雙能量CT與多層螺旋CT評估胃癌分化程度的對照研究

吉玉剛，盧定友，溫 競

1. 鹽城市第一人民醫(yī)院CT室，江蘇 鹽城 224000；

2. 江蘇醫(yī)藥職業(yè)學院影像學院，江蘇 鹽城 224006

胃癌是常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一，2018年全球癌癥報告指出，胃癌的發(fā)病率和死亡率位居惡性腫瘤前列［1］。不同病理學分化類型的胃癌患者生物學行為及預后不盡相同，術前準確評估分化程度對胃癌患者的治療及預后具有重大意義。相關文獻報道多層螺旋CT（multi-slice spiral CT，MSCT）在術前初步判斷胃癌的病理學分化類型有一定的價值［2-3］。雙能量CT（dual energy CT，DECT）具有多個定量參數(shù)的優(yōu)勢，但其在胃癌分化程度方面的研究尚少。本研究將選取的胃癌患者隨機采用MSCT或DECT檢查，旨在分析比較兩者評估胃癌分化程度的價值。

1 資料和方法

1.1 研究對象

前瞻性選取2018年9月—2019年10月鹽城市第一人民醫(yī)院胃鏡提示胃癌、術前行CT增強掃描的患者130例，隨機采用MSCT或DECT檢查（影像號末位奇數(shù)使用MSCT，偶數(shù)使用DECT），排除圖像質量不佳或病灶太小無法良好顯示者4例，已發(fā)生遠處轉移或不同意接受外科手術者11例。最終115例患者納入研究，行MSCT增強模式55例［男性37例，女性18例，年齡（65.09±10.02）歲］，行DECT增強模式60例［男性45例，女性15例，年齡（64.18±12.01）歲］，以手術后病理學檢查為金標準，分為低分化胃癌組和中高分化胃癌組。本研究獲得了醫(yī)院倫理委員會批準，全部受檢者于檢查前均已簽署碘增強知情同意書。

1.2 檢查方法

患者禁食6～8 h，檢查前15～20 min口服陰性對比劑800～1 200 mL，肌內注射20 mg鹽酸山莨菪堿（6 5 4-2），掃描前進行呼吸屏氣訓練，掃描范圍自膈頂至盆腔。按1.5 mL/kg劑量，以3 mL/s流速經(jīng)肘正中靜脈注射碘增強造影劑［雙北碘海醇注射液，100 mL∶35 g（I）］。行常規(guī)平掃后，動脈期掃描采用PreMonitoring自動觸發(fā)模式：當同層面腹主動脈CT值達100 Hu時，延時12 s后行動脈期掃描，動脈期掃描結束后，延遲30 s行靜脈期掃描。DECT模式采用德國Siemens公司SOMATOM Definition Flash CT機，同時使用A、B兩球管，其中A球管100 kV，B球管Sn140 kV（Sn表示加了錫板過濾），自動管電流；MSCT模式增強僅使用該設備A球管（120 kV），自動管電流。以5 mm層厚及層間距重建圖像用于常規(guī)影像學診斷，以1 mm層厚及層間距重建圖像并傳送至Syngo.via工作站。

1.3 圖像分析及數(shù)據(jù)測量

1.3.1 MSCT增強模式

用德國Siemens公司的Syngo.via工作站MMreading軟件打開MSCT模式的55例圖像，在病灶最大層面勾畫圓形感興趣區(qū)（region of interest，ROI），ROI選取病灶內強化區(qū)，避開肉眼可見的血管、壞死及鈣化，ROI直徑大于病灶厚度的1/2，平掃、動脈期及靜脈期選取同層面同位置同大小的ROI，均測量3次取其平均值，分別測量平掃CT值、動脈期CT值、靜脈期CT值，并計算動脈期強化增加值CTa（動脈期CT值－平掃CT值）和靜脈期強化增加值CTv（靜脈期CT值－平掃CT值）。

1.3.2 DECT增強模式

用Syngo.via工作站Dual-Energy軟件打開DECT模式的60例圖像，病灶勾畫ROI方法同上，另選取同層面主動脈做標準化處理，計算出動、靜脈期標準化碘濃度（normalized iodine concentration in arterial /venous phase，NICa/NICv）；重建動、靜脈期40 keV及70 keV的單能量圖像并測得病灶的CT值，計算能譜曲線40～70 keV區(qū)間的動脈期斜率λa和靜脈期斜率λv計算公式：λ=（CT40keV-CT70keV）/（40-70）。

1.4 統(tǒng)計學處理

應用SPSS 16.0軟件進行數(shù)據(jù)處理。對計量資料采用Shapiro-Wilk進行正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布、方差齊的采用獨立樣本t檢驗，方差不齊的采用近似t檢驗；有統(tǒng)計學意義的指標繪制受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線，比較曲線下面積（area under curve，AUC）。采用二元logistic回歸模型聯(lián)合NICv和λv兩指標，繪制ROC曲線并分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

MSCT模式檢查的55例患者中，低分化組胃癌26例，最大徑（4.52±1.6）cm，其中T1期2例，T2期8例，T3期10例，T4期6例；中高分化組胃癌29例，最大徑（4.13±1.23）cm，其中T1期3例，T2期11例，T3期13例，T4期2例。平掃CT值、動脈期CT值、靜脈期CT值、動脈期增加值CTa、靜脈期增加值CTv，低分化組均高于中高分化組，但只有靜脈期CT值及CTv在兩組間差異有統(tǒng)計學意義（表1）。

DECT模式檢查的60例患者中，低分化組胃癌29例，病灶最大徑（4.92±2.03）cm，其中T1期1例，T2期9例，T3期11例，T4期8例；中高分化組胃癌31例，病灶最大徑（4.33±1.72）cm，其中T1期2例，T2期11例，T3期13例，T4期5例。組內比較，動脈期參數(shù)NICa和λa均低于靜脈期參數(shù)NICv和λv。組間比較，低分化組的NICa、NICv、λa、λv均高于中高分化組，差異有統(tǒng)計學意義（圖1、2，表2）。

通過對兩種模式下有統(tǒng)計學意義的參數(shù)繪制鑒別低分化組與中高分化組胃癌的ROC曲線。DECT的4個參數(shù)AUC均大于MSCT，DECT參數(shù)的內部比較中，靜脈期指標的AUC大于動脈期（表3，圖3、4）。聯(lián)合DECT靜脈期參數(shù)NICv和λv，AUC最大，選取合適的閾值時，靈敏度為0.862，特異度為0.871（表3，圖5）。

圖1 典型病例1（患者，女性，56歲，賁門-胃小彎低分化腺癌）影像及病理學表現(xiàn)

圖2 典型病例2（患者，男性，72歲，胃小彎中高分化腺癌）影像及病理學表現(xiàn)

表2 低分化組及中高分化組胃癌能譜參數(shù)定量分析

表3 兩種增強模式下多個參數(shù)AUC比較

圖3 MSCT增強模式靜脈期CT及CTv鑒別低分化與中高分化胃腺癌的ROC曲線

圖4 雙源CT能譜參數(shù)NICa、NICv、λa、λv鑒別低分化與中高分化胃腺癌的ROC曲線

圖5 聯(lián)合NICv與λv鑒別低分化與中高分化胃腺癌的ROC曲線

3 討 論

MSCT檢查簡便快捷，空間分辨率高，已經(jīng)成為術前評估胃癌的常規(guī)檢查方法［4］。本研究發(fā)現(xiàn)低分化組胃癌靜脈期CT值（97.81±8.94）高于中高分化組（92.00±8.00），低分化組胃癌CTv（61.88±7.50）高于中高分化組（56.52±6.86）；而平掃CT值、動脈期CT值及CTa在兩組胃癌中的差異無統(tǒng)計學意義，原因可能是相對于中高分化組胃癌，低分化組胃癌呈彌漫浸潤性生長，其腫瘤新生毛細血管密集、扭曲，增強后靜脈期造影劑充分填充腫瘤新生血管床且部分造影劑擴散至血管周圍間隙，病灶內碘造影劑含量更高，對X線的衰減更明顯，表現(xiàn)出的CT值更大，低分化組胃癌與中高分化組胃癌的這種差異能夠在靜脈期充分顯示出來，而動脈期成像過早，造影劑尚不能完全進入病灶內，平掃圖像不能反映兩組胃癌腫瘤血管密度的差異，這與白利杰等［2］及馬軼等［5］的研究結果基本一致。

本研究發(fā)現(xiàn)低分化組胃癌NICa和NICv均高于中高分化組。Liang等［6］研究證實了NIC與微血管密度呈顯著正相關，NIC可以作為腫瘤微血管的量化指標。以往的研究［7］發(fā)現(xiàn)腫瘤血管生成程度與病理學分級密切相關，即腫瘤分化越差，微血管密度值越高。本研究取同層面腹主動脈作歸一化處理，將得出的百分數(shù)進行比較，很大程度上減少了因個體循環(huán)時間、個人血容量等差異產(chǎn)生的誤差。低分化胃癌組織新生血管豐富，腫瘤微血管通透性高，因此測得的NIC高；中高分化胃癌新生毛細血管密度偏低，因此測量出的NIC較低。Sun等［8］及劉洋等［9］研究胃癌灌注得出的結果支持了本研究的結論，他們的研究結果表明低分化腺癌微血管血容量、微血管表面通透性顯著高于中高分化腺癌。CT灌注成像（CT perfusion imaging，CTP）可以量化腫瘤微血管生成情況，并結合多個灌注參數(shù)輔助判斷病灶的性質。CTP采用搖籃式重復掃描采集數(shù)據(jù)，其輻射劑量高、掃描時間長，而腹部臟器易受呼吸及胃腸蠕動的影響，這些缺點限制了其在腹部的廣泛使用，雙能量掃描碘圖可以彌補這些不足。本研究結果同杜江華等［10］的研究存在差異，其研究結果顯示動脈期NIC在低分化組與中高分化組間差異無統(tǒng)計學意義，可能原因是其樣本量過少（每組僅10例），造成結果偏倚。

本研究發(fā)現(xiàn)，兩組胃癌的能譜曲線均隨著虛擬單能X線keV的增加而下降，這符合X線與物質相互作用的規(guī)律：碘的K邊界值為33.2 keV，X線的能量越接近邊界值，光電吸收就越明顯，量化表現(xiàn)出來的CT值就越高。不同組織隨keV變化時對射線衰減的變化程度不一樣，因此每一種組織都有其特定的能譜曲線［11］。兩組曲線均表現(xiàn)為低keV水平曲線走行陡峭，高keV水平曲線走行相對平緩。這一規(guī)律表明低keV時可以將不同組織間的細微差別加以放大，從而有利于不同組織的鑒別。本研究發(fā)現(xiàn)40～70 keV低分化組胃癌曲線陡峭，中高分化組曲線相對平緩，即40～70 keV低分化組胃癌斜率大于中高分化組，這與唐浩等［12］的研究結果基本一致。

MSCT增強模式下靜脈期CT值及靜脈期CT增加值（CTv）鑒別低分化組胃癌與中高分化組胃癌的AUC為0.682、0.696，低于DECT參數(shù)的AUC，表明前者診斷效能較低，原因可能是MSCT的X射線是混合能量射線，在射線傳播過程中會因為射線的硬化效應，導致CT值偏移，不能精確地反映不同組織間的差異。另外，在傳統(tǒng)的混合能量圖像中，用單一的CT值參數(shù)往往難以全面揭示這些病變的內在特征，這也印證了常規(guī)MSCT主要反映病變的形態(tài)學特征，在顯示腫瘤微觀結構及功能學方面還存在局限性。本研究得出DECT靜脈期能譜參數(shù)NICv、λv所對應的AUC大于動脈期能譜參數(shù)NICa、λa，表明評估胃癌分化程度時，靜脈期能譜參數(shù)優(yōu)于動脈期，這與血流動力學機制相符，靜脈期低分化組胃癌的新生毛細血管充盈更加充分，伴部分造影劑外滲至血管外間隙，同時間質纖維組織的明顯增加降低了造影劑的流出速度，鄭玉飛等［13］的發(fā)現(xiàn)支持本研究的結果。聯(lián)合靜脈期參數(shù)NICv與λv，鑒別低分化組與中高分化組胃癌的AUC達0.917，均高于單一參數(shù)，也體現(xiàn)了DECT多定量參數(shù)的優(yōu)勢。

綜上所述，雙能量CT的NIC及低keV水平的能譜曲線斜率有助于鑒別低分化胃癌與中高分化胃癌，且靜脈期參數(shù)更具優(yōu)勢，診斷效能優(yōu)于常規(guī)MSCT。本研究存在一定的局限性，由于樣本量的限制，未能在不同分化胃癌組內根據(jù)病灶的不同分期、不同大小再分組，也未能與病理學檢查進行深入對照，仍有待擴大樣本量進一步研究。