寶石能譜CT成像在肝轉(zhuǎn)移瘤診斷及療效評價中的應用

張旭婷,劉 琪，任基偉(綜述)，靳宏星※(審校)

(1.山西醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院MR/CT室，太原 030001； 2.山西省腫瘤醫(yī)院MR/CT室，太原 030013)

近來，利用寶石能譜CT成像(gemstone spectral CT imaging，GSI)對腫瘤病灶的能譜特征進行綜合分析，已成為影像學及臨床腫瘤學研究的熱門課題。GSI作為一種新的影像學檢查方法，以瞬時雙千伏峰位(kilovolts peak，kVp)為核心技術(shù)，實現(xiàn)了高清、低劑量成像，其在硬化偽影消除、物質(zhì)分離與物質(zhì)組成分析、優(yōu)化圖像質(zhì)量、對比噪聲比及能譜鑒別診斷等方面較常規(guī)CT成像有著顯著的優(yōu)勢和突破[1-2]。GSI通過對原始數(shù)據(jù)的處理，可獲得多種單能譜圖像和不同基物質(zhì)圖像，綜合分析增強各期能譜特征，有利于對腫瘤的定位、定性做出準確判斷[3-4]。與常規(guī)掃描模式相比，GSI能準確、完善地評價肝轉(zhuǎn)移瘤的診斷、治療及治療后的血流動力學變化，為肝轉(zhuǎn)移瘤的診斷及療效評價提供了更加可靠的影像學依據(jù)。

1 GSI的優(yōu)勢

GSI應用具有較高純度和較高通透性的全新探測器材料，實現(xiàn)了雙Kvp的瞬時切換及單能量CT成像，其密度分辨率和空間分辨率是目前最高的，為疾病的準確定性、明確定位、快速診斷和及時制訂治療方案提供更為可靠的信息[5]。

1.1優(yōu)化圖像質(zhì)量及對比噪聲比 GSI可通過選擇最佳千電子伏(kilo electronvolt，kev)提高圖像質(zhì)量。趙麗琴等[6]的研究結(jié)果表明，肝硬化肝內(nèi)外門靜脈成像最佳單能量為51 kev，肝內(nèi)、外門靜脈51 kev單能量成像載噪比(carrier noise ratio，CNR)較混合能量高出100%，故GSI掃描對提高主觀評判圖像質(zhì)量有意義。

1.2物質(zhì)密度定量分析 GSI可進行基物質(zhì)分析。GSI碘基圖像可直接測定碘含量及均一化的碘含量，從而間接反映不同病變及不同病變進展階段的血供情況。王明亮等[7]研究結(jié)果顯示，不同濃度含碘對比劑溶液碘含量的測量值與真實值之間有顯著相關(guān)性，碘含量測量值與真實值的差異無統(tǒng)計學意義。

1.3偽影消除 GSI所產(chǎn)生的單能量圖像彌補了傳統(tǒng)CT圖像產(chǎn)生射線硬化偽影的不足，結(jié)合金屬偽影消除技術(shù)(metal articacts reduction system，MARs)可提供優(yōu)質(zhì)圖像，從而為顱腦成像、顱內(nèi)動脈瘤栓塞術(shù)后、骨與關(guān)節(jié)金屬植入物術(shù)后復查的診斷提供了更多的有效信息。

1.4小病灶檢出 GSI有利于小病灶的檢出及鑒別診斷。GSI可同時提供多種單能量圖像和基物質(zhì)圖像，優(yōu)化了圖像質(zhì)量并提高了對比度，從而提高了小病灶的檢出率。呂培杰[8]的研究結(jié)果表明，GSI碘定量分析鑒別肝臟小血管瘤和小肝癌較常規(guī)CT的敏感性和特異性高，同時能譜CT的多種單能量成像及基物質(zhì)圖像對富血供的小肝癌有放大、突顯作用，避免了部分肝硬化背景的影響。

1.5物質(zhì)分離鑒別診斷 GSI可進行物質(zhì)分離鑒別。Qu等[9]的研究顯示，能譜CT 可以準確界定腎結(jié)石的分類，而且能夠依據(jù)有效原子序數(shù)判定結(jié)石類型。

2 GSI對肝轉(zhuǎn)移瘤的診斷價值

肝臟血液供應豐富，具有門靜脈和肝動脈雙重供血，全身各部位腫瘤特別是消化道腫瘤出現(xiàn)肝轉(zhuǎn)移的情況十分常見[10]。目前多排螺旋計算機斷層攝像術(shù)(multisliced computed tomography，MSCT)是診斷肝臟轉(zhuǎn)移瘤的主要方法之一，其診斷典型轉(zhuǎn)移瘤并不困難，但有研究顯示，常規(guī)CT增強掃描或MR檢查定性診斷肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤或乏血供的轉(zhuǎn)移灶較為困難，且檢出率不高[11]。GSI對肝轉(zhuǎn)移瘤的診斷具有獨特的優(yōu)勢與價值。

2.1GSI對微小肝轉(zhuǎn)移瘤的診斷 能譜衰減曲線與組成物質(zhì)的化學分子結(jié)構(gòu)明顯相關(guān)，不同能譜衰減曲線反映不同化學構(gòu)成的組織，由此可以區(qū)分人體內(nèi)不同化學成分[12-14]，能譜衰減曲線的差異也可通過能譜衰減曲線的斜率來評價。楊璐等[15]的研究結(jié)果顯示，肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤的能譜曲線均呈速降型，平均斜率為(0.91±0.27)；肝臟小囊腫的曲線呈緩慢下降型，平均斜率為(0.43±0.14)；肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤的能譜曲線斜率顯著大于肝臟小囊腫(t=6.831，P<0.001)。

對比劑的主要成分是碘，以碘和水作為最常用的基物質(zhì)對，GSI碘基圖可進行碘定量分析。楊璐等[15]研究顯示，肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤的碘(水)濃度、水(碘)濃度[(10.83±3.18) g/L、(1030.24±11.72) g/L]、有效原子序數(shù)(8.26±0.19)均顯著高于肝臟小囊腫的碘(水)濃度、水(碘)濃度[(5.04±1.68) g/L、(1005.964±5.79) g/L]及有效原子序數(shù)(7.89±0.11)。故GSI能夠提高微小肝轉(zhuǎn)移瘤診斷的準確性。

2.2GSI對肝臟乏血供轉(zhuǎn)移瘤的診斷 GSI低能量可提高強化病變與正常肝組織間CT值的對比度以及組織間的對比度，故對于肝內(nèi)多發(fā)性乏血供轉(zhuǎn)移灶，單能圖像能夠提高病灶的檢出率，較清楚顯示病變確切的大小及范圍[16]。周茂義等[17]選取肝臟乏血供小轉(zhuǎn)移瘤患者12例共46個轉(zhuǎn)移灶進行GSI檢查，通過測量轉(zhuǎn)移瘤最佳CNR的kev得出動靜脈期68 kev圖像的CNR以及病灶與肝實質(zhì)的CT值差值均顯著高于混合能量圖像(P<0.05)。GSI可以提高肝臟乏血供小轉(zhuǎn)移癌的檢出率，單能量圖像能增加病灶與正常組織的對比，可為病情的評價提供更多的信息。葉曉華等[18]的研究結(jié)果表明，肝臟病變的最佳單能量為70 kev，此時能夠顯著提高病變與正常肝實質(zhì)的對比度，從而為肝內(nèi)小病灶及多發(fā)病灶的影像診斷提供有效信息。

2.3肝轉(zhuǎn)移瘤的治療手段及療效評價 肝轉(zhuǎn)移瘤治療的最佳選擇為手術(shù)切除，其可明顯提高患者的生存率，但往往因肝內(nèi)存在多發(fā)轉(zhuǎn)移和(或)出現(xiàn)肝外轉(zhuǎn)移灶，部分患者無法進行手術(shù)切除。目前該部分患者多采用非手術(shù)方法進行治療(化療、放療、分子靶向治療等)[19-21]。腫瘤治療后的療效評價是臨床醫(yī)師選擇最優(yōu)治療方案或調(diào)整適合患者治療方案的重要依據(jù)[20-21]。傳統(tǒng)影像學方法主要觀察腫瘤的形態(tài)學變化，但是腫瘤大小變化多發(fā)生于化療后3～6個月[22]，這時調(diào)整治療方案可能已經(jīng)錯過最佳時機。早期評價腫瘤大小有助于制訂更為有效的治療方案，包括藥物劑量、用藥次數(shù)以及藥物無效時的及時停止與更換,避免不良反應以及進一步經(jīng)濟負擔的產(chǎn)生，這些從客觀上要求臨床提供更好的早期療效評價方法。

臨床評價肝轉(zhuǎn)移瘤療效的手段較多，包括CT灌注成像技術(shù)、核醫(yī)學蛋白顯像或灌注成像技術(shù)、超聲造影技術(shù)、MR彌散成像技術(shù)、正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(positron emission tomography-computed tomography,PET-CT)技術(shù)等，為無創(chuàng)性評價腫瘤化療前后血供的改變提供了可能。臨床試驗表明，GSI用于定量診斷較常規(guī)CT在物質(zhì)成分評價方面有較好的優(yōu)越性[2]。通過測量局部組織的碘聚集量，可以得到局部組織的血流灌注量，從而反映微循環(huán)水平組織器官的血流灌注情況。王明亮等[23]通過對荷瘤鼠體內(nèi)胰腺癌的碘含量進行測定，從而監(jiān)測抗血管生成治療前后腫瘤內(nèi)碘含量的變化，進而評估腫瘤的微循環(huán)灌注參數(shù)。該方法可用于評估活體內(nèi)腫瘤抗血管生成治療的療效。

3 GSI在肝轉(zhuǎn)移瘤診斷及療效評價中的優(yōu)缺點

GSI作為一種新的影像學技術(shù)，在肝轉(zhuǎn)移瘤診療及療效評價中具有明顯的優(yōu)勢與應用前景。

3.1GSI可提高微小肝轉(zhuǎn)移瘤病灶的檢出率 傳統(tǒng)混合能量CT對部分微小轉(zhuǎn)移癌病灶的顯示呈等密度，因而常出現(xiàn)漏診。單能低能量X線成像可顯著提高組織間的對比度，有助于小病灶的檢出。進一步研究表明，對一些通過混合能量圖像和單能圖像都不能夠清楚顯示的小病灶，碘基圖可明確顯示[24]。因此，通過能譜成像可有效、準確的判斷肝轉(zhuǎn)移瘤治療后的微小殘留病灶，提高其檢出率，為準確評價療效、指導最佳治療方案的選擇提供依據(jù)。肝轉(zhuǎn)移瘤介入治療后的患者，由于血流動力學的變化使病變與周圍組織間的對比差，但在低能量下強化病變與正常肝組織間CT值差值增加，組織間的對比度增加，因此對于肝內(nèi)多發(fā)性乏血供轉(zhuǎn)移灶，單能圖像可以增加病灶的檢出率，較好的顯示病變確切的大小及范圍[25]。

3.2GSI可提高肝轉(zhuǎn)移瘤病灶治療前后變化測量的敏感性 血管靶向治療是治療肝轉(zhuǎn)移瘤的新的治療手段，其以病灶內(nèi)部出現(xiàn)壞死為主，但病灶大小未見顯著變化。傳統(tǒng)的評價方法不能全面地反映轉(zhuǎn)移瘤的治療效果，而GSI可全面反映腫瘤的大小、密度，同時顯示功能信息。GSI通過物質(zhì)分離技術(shù)，可以清楚地判斷對比劑(碘)的分布以及病變治療前后出現(xiàn)囊變壞死的變化程度。GSI還可通過水基和碘基圖像分析病灶碘攝入量的分布，由于碘含量變化的敏感性高于傳統(tǒng)CT值變化，故通過測量病灶治療前后碘濃度變化評估轉(zhuǎn)移病灶的治療效果，較傳統(tǒng)CT值測量更準確、更敏感。

3.3GSI對肝轉(zhuǎn)移瘤治療前后病灶變化的定量診斷 腫瘤形態(tài)學變化通常晚于腫瘤的血管變化，所以形態(tài)學評價并不能滿足療效評價的要求。與傳統(tǒng)CT值相比，能譜模式掃描獲得的單能量下的CT值與碘濃度有更高的相關(guān)性，表明單能量下的CT值誤差更小、更準確，更能反映真實的碘濃度[25-26]。GSI的碘基圖像及水基圖像可以對物質(zhì)密度進行定量測定，較傳統(tǒng)CT值測量對物質(zhì)成分的評價更為準確、更具說服力。通過對局部組織碘聚集量的測量，間接反映組織器官的血流灌注。GSI碘基圖可準確定量測定碘含量，無論是在靜止亦或是特定的運動狀態(tài)下，定量測量都顯示了更高的穩(wěn)定性。通過對肝轉(zhuǎn)移瘤治療前后病灶內(nèi)碘含量的測定，可準確反映病灶血流動力學變化，更能全面反映肝轉(zhuǎn)移瘤治療后病灶的壞死程度及是否存在殘留。

3.4GSI可以提示肝轉(zhuǎn)移瘤的不同組織來源 腫瘤治療的療效反應不同，不同實質(zhì)器官、同一部位不同組織來源的腫瘤其治療療效是不同的，常規(guī)影像學檢查無法判斷肝轉(zhuǎn)移瘤的原發(fā)病變，或當多元病變同時存在時無法判別肝轉(zhuǎn)移瘤的組織來源，此時需要確定其性質(zhì)從而指導治療方案的制訂。能譜CT的臨床研究及基礎(chǔ)研究顯示，傳統(tǒng)CT值相同的糖水和鹽水，其單能量衰減曲線不同[27]，故GSI在鑒別物質(zhì)成分方面有一定突破，對于不同實質(zhì)臟器的腫瘤、同一部位轉(zhuǎn)移灶不同原發(fā)灶的腫瘤以及同一病灶內(nèi)的不同物質(zhì)成分，其單能量衰減曲線是不同的，它們的物質(zhì)含量分布圖(散點圖、直方圖)、物質(zhì)分離圖像的表現(xiàn)不同。綜合分析其能譜特征可為病灶的定位及定性提供有效信息。通過分析觀察能譜曲線，曲線的斜率可以半定量測定病變成分的相似性，從而為病變的性質(zhì)和起源提供一定指導價值，指導治療方案的選擇。

4 GSI在肝轉(zhuǎn)移瘤診斷及療效評價應用的缺點

GSI技術(shù)對肝轉(zhuǎn)移瘤診療及療效評價仍存在很多問題及缺陷：GSI技術(shù)中感興趣區(qū)域的選擇主觀因素影響大，由于人為因素能譜曲線斜率變化大；②增強的不同時相所選擇的單能量的最佳CNR值不同。針對此，需在長期實踐中不斷優(yōu)化GSI相關(guān)掃描技術(shù)和量化掃描參數(shù)。

5 小 結(jié)

GSI技術(shù)可以增加微小肝轉(zhuǎn)移瘤病灶、乏血供病灶與正常肝組織間的對比度，優(yōu)化圖像質(zhì)量，結(jié)合碘基圖像觀察及定量分析可明顯提高肝轉(zhuǎn)移癌治療前后病灶變化的檢出率，準確全面反映病灶情況，同時顯示病灶的相關(guān)功能和解剖信息，有效監(jiān)測和早期評價肝轉(zhuǎn)移瘤治療的療效，從而指導下一步治療。GSI對肝轉(zhuǎn)移瘤性質(zhì)及不同組織來源的判斷有一定指導意義。GSI有較好的臨床應用前景，但由于GSI技術(shù)掃描缺乏規(guī)范性、標準化，其要真正用于臨床，還有大量更加嚴謹、細致的研究工作要做。

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