能譜CT成像在胰腺癌術(shù)前精確TNM分期中的應(yīng)用

李 淑，張 蓓，童 嵐，孫悅嬌，戰(zhàn) 爽，位 影，王繼萍

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院 放射線科，吉林 長春130021)

胰腺癌是消化系統(tǒng)高發(fā)的惡性腫瘤[1]，侵襲性強(qiáng)，預(yù)后不良。目前根治性手術(shù)切除仍然是胰腺癌主要治療方式，該病沒有特異性的臨床表現(xiàn)，85%的患者發(fā)現(xiàn)時已屬疾病晚期，失去了手術(shù)切除的機(jī)會[2]。因此，早期發(fā)現(xiàn)胰腺癌并準(zhǔn)確判斷其分期，是獲得最佳治療效果的關(guān)鍵。目前多層螺旋CT是胰腺癌主要的影像學(xué)檢查[3]，而能譜CT成像(gemstone spectral imaging，GSI)是一種新興的檢查手段，優(yōu)化觀察目標(biāo)與背景的對比度和改善圖像質(zhì)量，有助于發(fā)現(xiàn)小胰腺癌灶或與胰腺實(shí)質(zhì)密度差異相近的癌灶，并準(zhǔn)確顯示腫塊與周圍臟器、大血管之間的關(guān)系、淋巴結(jié)及腹腔轉(zhuǎn)移情況[4]，進(jìn)而判斷腫塊的TNM分期，提高臨床對胰腺癌術(shù)前可切除性評估水平。

1 GSI的基本原理與功能

1.1 GSI的基本原理

GSI通過對高低(80140)管電壓千伏峰值(kVp)下獲取的能量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后通過碘/水等已知的物質(zhì)隨能量變化的質(zhì)量吸收函數(shù)獲取若干單能量(40-140KeV)圖像、能譜曲線、物質(zhì)分離圖像及有效原子序數(shù)等多參數(shù)[5]。實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的解剖成像，提高組織間的對比，更重要的是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離和定量分析，從而在形態(tài)和功能變化2個層面為全身各系統(tǒng)疾病提供更加準(zhǔn)確、全面的診斷。

1.2 GSI的四大工具

1.2.1單能量圖像(Monchromatic)

GSI可以通過計算最佳對比噪聲比(CNR)以及相應(yīng)的能量值而獲得最佳單能量圖像，增加不同組織結(jié)構(gòu)之間的對比，提高小胰腺癌灶或與胰腺實(shí)質(zhì)密度相近的癌灶檢出率，清晰顯示各級動靜脈，從而為提高胰腺癌的檢出率及顯示病變與周圍臟器、血管的關(guān)系提供了可能。

1.2.2能譜曲線(Spectral HU curve)

GSI可以反映不同keV下感興趣區(qū)(ROI)的CT值變化規(guī)律。通過能譜曲線的比較，有助于分析病變的性質(zhì)、比較病變之間的同質(zhì)性及異質(zhì)性。從而準(zhǔn)確判斷胰腺癌是否存在淋巴結(jié)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，為臨床提供更確切、更精準(zhǔn)的診斷。

1.2.3物質(zhì)分離與定量(Material decomposition and density)

分析特定物質(zhì)在X線吸收中的表達(dá)規(guī)律，選擇相適應(yīng)的衰減高低不同的物質(zhì)組成基物質(zhì)對，進(jìn)行物質(zhì)分離及定量分析，可以發(fā)現(xiàn)組織器官以及病變間的病理變化規(guī)律，使得影像對胰腺癌的定性分析成為可能。

1.2.4有效原子序數(shù)(Effective-Z number)

在能譜分析中，有效原子序數(shù)檢測能對無機(jī)物進(jìn)行定量分析，直接顯示感興趣區(qū)內(nèi)無機(jī)物的原子序數(shù)，有助于物質(zhì)檢測、鑒別及物質(zhì)分離等，達(dá)到精確診斷和便于鑒別的目的。

1.3 能譜圖像分析工具

1.3.1直方圖

直方圖在GSI分析中，可用于觀察不同興趣區(qū)的體素分布，有助于反映胰腺癌與周圍臟器、血管、淋巴結(jié)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的特性。

1.3.2散點(diǎn)圖

散點(diǎn)圖可反映物質(zhì)和組織結(jié)構(gòu)的特性，在反映病灶有無強(qiáng)化方面具有一定的優(yōu)勢，可用來判斷胰腺癌是否存在淋巴結(jié)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。

2 GSI在胰腺癌術(shù)前精確TNM分期中的應(yīng)用

2.1 胰腺癌的分期研究進(jìn)展

美國癌癥聯(lián)合會(AJCC)第8版胰腺癌TNM分期標(biāo)準(zhǔn)[6]:腫瘤位于胰腺實(shí)質(zhì)內(nèi)，最大徑≤2 cm為T1期，將T1期腫瘤進(jìn)一步分為T1a期，T1b期，T1c期，最大徑分別為0.5 cm，>0.5-1.0 cm，>1.0-2.0 cm；最大徑>2-4 cm為T2期；腫瘤最大徑>4 cm為T3期；腫瘤累及腹腔干，腸系膜上動脈和/或常見的肝動脈為T4期。臨床上，判斷腫瘤是否累及胰腺以外器官組織及周圍血管非常困難，導(dǎo)致T2期與T3期、T3期與T4期之間的界定非常困難。無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移定義為N0期；轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)(1-3枚)為N1期；轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)(≥4枚)為N2期。未發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移為M0期；發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移為M1期。淋巴結(jié)及腹腔轉(zhuǎn)移是影響胰腺癌預(yù)后的重要指標(biāo)，常規(guī)的混合能量CT只能發(fā)現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)移灶，對于隱匿性的轉(zhuǎn)移灶則難以發(fā)現(xiàn)，由此造成胰腺癌可切除性中的假陰性比較高。GSI多參數(shù)圖像聯(lián)合應(yīng)用，有利于提高對胰腺癌淋巴結(jié)及腹腔轉(zhuǎn)移檢出率。

2.2 GSI對胰腺癌的診斷

胰腺癌屬乏血供腫瘤，低千伏GSI使得富血供的正常胰腺和乏血供病變的CT值差異更加顯著[7]。研究表明胰腺癌最佳單能量的中位數(shù)40 KeV，其所對應(yīng)的CNR值較70KeV(相當(dāng)于常規(guī)120 KeV圖像)CNR值提高了10%以上[8]。碘圖圖像對胰腺實(shí)質(zhì)與腫瘤CNR及強(qiáng)化差異的顯示較其余各序列有著獨(dú)特的優(yōu)勢。碘圖能夠消除平掃圖像中胰腺實(shí)質(zhì)與病灶間的CT值不同的影響，突出其強(qiáng)化特征，使得腫瘤實(shí)質(zhì)顯示更佳，提高小胰腺癌灶或與胰腺實(shí)質(zhì)強(qiáng)化程度類似的病灶的檢出率[9]，同時使病灶邊界更好的顯示，有助于胰腺癌病灶的體積測量及早期T分期的術(shù)前精準(zhǔn)預(yù)測。胰腺癌易累及鄰近臟器及血管，勾畫胰腺癌與鄰近臟器、胰腺癌與鄰近血管的ROI，分析能譜曲線斜率差異可以判斷臟器及血管是否受累。GSI評估動脈受侵的特異性為98.9%，敏感性為95%；評估靜脈受侵的特異性為100%，敏感性為90．6%；判斷總體血管受侵的特異性為99.2%，敏感性為93.5%[4]，有助于術(shù)前胰腺癌T2期與T3期，T3期與T4期精確界定。

2.3 GSI對轉(zhuǎn)移的診斷

2.3.1GSI對胰腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷

胰腺癌早期即可發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，胰周淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率為40%-65%[10，11]。是否存在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移數(shù)目是決定手術(shù)難易程度的關(guān)鍵因素。影像學(xué)檢查在評估淋巴結(jié)與轉(zhuǎn)移方面起著重要作用。普通CT上僅能測定淋巴結(jié)的短徑及數(shù)目，最大短徑≥10 mm則高度提示轉(zhuǎn)移[12]，但是，轉(zhuǎn)移或反應(yīng)性炎性增生均可導(dǎo)致淋巴結(jié)腫大，因此，以淋巴結(jié)直徑為判斷指標(biāo)，難以同時保證診斷的準(zhǔn)確性。而GSI可以通過碘濃度定量分析和能譜曲線斜率比較來進(jìn)行鑒別。對原發(fā)灶與轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)碘基值比率、轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的碘基值比率進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，結(jié)果表明胰腺癌原發(fā)灶與轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)在動靜脈期的碘基值比率大致相似，而轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)碘基值比率顯著不同。比較胰腺癌原發(fā)灶與淋巴結(jié)能譜曲線的斜率，轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)能譜曲線斜率與胰腺癌原發(fā)灶大致相仿，而非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)能譜曲線斜率與原發(fā)灶差別顯著[4]。

2.3.2GSI對胰腺癌遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的診斷

腹腔轉(zhuǎn)移是影響胰腺癌預(yù)后的重要指標(biāo)，常規(guī)的混合能量CT只能發(fā)現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)移灶，對于隱匿性的轉(zhuǎn)移灶則難以發(fā)現(xiàn)，由此造成胰腺癌可切除性中的假陰性比較高。GSI多參數(shù)圖像聯(lián)合應(yīng)用，有利于提高對胰腺癌腹腔轉(zhuǎn)移檢出率。在檢出胰腺癌合并腹腔轉(zhuǎn)移方面，不同GSI下門脈期圖像均優(yōu)于動脈期[8]，可能為胰腺癌轉(zhuǎn)移灶與原發(fā)灶有共同的組織學(xué)起源，為乏血供病灶，門脈期病灶與周圍組織形成明顯的對比，但在碘基圖上對比度欠佳以及部分容積效應(yīng)使得檢出率低。肝臟是胰腺癌最常見的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的發(fā)生部位，因此，明確有無肝臟轉(zhuǎn)移是患者的治療方案的取舍的關(guān)鍵。胰腺癌的肝臟轉(zhuǎn)移灶多為乏血供病灶，增強(qiáng)掃描動脈期強(qiáng)化程度難以分辨，僅部分病灶可有轉(zhuǎn)移瘤的典型強(qiáng)化方式。若胰腺癌肝轉(zhuǎn)移患者同時存在肝內(nèi)小囊腫，普通螺旋CT通常較難鑒別二者。由于轉(zhuǎn)移灶與原發(fā)灶在組織學(xué)及血供特點(diǎn)等方面存在一定的相關(guān)性，能譜CT可以借助GSI的直方圖和能譜曲線對胰腺癌患者肝內(nèi)低密度病灶是否與胰腺癌病灶同質(zhì)加以判定，若這兩種病灶的直方圖和能譜曲線圖大致相仿，則證明肝內(nèi)低密度病灶與胰腺癌病灶為同源性，胰腺癌肝轉(zhuǎn)移的診斷成立；若兩者的直方圖和能譜曲線圖差別顯著，則證明肝內(nèi)低密度病灶與胰腺病灶為非同源性，排除胰腺癌肝臟轉(zhuǎn)移的診斷[13]，從而打破了普通CT僅依靠形態(tài)學(xué)單一診斷的局面。

3 展望

GSI打破了普通螺旋CT單一形態(tài)學(xué)的疾病診斷模式，可以從功能學(xué)對疾病進(jìn)行定性分析，推動了醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展，大大提高了胰腺癌CT影像診斷的精準(zhǔn)性。GSI及其強(qiáng)大的后處理功能，使得對胰腺癌病灶的檢出、癌腫周圍臟器、大血管的受累程度、淋巴結(jié)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的診斷更加接近病理結(jié)果[4]，使得影像科醫(yī)生術(shù)前精準(zhǔn)預(yù)測胰腺癌的TNM分期成為可能，對于臨床醫(yī)師治療方案的取舍及病人的預(yù)后具有非凡的意義。