胰頭腺癌組斜率最小，十二指腸乳頭腺癌組居中；水濃度在不同期相、不同性質(zhì)病灶中無統(tǒng)計學差異；增強各期各組間碘濃度均有統(tǒng)計學差異。

由于碘濃度不僅與病變的血供有很大關(guān)系，還受對比劑總劑量、注射速度、個體循環(huán)差異等因素的影響。因此，本研究以病灶所在層面腹主動脈作為參照，獲得同期病灶的標化碘濃度(NIC)，以排除個體差異對碘濃度的影響，結(jié)果表明：增強各期，各組間標化碘濃度(NIC)均有統(tǒng)計學差異。

能譜曲線、碘濃度值及標化碘濃度(NIC)更加直觀、客觀的反映了3組不同病理的病灶在增強過程的攝碘情況。胰腺癌病理成分為較多的纖維間質(zhì)，且腫瘤周圍供血小動脈內(nèi)膜增生導致小血管變窄，是導致胰腺癌為乏血供的病理基礎(chǔ)，特別是動脈期掃描表現(xiàn)腫瘤強化不明顯，與正常胰腺實質(zhì)形成明顯密度差[14]。發(fā)生于膽總管胰頭段的惡性腫瘤又稱膽總管末端癌，多為分化較好的腺癌，占肝外膽管癌60%左右[15]。膽總管末端癌呈早期明顯強化和管壁不規(guī)則的環(huán)形強化，且具有延遲強化的特點[16]。十二指腸乳頭癌：增強掃描呈輕至中度均勻或不均勻強化，門脈期腫瘤可達到最大的強化[17]。能譜CT可以消除硬化偽影并可以定量測量碘含量，可以較常規(guī)CT更準確的反應不同病灶之間的血流灌注差異。

本研究具有一定的局限性：①研究的總體樣本量較小及部分病例數(shù)較少；②未能對各組中各種病變不同分化的腺癌進行獨立研究；③能譜掃描輻射劑量較常規(guī)掃描劑量大，掃描序列有待于優(yōu)化。在今后的研究中，有待于進一步擴大樣本量進行更細致的研究，以期得到更加可靠的能譜參數(shù)值。

總而言之，DESCT三期增強掃能夠?qū)Σ∽冞M行物質(zhì)定量分析，這能夠在術(shù)前幫助我們判斷壺腹周圍病變的起源，更好的幫助臨床制定治療方案及判斷預后。然而，最終的確診仍需依賴于病理診斷。

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Objective：To investigate the value of dual-energy spectral computed tomographic imaging (DESCT) in the diagnosis of carcinomas in the ampullary region.Methods:Eighty-eight patients with ampullary region carcinomas (39 pancreatic adenocarcinomas,22 biliary adenocarcinomas,27 duodenal papilla adenocarcinomas) underwent DESCT prior to biopsy or surgery.The CT spectral imaging features were retrospectively analyzed,using one-way analysis of variance and Scheffe-test.Results:During tri-phasic enhanced scans,there were no significant differences in the concentration of water among three groups.The values of concentration of iodine were 10.10mg/mL (pancreatic adenocarcinomas) vs 23.34mg/mL (common bile duct adenocarcinaomas) vs 14.35mg/mL (duodenal papilla adenocarcinomas) in arterial phase (AP),13.01mg/mL vs 25.79mg/mL vs 18.15mg/mL in portal phase (PP) and 12.88mg/mL vs 25.52mg/mL vs 19.47mg/mL in delayed phase (DP).NIC (normalized iodine concentration) were 0.09 vs 0.22 vs 0.16 in AP,0.30 vs 0.59 vs 0.39 in PP,and 0.46 vs 0.85 vs 0.59 in DP.Slope were 1.08 vs 2.51 vs 1.64 in AP,1.30 vs 3.07 vs 2.11 in PP,and 1.37 vs 2.83 vs 2.21 in DP.The concentration of Iodine,NIC and slope were highest in the biliary adenocarcinoma group and lowest in the pancreatic adenocarcinoma group,and significant differences were seen among the three groups.Conclusion:DESCT with multiple parameters can provide useful diagnostic information about the origin of masses in the ampullary region.

Tomography,X-ray computed; Adenocarcinoma; Diagnosis

230001 合肥，安徽省立醫(yī)院放射科(韋煒、呂維富、鄧克學、趙英明)；230022 合肥，安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院放射科(余永強、李小虎)

韋煒(1977-)，女，安徽旌德人，博士，副主任醫(yī)師，主要從事腹部影像學診斷工作。

國家自然科學青年科學基金項目(81501468)；2015年安徽省科技廳公益性技術(shù)應用研究聯(lián)動計劃項目(15011d04028)

R814.42; R730.261

A

1000-0313(2015)10-1026-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.10.013

2015-05-07

2015-06-15)

Preliminary study of dual energy gemstone spectral imaging in the diagnosis of periampullary carcinoma WEI Wei,YU Yong-qiang,LI Xiao-hu，et al.Anhui Provincial Hospital Affiliated to Anhui Medical University,Hefei 230001,P.R.China