雙能CT 成像在直腸癌術(shù)前分期評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)展

李弋 葉兆祥

結(jié)直腸癌是常見的胃腸道惡性腫瘤之一， 其發(fā)病率居我國惡性腫瘤的第3 位，死亡率為第5 位[1]。早期直腸癌通過手術(shù)可以根治。 當(dāng)腸周脂肪組織或鄰近臟器受侵，或伴有腸周淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時(shí)，術(shù)前術(shù)后新輔助放化療及手術(shù)的聯(lián)合治療可以提高病人的預(yù)后生存率[2]。 T3期直腸癌病人伴有腸周淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時(shí)，經(jīng)術(shù)前放化療可降低術(shù)后局部復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)[3-4]，因此直腸癌術(shù)前正確分期對(duì)病人的治療及預(yù)后療效評(píng)價(jià)具有重要意義。 目前直腸癌術(shù)前影像檢查主要包括內(nèi)鏡超聲檢查 （endoscopic ultrasonography,EUS）、多層螺旋CT（MSCT）成像和MRI，尤其MRI常作為直腸癌術(shù)前分期的首選檢查方法， 但上述檢查方法均存在一定的局限性。 近年廣泛應(yīng)用的雙能CT（dual-energy CT,DECT）成像可對(duì)直腸癌進(jìn)行多參數(shù)定量評(píng)估， 對(duì)于制定個(gè)體化治療方案能夠提供更多影像依據(jù)。

1 DECT 成像原理

DECT 成像是以雙X 線管球及雙千伏峰值快速切換為基礎(chǔ)， 在一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)2 種能量的快速切換， 使得CT 成像由混合能量成像轉(zhuǎn)變?yōu)?0～140 keV 的單能量成像，最大程度地降低硬化偽影，提高影像信噪比[5]。 DECT 利用單能量成像、物質(zhì)分離成像和能譜曲線可對(duì)腫瘤性病變進(jìn)行更加精確的定性定量分析。

1.1 單能量成像 傳統(tǒng)CT 成像為混合能量成像，測(cè)得的CT 值為均值且易受多種因素影響，而DECT成像可針對(duì)不同組織選擇最佳的單能量X 線穿透物質(zhì)，最大程度地降低硬化偽影，從而獲得更高質(zhì)量及信噪比的影像[6-8]。 所測(cè)得的CT 值與碘對(duì)比劑濃度的相關(guān)性更好，而且70 keV 單能量成像中測(cè)得的CT 值與血紅蛋白具有相關(guān)性[9-10]，因此單能量影像較傳統(tǒng)混合能量CT 影像上測(cè)得的CT 值更加準(zhǔn)確。

1.2 物質(zhì)分離成像 理論上，每種物質(zhì)都有與之相對(duì)應(yīng)的X 線吸收系數(shù)，該系數(shù)可用2 種基物質(zhì)來表示[5]。 由于碘對(duì)比劑的廣泛應(yīng)用，目前DECT 成像中最常用的基物質(zhì)為碘和水。 增強(qiáng)檢查后， 在碘基物質(zhì)分離圖像上勾畫特定的興趣區(qū)（region of interest,ROI），即可得到相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的碘濃度，即測(cè)得相應(yīng)碘基值（iodine concentration，IC），由此反映出該區(qū)域內(nèi)組織的血供情況， 從而進(jìn)行更加精確的物質(zhì)定量分析，為腫瘤的診斷、鑒別診斷及術(shù)前分期提供更多有效依據(jù)[11-13]。

1.3 能譜曲線 能譜曲線是X 線經(jīng)過組織結(jié)構(gòu)衰減隨能量變化的曲線， 可直觀地反映不同能量下組織CT 值的變化， 因此不同組織的能譜曲線具有一定的特異性， 即正常組織與腫瘤病灶的能譜曲線特征不同， 原發(fā)病灶與轉(zhuǎn)移性病灶因具有同源性可呈現(xiàn)相似的曲線特征， 因此可通過計(jì)算不同組織的能譜曲線斜率進(jìn)行定量分析[7,14-15]。

2 DECT 成像在直腸癌分期中的應(yīng)用

2.1 直腸癌T2/T3分期的鑒別 當(dāng)直腸癌侵犯腸周脂肪組織時(shí)，該區(qū)域內(nèi)的微血管較炎性病變?cè)龆?，因此增?qiáng)掃描后， 通過測(cè)定直腸癌腸周組織中的碘基值，可定量反映該區(qū)域內(nèi)血流灌注情況，進(jìn)而更加精確地定量分析腸周脂肪組織是否受侵。 有文獻(xiàn)[15]報(bào)道直腸癌受浸潤脂肪組織的標(biāo)準(zhǔn)化碘基值比率（即病灶I(lǐng)C/同期同層主動(dòng)脈IC） 高于腸周未浸潤正常脂肪組織， 且兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 正常脂肪組織的能譜曲線呈反拋物線形， 即CT 值隨單能量keV 的升高而升高； 而腫瘤周圍受浸潤脂肪組織的曲線特征與腫瘤病灶類似，均呈拋物線形，即CT 值隨單能量keV 的升高而降低。 研究進(jìn)一步分析計(jì)算了兩者的曲線斜率，其差異亦具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，由此為診斷直腸癌腸周脂肪浸潤提供更多有效依據(jù)。 有關(guān)胃癌及瘤周脂肪浸潤的多項(xiàng)研究[16-17]也得到了相似的結(jié)論。 目前臨床上常規(guī)應(yīng)用MSCT 及MRI 進(jìn)行直腸癌術(shù)前分期，尤其MRI 更是直腸癌分期的首選檢查方法[18-19]，其T 分期的敏感度和特異度分別可達(dá)87%和75%，準(zhǔn)確度則可高達(dá)83%~94%[20]。 但2種方法對(duì)T2、T3期直腸癌的鑒別存在一定困難，當(dāng)腫瘤外膜或病變周圍伴有炎性反應(yīng)時(shí)， 影像表現(xiàn)可與腫瘤侵犯相似， 因此很難鑒別直腸壁邊緣及腸周脂肪間隙的異常密度或信號(hào)究竟是合并炎癥的腸周脂肪組織還是受腫瘤性浸潤的脂肪組織， 因此有可能導(dǎo)致過度分期[21-23]。 多項(xiàng)研究[5，15，24-26]顯示，腫瘤性病變的碘基值、標(biāo)準(zhǔn)化碘基值（normalized IC, NIC）均高于炎性病變，而腫瘤性病變與炎性病變的CT 值間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，由此可通過測(cè)量計(jì)算NIC 及能譜曲線斜率來定量分析直腸癌腸周脂肪組織是否受侵。 因此，DECT 在一定程度上可以彌補(bǔ)MSCT 及MRI 對(duì)腫瘤浸潤及炎性病變?cè)斐傻倪^度分期，進(jìn)而提高直腸癌T2/T3分期的準(zhǔn)確性。

2.2 直腸癌腸周轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的鑒別 臨床上制定直腸癌診療方案時(shí)尤為關(guān)注腸周轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)診斷的敏感度及特異度，目前對(duì)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的判定標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)淋巴結(jié)的大小[27]。多項(xiàng)研究[28-30]顯示基于淋巴結(jié)大小診斷轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)時(shí)，MSCT 的敏感度為25%~86%，MRI 為77%。 淋巴結(jié)的病理性改變可導(dǎo)致其內(nèi)血管通透性發(fā)生變化。Liu 等[31]通過測(cè)量并計(jì)算直腸癌腸周淋巴結(jié)的NIC 發(fā)現(xiàn)，直腸癌腸周轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的NIC（0.47±0.18）明顯低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)（0.64±0.17），研究還指出以淋巴結(jié)短徑5.45 mm為閾值時(shí)，MSCT 診斷轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的敏感度高達(dá)90%， 但其特異度及準(zhǔn)確度僅為46.8%和55.6%，而以NIC 閾值為0.55 時(shí)，DECT 診斷轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的特異度及準(zhǔn)確度提高至70%及72.4%。 Yang 等[28]通過對(duì)178 枚直腸癌腸周淋巴結(jié)的分析得到了相似的結(jié)論，當(dāng)淋巴結(jié)短徑閾值為8.25 mm 時(shí)，MSCT 診斷轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的敏感度和準(zhǔn)確度僅為43.1%及66.3%， 而NIC 閾值為0.5 時(shí)，DECT 診斷的敏感度及準(zhǔn)確度可達(dá)83.3%和77%。 雖然增強(qiáng)MSCT 上淋巴結(jié)強(qiáng)化程度有助于鑒別轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)， 但Zenk等[32]研究顯示炎性淋巴結(jié)亦可有較明顯強(qiáng)化，因此僅靠強(qiáng)化程度鑒別淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移并不十分可靠。 能譜曲線可直觀反映原發(fā)病灶與轉(zhuǎn)移性病灶的同源性，直腸癌周圍轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的能譜曲線特征與直腸原發(fā)腫瘤能譜曲線相似，明顯不同于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)。有研究[14]顯示應(yīng)用能譜曲線特征診斷直腸癌腸周轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)與病理結(jié)果的一致性（κ=0.899）明顯高于應(yīng)用MSCT 常規(guī)形態(tài)學(xué)中的淋巴結(jié)長(zhǎng)短徑之比和強(qiáng)化CT 值診斷轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)與病理結(jié)果的一致性（κ 值分別為0.100 和0.016），且前者受試者操作特征（ROC）曲線下面積(AUC)高達(dá)0.948，后兩者AUC分別為0.434 和0.501。 因此通過測(cè)定IC、分析能譜曲線特征及計(jì)算曲線斜率能夠定量分析直腸癌腸周轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)， 其敏感度、 特異度及準(zhǔn)確度均高于MSCT 僅通過形態(tài)學(xué)對(duì)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的診斷， 為直腸癌N 分期提供更多依據(jù)。

Al-Najami 等[29]應(yīng)用DECT 及MRI 對(duì)43 例直腸癌病人腸周618 枚淋巴結(jié)進(jìn)行對(duì)比研究顯示，2 種方法診斷N 分期直腸癌的總體準(zhǔn)確度分別為42%和40%，其差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；此外，由于DECT 基于對(duì)淋巴結(jié)ROI 勾畫進(jìn)行物質(zhì)定量分析，對(duì)部分較小淋巴結(jié)的評(píng)估不及多參數(shù)MRI 的宏觀分析，因此對(duì)于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)MRI 診斷準(zhǔn)確度（53%）高于DECT（22%），但對(duì)于轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的診斷DECT 具有更高的敏感度（71%）及準(zhǔn)確度（68%），尤其對(duì)N2期轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的診斷，DECT 的準(zhǔn)確度可達(dá)81%。DECT 多參數(shù)的應(yīng)用在直腸癌N 分期上較傳統(tǒng)MSCT 有一定優(yōu)勢(shì)，雖與MRI 相比診斷N 分期優(yōu)勢(shì)不明顯，但對(duì)于不適合MRI 檢查的病人DECT 的應(yīng)用具有一定的臨床意義。

3 小結(jié)

DECT 利用單能量成像和物質(zhì)分離成像測(cè)定直腸癌原發(fā)灶、 腸周脂肪組織及腸周淋巴結(jié)的碘基質(zhì)和分析能譜曲線特征，可以對(duì)直腸癌術(shù)前T2/T3分期的鑒別及轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的診斷進(jìn)行更加精確地定性定量分析，彌補(bǔ)了MSCT 及MRI 因腫瘤周圍脂肪組織及腸周淋巴結(jié)伴有炎性改變而難以與腫瘤侵犯鑒別的不足，因此DECT 的應(yīng)用為診斷提供了新思路。由于早期直腸癌直腸黏膜下層在能譜影像中難以分辨， 低位直腸癌腸周脂肪組織及較小淋巴結(jié)難以準(zhǔn)確勾畫ROI，DECT 在直腸癌術(shù)前分期方面仍有一定局限性，但DECT 可以與EUS 及MRI 檢查進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。 通過DECT 基物質(zhì)測(cè)定及能譜曲線相結(jié)合能夠提高直腸癌術(shù)前分期的準(zhǔn)確性， 從而為直腸癌病人手術(shù)方案的選擇及新輔助治療方案的制定提供更多客觀詳細(xì)的影像學(xué)依據(jù)。