能譜CT成像在胃癌中的應(yīng)用進(jìn)展

王學(xué)東，田士峰，劉愛連

(大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 大連 116011)

目前，胃癌死亡率居于我國惡性腫瘤的第二位[1]。研究表明，其病灶大小、分化程度、胃壁的浸潤深度、是否存在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等與臨床治療方案的選擇、療效評(píng)估及腫瘤的復(fù)發(fā)和預(yù)后密切相關(guān)[2-3]。胃癌的確診主要依靠胃鏡檢查，但對(duì)于胃鏡已確診為胃癌的患者，CT檢查仍具有必要性。常規(guī)CT在胃癌位置判斷(胃黏膜、黏膜下或漿膜外)、胃癌分期判定等方面具有一定優(yōu)勢(shì)，可為胃癌治療方案的制訂提供一定依據(jù)，避免一些不必要的剖腹探查[4]。且隨著胃口服對(duì)比劑的應(yīng)用，胃組織在CT圖像上的對(duì)比度增加，更有利于病灶的檢出。但常規(guī) CT(平掃、增強(qiáng)掃描)對(duì)胃壁增厚的原因(腫瘤浸潤或水腫導(dǎo)致)、病變范圍的確定存在一定困難，且對(duì)漿膜面是否受侵、療效的評(píng)估也缺乏精準(zhǔn)的量化指標(biāo)[5]。而能譜CT成像作為一種新型的成像技術(shù)，較常規(guī)CT能夠更好地顯示形態(tài)學(xué)變化，同時(shí)也可以通過多參數(shù)成像、多定量參數(shù)來評(píng)價(jià)胃癌?，F(xiàn)就能譜CT成像在胃癌中的應(yīng)用進(jìn)展予以綜述。

1 能譜CT成像概述

目前，臨床的能譜CT設(shè)備主要為單源雙能CT(擁有一套X線球管和探測(cè)器)，其通過單球管雙電壓(80 kVp和140 kVp)的瞬時(shí)切換來實(shí)現(xiàn)能譜成像。能譜CT圖像的重建是在原始數(shù)據(jù)空間進(jìn)行，可直接對(duì)能量數(shù)據(jù)進(jìn)行解析獲得基物質(zhì)圖像，通過隨能量變化的質(zhì)量吸收函數(shù)得到單能量圖像，并依據(jù)單能量下的CT值得到相應(yīng)的能譜曲線。同時(shí)，能譜CT成像可匹配基于系統(tǒng)噪音統(tǒng)計(jì)模型的適應(yīng)性統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)，更進(jìn)一步抑制圖像噪音，明顯減少輻射劑量。因此，能譜CT成像的應(yīng)用可在一定程度上提高疾病診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。

基物質(zhì)圖像的產(chǎn)生是基于能譜成像的物質(zhì)分離技術(shù)，其中碘和水是最常用的標(biāo)準(zhǔn)基物質(zhì)對(duì)，通過物質(zhì)分離技術(shù)可獲得碘基圖及水基圖。碘是CT增強(qiáng)對(duì)比劑中的主要成分，在碘基圖中碘濃度(iodine concentration，IC)得以量化，其變化可以間接反映組織微循環(huán)的改變。同時(shí)，考慮到不同個(gè)體之間存在差異(個(gè)體循環(huán)差異和注入對(duì)比劑的總劑量等)，故目前以同層面主動(dòng)脈IC值作為參考，獲得標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(normalized iodine concentration，NIC)，從而使得不同個(gè)體更具可比性。單能量圖像具有如下特點(diǎn)：較低單能量水平的圖像可通過提高圖像密度分辨率來提高組織間的對(duì)比度，有助于細(xì)小結(jié)構(gòu)的顯示和早期病變的檢出；較高單能量水平的圖像可通過降低圖像的對(duì)比度來去除金屬偽影。能譜曲線可反映不同物質(zhì)隨X線能量變化而衰減的不同特性，可間接代表不同的物質(zhì)成分，從而為腫瘤組織來源的判斷、良惡性鑒別、惡性腫瘤分級(jí)的判斷等提供幫助。

2 能譜CT成像對(duì)胃癌的診斷價(jià)值

病理上，根據(jù)胃壁的浸潤深度胃癌分為早期胃癌和進(jìn)展期胃癌。其中，早期胃癌可行局部切除，患者預(yù)后良好，5年生存率可達(dá)到95%以上[6]。田士峰等[7]研究發(fā)現(xiàn)，能譜CT動(dòng)脈期的碘偽彩圖可通過顏色差異提升視覺感觀，從而提高早期胃癌病灶的檢出率。胡振洲等[8]發(fā)現(xiàn)，早期胃癌在能譜CT的動(dòng)脈期和靜脈期增強(qiáng)中，其NIC、40～70 keV能量區(qū)間的能譜曲線斜率均高于正常胃壁，且早期胃癌靜脈期的NIC高于動(dòng)脈期，推測(cè)其與胃癌延遲強(qiáng)化有關(guān)?？梢?，能譜CT成像(IC、能譜曲線等相關(guān)參數(shù))較常規(guī)掃描能提高早期胃癌的檢出率。而Meng等[9]發(fā)現(xiàn)，早期胃癌和胃炎均會(huì)引起血管生成增多，且動(dòng)脈期的NIC對(duì)兩者的鑒別存在一定限度。王夏婉等[10]發(fā)現(xiàn)，能譜CT成像靜脈期胃癌的NIC和40～70 keV、70～140 keV、40～140 keV能量區(qū)間的能譜曲線斜率均高于高度侵襲性間質(zhì)瘤。唐琪等[11]的研究顯示，胃癌在動(dòng)脈期時(shí)40 keV下的單能量CT值和靜脈期時(shí)40～120 keV下的單能量CT值均高于胃原發(fā)性淋巴瘤。因此，能譜CT成像定量參數(shù)對(duì)胃癌與其他胃腫瘤的鑒別診斷具有一定價(jià)值。

3 能譜CT成像評(píng)估胃癌病理分型、分級(jí)的價(jià)值

最新版的世界衛(wèi)生組織病理分型將胃癌分為腺癌、腺鱗癌、髓樣癌、肝細(xì)胞腺癌、鱗狀細(xì)胞癌、未分化癌等[12]，以腺癌最為常見。腺癌又分為高、中、低分化，其中低分化腺癌的預(yù)后多較差。中國臨床腫瘤學(xué)會(huì)發(fā)布的原發(fā)性胃癌治療指南指出，對(duì)于位于黏膜內(nèi)的中、高分化腺癌，在無潰瘍、無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的前提下可采用內(nèi)鏡下黏膜切除術(shù)，而低分化腺癌多采用D1或D2切除術(shù)[13]。故術(shù)前準(zhǔn)確評(píng)估胃癌分化程度對(duì)手術(shù)方案的制訂和預(yù)后判斷至關(guān)重要。唐皓等[14]研究發(fā)現(xiàn)，能譜曲線可作為術(shù)前評(píng)估胃腺癌分化程度的指標(biāo)，病灶的能譜曲線斜率大于正常胃壁，且能譜曲線斜率隨腺癌分化程度的降低而增大。陳麗紅等[15]利用能譜CT成像參數(shù)鑒別中、高分化和低分化胃腺癌，結(jié)果顯示在靜脈期和實(shí)質(zhì)期NIC可以對(duì)其進(jìn)行有效鑒別，但在動(dòng)脈期兩者的NIC差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而王夏婉等[16]和Li等[17]的研究結(jié)果與之相反。王夏婉等[16]認(rèn)為，這可能與該實(shí)驗(yàn)設(shè)置的動(dòng)脈期延遲掃描時(shí)間較晚有關(guān)，提示適當(dāng)延遲動(dòng)脈期掃描時(shí)間可能會(huì)加大中、高分化胃腺癌與低分化胃腺癌的鑒別概率。Li等[17]則認(rèn)為，動(dòng)脈期的NIC主要反映胃癌的毛細(xì)血管密度和血供情況，而靜脈期的NIC可能反映血管內(nèi)和血管外血供的流動(dòng)及造影劑的滯留情況。

此外，Lauren分型是依據(jù)胃癌的組織結(jié)構(gòu)和生物學(xué)行為將其分為腸型、彌漫型和混合型。該分型簡(jiǎn)單有效，在反映胃癌生物學(xué)行為的同時(shí)，也可以體現(xiàn)胃癌的發(fā)病機(jī)制和發(fā)病病因。彌漫型和腸型胃癌的預(yù)后有較大差異，腸型胃癌的復(fù)發(fā)率較彌漫型高，但腹膜轉(zhuǎn)移率較低[18]，且腸型和彌漫型胃癌對(duì)化療藥物的敏感性也不同[19]，故術(shù)前對(duì)胃癌Lauren分型的確定對(duì)治療方案的制訂和預(yù)后至關(guān)重要。董杰等[20]發(fā)現(xiàn)，能譜CT的能譜曲線斜率(40～70 keV)在腸型胃癌中最低，IC在彌漫型胃癌中最高。因此，能譜CT成像的定量參數(shù)可以進(jìn)行彌漫型、腸型和混合型胃癌的鑒別診斷。

4 能譜CT成像評(píng)估胃癌分期的價(jià)值

目前，胃癌的TNM分期是評(píng)估患者預(yù)后、進(jìn)行分期診療的最重要分期體系。普遍觀點(diǎn)認(rèn)為，胃癌的浸潤深度和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況是影響患者預(yù)后的重要因素[21-22]，分期越晚提示預(yù)后越差、生存率越低。不同分期的胃癌治療原則不同，如黏膜內(nèi)癌多采用內(nèi)鏡下黏膜切除術(shù)，侵及黏膜下層多采用D1切除術(shù)，一旦有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和侵及黏膜下層(肌層或以上)多采用D2切除術(shù)，存在遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移或侵犯重要臟器無法切除時(shí)，多采用姑息性手術(shù)治療。因此，術(shù)前對(duì)TNM分期的準(zhǔn)確評(píng)估至關(guān)重要。T3期胃癌常因胃漿膜面炎癥反應(yīng)所致周圍脂肪間隙模糊而被誤認(rèn)為是漿膜面受侵，從而誤診斷為T4a期胃癌。邢靜靜等[23]以胃周脂肪組織為感興趣區(qū)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈期和靜脈期T4a期胃癌的NIC均高于T3期，且當(dāng)靜脈期NIC的閾值為-0.031時(shí)，其鑒別T3期和T4a期的靈敏度為81.0%，特異度為85.0%。Yang等[24]認(rèn)為，使用能譜CT中的IC值可判斷胃癌漿膜面是否受到侵犯。Li等[25]基于能譜CT圖像上的機(jī)器學(xué)習(xí)算法得到同樣的結(jié)果。以上研究均表明，能譜CT的相關(guān)技術(shù)可以定量判定胃漿膜面受侵情況。但對(duì)于病灶感興趣區(qū)域的放置，受主觀因素的影響大，故對(duì)放置者的臨床經(jīng)驗(yàn)有一定要求。另有研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)CT相比，能譜CT判斷胃癌T和N分期的總準(zhǔn)確率高13.8%、19%，T1～T4各期準(zhǔn)確率分別高3.5%、6.9%、9.2%、8.0%，提示能譜成像多參數(shù)有助于胃癌分期的判斷[26]。Zhou等[27]研究指出，利用能譜CT成像中70 keV單能量的CT值來診斷胃癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的準(zhǔn)確率較高。既往研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合應(yīng)用淋巴結(jié)短長徑比值、IC值、NIC值和能譜曲線斜率可提高胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移診斷的準(zhǔn)確率[28-29]。許琦等[30]以病理診斷為轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)進(jìn)行參照，并通過能譜CT和雙源雙能CT診斷胃癌的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)符合率，結(jié)果顯示能譜CT與病理診斷的一致性更高。Li等[31]采用基于能譜CT的列線圖對(duì)胃癌轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并通過多因素分析發(fā)現(xiàn)靜脈期的IC值是其獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，且綜合腫瘤大小和Borrmann分型對(duì)預(yù)測(cè)胃癌轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的準(zhǔn)確性較高。Guo等[32]研究顯示，50%以上胃癌患者存在腹膜轉(zhuǎn)移，但利用能譜成像評(píng)估胃癌腹膜轉(zhuǎn)移的報(bào)道較少?？梢?，能譜CT較常規(guī)CT能明顯提高胃癌的T和N分期診斷，且對(duì)淋巴結(jié)性質(zhì)的鑒別和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的檢出具有一定價(jià)值。

5 能譜CT成像對(duì)胃癌化療效果評(píng)估的價(jià)值

臨床上，部分胃癌患者因發(fā)現(xiàn)較晚或病變范圍較大而失去了手術(shù)的機(jī)會(huì)時(shí)，多選擇化療、放療等方式進(jìn)行綜合治療。但不同的化療方案針對(duì)不同的患者所產(chǎn)生的療效差異較大，早期識(shí)別對(duì)于化療方案是否敏感有利于化療方案的修改。Tang等[33]對(duì)常規(guī)CT化療前后胃癌直徑的變化和能譜成像動(dòng)、靜脈期IC的變化對(duì)化療效果的預(yù)測(cè)效能進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)化療前后動(dòng)脈期IC變化的受試者工作特征曲線下面積為0.857，明顯高于測(cè)量腫瘤直徑變化的曲線下面積(0.542)，說明能譜成像較常規(guī)掃描能更準(zhǔn)確評(píng)估胃癌的化療效果。微血管密度和脈管癌栓作為胃癌生長、侵襲和轉(zhuǎn)移的影響因子，可反映腫瘤血管的生長速度，且與腫瘤惡性程度呈正相關(guān)，在抗腫瘤治療中具有關(guān)鍵作用[34]。劉玉良等[35]研究發(fā)現(xiàn)，胃癌脈管癌栓者動(dòng)脈期的碘含量較高，靜脈期碘含量升高率較低，并認(rèn)為NIC可作為評(píng)估脈管是否受侵的獨(dú)立影響因素。Chen等[36]發(fā)現(xiàn)，在低于T4期的進(jìn)展期胃癌患者中，動(dòng)脈期的NIC和微血管密度具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)(r=0.851)；對(duì)于T4期以上的胃癌，靜脈期的NIC和微血管密度具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)(r=0.656)。人表皮生長因子受體2的異常擴(kuò)增及其蛋白的過表達(dá)可導(dǎo)致細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化，故人表皮生長因子受體2的表達(dá)情況可以作為判斷胃癌預(yù)后的指標(biāo)[37]。郭丹丹等[38]研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈期和靜脈期能譜CT成像的人表皮生長因子受體2陽性組的NIC高于陰性組，且靜脈期的NIC和人表皮生長因子受體2表達(dá)具有較強(qiáng)的相關(guān)性。因此，能譜CT成像的碘定量與部分胃癌物質(zhì)表達(dá)因子具有一定的關(guān)聯(lián)性，可反映化療前后胃癌血供、惡性程度等指標(biāo)的變化，具有臨床應(yīng)用價(jià)值[39]。

6 低劑量能譜CT成像與胃癌

6.1虛擬平掃(virtual non-contrast，VNC)對(duì)胃癌評(píng)估的價(jià)值 VNC是指通過能譜CT的物質(zhì)分離技術(shù)獲得的水基圖。胃癌患者常需要進(jìn)行多次復(fù)查，而VNC 技術(shù)為如何既能減少患者的輻射劑量，又可以達(dá)到臨床的診斷需求提供了一種新途徑。Tian等[40]發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈期VNC對(duì)于胃癌的檢出率高于常規(guī)CT，這可能由于分離碘劑后，有少許殘余，導(dǎo)致 VNC圖像類似輕度強(qiáng)化圖像，故提高了胃癌檢出率，但其缺點(diǎn)為對(duì)于胃癌漿膜面的受浸潤情況檢出較差。Chai等[41]發(fā)現(xiàn)使用VNC技術(shù)時(shí)，患者所受的輻射劑量較標(biāo)準(zhǔn)平掃+增強(qiáng)掃描減少約32%，但VNC圖像對(duì)微鈣化的顯示欠佳，由于胃癌的鈣化率較低，故對(duì)胃癌檢出率的影響較小。上述研究結(jié)果提示，VNC圖像的最佳對(duì)比噪音比優(yōu)于常規(guī)平掃。因此，能譜CT成像的VNC技術(shù)在胃癌檢查方面具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

6.2低劑量對(duì)比劑對(duì)胃癌評(píng)估的價(jià)值 目前，CT血管成像已成為胃癌術(shù)前的常規(guī)檢查方法，可以明確胃癌的供血?jiǎng)用}，有效指導(dǎo)腹腔鏡手術(shù)，避免術(shù)中出血的發(fā)生。但CT血管成像需要使用對(duì)比劑，對(duì)比劑有發(fā)生不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。故如何在不影響圖像質(zhì)量的情況下減少對(duì)比劑的用量，成為臨床醫(yī)師和患者關(guān)心的問題。能譜CT低劑量對(duì)比劑最佳單能量成像、低劑量對(duì)比劑和低管電壓(雙低掃描)結(jié)合適應(yīng)性統(tǒng)計(jì)迭代重建等方法的應(yīng)用，為減少對(duì)比劑用量提供了可行方法。田士峰等[42]研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)掃描+高劑量對(duì)比劑方案相比，常規(guī)能譜CT成像最佳單能量+低劑量對(duì)比劑掃描方案對(duì)胃癌細(xì)小動(dòng)脈的顯示更加清晰，同時(shí)減少了圖像噪音及對(duì)比劑用量。Zhu等[43]對(duì)比了常規(guī)CT掃描+高劑量對(duì)比劑及能譜CT 60 keV結(jié)合50%適應(yīng)性統(tǒng)計(jì)迭代重建掃描+低劑量對(duì)比劑兩種方案對(duì)腹部血管的顯示情況，結(jié)果顯示能譜CT 60 keV結(jié)合50%適應(yīng)性統(tǒng)計(jì)迭代重建掃描+低劑量對(duì)比劑方案的總輻射劑量和總碘用量分別減少14.4%和14.9%，但兩者對(duì)腹部血管顯示的圖像質(zhì)量相似。

7 小 結(jié)

能譜CT成像在胃癌相關(guān)指標(biāo)的評(píng)估中已逐漸得到廣泛應(yīng)用。能譜CT成像具有多參數(shù)定量成像的優(yōu)勢(shì)，其中單能量成像、基物質(zhì)成像(應(yīng)用最廣泛的為碘、水基物質(zhì)分離)、能譜曲線(主要為斜率)等技術(shù)，對(duì)提高早期胃癌的檢出率，進(jìn)展期胃癌的鑒別診斷，評(píng)估胃癌的分型、分級(jí)、分期，評(píng)價(jià)胃癌的化療效果，及降低患者對(duì)比劑用量和輻射劑量等具有一定的作用，大大提高了病灶的檢出率及定性的準(zhǔn)確率。未來，能譜CT成像將為多學(xué)科診療模式提供了新思路。