雙能CT在直腸癌的應(yīng)用進(jìn)展

范芮， 孫美玉

影像學(xué)檢查是評估直腸癌的重要手段，術(shù)前可以明確診斷、準(zhǔn)確分型、輔助臨床制定合適的治療方案；術(shù)后隨訪中可以長期監(jiān)測療效、評估復(fù)發(fā)風(fēng)險。直腸癌影像學(xué)檢查包括超聲內(nèi)鏡、MRI、PET/CT、CT等。其中MRI軟組織分辨力高，可區(qū)分腸壁的各層結(jié)構(gòu)，直腸癌術(shù)前T1、T2分期準(zhǔn)確性高[1]，但其掃描范圍小、掃描時間長，易產(chǎn)生偽影。對于體內(nèi)有金屬植入物、患有幽閉恐懼癥及無法長時間制動患者檢查受限，同時由于腹部小血管斷面影響，在排除淋巴結(jié)是否有轉(zhuǎn)移時存在一定的假陽性率。雙能CT不僅可提供組織器官常規(guī)解剖結(jié)構(gòu)信息，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過后處理，還可獲得虛擬平掃、單能量、基物質(zhì)圖及線性或非線性融合圖像[2]，為腫瘤疾病的診斷提供新的方向。單能量成像可以獲得更好的圖像質(zhì)量、信噪比及對比噪聲比[3]，碘基物質(zhì)圖通過定量碘濃度可以準(zhǔn)確地反映病變組織對碘對比劑的攝取，即病變的血供情況。能譜曲線通過曲線斜率來定量評估人體內(nèi)不同化學(xué)成分的組織[4]。此外，還可利用有效原子序數(shù)進(jìn)行物質(zhì)檢測及鑒別等[5]。研究表明[6-9]，目前雙能CT成像研究主要集中在實質(zhì)臟器，如肝臟、腎臟、胰腺、甲狀腺等，對消化道空腔臟器的研究較少，且主要集中在胃。隨著雙能CT多參數(shù)成像在直腸的應(yīng)用，其在直腸癌檢出、分期、分級、療效評估等方面也體現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，本文將對雙能CT在直腸癌的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

雙能CT對直腸癌的診斷

在對直腸部位進(jìn)行檢查時，腸腔內(nèi)附壁的殘留物等可與病變混淆，給診斷帶來難度。一般通過使用瀉藥、鋇標(biāo)記等方法來降低殘留物對病變檢出的干擾。Boellaard等[10]利用雙能CT對21例體弱老年結(jié)直腸癌患者進(jìn)行直腸癌病灶檢出研究，發(fā)現(xiàn)在無腸道準(zhǔn)備情況下，通過分析碘基物質(zhì)圖像及140 keV圖像，可有效顯示出結(jié)直腸癌病變，但同時發(fā)現(xiàn)在直腸癌檢出中，腫瘤容易與腸道內(nèi)殘留物混淆。lknur等[11]在無腸道準(zhǔn)備情況下，對50例結(jié)直腸癌患者通過碘基物質(zhì)圖像及虛擬平掃(virtual non-contrast scanning，VNC)進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)在碘基物質(zhì)圖像上，腫瘤密度均勻，但14%得腸道殘留物也可表現(xiàn)密度均勻，使兩者鑒別困難。同時研究中發(fā)現(xiàn)VNC圖像上腫瘤的大小與碘基物質(zhì)圖像上大小接近，平均密度為28 HU，而腸壁殘留物在VNC圖像上則顯示不清，平均密度為-135.5 HU，明顯低于腫瘤，在VNC圖像上，以密度值-1 HU作為閾值，VNC圖像檢測腫瘤的敏感度和特異度均為100%。lknur等[11]認(rèn)為腫塊與殘留物的脂肪含量不同，碘基物質(zhì)圖像可以初步檢測出結(jié)直腸癌，當(dāng)殘留物脂肪含量很少時，通過VNC圖像可以更準(zhǔn)確檢出直腸癌。

王勇等[12]對85例直腸癌患者雙能CT成像進(jìn)行圖像質(zhì)量與輻射劑量關(guān)系研究，通過動、靜脈期VNC圖像研究，發(fā)現(xiàn)動、靜脈期VNC圖像質(zhì)量高于真實平掃圖像，優(yōu)質(zhì)圖像達(dá)71.8%，并且在保證圖像質(zhì)量的條件下，動、靜脈期VNC使輻射劑量較常規(guī)三期掃描降低約34.8%。陳吉虎等[13]對73例直腸癌患者雙能CT VNC進(jìn)行研究，通過動、靜脈期VNC圖像分析，發(fā)現(xiàn)在保證圖像質(zhì)量的同時，直腸癌動、靜脈期VNC圖像的有效輻射劑量較常規(guī)120 keV掃描時降低約34.0%。王勇等[12]和陳吉虎等[13]的研究得出了相似的結(jié)論，即動、靜脈期VNC在滿足對直腸病變顯示的同時，也降低了輻射劑量。但VNC圖像在降低噪聲的同時，對細(xì)微結(jié)構(gòu)的顯示尚存在不足。

雙能CT對直腸癌的定位

外科將直腸分為上、中、下段，直腸上中段及下段的手術(shù)方式不同，腹膜反折是判定直腸癌病灶位于腹腔內(nèi)外的重要標(biāo)志，可以為術(shù)前評估提供有效參考，因而對腹膜反折的顯示具有重要意義。田士峰等[14]利用雙能CT對105例直腸癌患者進(jìn)行腹膜反折圖像質(zhì)量的研究，通過將混合能量和單能量圖像對比分析，發(fā)現(xiàn)在單能量50～80 keV時，圖像質(zhì)量均高于混合能量圖像，其中又以60 keV最佳，混合能量圖像和60 keV圖像對于腹膜反折位置關(guān)系的判斷符合率分別為80.95%、89.52%，分析認(rèn)為50～80 keV單能量圖像在兼顧了圖像噪聲的基礎(chǔ)上，與鄰近組織的對比度更清晰，可以更好的顯示病灶與腹膜反折的關(guān)系，具有一定的臨床價值。田士峰等[15]利用雙能CT最佳單能量成像對33例直腸癌患者的CTA圖像質(zhì)量進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)直腸血供復(fù)雜，直腸血供主要來源于腸系膜下動脈的直腸上動脈，其次是來源于髂內(nèi)動脈的直腸下動脈和骶正中動脈[16]，直腸下動脈主要供應(yīng)直腸下段。由于腹腔鏡手術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)5年生存率及復(fù)發(fā)率相近并且具有創(chuàng)傷小、恢復(fù)快等諸多優(yōu)點(diǎn)，在直腸癌手術(shù)中應(yīng)用越來越廣泛，而準(zhǔn)確掌握直腸癌血供情況，為腹腔鏡手術(shù)安全提供了保障。CTA是一種無創(chuàng)性血管造影，可以提供腫瘤供血動脈的走行及分支等信息?；旌夏芰緾TA圖像因血管壁鈣化及血栓形成等因素影響，對管徑較小的直腸動脈細(xì)小分支顯示不佳，而51～61 keV單能量成像為顯示直腸供血動脈的最佳單能量圖像，直腸癌細(xì)小動脈可以更好顯示，與周圍組織的對比度也明顯增高，進(jìn)而可更好地觀察直腸癌的供血情況。

雙能CT對直腸癌的分期

美國國立綜合癌癥網(wǎng)(National Comprehensive Cancer Network，NCCN)腫瘤學(xué)臨床實踐指南[17]指出TNM分期對于直腸癌治療方式的選擇尤為重要。指南中指出直腸癌達(dá)到T3～T4期或出現(xiàn)區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時均應(yīng)在術(shù)前進(jìn)行新輔助放化療，而T1～T2期可直接進(jìn)行手術(shù)治療，由此可見區(qū)別T2和T3期尤為重要。由于漿膜層及外膜是否受侵是T2、T3分期的關(guān)鍵，常規(guī)CT檢查如發(fā)現(xiàn)腸周脂肪間隙模糊、腸壁外緣不規(guī)整認(rèn)為其受侵犯[18]，但炎癥也可表現(xiàn)相應(yīng)征象，導(dǎo)致過度分期。雙能CT的多參數(shù)成像為其在TNM分期中的應(yīng)用提供了更多依據(jù)。由于胃腸道的清潔及擴(kuò)張狀況對病灶的顯示有重要作用，等滲甘露醇不易吸收并可減少腸道充盈所需時間，是一種介于高低濃度對比劑之間的溶液，可良好顯示腸壁。王傳彬等[19]通過等滲甘露醇胃腸道低張造影結(jié)合雙能CT成像，對90例直腸癌患者進(jìn)行術(shù)前T分期研究，對直腸癌對比噪聲比最佳的65 keV單能量圖像進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其對直腸癌T分期的符合率達(dá)83.0%，其中T1～T2、T3、T4 期的符合率分別為91.1%、83.3%、92.2%。由于雙能CT單能量圖像增加了病變與周圍軟組織的對比度，有助于觀察漿膜面是否受侵犯，可以增加分期準(zhǔn)確性。雙能CT成像結(jié)合等滲甘露醇胃腸道低張造影對于臨床診斷腸癌術(shù)前T分期是值得推薦的一種方式。

直腸癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的檢測對于分期、治療、預(yù)后和局部復(fù)發(fā)率有顯著影響。良、惡性淋巴結(jié)微循環(huán)之間的差異主要表現(xiàn)為微血管的流動特征。Al-Najami等[20-21]搜集17位直腸癌患者的197個淋巴結(jié)，并對淋巴結(jié)進(jìn)行體外雙能CT掃描，研究發(fā)現(xiàn)碘基物質(zhì)濃度、能譜曲線斜率、雙能量指數(shù)(dual energy index，DEI)及有效原子序數(shù)(Z值)與直腸癌N分期有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)惡性淋巴結(jié)的碘濃度、能譜曲線斜率、DEI、Z值均高于良性淋巴結(jié)，當(dāng)?shù)饣镔|(zhì)濃度的閾值為2.58 μg/mL時，其檢測惡性淋巴結(jié)的敏感度為86%、特異度為92%、符合率為89%；能譜曲線斜率閾值為1.0×10-4時，其檢測惡性淋巴結(jié)的敏感度為96%、特異度為87%、符合率為90%。DEI為測量80 keV和140 keV的CT值并計算得出DEI =(HU80-HU140)/(HU80+HU140+2000)。DEI的閾值為0.03時，其檢測惡性淋巴結(jié)的敏感度為97%、特異度為88%、符合率為91%。Z值的閾值為7.58時，其檢測惡性淋巴結(jié)的敏感度為100%、特異度為90%、符合率為93%。由此可見Z值的診斷符合率更高。Al-Najami等[21]還將雙能CT與MRI對良惡性淋巴結(jié)診斷的準(zhǔn)確性做了對比研究，結(jié)果表明雙能CT雖然在N分期中不優(yōu)于MRI，但當(dāng)針對不同的N等級時，雙能CT對N1分期的準(zhǔn)確性優(yōu)于MRI。王傳彬等[19]、劉金剛等[22]和龐麗芳等[23]利用雙能CT研究發(fā)現(xiàn)不同腫瘤的轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的能譜曲線是不同的。當(dāng)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時，腫瘤細(xì)胞穿過淋巴管壁，隨淋巴液被帶到匯流區(qū)淋巴結(jié)，并且以此為中心生長出同樣腫瘤，因轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)與原發(fā)病灶具有同源性，所以其能譜曲線也具有相似性，能譜曲線在一定程度上可以從物質(zhì)角度區(qū)分不同原因引起的淋巴結(jié)腫大。Al-Najami等[21]的研究還發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)中能譜曲線為上升陡峭型，而良性淋巴結(jié)能譜曲線表現(xiàn)為上升但不陡峭的形態(tài)。楊雪君等[24]和張帆等[25]研究表明炎癥反應(yīng)性增生淋巴結(jié)內(nèi)的碘基物質(zhì)濃度明顯高于結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，原因可能由于轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)周圍常形成血管，中心區(qū)血供少而壞死成分多使其碘濃度低于炎性增生性淋巴結(jié)[26]，也可能與轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)微血管密度低于炎性增生性淋巴結(jié)有關(guān)。綜上所述，雙能CT中的部分參數(shù)，如碘基物質(zhì)濃度、能譜曲線斜率、DEI及Z值在轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)均高于良性淋巴結(jié)，但碘濃度會受到淋巴結(jié)中壞死成分影響。能譜曲線可有效地對淋巴結(jié)進(jìn)行同源分析，從而區(qū)別出轉(zhuǎn)移性與良性淋巴結(jié)。

雙能CT對直腸癌的分級定量評估

腫瘤級別越高，腫瘤細(xì)胞分化越差，預(yù)后越差，這也意味腫瘤更容易發(fā)生轉(zhuǎn)移和更高的復(fù)發(fā)率[27]。根據(jù)第四版世界衛(wèi)生組織消化系統(tǒng)腫瘤分類[28]，腺癌主要根據(jù)腺體外觀的程度進(jìn)行分級，分為高分化、中分化、低分化三種類型。Gong等[29]、王傳彬等[30]及吉六舟等[31]對直腸癌患者的研究表明未分化及低分化腺癌動、靜脈期碘濃度、NIC、能譜曲線斜率均高于高、中分化腺癌，由于癌細(xì)胞將某些細(xì)胞信號通路激活從而觸發(fā)了病理性血管生成，使得癌組織具有更大的血管活性，而雙能CT中碘基物質(zhì)濃度可以反映血管密度、腫瘤活性和侵襲性，從而可看出碘濃度越高，表明血管密度越大、血管活性越高、侵襲性越高。血管活性越高表明腫瘤惡性越高，分化程度越低，即碘濃度越高，分化程度越低，而雙能CT碘基物質(zhì)圖可以敏感地檢測到碘濃度的顯著差異。同時，腫瘤的分化越差，瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞越不完整，血管通透性越高，故增強(qiáng)掃描后腫瘤血管對滲透表面積及血容量的調(diào)節(jié)能力差，出現(xiàn)造對比劑游離于腫瘤血管外間隙，所以碘濃度升高[32]。石義志等[33]對45例結(jié)直腸癌管狀腺癌患者進(jìn)行分化程度的研究發(fā)現(xiàn)中分化腺癌動脈期碘濃度、NIC、有效Z值、能譜曲線斜率絕對值均高于低分化腺癌，其結(jié)論與Gong等[29]學(xué)者研究結(jié)果不一致，還需要進(jìn)一步研究其原因。能譜CT對直腸癌新輔助治療的療效評估。

新輔助化放療用于直腸癌術(shù)后患者，具有控制局部復(fù)發(fā)的作用，用于術(shù)前患者可改變其分期進(jìn)而可進(jìn)行根治手術(shù)。迄今，有關(guān)雙能CT在直腸癌新輔助化放療療效評價的文獻(xiàn)報道尚少。Al-Najami等[35]對11例直腸癌患者進(jìn)行新輔助化療后腫瘤消散情況進(jìn)行研究，通過對比患者治療前與新輔助治療后12小時的雙能CT成像，發(fā)現(xiàn)治療后腫瘤區(qū)Z值、碘濃度、能譜曲線斜率和DEI較治療前均有降低，原因可能示新輔助放化療后對腫瘤細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞造成了破壞，使其發(fā)生壞死、間質(zhì)炎癥、纖維化等改變，引起腫瘤血管數(shù)量減少，血管密度減低，攝碘能力減低，從而碘濃度降低。雙能CT各參數(shù)對于新輔放化療的療效評估均有價值，但Z值可以更好體現(xiàn)在經(jīng)過新輔助化療之后腫瘤是否完全消失。

綜上所述，雙能CT在直腸癌的應(yīng)用越來越廣泛，在直腸癌的診斷、定位、分期、分級、療效評估方面均有應(yīng)用，其中動、靜脈期VNC圖像提高圖像質(zhì)量的同時能更好的將直腸癌從腸道殘留物中檢出，提高了直腸癌的診斷符合率。單能量圖像對于直腸癌細(xì)小動脈及腹膜反折的顯示高于混合能量，提供了更多有意義的定位信息。碘基物質(zhì)圖像中靜脈期碘濃度、NIC、有效Z值及能譜曲線在病理生理學(xué)方面提供了更加豐富、準(zhǔn)確的信息，提高了直腸癌的診斷符合率。隨著影像技術(shù)的發(fā)展，對雙能CT的不斷研究及探索，雙能CT多參數(shù)成像將在更多方面為直腸癌的診斷和治療等提供依據(jù)。