能譜CT在肝細(xì)胞癌診療中的研究進(jìn)展

黃 暉 劉沛武

長(zhǎng)江大學(xué)附屬荊州醫(yī)院放射科，湖北省荊州市 434023

隨著CT技術(shù)的不斷革新、發(fā)展，CT目前已經(jīng)成為臨床篩查、診斷疾病以及評(píng)估疾病療效、預(yù)后的重要手段。將高分辨率、高清晰度的圖像質(zhì)量與低劑量成像完美結(jié)合的能譜CT已然使CT技術(shù)提高到一個(gè)新的高度。能譜CT利用單能量成像、物質(zhì)定量與分離、有效原子序數(shù)及最佳信噪比、碘密度圖、有效原子序數(shù)圖，能譜曲線、尿酸圖、鈣抑制圖、加權(quán)平均曲線、組織強(qiáng)化圖、直方圖，可以提供比常規(guī)CT更為豐富的信息，進(jìn)一步為臨床提供指導(dǎo)，在腫瘤患者方面表現(xiàn)尤為突出。原發(fā)性肝癌(Primary carcinoma of liver，PCL)，是肝臟常見的原發(fā)性惡性腫瘤，東南沿海地區(qū)的發(fā)病率較高，在我國(guó)惡性腫瘤的患者中第4位常見，也是第2位常見的致死原因，其以肝細(xì)胞肝癌(Hepatocellular carcinoma，HCC)為主，約占90%[1]。本文綜述能譜CT在HCC中的應(yīng)用價(jià)值，分別從HCC的早期診斷、鑒別診斷、血管成像、微血管侵犯的評(píng)估及肝癌TACE治療后療效評(píng)估五個(gè)方面的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)性的介紹。

1 能譜CT的原理及優(yōu)勢(shì)

能譜CT以極速千伏峰值切換為技術(shù)核心，在0.25～0.5ms內(nèi)峰值管電壓可從80kVp到140kVp快速切換，同時(shí)可獲得大約1 000個(gè)高能(140kVp)和1 000個(gè)低能(80kVp)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理，通?？色@得40～140keV能量范圍內(nèi)的衰減系數(shù)及定量分析或后處理圖像，例如單能量成像圖、碘密度圖、有效原子序數(shù)、能譜曲線、尿酸圖、鈣抑制圖、雙能量散點(diǎn)圖及加權(quán)平均曲線。由此可以看出能譜CT技術(shù)可以在傳統(tǒng)CT技術(shù)的基礎(chǔ)上重建出多個(gè)增量信息及圖像，避免了多次多劑量的檢查。

傳統(tǒng)CT成像與X線穿透物質(zhì)的衰減系數(shù)有關(guān)，探測(cè)器將衰減系數(shù)轉(zhuǎn)化為CT值，反映在圖像上。但由于組織對(duì)X線的衰減與組織的質(zhì)量密度及原子序數(shù)有關(guān)，因此容易出現(xiàn)異物同影或者同物異影。基于此原理，某混合物質(zhì)的衰減效果可以用某一元素的衰減效果來等比衡量，這樣該混合物質(zhì)的有效原子序數(shù)(Effective-Z)則可以用相應(yīng)元素的原子序數(shù)來表示，能譜CT的有效原子序數(shù)圖以彩圖或灰階顯示，便于量化測(cè)量感興趣區(qū)的Eff-Z；能譜CT還可以通過極速千伏值切換所采集到的圖像數(shù)據(jù)自動(dòng)重建出從40～140keV(以1keV間隔)的101張單能量圖像[2]。單能量圖像的獲得也是能譜CT區(qū)別于與常規(guī)CT最明顯的特征。在很短時(shí)間里獲取的圖像相對(duì)純潔，有助于消除金屬偽影的影響，同時(shí)也保證了兩組圖像的數(shù)據(jù)統(tǒng)一變化，使所得數(shù)據(jù)從時(shí)間及空間上甚至不同病人都能更加一致和可靠，從而獲得更高分辨率及低偽影率的圖像，輻射劑量也能進(jìn)一步減少。其中，能譜CT單能量成像特有的去金屬偽影技術(shù)——能譜 CT 去金屬偽影(Multi-artifact reduction，MAR)技術(shù)算法可進(jìn)一步減輕金屬偽影[3]。

能譜CT可以通過物質(zhì)分離獲得兩種已知基物質(zhì)(例如碘和水)的物質(zhì)密度圖像，任何一種物質(zhì)的X線衰減系數(shù)都可由兩種基物質(zhì)的衰減系數(shù)決定，由此可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的成分分析與分離。進(jìn)一步根據(jù)不同能量級(jí)上不同物質(zhì)的CT值可繪制出不同物質(zhì)隨能級(jí)變化CT值的變化曲線(即能譜曲線)。能譜曲線的差異可由能譜曲線斜率來評(píng)估，曲線斜率反映了病灶的不同成分及密度，每種物質(zhì)對(duì)應(yīng)著其特有的能譜曲線，根據(jù)能譜曲線的不同可以從不同組織結(jié)構(gòu)及病理類型上分析病灶形態(tài)學(xué)特征。同時(shí)具有類似能譜曲線的病灶則說明具有相似的組織結(jié)構(gòu)和病理類型，對(duì)一些異病同影的疾病能更好地鑒別診斷，同時(shí)對(duì)一些全身多發(fā)性疾病的同源性分析有一定的價(jià)值。

2 能譜CT在肝癌診療方面的應(yīng)用

2.1 肝癌的早期診斷 肝細(xì)胞癌是消化道系統(tǒng)腫瘤中較為常見的一種，在我國(guó)發(fā)病率及死亡率逐年遞增，早期肝癌又稱為小肝癌，由于其早期臨床表現(xiàn)無典型性，早期診斷存在一定難度，由于傳統(tǒng)CT采用混合單能量掃描模式，其對(duì)于病灶形態(tài)、邊緣、密度及強(qiáng)化方式的顯示診斷效能較差[4]，對(duì)于早期小病灶的檢出及病灶的定性有一定的局限性。能譜CT可利用單能量成像、能譜曲線斜率及碘水密度圖像對(duì)病灶進(jìn)行綜合分析，大大降低了漏診率。樊延龍[5]通過對(duì)疑似原發(fā)性肝癌患者98例同時(shí)進(jìn)行普通螺旋CT及能譜CT掃描分析，能譜CT單能量成像技術(shù)有清除硬化偽影的作用，在減少容積效應(yīng)對(duì)小病灶檢出的影響方面效果顯著，特別是對(duì)肝臟富血供病灶的檢出有利[6]。加之碘水物質(zhì)密度圖像聯(lián)合分析，對(duì)于部分具有富血供及高代謝特點(diǎn)的肝細(xì)胞癌的檢出更為明顯。當(dāng)乏血供病灶或微小病灶進(jìn)行能譜CT掃描時(shí)，能譜CT能提供不同KeV單能量成像，可優(yōu)先選擇相對(duì)低的KeV單能量圖像觀察[7]。Yoon JH等[8]發(fā)現(xiàn)能譜CT低單能量圖像(50 keV)能顯著提高病灶的顯影率，結(jié)合其病理結(jié)果，發(fā)現(xiàn)能譜CT診斷特異度(93.10%)、準(zhǔn)確度(90.82%)均較普通螺旋CT診斷特異度(72.41%)、準(zhǔn)確度(76.53%)高。陶力軍[9]也對(duì)96例疑似肝癌患者同時(shí)進(jìn)行能譜CT、MRI及普通螺旋CT檢查，同樣也得出能譜CT對(duì)于肝癌病灶的檢出優(yōu)于MRI及普通螺旋CT，能譜CT在病灶來源性分析方面也有一定的意義。付志浩等[10]通過對(duì)病理已確診為小肝癌的64例患者進(jìn)行能譜CT掃描，將能譜數(shù)據(jù)在能譜工作臺(tái)進(jìn)行單能量圖像處理，將感興趣區(qū)進(jìn)行CT值和標(biāo)準(zhǔn)差(SD)值測(cè)量，得出信噪比(SNR)、對(duì)比噪聲比(CNR)，發(fā)現(xiàn)在單能量為40keV時(shí)，病灶與肝背景的對(duì)比度最高，病灶在圖像中顯示最清晰。有研究表明基物質(zhì)碘水密度圖對(duì)碘劑沉積敏感，對(duì)于肝背景CT值有一定抑制作用，對(duì)肝癌的檢出存在優(yōu)勢(shì)[11]。對(duì)于小肝癌的檢出，不僅能譜CT表現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)，在后處理站進(jìn)行的特定數(shù)值單能量圖像、物質(zhì)定量與分離及最佳信噪比、碘水密度圖都能進(jìn)一步提高病灶的檢出率。

2.2 肝癌的鑒別診斷 肝臟常見的占位性病變?cè)贑T上常難以鑒別，比如肝細(xì)胞癌(HCC)、局灶結(jié)節(jié)增生(FNH)、肝轉(zhuǎn)移瘤及肝膿腫等。能譜CT通過多參數(shù)信息可反映病灶的組織結(jié)構(gòu)便于鑒別診斷。有研究表明，依據(jù)能譜CT后處理得到的碘基圖，計(jì)算出感興趣區(qū)動(dòng)脈期及靜脈期的碘濃度比(NIC),進(jìn)一步得出感興趣區(qū)的供血比例，即供血比例=NIC(動(dòng)脈期)/NIC(靜脈期)。發(fā)現(xiàn)肝癌組NIC明顯高于局灶性結(jié)節(jié)增生組NIC，肝癌組供血比例高于局灶性增生結(jié)節(jié)，且均大于正常組[12]。Ronot M等[13]也通過對(duì)肝細(xì)胞癌及局灶性增生結(jié)節(jié)病灶感興趣區(qū)碘濃度比(ratio of iodine concentratio，ICR)及標(biāo)準(zhǔn)碘濃度的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)能譜CT在兩者的鑒別診斷上有一定參考價(jià)值。有研究[14]通過分別測(cè)量動(dòng)脈期肝細(xì)胞癌、肝轉(zhuǎn)移瘤及肝臟血管瘤70keV單能量圖像上的CT值、能譜曲線斜率、ICR及病灶與正常肝組織碘濃度比值(Lesion-to-normal hepatic tissue ratio，LNR)，發(fā)現(xiàn)在70keV單能量圖像上，病灶動(dòng)脈期的CT值、能譜曲線斜率、ICR及LNR均有一定的鑒別意義，其中能譜CT 70 keV動(dòng)脈期的CT值對(duì)于鑒別肝臟轉(zhuǎn)移癌及肝臟血管瘤的效能較好。甘鄭寧等[15]發(fā)現(xiàn)門靜脈期碘濃度參數(shù)及能譜曲線斜率是鑒別診斷肝細(xì)胞癌與肝轉(zhuǎn)移瘤的可靠性指標(biāo)。研究[16]表明對(duì)于肝細(xì)胞癌的鑒別診斷，能譜CT的單能量成像技術(shù)在動(dòng)脈期50keV圖像及門靜脈期70keV圖像上具有最佳的病灶/肝臟對(duì)比噪聲比(CNR)，即組織對(duì)比度較大，更利于病灶的檢出。能譜CT的定量參數(shù)也被發(fā)現(xiàn)與肝細(xì)胞癌的血清甲胎蛋白(AFP)及異常凝血酶原(DCP)有相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)其中最佳單能量圖像、鈣(脂肪)濃度、LNR、NIC與AFP、DCP呈負(fù)相關(guān)，AFP、DCP是診斷肝細(xì)胞癌的腫瘤標(biāo)志物，并與肝細(xì)胞癌的病理特征及預(yù)后有關(guān)[17]。王翠祥等[18]通過對(duì)原發(fā)性肝癌與肝膿腫動(dòng)、靜脈期壞死囊變區(qū)及實(shí)性成分區(qū)的能譜定量分析，發(fā)現(xiàn)患者病灶實(shí)性成分動(dòng)脈期LNR具有較大的鑒別意義。對(duì)于門靜脈內(nèi)有栓子患者，還可通過能譜CT的后處理技術(shù)對(duì)門靜脈內(nèi)栓子定性分析來鑒別肝內(nèi)原發(fā)病灶[19]。這些研究表明，目前能譜CT已經(jīng)成為未來應(yīng)用于肝細(xì)胞癌鑒別診斷最有前景的影像診斷手段之一，對(duì)于肝細(xì)胞癌與其他肝內(nèi)結(jié)節(jié)的鑒別診斷研究較多，但并未對(duì)肝內(nèi)結(jié)節(jié)及肝細(xì)胞癌不同亞型的性質(zhì)進(jìn)行細(xì)分，可以通過能譜CT特有的對(duì)病灶組織特點(diǎn)及病理類型的后處理分析及某些定量參數(shù)來實(shí)現(xiàn)肝內(nèi)結(jié)節(jié)的定性診斷。

2.3 肝癌微血管侵犯的評(píng)估 肝細(xì)胞癌在我國(guó)的發(fā)病率及病死率均較高，早發(fā)現(xiàn)、早治療是肝癌患者挽救生命、改善預(yù)后的關(guān)鍵，其中手術(shù)切除的治療方式仍是其根治的主要手段之一。有研究表明若病灶發(fā)生微血管侵犯手術(shù)成功率會(huì)明顯降低，患者術(shù)后復(fù)發(fā)率也顯著增加[20]。能譜CT作為一種新興的影像檢查手段，其功能性的定量參數(shù)能為病灶微血管侵犯的評(píng)估提供價(jià)值。羅容等[21]研究發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞癌侵犯微血管組的動(dòng)靜脈期碘基值、Eff-Z及能譜曲線斜率均較肝細(xì)胞癌未侵犯微血管組大，其中病灶動(dòng)脈期碘基質(zhì)的診斷效能最佳。Yang CB等人[22]也提出具有微血管侵犯的肝細(xì)胞癌的NIC顯著高于沒有微血管侵犯的肝細(xì)胞癌患者。Kim TM等[23]研究發(fā)現(xiàn)，能譜CT所計(jì)算出的感興趣區(qū)動(dòng)脈期及靜脈期NIC比衰減測(cè)量更能準(zhǔn)確地反映血流微循環(huán)引起的瘤周灌注異常，其中病灶動(dòng)脈期腫瘤周圍區(qū)域的NIC可能更有助于能譜CT在肝細(xì)胞癌微血管侵犯方面的預(yù)測(cè)。有研究[24]表明，肝硬化時(shí)非常容易合并肝癌，肝硬化門靜脈高壓最常見的并發(fā)癥是食管靜脈曲張(EV)，當(dāng)患者肝硬化程度加重時(shí)，肝動(dòng)脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIDLAP)、NIDLAP與肝門脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIDLVP)的比值均會(huì)增大，脾實(shí)質(zhì)門脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIDSVP)可反映門靜脈期脾臟血流灌注情況，當(dāng)肝硬化程度加重門靜脈壓力增高時(shí)，脾臟血流量會(huì)顯著增加，相應(yīng)NIDSVP值也會(huì)增加，此時(shí)意味著高危EV的存在。能譜CTA技術(shù)通過最佳單能量圖像可從多平面重建、最大密度投影和容積再現(xiàn)圖像多方位、多角度地顯示病灶及肝內(nèi)血管分布、走形及其與周圍組織的關(guān)系，通過比較發(fā)現(xiàn)可獲得比數(shù)字減影血管造影(DSA)更多的信息，大大減低漏診率，為手術(shù)治療提供有效的幫助[25]。李彥龍等[26]發(fā)現(xiàn)術(shù)前運(yùn)用能譜CT對(duì)腫瘤直徑、形態(tài)、腫瘤包膜類型及瘤周強(qiáng)化方式等進(jìn)行評(píng)估分析，為患者術(shù)后預(yù)后及早期復(fù)發(fā)提供了理論依據(jù)。目前，臨床上多采用病灶穿刺活檢及病理學(xué)結(jié)果作為診斷肝細(xì)胞癌微血管侵犯的金標(biāo)準(zhǔn)，但傳統(tǒng)的病理學(xué)結(jié)果需要在手術(shù)結(jié)束后通過檢測(cè)所取標(biāo)本獲得，這樣也就限制了患者治療方案、治療效果及預(yù)后評(píng)估的選擇。能譜CT較傳統(tǒng)CT的多參數(shù)分析可明顯改善這一限制，但由于肝細(xì)胞癌并非均為單一病灶，所以日后對(duì)于肝細(xì)胞癌肝內(nèi)多病灶的患者進(jìn)一步研究也很有意義。

2.4 肝癌TACE治療后療效評(píng)估 經(jīng)皮肝動(dòng)脈化療栓塞術(shù)(Transcatheter arterial chemoembolization，TACE)是目前肝細(xì)胞癌非手術(shù)治療方式中效果較好的一種，也是目前的首選療法。TACE術(shù)可使腫瘤細(xì)胞發(fā)生不同程度的壞死，阻滯腫瘤的進(jìn)一步發(fā)展，但部分患者術(shù)后仍有殘余瘤體的風(fēng)險(xiǎn)，這樣就需多次反復(fù)治療。馮渭昌等學(xué)者[27]對(duì)經(jīng)TACE治療后1～3個(gè)月的肝細(xì)胞癌患者進(jìn)行常規(guī)CT、能譜CT及DSA檢查，發(fā)現(xiàn)對(duì)于有術(shù)后轉(zhuǎn)移或復(fù)發(fā)的情況，以DSA檢查結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，能譜CT的能譜曲線及碘基圖像對(duì)于病灶的檢出效果更好。應(yīng)用能譜CT掃描，在評(píng)估肝臟組織中是否有新的病灶出現(xiàn)、原腫瘤病灶的壞死程度及經(jīng)TACE治療后是否有殘留病灶等方面，能譜CT表現(xiàn)出的診斷價(jià)值較常規(guī)CT更為突出。有學(xué)者對(duì)比研究[28]能譜CT與MRI技術(shù)對(duì)于TACE治療后患者的療效，由于TACE術(shù)后會(huì)在病灶周圍形成包膜，以此來抑制腫瘤細(xì)胞的進(jìn)一步發(fā)展，因此，對(duì)于腫瘤周圍包膜完整性的檢測(cè)對(duì)TACE術(shù)后療效的評(píng)估有很大的意義。能譜CT的碘成像技術(shù)對(duì)于肝內(nèi)及病灶周圍供血?jiǎng)用}的顯示情況較好。在能譜CT特有的單能量成像技術(shù)基礎(chǔ)上加上其特有的MAR后處理技術(shù)可減少TACE術(shù)后碘油沉積所造成的硬化偽影，進(jìn)一步提高殘余、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移病灶的檢出。TACE是對(duì)于肝細(xì)胞癌患者治療效果較好的非手術(shù)治療方式之一，但其術(shù)后存在一定的殘余瘤體及后期復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，所以TACE治療后的患者需要在短期內(nèi)多次隨診復(fù)查?，F(xiàn)在臨床上較常用的影像學(xué)檢查技術(shù)是DSA，其作為肝癌TACE治療后療效判定及隨診復(fù)查的金標(biāo)準(zhǔn)，但屬于有創(chuàng)檢查，術(shù)后單一使用DSA檢查復(fù)查并不現(xiàn)實(shí)。目前能譜CT的出現(xiàn)，提供了一種無創(chuàng)、有效且可重復(fù)檢查的影像檢查技術(shù)，能譜CT的應(yīng)用將會(huì)提供更大的附加價(jià)值。

3 小結(jié)

能譜CT將其特有的瞬時(shí)雙能量切換及單能量成像技術(shù)應(yīng)用到臨床實(shí)踐中，具有目前同類技術(shù)中最高的空間分辨率及組織密度分辨率，其對(duì)于肝細(xì)胞癌的早期診斷、鑒別診斷、手術(shù)治療及預(yù)后評(píng)估方面都能提供更為豐富的影像信息，但在臨床上依然不如常規(guī)CT及MRI的運(yùn)用廣泛。由于能譜CT是一種新興的影像診斷技術(shù)，目前對(duì)于能譜CT在肝細(xì)胞癌方面的研究存在一定的局限性及不足，仍需要大量的病例數(shù)據(jù)及研究來支撐，進(jìn)一步對(duì)肝內(nèi)占位性質(zhì)及肝細(xì)胞癌不同亞型進(jìn)行區(qū)分鑒別。隨著近幾年影像組學(xué)的興起，其在定量研究方面的應(yīng)用有著獨(dú)特的作用，如果把影像組學(xué)與能譜CT結(jié)合起來應(yīng)用于肝細(xì)胞癌的診斷與治療，將肝細(xì)胞癌的各個(gè)亞型及肝內(nèi)結(jié)節(jié)的不同類型分類研究，對(duì)于肝內(nèi)占位的診斷與鑒別診斷的準(zhǔn)確性、肝細(xì)胞癌術(shù)前評(píng)估方面及術(shù)后預(yù)后方面將會(huì)有著廣闊的應(yīng)用前景，為臨床提供更優(yōu)的價(jià)值。