結(jié)直腸癌雙層探測(cè)器光譜CT成像：轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的對(duì)照研究

萬(wàn)幸，趙心竹，羅敏，楊忠現(xiàn)，劉于寶

結(jié)直腸癌患者中發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者5年生存率僅為60%～68%，而無(wú)轉(zhuǎn)移患者的5年生存率明顯提高，可達(dá)80%～90%[1]。淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況是結(jié)直腸癌臨床病理分期及確定治療方案的重要依據(jù)，并影響患者的預(yù)后。CT檢查常用于評(píng)估淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況，但其通常僅以形態(tài)和大小作為診斷標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確性不夠高。雙層探測(cè)器光譜CT(dual-layer detector spectral CT，DLCT)利用物質(zhì)在不同X射線能量下吸收率不同來(lái)提供比常規(guī)CT更多的影像信息，可提供更多的測(cè)量參數(shù)，如40～200 keV單能級(jí)CT值、無(wú)水碘密度和有效原子序數(shù)等，這些定量參數(shù)可以更準(zhǔn)確有效地區(qū)分不同的組織。本研究旨在探討光譜CT成像技術(shù)在結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)鑒別診斷中的價(jià)值。

材料與方法

1.研究對(duì)象

回顧性分析2019年12月-2020年11月在本院行腹部光譜CT增強(qiáng)檢查且經(jīng)術(shù)后病理證實(shí)的結(jié)直腸癌患者的臨床和影像資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①在術(shù)前2周內(nèi)行腹盆部光譜CT增強(qiáng)掃描且圖像數(shù)據(jù)完整；②未合并其它部位的腫瘤；③術(shù)前未進(jìn)行過(guò)抗腫瘤治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：①淋巴結(jié)直徑<4 mm或淋巴結(jié)內(nèi)壞死范圍較大導(dǎo)致無(wú)法勾畫(huà)直徑為3 mm的ROI；②CT圖像質(zhì)量不能滿足評(píng)價(jià)要求，如存在金屬偽影等。

41例患者經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)全部為腺癌，其中15例腫瘤病灶位于右半結(jié)腸，26例位于左半結(jié)腸及直腸。男30例，女11例，年齡20～83歲，中位年齡61歲。23例發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，16例為N1期，7例為N2期；18例未發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。經(jīng)手術(shù)清掃和病理檢查，最終選入113枚淋巴結(jié)，包括轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)40枚、非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)73枚。

2.病理檢查及分組

結(jié)直腸癌手術(shù)方式為病變腸段切除加區(qū)域淋巴結(jié)清掃。將術(shù)中清掃的區(qū)域淋巴結(jié)分為4個(gè)組：瘤周動(dòng)脈組、直腸周?chē)鷦?dòng)脈組、結(jié)腸周?chē)鷦?dòng)脈組和腸系膜下動(dòng)脈組。病理診斷中若某區(qū)域組中有1個(gè)或1個(gè)以上轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，則在CT圖像上將該區(qū)域內(nèi)淋巴結(jié)中最大的淋巴結(jié)作為轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)測(cè)量和分析，該區(qū)域內(nèi)的其它淋巴結(jié)不納入研究。將N0期結(jié)直腸癌患者中直徑≥4 mm的區(qū)域淋巴結(jié)納入對(duì)照組。

3.掃描方法

使用Philips IQon Spectral CT機(jī)進(jìn)行多期增強(qiáng)掃描。掃描前患者禁食4～6 h，掃描范圍自橫膈頂至雙側(cè)恥骨聯(lián)合下緣水平。掃描參數(shù)：120 kVp，自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)，準(zhǔn)直器寬度64×0.625 mm，0.5 s/r，螺距0.929。使用雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射對(duì)比劑碘普羅胺(370 mg I/mL)，劑量1.2 mL/kg，注射流率3.0 mL/s,對(duì)比劑注射完成后以3.5 mL/s流率注射生理鹽水20 mL。采用對(duì)比劑自動(dòng)跟蹤觸發(fā)技術(shù)啟動(dòng)掃描，觸發(fā)ROI設(shè)置在膈肌層面的腹主動(dòng)脈管腔內(nèi)，觸發(fā)閾值150 HU，動(dòng)脈期掃描結(jié)束后35 s開(kāi)始采集靜脈期。

4.圖像后處理和分析

基于光譜CT動(dòng)、靜脈雙期掃描的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，獲得對(duì)應(yīng)的碘濃度圖、有效原子序數(shù)圖和能譜曲線圖。由兩位長(zhǎng)期從事腹部影像診斷的醫(yī)師對(duì)CT資料進(jìn)行分析，意見(jiàn)不一致時(shí)經(jīng)討論達(dá)成共識(shí)。在各類(lèi)光譜圖像上觀察符合納入標(biāo)準(zhǔn)的淋巴結(jié)，選取目標(biāo)淋巴結(jié)最大的層面勾畫(huà)ROI，面積10～30 mm2，注意避開(kāi)囊變、鈣化、血管和淋巴結(jié)邊緣，動(dòng)、靜脈雙期圖像在相同層面進(jìn)行測(cè)量，獲得ROI的碘濃度 (iodine concentration，IC)和有效原子序數(shù)(effective atomic number，eff-Z)，并按公式(1)計(jì)算能譜曲線的斜率(λ)：

λ(HU)=(CT值40keV-CT值100keV)/60

(1)

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。光譜CT定量參數(shù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行正態(tài)分布及方差齊性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料的組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，方差不齊時(shí)采用t’檢驗(yàn)。對(duì)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)進(jìn)行多變量Logistic回歸分析，篩選能預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的參數(shù)。采用ROC曲線評(píng)估各項(xiàng)預(yù)測(cè)參數(shù)的診斷效能，計(jì)算曲線下面積(AUC)和最佳鑒別閾值，以及相應(yīng)的診斷敏敏度和特異度。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

結(jié)直腸癌患者轉(zhuǎn)移性和非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的光譜CT定量參數(shù)值的比較見(jiàn)表1和圖1～2。轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)在動(dòng)、靜脈雙期圖像上的碘濃度、有效原子序數(shù)及能譜曲線斜率均低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，組間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。兩類(lèi)淋巴結(jié)在40～100 keV范圍內(nèi)的能譜曲線均呈下降型(圖1d、h，2d、h)。

表1 轉(zhuǎn)移性和非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的光譜CT參數(shù)值

圖1 男，58歲，乙狀結(jié)腸癌(T3N2M0)。瘤周動(dòng)脈組轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的雙期增強(qiáng)CT及定量參數(shù)圖。a)動(dòng)脈期CT圖像，顯示淋巴結(jié)有強(qiáng)化(箭)；b)動(dòng)脈期碘濃度圖，淋巴結(jié)的碘濃度為1.38 mg/mL；c)動(dòng)脈期有效原子序數(shù)偽彩圖，淋巴結(jié)的原子序數(shù)為8.11；d)靜脈期CT圖像，顯示淋巴結(jié)有強(qiáng)化(箭)；e)靜脈期碘濃度圖，淋巴結(jié)的碘濃度為1.52 mg/mL；f)靜脈期有效原子序數(shù)偽彩圖，淋巴結(jié)的原子序數(shù)為8.14；g)動(dòng)脈期能譜曲線，斜率為1.73HU；h)靜脈期能譜曲線，斜率為1.82HU。

圖2 男，59歲，乙狀結(jié)腸癌(T3N0M0)，瘤周動(dòng)脈組非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的雙期增強(qiáng)及定量參數(shù)圖。a)動(dòng)脈期圖像，顯示淋巴結(jié)有強(qiáng)化(箭)；b)動(dòng)脈期碘濃度圖，淋巴結(jié)的碘濃度為1.91 mg/mL；c)動(dòng)脈期有效原子序數(shù)偽彩圖，淋巴結(jié)的原子序數(shù)為8.24；d)靜脈期圖像，顯示淋巴結(jié)有強(qiáng)化(箭)；e)靜脈期碘濃度圖，淋巴結(jié)的碘濃度為1.33 mg/mL；f)靜脈期有效原子序數(shù)偽彩圖，淋巴結(jié)的原子序數(shù)為8.05；g)動(dòng)脈期能譜曲線，斜率為2.22HU；h)靜脈期能譜曲線，斜率為1.72HU。

將組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的雙期光譜CT定量參數(shù)進(jìn)行多變量Logistic回歸分析，篩選出動(dòng)脈期碘濃度和能譜曲線斜率為轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。動(dòng)脈期碘濃度判斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的AUC為0.795，敏感度為0.704，特異度為0.722；動(dòng)脈期能譜曲線斜率的AUC為0.809，敏感度為0.778，特異度為0.722(圖3)。

圖3 光譜CT定量參數(shù)鑒別結(jié)直腸癌患者轉(zhuǎn)移與非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的ROC曲線。IC-A為動(dòng)脈期碘濃度，λ-A為動(dòng)脈期能譜曲線斜率。

討 論

淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是結(jié)直腸癌預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[2]。術(shù)前準(zhǔn)確預(yù)測(cè)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是決定腫瘤分級(jí)的重要因素，而且對(duì)結(jié)直腸癌患者的治療決策也至關(guān)重要[3-4]。MRI作為評(píng)價(jià)結(jié)直腸癌的標(biāo)準(zhǔn)方式，準(zhǔn)確性高，但是Ogawa等[5]的研究結(jié)果表明，MRI評(píng)估淋巴結(jié)狀態(tài)可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)度診斷。PET-CT能利用組織的代謝變化反映腫瘤及轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的狀態(tài)，但良性腫瘤也可有相似的代謝變化，且淋巴結(jié)較小時(shí)可能顯示不佳。光譜CT能提取更多關(guān)于組織密度和血供方面的參數(shù)，更具客觀性和精準(zhǔn)性。

臨床實(shí)踐中術(shù)前預(yù)測(cè)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移主要依賴(lài)于淋巴結(jié)的直徑[6]，常用的評(píng)價(jià)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的標(biāo)準(zhǔn)是任何直徑大于10 mm的淋巴結(jié)或小于10 mm的3個(gè)及以上的淋巴結(jié)簇樣聚集[7]。本研究未就淋巴結(jié)大小進(jìn)行分析，是由于納入的轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)為區(qū)域組中較大的淋巴結(jié)，對(duì)大小進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可能會(huì)造成較大的偏差。然而，據(jù)Rodriguez-Bigas等[8]報(bào)道，大多數(shù)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的直徑小于5 mm。以大小作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)估淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移性準(zhǔn)確性較低，因此有學(xué)者提出通過(guò)研究淋巴結(jié)的“成分”來(lái)提高診斷準(zhǔn)確性。

光譜CT能定量評(píng)價(jià)淋巴結(jié)的特征，碘濃度可以直接反映淋巴結(jié)內(nèi)的碘含量，并間接反映淋巴結(jié)的血供[9]。本研究中，轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)在動(dòng)、靜脈期的碘濃度均顯著低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，與有些學(xué)者的研究結(jié)果基本一致[10-11]?？赡苁怯捎谵D(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的腫瘤細(xì)胞通過(guò)淋巴管侵入淋巴結(jié)囊下竇，淋巴組織被浸潤(rùn)，進(jìn)而被腫瘤細(xì)胞取代，導(dǎo)致髓質(zhì)中血液供應(yīng)不足并出現(xiàn)中心壞死。另外，轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)中腫瘤組織內(nèi)的新生血管中有較多畸形的大血管，使其增強(qiáng)表現(xiàn)為條狀血管樣強(qiáng)化，但因畸形血管并未能增加淋巴結(jié)內(nèi)的血流灌注，故其強(qiáng)化程度并未增加。既往研究表明，碘濃度可用于判斷甲狀腺癌和肝癌繼發(fā)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[12-13]。

能譜曲線反映的是組織內(nèi)CT值的動(dòng)態(tài)變化情況，每種組織類(lèi)型都有其特征的能譜曲線斜率。本研究結(jié)果顯示：轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的動(dòng)脈期和靜脈期能譜曲線的斜率均顯著低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，與Yang等[14]學(xué)者的研究結(jié)果類(lèi)似。轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)中腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)、壞死及腫瘤血管生成等病理改變導(dǎo)致組織異質(zhì)性增加，與非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)在物質(zhì)構(gòu)成上存在較大差異。

有效原子序數(shù)由原子序數(shù)引申而來(lái)，能夠精準(zhǔn)分析組織內(nèi)無(wú)機(jī)物的構(gòu)成[15]。本研究中轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)在動(dòng)脈期和靜脈期的有效原子序數(shù)均顯著低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，原因可能是淋巴結(jié)內(nèi)癌組織成分導(dǎo)致其構(gòu)成與正常淋巴組織差異較大。淋巴結(jié)靜脈期強(qiáng)化程度減低，因而轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)之間光譜CT參數(shù)值的差距縮小，推測(cè)此為靜脈期定量參數(shù)不能預(yù)測(cè)淋巴結(jié)良、惡性的原因。

本研究存在一定的局限性：第一，這是一項(xiàng)回顧性研究，樣本量相對(duì)較小，因此可能存在一定的選擇偏倚；第二，本研究中并未能將淋巴結(jié)的CT影像與病理檢查一一對(duì)應(yīng)，可能導(dǎo)致研究結(jié)果不夠精準(zhǔn)；第三，對(duì)于直徑小于4 mm的淋巴結(jié)，由于無(wú)法勾畫(huà)感興趣區(qū)而被排除，且其內(nèi)部的增強(qiáng)情況也難以在CT圖像上識(shí)別，故缺少對(duì)小淋巴結(jié)的觀察結(jié)果，樣本范圍不夠廣。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示雙層探測(cè)器光譜CT成像中動(dòng)脈期的碘濃度及能譜曲線斜率對(duì)術(shù)前預(yù)測(cè)結(jié)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有一定的價(jià)值，為結(jié)直腸癌的淋巴結(jié)定性分析提供了新的思路。