能譜CT在甲狀腺癌中的應(yīng)用及研究進(jìn)展

王倩，尹桂秀

(青海大學(xué)附屬醫(yī)院影像中心，青海 西寧)

0 引言

甲狀腺結(jié)節(jié)是一種常見的內(nèi)分泌疾病，值得關(guān)注的是甲狀腺癌的發(fā)病率近幾年逐年上升，研究證實(shí)，甲狀腺癌的預(yù)后一般較好，早期準(zhǔn)確診斷病變性質(zhì)并采取相應(yīng)的治療是改善預(yù)后的關(guān)鍵，超聲、CT是目前診斷甲狀腺結(jié)節(jié)常用的影像學(xué)檢查方法，臨床上目前以B超為主要檢查手段，但B超會(huì)由于醫(yī)生的能力水平和經(jīng)驗(yàn)造成診斷的不準(zhǔn)確性。早期準(zhǔn)確鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性對(duì)選擇臨床治療方法、手術(shù)方式有重要意義[1]。近年來，能譜CT成像在疾病中的應(yīng)用越來越廣泛，與常規(guī)CT技術(shù)相比較，能譜CT將單參數(shù)成像轉(zhuǎn)變成多參數(shù)成像，將混合能量成像轉(zhuǎn)變成單能量成像，具有單能量成像、物質(zhì)分離與定量分析等優(yōu)勢，為提高甲狀腺結(jié)節(jié)診斷的準(zhǔn)確率提供了新的手段。

1 能譜CT成像的基本原理

CT能譜成像是一種新型的成像技術(shù)，與傳統(tǒng)CT的X線球管發(fā)射多色光束相比，能譜CT的主要優(yōu)點(diǎn)是它可以在0.25～0.5ms內(nèi)進(jìn)行高(140keV)、低(80keV)兩種能量的瞬時(shí)切換，并同時(shí)獲得這兩種能量狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，通過復(fù)雜的計(jì)算機(jī)算法將兩種不同的能量數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，從而評(píng)估物質(zhì)在不同能量下的衰減情況[2]。并且利用其四大平臺(tái)(單能量圖像、能譜曲線、物質(zhì)定量與分離、有效原子序數(shù))為疾病的診斷提供豐富的能譜參數(shù)信息。

1.1 單能量成像

能譜CT在極短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行高、低兩種能量的瞬時(shí)切換并同時(shí)獲得這兩種能量的數(shù)據(jù)，再以此確定體素在40～140keV能量范圍內(nèi)的衰減系數(shù)，進(jìn)而重建多個(gè)虛擬單能量圖像。低能量水平下的單能量成像可以增加對(duì)比增強(qiáng)掃描病灶內(nèi)碘的對(duì)比度(接近碘的k邊緣)，但隨著能量的降低，圖像的噪聲增加[3]。高能量水平下的單能量成像可以減少光束硬化，提高信噪比，減少金屬偽影[4]。

1.2 原子序數(shù)、物質(zhì)定量與分離

雙能CT將材料分解成其組成元素的能力依賴于X射線衰減的能量和元素依賴性。

在診斷能量范圍內(nèi)，物質(zhì)對(duì)X射線的衰減主要是由于光電效應(yīng)和康普頓散射，康普頓效應(yīng)對(duì)光子能量的依賴性最小，而光電效應(yīng)對(duì)X射線能量的依賴性很強(qiáng)。光電效應(yīng)具有很強(qiáng)的能量依賴性，這種效應(yīng)依賴于構(gòu)成組織元素的原子序數(shù)(Z)，原子序數(shù)高的元素，如碘(z553)和鈣(z520)，具有很強(qiáng)的光譜特性，很容易從原子序數(shù)低的物質(zhì)(如H、C、N和O)中區(qū)分出來；[2,5]由于X射線的衰減主要取決于這兩種相互作用機(jī)制，任何材料的衰減系數(shù)都可以表示為兩種基礎(chǔ)材料衰減系數(shù)的線性組合[6]，也就是說任何一種物質(zhì)的衰減都可轉(zhuǎn)化為其他兩種基兩種物質(zhì)的衰減，通過此原理實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離，通過分離后的基物質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)的定量分析。通常選擇衰減高低不同的兩種物質(zhì)組成基物質(zhì)對(duì)，如碘和水、鈣和水、脂肪和碘等，其中碘和水是最常用的基物質(zhì)對(duì)。

1.3 能譜曲線

不同物質(zhì)隨著X線能量的不同會(huì)呈現(xiàn)出不同的X線吸收衰減能力，每種物質(zhì)都有各自對(duì)應(yīng)的特征性的X線吸收曲線，根據(jù)此原理獲得能譜曲線[7]。不同的組織結(jié)構(gòu)與病理類型能譜曲線特征不同，不同的能譜曲線反應(yīng)不同的組織類型，可以利用能譜曲線斜率對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

2 能譜CT在甲狀腺癌中的應(yīng)用

2.1 能譜CT在甲狀腺良、惡性結(jié)節(jié)鑒別中的應(yīng)用

甲狀腺結(jié)節(jié)的發(fā)病率逐年上升，其中約7%為惡性結(jié)節(jié)[8]，甲狀腺良、惡性結(jié)節(jié)的治療和處理方法不同，對(duì)于良性結(jié)節(jié)，藥物治療及定期觀察隨訪為首要原則，而惡性結(jié)節(jié)一般均需手術(shù)治療，有報(bào)道顯示術(shù)前誤診率高達(dá)40%～70%[9]，因此早期準(zhǔn)確診斷至關(guān)重要。目前細(xì)針穿刺是甲狀腺結(jié)節(jié)最可靠的診斷方法，但細(xì)針穿刺是一種有創(chuàng)檢查，在操作過程中有可能出現(xiàn)出血、神經(jīng)損傷等風(fēng)險(xiǎn)，并且可能由于針太細(xì)，采集細(xì)胞標(biāo)本不夠而出現(xiàn)較高的假陰性率，因此其他無創(chuàng)檢查技術(shù)在甲狀腺結(jié)節(jié)的診斷中必不可少[8]。甲狀腺上皮細(xì)胞通過攝碘合成甲狀腺激素，能譜CT可以通過能譜CT通過測定甲狀腺內(nèi)的碘含量，可以評(píng)估近期甲狀腺的攝碘功能及體內(nèi)碘儲(chǔ)存量，甲狀腺結(jié)節(jié)的形成可能影響碘的吸收和利用，其程度取決于結(jié)節(jié)的性質(zhì)。在孟名柱等[10]的研究中，甲狀腺良、惡性能譜曲線形態(tài)與正常甲狀腺組織相一致，但位置在正常甲狀腺組織能譜曲線的下方，惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的曲線斜率較良性結(jié)節(jié)小，這有助于甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的鑒別，程遠(yuǎn)[11]研究表明甲狀腺惡性組的碘含量低于良性組，這對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)的鑒別有一定價(jià)值。許定華等[12]通過回顧性分析采用能譜CT檢查并經(jīng)病例證實(shí)的甲狀腺結(jié)節(jié)患者41例，發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈期、靜脈期及延遲期甲狀腺良性結(jié)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化碘攝取量較惡性結(jié)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化碘攝取量高，且根據(jù)ROC曲線，三期中延遲期的診斷效能最高。也有研究指出，能譜參數(shù)與結(jié)節(jié)常規(guī)形態(tài)學(xué)結(jié)合可以提高診斷的準(zhǔn)確性[13]，這為甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的鑒別診斷提供有價(jià)值的信息，為臨床甲狀腺癌的診斷提供了幫助。

2.2 能譜CT在甲狀腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中的應(yīng)用

甲狀腺癌最易出現(xiàn)淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移，特別是甲狀腺乳頭狀癌，有研究顯示，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是局部復(fù)發(fā)和癌癥特異性死亡的危險(xiǎn)因素[14]，因此術(shù)前準(zhǔn)確評(píng)估淋巴結(jié)病變是非常重要的。已有多個(gè)研究表明，能譜CT的多參數(shù)成像有助于轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的鑒別。金弋人等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在靜脈期原發(fā)灶與轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的能譜曲線斜率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的能譜曲線斜率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這提示轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與原發(fā)病灶之間的同源性，對(duì)甲狀腺癌轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的判斷有一定的價(jià)值。Xuewen Liu等[14]研究發(fā)現(xiàn)靜脈期能譜曲線斜率與動(dòng)脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度相結(jié)合，在術(shù)前甲狀腺淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移診斷中有較高的準(zhǔn)確性，提示能譜參數(shù)可作為常規(guī)CT及超聲的補(bǔ)充，用于鑒別甲狀腺淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。

2.3 能譜CT在優(yōu)化腫瘤供血?jiǎng)用}成像質(zhì)量中的應(yīng)用

能譜CT的單能量成像技術(shù)，可最大程度減少因混合能量X線引起的射束硬化偽影，在甲狀腺掃描中頸肩部硬化偽影會(huì)降低圖像質(zhì)量，影響圖像觀察，進(jìn)而影響診斷效果，而能譜CT最佳單能量成像可有效抑制硬化偽影，優(yōu)化成像質(zhì)量，提高圖像對(duì)比度。周新杰等[16]通過應(yīng)用能譜CT檢查頭頸CTA患者的能譜數(shù)據(jù)，分析60keV 、75keV單能量下甲狀腺供血血管的顯示情況，發(fā)現(xiàn)能譜CT的單能量成像技術(shù)可提高血管成像質(zhì)量，60keV的單能量圖像質(zhì)量優(yōu)于75keV單能量圖像，曹鋒等[17]研究發(fā)現(xiàn)最佳單能量圖像較混合能量圖像可清晰顯示甲狀腺腫瘤供血血管的起源、走形、變異等情況，可為術(shù)前甲狀腺供血血管的評(píng)估提供更為精準(zhǔn)的影像學(xué)數(shù)據(jù)。

2.4 能譜CT在不同病理類型甲狀腺癌中的應(yīng)用

甲狀腺癌的病理類型主要包括乳頭狀癌，濾泡狀癌，髓樣癌及未分化癌等4種，其中乳頭狀癌最為常見，約占甲狀腺癌的80%～85%，病理類型不同的甲狀腺惡性腫瘤，其臨床表現(xiàn)、影像學(xué)特征，生物學(xué)行為，及預(yù)后等方面均有差異，因此正確的診斷對(duì)治療及預(yù)后評(píng)估非常重要，目前，國內(nèi)外對(duì)不同病理類型甲狀腺癌的能譜參數(shù)的研究很少，李琳等[18]研究發(fā)現(xiàn)乳頭狀癌、濾泡癌及髓樣癌的碘濃度、能譜曲線斜率高于未分化癌和淋巴瘤，但其研究中除乳頭狀癌外其他病理類型的樣本量較少，對(duì)于結(jié)果應(yīng)謹(jǐn)慎解釋。不同病理類型甲狀腺癌的能譜參數(shù)特點(diǎn)在今后有必要擴(kuò)大樣本量繼續(xù)研究。

3 小結(jié)

綜上所述，能譜CT憑借其多參數(shù)成像的獨(dú)特優(yōu)勢在甲狀腺癌的應(yīng)用中有較大價(jià)值，為臨床早期診斷、治療及手術(shù)能提供更豐富的影像信息，相信隨著技術(shù)的進(jìn)步及研究的深入，能譜CT將在臨床中發(fā)揮更廣泛的作用。