雙源CT雙能量掃描融合三維重建技術(shù)在診斷胃癌及淋巴結(jié)中應(yīng)用的研究

姜智允 李鵬飛 隋 林 尚乃艦

·臨床應(yīng)用·

雙源CT雙能量掃描融合三維重建技術(shù)在診斷胃癌及淋巴結(jié)中應(yīng)用的研究

姜智允 李鵬飛 隋 林 尚乃艦

目的本研究探討雙源CT雙能量增強(qiáng)掃描獲得的參數(shù)能否區(qū)分胃癌病灶與正常胃壁，以確定病變范圍，提高早期胃癌符合診斷率，精準(zhǔn)N分期。方法通過西門子Somatom Definition Flash雙源CT對(duì)術(shù)前胃癌患者進(jìn)行雙能量增強(qiáng)掃描，將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)Syngo.Via軟件分析及三維重建，獲得胃癌病灶、正常胃壁、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的絕對(duì)碘值、標(biāo)準(zhǔn)化碘值及虛擬單能量能譜曲線的斜率并記錄，結(jié)合術(shù)后病理結(jié)果，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析判斷兩兩之間的差異。結(jié)果胃癌病灶的絕對(duì)碘值為(3.329±0.812)g/L，標(biāo)準(zhǔn)化碘值為(64.006±17.450)%，虛擬單能量能譜曲線的斜率為(-2.916±1.3227)，與正常胃壁的絕對(duì)碘值(1.563±0.708)g/L，標(biāo)準(zhǔn)化碘值(37.122±16.267)%，虛擬單能量能譜曲線的斜率(-1.621±1.4028)比較，均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)；轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的絕對(duì)碘值為(2.968±0.547)g/L，標(biāo)準(zhǔn)化碘值為(63.597±14.633)%，虛擬單能量能譜曲線的斜率為(-2.532±0.753)，與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)絕對(duì)碘值(1.465±0.408)g/L，標(biāo)準(zhǔn)化碘值(35.240±14.357)%，虛擬單能量能譜曲線的斜率(-1.378±0.726)比較，均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。結(jié)論雙源CT雙能量掃描獲得的參數(shù)結(jié)合三維重建技術(shù)有助于確定病變范圍，提高早期胃癌的符合診斷率，區(qū)分轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)以提高N分期的準(zhǔn)確率。

雙源CT雙能量掃描；三維重建；絕對(duì)碘值；標(biāo)準(zhǔn)化碘值；虛擬單能量能譜曲線斜率

胃癌是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，在世界范圍內(nèi)發(fā)病率較高。我國是胃癌發(fā)病大國，胃癌占消化道腫瘤死亡人群的24.11%。且臨床上約2/3的患者就診時(shí)已處于進(jìn)展期，合理選擇治療方案，改善患者預(yù)后、提高生存質(zhì)量是臨床工作的重點(diǎn)。因此，通過術(shù)前影像診斷方法，確定病灶范圍，提高微小胃癌檢出率及鑒別轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，精準(zhǔn)N分期是研究的重點(diǎn)。哈醫(yī)大附屬腫瘤醫(yī)院于2016年初引進(jìn)西門子Somatom Definition Flash雙源CT，其明顯優(yōu)勢(shì)在于極快的掃描速度，極低輻射劑量，可以實(shí)現(xiàn)虛擬平掃及能量分析，有利于提高診斷質(zhì)量。雙源CT程序?qū)⒌庾鳛闃?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，可以進(jìn)行物質(zhì)分離成像和定量分析，測(cè)量碘值，繪制虛擬單能量能譜曲線，反應(yīng)淋巴結(jié)血供情況。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取我院2016年7月—2016年12月收治術(shù)后病理證實(shí)為胃癌，且術(shù)前行雙源CT雙能量掃描的患者共156例，其中男94例，女62例，年齡30～84歲，平均年齡60.05歲。另收集術(shù)后病理證實(shí)為早期胃癌的病例53例，其中男32例，女21例，年齡32～72歲，平均年齡57.41歲。

入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)患者無碘劑過敏史；(2)患者心臟、肝、腎功能可以耐受增強(qiáng)CT檢查；(3)患者或家屬進(jìn)行檢查前，按照要求簽署知情同意書；(4)患者檢查后限期手術(shù)，有完整詳細(xì)的術(shù)后病理、手術(shù)記錄等臨床資料；(5)患者檢查前準(zhǔn)備充分，胃體充盈良好，雙源CT掃描的圖像清晰，脂肪間隙清楚(有助于淋巴結(jié)的檢出)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)患者身體狀況，不能耐受增強(qiáng)CT檢查；(2)有嚴(yán)重的碘過敏史；(3)患者無術(shù)后病理，臨床資料不完善或未進(jìn)行手術(shù)，選擇其他治療方案；(4)患者檢查準(zhǔn)備不充分，胃體擴(kuò)張欠佳，無法正常觀察；(5)患者BMI指數(shù)過低，無脂肪間隙，淋巴結(jié)顯示不清。

1.2 檢查前準(zhǔn)備工作

預(yù)約檢查時(shí)，囑患者進(jìn)行CT檢查前8～12 h禁食、水，盡量排空胃腸道內(nèi)容物。掃描前15～25 min囑患者飲溫水800～1 200 mL，于掃描前10 min肌注20 mg山莨菪堿(654-2)，并向患者及家屬說明掃描過程中的注意事項(xiàng)及呼吸屏氣訓(xùn)練。

1.3 掃描方法及參數(shù)

受檢者取仰臥位，使用西門子128層炫速雙源CT(Somatom definition flash CT)進(jìn)行上腹部雙期雙能量掃描。定位像掃描范圍從隔頂至雙腎下極。采用單通高壓注射器并注入歐乃派克碘海醇對(duì)比劑(350 mg/mL)與受檢者靜脈留置針相連，以3.5 mL/s注射速率進(jìn)行注射，同時(shí)進(jìn)行動(dòng)脈監(jiān)測(cè)，當(dāng)CT值達(dá)到120 Hu時(shí)觸發(fā)動(dòng)脈期掃描，延遲28～30 s進(jìn)行靜脈期掃描。A管球：管電壓100 kV；管電流230 mAs。B管球：管電壓140 kV；管電流178 mAs。掃描模式選擇雙能量掃描模式，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.28 s，螺距為0.9 mm，準(zhǔn)直為128 mm×0.6 mm，掃描層厚與層間距為5 mm，重建層厚為1 mm，層間距為0.7 mm。

1.4 病灶與淋巴結(jié)的選取

跟蹤患者術(shù)后病理及手術(shù)記錄，明確病變與正常胃壁區(qū)域。根據(jù)術(shù)后病理結(jié)果與胃癌淋巴結(jié)分組，選取轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)檢出率100%的組別與正常淋巴結(jié)檢出率100%的組別，并與患者的三維重建的雙能量CT圖像(有利于淋巴結(jié)定位)比對(duì)匹配，在156組病例中檢出符合條件且術(shù)后病理證實(shí)為轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)共98組，另檢出98組非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)作為對(duì)照組。之后，運(yùn)行Syngo.Via軟件的雙能量CT工作模式，對(duì)符合條件的區(qū)域與淋巴結(jié)進(jìn)行數(shù)值測(cè)量。

1.5 數(shù)據(jù)的測(cè)量

在Liver VNC模塊中選擇靜脈期序列進(jìn)行測(cè)量(靜脈期病變及轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)強(qiáng)化程度更明顯)，將100 kV圖像與140 kV圖像以各50%的比例進(jìn)行混合，分別在病變區(qū)域、正常胃壁區(qū)域、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)、非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)測(cè)量絕對(duì)碘值、標(biāo)準(zhǔn)化碘值，其中絕對(duì)碘值是通過Syngo.Via后處理中VNC模塊測(cè)得感興趣區(qū)內(nèi)組織中的含碘濃度，能夠準(zhǔn)確的反映組織內(nèi)碘的分布及攝取情況，進(jìn)而確定其內(nèi)血供及血管分布情況。而標(biāo)準(zhǔn)化碘值是感興趣區(qū)組織內(nèi)絕對(duì)碘值除以同一層面主動(dòng)脈絕對(duì)碘值，所形成的百分比，可以排除不同個(gè)體間體循環(huán)的差異。在感興趣區(qū)連續(xù)顯示的3個(gè)層面上選擇圓形或橢圓形ROI進(jìn)行測(cè)量，避開壞死及出血區(qū)，取平均值(圖1)。本研究采用1 mm層厚圖像進(jìn)行重建，基本可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)層面的測(cè)量，對(duì)于體積較小的病灶、炎性反應(yīng)淋巴結(jié)或正常淋巴結(jié)，采用三維重建技術(shù)在不同平面進(jìn)行選取測(cè)量，以降低測(cè)量誤差。ROI大小盡量保持一致，ROI位置的選擇應(yīng)盡可能位于對(duì)象實(shí)質(zhì)區(qū)域。在虛擬單能量能譜分析模塊中分別測(cè)繪病變區(qū)域、正常胃壁區(qū)域、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)、正常淋巴結(jié)的能譜曲線。單能量能譜曲線是通過Syngo.Via后處理中單能量曲線模塊，繪制出在不同的能量下，感興趣區(qū)內(nèi)組織的CT值的變化的曲線，反映不同組織構(gòu)成對(duì)不同能量射線的衰減程度(圖2)。選取40 keV與110 keV兩組數(shù)值進(jìn)行曲線斜率的計(jì)算，因?yàn)榍€在110 keV以后的走行趨于平直，不具有代表性。將測(cè)繪的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

圖1 絕對(duì)碘值與標(biāo)準(zhǔn)化碘值的測(cè)量Figure 1 The measurement of IC and NICNote：A.The IC of gastric cancer lesion；B.The NIC of gastric cancer lesion；C.The IC of metastatic lymph nodes；D.The NIC of metastatic lymph nodes.

圖2 虛擬單能量能譜曲線Figure 2 The map of spectrum curveNote：1.Normal gastric wall；2.Gastric cancer lesion；3.Non-metastatic lymph node；4.Metastatic lymph node.

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 早期胃癌符合診斷率

通過對(duì)53例早期胃癌進(jìn)行分析與總結(jié)，其中黏膜內(nèi)癌11例、黏膜下癌27例、淺表型胃癌17例。由2名10年放射診斷工作經(jīng)驗(yàn)放射醫(yī)師分別對(duì)經(jīng)100 kV常規(guī)增強(qiáng)與經(jīng)雙能量掃描下70 keV圖像中的病變位置進(jìn)行判定，并與術(shù)前胃鏡或術(shù)后病理相對(duì)比。得到常規(guī)增強(qiáng)掃描的圖像對(duì)早期胃癌的符合診斷率為32.1%，雙能量掃描下70 keV圖像對(duì)早期胃癌的符合診斷率為60.4%，顯著的提高了早期胃癌的診斷符合率。

2.2 胃癌病灶與正常胃壁絕對(duì)碘值、標(biāo)準(zhǔn)化碘值對(duì)比

符合條件入組病例156例，其中浸潤型126例、潰瘍型5例、隆起型11例、淺表型12例、蕈傘型2例。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析顯示胃癌病灶與正常胃壁的絕對(duì)碘值、標(biāo)準(zhǔn)化碘值、虛擬單能量能譜曲線具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。繪制ROC曲線測(cè)得絕對(duì)碘值的最佳閾值為2.850 g/L，標(biāo)準(zhǔn)化碘值的最佳閾值為30.650%(表2)。

表2 胃癌病灶與正常胃壁的絕對(duì)碘值、標(biāo)準(zhǔn)化碘值對(duì)比

2.3 胃癌病灶與正常胃壁虛擬單能量能譜曲線斜率對(duì)比

胃癌病灶的虛擬單能量能譜曲線斜率與正常胃壁的虛擬單能量能譜曲線斜率存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。繪制ROC曲線測(cè)得虛擬單能量能譜曲線斜率的最佳閾值為-1.220(表3)。

表3 胃癌病灶與正常胃壁的虛擬單能量能譜曲線斜率對(duì)比

2.4 胃癌淋巴結(jié)分組

符合條件入組轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)98例，非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)98例，淋巴結(jié)分組分布見表4。

表4 胃癌淋巴結(jié)分組

2.5 轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)絕對(duì)碘值、標(biāo)準(zhǔn)化碘值對(duì)比

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析顯示轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)在絕對(duì)碘值、標(biāo)準(zhǔn)化碘值、虛擬單能量能譜曲線存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。繪制ROC曲線測(cè)得絕對(duì)碘值的最佳閾值為2.45 g/L，標(biāo)準(zhǔn)化碘值的最佳閾值為35.00%(表5)。

表5 轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的絕對(duì)碘值、標(biāo)準(zhǔn)化碘值對(duì)比

2.6 轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)虛擬單能量能譜曲線斜率對(duì)比

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析顯示轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的虛擬單能量能譜曲線斜率與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的虛擬單能量能譜曲線斜率存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。繪制ROC曲線測(cè)得虛擬單能量能譜曲線斜率的最佳閾值為-1.725(表6)。

表6 轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的虛擬單能量能譜曲線斜率對(duì)比

3 討論

胃癌是全世界發(fā)病率最高的癌癥之一，根據(jù)文獻(xiàn)顯示每年大約有989 600例新發(fā)胃癌患者和73 800例患者因胃癌死亡[1-2]。因此正確治療方案的選擇決定患者的預(yù)后及生存期，而治療方案的選擇需要準(zhǔn)確的術(shù)前分期。常規(guī)CT根據(jù)原發(fā)腫瘤浸潤胃壁的深度進(jìn)行T分期，準(zhǔn)確率在63%～83%之間[3]。而在判斷轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)方面，主要依據(jù)淋巴結(jié)的大小、形態(tài)及強(qiáng)化方式。如果CT測(cè)量最大直徑>1.0 cm或直徑0.7～1.0 cm并且明顯強(qiáng)化、圓形、中央壞死或者外周浸潤的淋巴結(jié)，就判斷為轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，存在著假陽性、假陰性及準(zhǔn)確性不足等問題，靈敏度為62.5%～91.9%、特異度為50.0%～87.9%、N分期準(zhǔn)確度為65.7%，因此常規(guī)CT對(duì)N分期的評(píng)估結(jié)果差異較大，也成為術(shù)前評(píng)估的難點(diǎn)[4-11]。本研究采用雙源CT雙能量掃描技術(shù)并與三維重建技術(shù)相結(jié)合，通過獲得的多組衍生序列，進(jìn)行定量分析加以區(qū)分。轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)在絕對(duì)碘值、標(biāo)準(zhǔn)化碘值及虛擬單能量能譜曲線斜率上存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。通過對(duì)研究病例回顧性分析將N分期準(zhǔn)確度提高至81.2%。因此可以利用雙源CT雙能量掃描成像融合三維成像融合技術(shù)，對(duì)胃癌患者進(jìn)行更加精準(zhǔn)、客觀的評(píng)估，指導(dǎo)臨床選擇合適的治療方案，以提高患者預(yù)后[12-14]。由上述統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，我們還可以發(fā)現(xiàn)胃癌病灶與胃壁的絕對(duì)碘值、標(biāo)準(zhǔn)化碘值及虛擬單能量能譜曲線斜率存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，可提高早期胃癌的符合診斷率。

在整理數(shù)據(jù)的過程中，同時(shí)測(cè)量了病灶的CT值(90.656±18.673)并與病灶的絕對(duì)碘值(3.329±0.812)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，病灶絕對(duì)碘值的標(biāo)準(zhǔn)差(0.812)明顯小于病灶CT值的標(biāo)準(zhǔn)差(18.673)，說明病灶的絕對(duì)碘值比CT值更加穩(wěn)定，離散程度低，可以更加客觀的反映病灶的強(qiáng)化程度[2-6]。同時(shí)，在兩兩對(duì)比胃癌與轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的絕對(duì)碘值(2.850vs. 2.450)、標(biāo)準(zhǔn)化碘值(30.650%vs. 35.000%)、虛擬單能量能譜曲線的斜率(1.220vs.1.725)的最佳閾值可以發(fā)現(xiàn)，各組間數(shù)值比較接近，進(jìn)一步驗(yàn)證的胃癌與轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)同源性的理論[13]。

除此之外，相關(guān)文獻(xiàn)表明，通過雙源CT雙能量掃描技術(shù)獲得的參數(shù)進(jìn)行重建，可以得到虛擬平掃圖像，與常規(guī)平掃對(duì)比，在CT值、病變最大厚度沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)；常規(guī)平掃的噪聲高于虛擬平掃，SNR低于虛擬平掃，存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)，在診斷上虛擬平掃可以代替常規(guī)平掃，而且可以降低患者約32.1%的輻射劑量[15]。因此我院減少常規(guī)平掃步驟，用虛擬平掃替代常規(guī)平掃進(jìn)行診斷，在不影響診斷的情況下，降低了患者檢查過程中的輻射劑量。西門子128層炫速雙源CT(Somatom definition flash CT)掃描過程中，雙管球同時(shí)工作，大大減少檢查時(shí)間。符合當(dāng)今快速、低輻射劑量的檢查理念[16]。利用三維重建技術(shù)，可以術(shù)前觀察及明確腹腔各血管走行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)血管畸形，提前設(shè)計(jì)手術(shù)方案，避免副損傷[17]。

綜上所述，雙源CT雙能量掃描對(duì)于胃癌患者具有積極的臨床應(yīng)用價(jià)值。本文研究雙源CT雙能量掃描融合三維重建技術(shù)在胃癌及淋巴結(jié)中的應(yīng)用是一項(xiàng)新技術(shù)，國內(nèi)外文章鮮有報(bào)道。本文將雙源CT所獲得的多組衍生序列進(jìn)行綜合分析，提高了早期胃癌的符合診斷率，對(duì)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)進(jìn)行鑒別，為臨床診斷與鑒別提供了新的思路。將虛擬單能量能譜曲線從形態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)值，并進(jìn)行定量分析，更加直觀的反映感興趣區(qū)內(nèi)組織結(jié)構(gòu)。

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Applicationofdual-sourceCTdual-energyscanningfusion3Dreconstructioningastriccancerandlymphnodes

JIANGZhiyun，LIPengfei，SUILin，SHANGNaijian

Department of Radiology，Harbin Medical University Cancer Hospital，Harbin 150081，China

ObjectiveThe objective of this study was to determine the lesion range between gastric cancer lesions and normal gastric wall，improve the early diagnosis of gastric cancer rate，distinguish between metastatic lymph nodes and non-metastatic lymph nodes，and accurate N staging by dual-source CT double-energy enhanced scan parameters.MethodsThe dual energy enhanced scan of patients with preoperative gastric cancer was performed by Siemens Somatom Definition Flash dual-source CT.The collected data were analyzed by Syngo.Via software and reconstructed three-dimensionally to obtain the absolute iodine of gastric cancer，normal gastric wall，metastatic lymph node and non-metastatic lymph node value，standardized iodine value and virtual single energy spectrum curve of the slope to combine with postoperative pathological results.The use of statistical methods was to determine the difference between the post-and preoperation.ResultsThe absolute iodine values(IC)were(3.329±0.812)g/L in the gastric cancer lesion and(64.006±17.450)% for the standard iodine values(NIC).The slope of the virtual single energy spectrum curve was-2.916±1.3227，IC(1.563±0.708)g/L in the normal gastric wall.The NIC were(37.122±16.267)% and-1.621±1.4028 for the slope of the virtual single energy spectrum curve.They were significantly statistical difference(P<0.05).The IC of metastatic lymph nodes were(2.968± 0.547)g/L，(63.597±14.633)% for the NIC and(-2.532 ± 0.753)for the slope of the virtual single energy spectrum curve.The IC of non-metastatic lymph nodes were(1.465±0.408)g/L，(35.240±14.357)% for the NIC and(-1.378±0.726)for the slope of the virtual single energy spectrum curve.They also had significantly statistical difference(P<0.05).ConclusionDual-source CT dual-energy scan combined with three-dimensional reconstruction technique can help to determine the lesion range，improve the diagnostic rate of early gastric cancer，distinguish between metastatic and non-metastatic lymph nodes，and improve the accuracy of N staging.

Dual-energy of dual-source CT scanning；Three-dimensional reconstruction；IC；NIC；The slope of spectrum curve

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院(哈爾濱 150081)

姜智允，男，(1990-)，碩士研究生，從事雙源CT在臨床中應(yīng)用的研究。

尚乃艦，E-mail：shangnaijian@126.com

R445.3

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.05.007

(收稿：2016-11-14)