寶石能譜CT在肝癌診斷中的研究進展

袁　彪(綜述)，肖喜剛(審校)

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 CT室，哈爾濱 150001)

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寶石能譜CT在肝癌診斷中的研究進展

袁彪△(綜述)，肖喜剛※(審校)

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 CT室，哈爾濱 150001)

摘要：肝癌是一種常見的消化系統(tǒng)的惡性腫瘤，早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療對患者的預(yù)后具有十分深遠的影響。寶石能譜CT是一種新型的綠色CT，其輻射劑量低，掃描速度快、成像參數(shù)豐富等優(yōu)勢。在疾病的診斷中能提供眾多信息等特點。寶石能譜成像為肝癌的早期診斷、鑒別診斷提供了依據(jù)，使圖像更直觀更科學(xué)，為臨床診斷及科研提供了一個新的途徑。

關(guān)鍵詞：肝癌；體層攝影；電子計算機X線斷層掃描技術(shù)；寶石能譜成像

CT自問世以來，其已成為一種常見的腹部檢查方式，但因腹部組織器官多、生理狀態(tài)多樣、病理變化復(fù)雜、疾病譜廣、病變復(fù)雜以及CT征象多等，導(dǎo)致疾病的診斷和鑒別診斷相對困難[1]。寶石能譜CT在保留傳統(tǒng)CT功能的基礎(chǔ)上，為診斷提供了基物質(zhì)圖像、單能圖像以及能譜曲線等，其為疾病的診斷帶來了新方法?，F(xiàn)將對寶石能譜CT在腹部檢查中的應(yīng)用予以綜述。

1寶石能譜CT

寶石能譜CT具有以下特點，①高清圖像：寶石能譜CT采用了新的球管、高壓發(fā)生器、探測器及數(shù)模轉(zhuǎn)化系統(tǒng)等影像鏈，保證了X線的充分利用，提高了成像的空間分辨力和密度分辨率；能夠有效抑制金屬硬化偽影，可顯示亞毫米級的細節(jié)結(jié)構(gòu)及細微解剖結(jié)構(gòu)。②低劑量成像：寶石能譜CT應(yīng)用了全新的圖像重建方法，即自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)，其原理是假設(shè)鄰近體素間的噪聲差是由圖像噪聲或統(tǒng)計波動產(chǎn)生的，對所投射數(shù)據(jù)進行多次校正和選擇迭代，重建出低噪聲、高質(zhì)量的圖像，所需投射數(shù)據(jù)少，數(shù)據(jù)不完全和低信噪比(signal to noise，SNR)時利用ASIR算法仍能獲得高質(zhì)量的圖像[2]。③能譜成像：寶石能譜CT的高壓發(fā)生器能在0.5 ms內(nèi)瞬間完成140~80 kVp 高低能量間的切換，達到射線的“三同”(同時、同源、同向)，GE公司獨有的能譜柵成像技術(shù)能做到單能量成像及能譜分析，其組織成分區(qū)分能力極強，在提供基物質(zhì)對的條件下，能實現(xiàn)初步的物質(zhì)分析[3]。寶石能譜成像模式下，可獲得40~140 keV共101個不同能量的單能圖像[4]。④動態(tài)500排成像：寶石CT的控制系統(tǒng)十分精確，在低劑量條件下實現(xiàn)了螺旋穿梭掃描，使灌注范圍擴展到32 cm的同時，避免了常規(guī)灌注的錐型束偽影，實現(xiàn)了大范圍的低劑量CT功能成像及實時CT血管造影(CT angiography，CTA)成像，為良惡性腫瘤鑒別提供了更多的信息[5]。

2寶石能譜CT的臨床應(yīng)用優(yōu)勢

寶石能譜CT是一款全新平臺的高清能譜CT，其具備了超高清成像、低劑量成像、能譜成像以及動態(tài)500排成像等優(yōu)勢[6]，較傳統(tǒng)CT成像在圖像質(zhì)量、物質(zhì)定量分析、對比信噪比(signal noise ratio，CNR)以及能譜綜合分析方面有重大突破。能譜成像能提供40~140 keV一系列的能譜圖像，選取最佳的單能圖像，優(yōu)化病灶的對比度，從而顯示微小病灶[7-8]。能譜圖像不僅能從形態(tài)學(xué)角度觀察病變，而且還能通過混合能量圖像、單能量圖像、能譜曲線、基物質(zhì)對圖像等對病灶進行初步定量、定性分析[9]。

3寶石能譜CT在肝臟腫瘤中的應(yīng)用

3.1原發(fā)性肝癌肝癌是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤。CT對肝臟腫塊的檢出率主要取決于腫塊的大小、形態(tài)以及密度與肝實質(zhì)間的對比度，因此CT圖像的質(zhì)量對肝臟腫塊的檢出非常重要。傳統(tǒng)CT采用混合能成像，線束的硬化效應(yīng)會導(dǎo)致CT值不準(zhǔn)，并產(chǎn)生硬化偽影，影響圖像質(zhì)量和病灶的檢出率[10]。肝癌作為一種肝動脈供血的富血供腫瘤，CT診斷多數(shù)不難[11-12]，但部分不典型肝癌，病灶CT平掃或傳統(tǒng)增強掃描時呈等密度或乏血供，易造成漏診[13]，使患者失去治療機會。Yu等[14]通過研究不同能量水平，病變肝臟的CNR、病變-正常肝實質(zhì)的碘濃度比、標(biāo)準(zhǔn)碘濃度等數(shù)據(jù)來區(qū)分肝細胞癌與局灶性結(jié)節(jié)增生(focal nodular hyperplasia，F(xiàn)NH)。該研究表明，運用寶石能譜CT進行能譜掃描所得到的動脈期的病變-正常肝實質(zhì)的碘濃度比，可用于鑒別肝細胞癌與局灶性結(jié)節(jié)增生；運用能譜成像能提高肝細胞癌的檢出率；碘濃度的定量分析能提高醫(yī)師對診斷的信心。呂培杰[15]通過寶石能譜CT成像技術(shù)獲得不同能量級別的單能量圖像來檢測小肝癌灶，并與傳統(tǒng)CT掃描的結(jié)果進行比較。通過研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)病灶檢出能力的CNR值雖然總體隨著單光子能量的增大而減小，但在70 keV和50 keV能量水平時例外，且此時組織間的對比度最大。檢測小肝癌的最佳單能圖位于70 keV，其次是50 keV和40 kVp 。動脈期及門靜脈期單能量的最佳CNR值明顯高于常規(guī)混合能量140 kVp的CNR值，且CNR值的提高并未犧牲圖像質(zhì)量。當(dāng)X線穿過某種物質(zhì)后會發(fā)生衰減，并構(gòu)成了HU(Hounsfield Unit)衰減曲線，由于組成物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，由不同化學(xué)成分構(gòu)成人體組織的HU衰減曲線也存在差異[16]。鄭盛等[17]通過研究肝癌與FNH的HU衰減曲線發(fā)現(xiàn)，兩種疾病的HU曲線不重合也不平行，說明兩種病變在化學(xué)性質(zhì)、腫塊病理組織及代謝產(chǎn)物上存在差異，可定性分析兩種疾病是否同源。Lv等[7]研究肝硬化是否存在的情況下小肝癌與小血管瘤的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)， 病變與正常肝實質(zhì)碘濃度比率、肝血管瘤及動脈期與門靜脈期碘濃度差異這三個指標(biāo)存在差異。肝血管瘤組的碘濃度差異明顯高于不伴有肝硬化的肝癌組及伴肝硬化的肝癌組。無論是綜合時相還是單一時相，標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度與正常肝實質(zhì)碘濃度比率的綜合分析比傳統(tǒng)CT定性分析有更高的特異性和敏感性。

3.2肝轉(zhuǎn)移瘤肝臟是惡性腫瘤轉(zhuǎn)移最易受累的器官之一。肝轉(zhuǎn)移瘤CT平掃呈大小不等、多發(fā)的類圓形、圓形或片狀低密度影，部分低密度病灶內(nèi)可存在更低密度區(qū)；增強掃描表現(xiàn)為邊緣強化，中心壞死強化不明顯或不強化，呈典型的環(huán)形強化。Yamada等[18]研究表明，肝實質(zhì)在70 KeV單能量圖像時具有最低噪聲，CNR也顯著提高，對門脈期乏血供肝轉(zhuǎn)移瘤的檢出率和診斷準(zhǔn)確性也有明顯提高。葉曉華等[10]對42例患者行CT肝臟能譜掃描(動脈期、門靜脈期、延遲期)，共檢出104個病灶(肝轉(zhuǎn)移瘤12例56個病灶，肝細胞癌14例23個病灶，肝血管瘤16例25個病灶)，對比分析獲得的140 kVp 混合能圖像與70 keV的單能圖像發(fā)現(xiàn)，除動脈期肝血管瘤及肝轉(zhuǎn)移瘤在兩組圖像上的檢出率相當(dāng)外，70 keV單能圖像在動脈期、門靜脈期及延遲期的病灶檢出率均顯著高于140 kVp的混合能圖像，當(dāng)病灶<1 cm時，檢出率增高更加明顯。肝內(nèi)低密度囊性病變，通常認為是肝囊腫，但部分轉(zhuǎn)移性肝癌也表現(xiàn)為囊性。能譜CT成像所得碘基圖能很好地反映病灶在增強后的碘濃度，碘基圖融合單能量圖像的偽彩圖像，其能直觀地觀察囊內(nèi)病灶及囊壁的強化程度，以判斷病灶性質(zhì)[19]。楊璐等[20]回顧性分析26例患者，共檢測出40個直徑≤1 cm的有效病灶(其中17個為小囊腫、23個為肝臟轉(zhuǎn)移瘤)，研究發(fā)現(xiàn)，肝微小轉(zhuǎn)移瘤能譜曲線斜率呈速降型，而肝臟小囊腫能譜曲線呈緩降型；肝臟小囊腫的平均碘含量明顯低于肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤。如果懷疑肝內(nèi)占位為轉(zhuǎn)移灶，能譜掃描后可分別在可疑病灶和原發(fā)灶上放置感興趣區(qū)，利用能譜曲線、直方圖及散點圖等能譜工具對兩者進行比較，觀察圖像是否存在相關(guān)性，從而比較病灶是否同源以判斷病變性質(zhì)。

3.3能譜CT肝臟血管成像及門靜脈栓子分析原發(fā)性肝癌在我國常繼發(fā)于肝炎后肝硬化，患者常合并門靜脈高壓、腹水、肝內(nèi)轉(zhuǎn)移及門靜脈癌栓等，患者此時已失去手術(shù)切除機會或無法耐受手術(shù)治療[21]。明確腫瘤的供血動脈，進行經(jīng)導(dǎo)管肝動脈化療栓塞(transcatheter arterial chemoembolization，TACE)是目前治療無法手術(shù)的原發(fā)性肝癌的首選方法。孫奕波等[22]對49例確診為原發(fā)性肝癌的患者行能譜CTA檢查、數(shù)字減影血管造影術(shù)(digital subtraction angiography，DSA)檢查以及TACE，結(jié)果顯示，能譜CTA對肝細胞癌供血血管的靈敏度、特異度及精確度均明顯高于DSA的檢查結(jié)果，不僅如此能譜CTA除提供三維血管成像外，其軸位圖像對DSA不顯影的乏血供腫瘤也有提示作用，從而提高了TACE的療效。楊皓等[23]對60例患者行混合能血管重建及最佳單能血管重建，最佳單能CTA圖像能提供準(zhǔn)確瘤血管數(shù)、增加了病灶與肝組織的組織對比度，其能清晰地顯示肝動脈三級以上的血管分支、清晰顯示瘤血管從主動脈到腫瘤的走行及栓塞范圍，為TACE提供保障，并降低介入栓塞的成本、創(chuàng)傷范圍及盲目性。Qian等[24]對60例門靜脈栓子患者行寶石能譜CT掃描，其中44例為門靜脈癌栓、16例為門靜脈血栓，研究發(fā)現(xiàn)，門靜脈癌栓栓子的絕對碘濃度和相對碘濃度均高于靜門脈血栓，能譜CT對兩者鑒別的靈敏度和特異度高達100%和91.7%。王吉等[25]對18例門靜脈癌栓及15例門靜脈血栓患者研究發(fā)現(xiàn)，門靜脈血栓和癌栓的Hu衰減曲線完全不同，門靜脈癌栓的CT值明顯高于門靜脈血栓的CT值，并且在40~70 KeV能量水平門靜脈癌栓的斜率較??；在碘水圖上，門脈癌栓的物質(zhì)含量遠高于門靜脈血栓。

4小結(jié)

以上是寶石能譜CT在肝癌的診斷中研究較多、較成熟的幾個方面。寶石能譜CT因其與眾不同的管球設(shè)計、獨樹一幟的采集探測材料、快捷方便迭代重建算法使其不但降低了患者的輻射劑量，也提高了影像科醫(yī)生的診斷準(zhǔn)確性。國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用寶石能譜CT不僅僅在肝癌的診斷方面研究較多，對各種腫瘤也有較深入的分析。寶石能譜CT所代表的低輻射及能譜成像是今后CT機發(fā)展的趨勢。

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Research Progress of Gemstone CT in Diagnosis of Hepatocellular CarcinomaYUANBiao,XIAOXi-gang. (CTRoom,theFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China)

Abstract:Liver cancer is a common digestive malignant tumor,and early detection,early diagnosis,early treatment have a very profound impact on the prognosis.Gemstone CT is a new green CT,with the advantages of low radiation dose,high scanning speed,and rich imaging parameters,which can provide a lot of information for the diagnosis.Gemstone CT provides references for early diagnosis and differential diagnosis of liver cancer with more direct and scientific images,and is a new way for the clinical diagnosis and research.

Key words：Liver cancer； Tomography； Electronic computer X-ray tomography technology； Gemstone spectral imaging

收稿日期：2014-04-15修回日期：2014-11-01編輯：辛欣

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.11.046

中圖分類號：R445.3

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)11-2044-03