能譜CT參數(shù)值對食管鱗癌放療療效的評估價值

杜亭亭，鐘唐力，楊 華（通信作者）

（1重慶市中醫(yī)院放射科 重慶 400021）

（2綿陽市中心醫(yī)院放射科 四川 綿陽 621000）

食管癌（esophageal cancer，EC）是全球第7大最常見的癌癥，是惡性腫瘤相關(guān)死亡的第6大原因，其5年生存率為15%～20%[1]。我國EC的發(fā)病率較高，其中90%的患者為食管鱗狀細(xì)胞癌（esophageal squamous cell carcinoma，ESCC）[2]。手術(shù)治療是早期EC治療的主要手段。然而部分EC患者確診時已為中、晚期，失去了手術(shù)機會，其采用的治療方法主要為放療或放化療。相關(guān)研究表明，30%患者對放療敏感性良好能達(dá)到臨床緩解，25%患者對放療敏感性欠佳[3]。早期預(yù)測緩解及不能緩解患者，給予患者個性化治療策略，能夠最大限度地控制腫瘤生長，減少患者放療副反應(yīng)，改善其生活質(zhì)量。隨著CT技術(shù)的不斷發(fā)展，能譜CT在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用，既往研究表明，能譜CT參數(shù)模型對腫瘤患者治療效果具有較好的評估價值[4]。第3代雙源Force CT具有一般能譜CT普遍優(yōu)勢，本研究旨在探討第3代雙源CT參數(shù)值對ESCC放療療效的評估價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年5月—12月綿陽市中心醫(yī)院放射科收治的118例（T2N0M0-T4N2M1）ESCC患者為研究對象，其中90例，女性28例；年齡47～86歲，平均年齡（66.39±8.18）歲；EC位于胸上段31例，中段77例，下段10例；入院后行單純放療21例，化療7例，同步放化療87例及序貫放化療3例。本研究符合《赫爾辛基宣言》要求。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①確診為ESCC者；②患者初發(fā)病灶；③依從性較好者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①臨床資料缺失或不完整者；②碘劑過敏患者；③其他食道疾病患者。

1.2 方法

第3代雙源Force CT掃描：所有患者在第3代雙源Force CT掃描前禁食8～12 h，并利用仰臥位進(jìn)行常規(guī)掃描定位圖像。掃描范圍為從胸部入口到賁門入口，在開始增強掃描之前，給予患者注射對比劑，一般使用高壓注射器以3.0 mL/s的注射速率通過肘靜脈注射80 mL對比劑碘克沙（320 mgI/mL）80 mL。③使用第3代雙源Force CT檢查所有患者。使用能譜純化技術(shù)、雙能量掃描模式，雙源CT系統(tǒng)的A球管，管電壓為90 kV，管電流180 mAs，B球管，管電壓在Sn 150 kV、管電流為專用的基于實時衰減的自動實時管電流調(diào)制軟件。

ROI值測量：①注射對比劑后，患者在屏住呼吸的同時動脈期掃描采用智能追蹤技術(shù)，主動脈弓水平設(shè)為感興趣（ROI）。②當(dāng)CT值達(dá)到監(jiān)測閾值120 HU后并延遲8 s開始進(jìn)行動脈期掃描，平均延遲時間為注射造影劑后25～30 s，靜脈期掃描在注射造影劑后55～60 s。圖像采集層的厚度為0.5 mm，螺旋間距為1.1 mm，旋轉(zhuǎn)時間為0.25 s。③使用原始數(shù)據(jù)（掃描參數(shù)分別為90 kV的50%和Sn 150 kV的50%）重建120 kV的合成圖像。獲取數(shù)據(jù)傳送至西門子工作站syngo.via，打開雙能量軟件動脈期薄層圖像選擇相應(yīng)程序。④于EC病灶最大層面及相鄰上下兩層面畫ROI，ROI不少于病灶最大面積的50%，相鄰上下兩層面復(fù)制該感興趣區(qū)以確保ROI一致性。動脈期圖像對食道癌病變的顯示優(yōu)于靜脈期，因此選取動脈期對病變進(jìn)行測量以使測得的能譜參數(shù)相對可靠。測量時盡可能地避開腫瘤內(nèi)部的壞死、周圍的偽影及血管等。

1.3 觀察指標(biāo)

（1）通過計算獲取該患者病灶電子密度、有效原子序數(shù)、單能量下CT平均值、虛擬VNC值、歸一化碘濃度、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度及斜率K等值并取各值平均值以減少誤差。①電子密度=病灶最大層面（n-1）ROI電子密度+病灶最大層面（n）ROI電子密度+病灶最大層面（n+1）ROI電子密度/3；②有效原子序數(shù)=病灶最大層面（n-1）ROI有效原子序數(shù)+病灶最大層面（n）ROI有效原子序數(shù)+病灶最大層面（n+1）ROI有效原子序數(shù)/3；③單能量下CT平均值（40 keV CT值+50 keV CT值+60 keV CT值+……+180 keV CT值/15）=病灶最大層面（n-1）ROI單能量下CT平均值+病灶最大層面（n）ROI單能量下CT平均值+病灶最大層面（n+1）ROI單能量下CT平均值/3；④虛擬VNC值=病灶最大層面（n-1）ROI虛擬VNC值+病灶最大層面（n）ROI虛擬VNC值+病灶最大層面（n+1）ROI虛擬VNC值 /3；⑤歸一化I濃度=病灶最大層面（n-1）ROI歸一化IC值+病灶最大層面（n）ROI歸一化IC值+病灶最大層面（n+1）ROI歸一化IC值/3；⑥標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度（EC病灶測得的碘值/同層面腹主動脈測得的碘值）=病灶最大層面（n-1）ROI標(biāo)準(zhǔn)化碘值+病灶最大層面（n）ROI標(biāo)準(zhǔn)化碘值+病灶最大層面（n+1）ROI標(biāo)準(zhǔn)化碘值/3；⑦斜率K（90 keV CT值-Sn 150 keV CT值/150-90）=病灶最大層面（n-1）ROI斜率K值+病灶最大層面（n）ROI斜率K值+病灶最大層面（n+1）ROI斜率K值/3。

（2）放射治療效果評估：患者在放化療結(jié)束出院的一個月之內(nèi)復(fù)查，選擇胸部增強CT掃描聯(lián)合食管造影。2位放射科醫(yī)師（主治及以上）在胸部影像學(xué)領(lǐng)域擁有3～7年的經(jīng)驗，進(jìn)行圖像分析。分為緩解組（完全緩解、部分緩解）及未緩解組（進(jìn)行性疾病、穩(wěn)定疾?。?。① 緩解組評定標(biāo)準(zhǔn)：患者放療結(jié)束后食管造影為完全緩解或部分緩解，且胸部增強CT掃描提示病灶最大層面厚度≤1.2 cm，淋巴結(jié)體積≤1.0 cm3，無新發(fā)灶及轉(zhuǎn)移灶。②未緩解組評定標(biāo)準(zhǔn)：患者放療結(jié)束后食管造影為進(jìn)行性疾病或穩(wěn)定疾病，或胸部增強CT掃描提示病灶最大層面厚度大于1.2 cm，或淋巴結(jié)體積大于1.0 cm3，或有新發(fā)病灶和轉(zhuǎn)移灶。③鋇餐造影：選取立位，取65 mL氣鋇混懸液口服，多體位攝片，觀察病變范圍。④鋇餐造影療效評估：參考《食管癌規(guī)范化診療指南》評估，完全緩解為病灶徹底消失，鋇劑通過良好，管腔有輕度狹窄或未見狹窄，管壁稍強直，黏膜變厚，或恢復(fù)至正常狀態(tài)；部分緩解為病灶消失≥30%，未見扭曲、腔外潰瘍，鋇劑通過良好，邊緣光滑度欠佳，可見小龕影；穩(wěn)定為病灶無明顯縮小，狹窄嚴(yán)重，充盈缺損明顯；進(jìn)展為有新病灶形成。臨床診斷轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)按照recist 1.1標(biāo)準(zhǔn)即治療前2個星期之內(nèi)行CT檢查，CT掃描時基線測量的淋巴結(jié)（單個）的短徑值≥15 mm，經(jīng)2 個周期的治療后其短徑值減小30%以上。淋巴結(jié)體積的計算為短徑的3次方。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。不符合正態(tài)分布的計量資料采用中位數(shù)（四分位數(shù)間距）表示，組間比較應(yīng)用Mann-Whitney檢驗；計數(shù)資料以頻數(shù)（n）、百分率（%）表示，組間比較采用χ2檢驗；等級資料組間比較采用Z檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 緩解組、未緩解組的臨床資料比較

118例患者中，82例緩解，36例未緩解。緩解組、未緩解組ESCC患者的性別、腫瘤位置、治療模式、原發(fā)腫瘤T、區(qū)域淋巴結(jié)N、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移M、年齡、電子密度資料比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 緩解組與未緩解組患者臨床資料比較[n（%）]

表1（續(xù)）

2.2 緩解組、未緩解組的年齡及ROI各參數(shù)比較

ESCC患者緩解組、未緩解組的有效原子序數(shù)、單能量下CT平均值、虛擬VNC值、歸一化碘濃度、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度及斜率K等能譜CT參數(shù)值比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。緩解組ESCC患者的有效原子序數(shù)、單能量下CT平均值、虛擬VNC值、歸一化碘濃度、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度及斜率K均高于未緩解組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見圖1～圖2、表2。

表2 緩解組、未緩解組食管鱗癌患者的平均年齡及ROI各參數(shù)比較

圖1 食管鱗癌緩解組

圖2 食管鱗癌未緩解組

3 討論

EC是一種常見的惡性腫瘤，血管豐富，代謝旺盛。一般以全身和局部相結(jié)合的手段治療，對于無法手術(shù)患者，臨床常采用多中心、多學(xué)科聯(lián)合治療方案，主要治療手段為放化療，通過使用放射治療設(shè)備來輻射ESCC病灶腫瘤細(xì)胞。放射治療的原理是高溫會直接導(dǎo)致細(xì)胞損傷或破壞細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。通過直接破壞由氧化產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)碳?xì)浠衔锖妥杂苫男纬蛇M(jìn)一步干擾DNA的合成，以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。輔助化療藥物可直接破壞腫瘤細(xì)胞DNA或腫瘤細(xì)胞膜成分。研究表明，EC癥患者接受同步放化療治療后，目標(biāo)腫瘤細(xì)胞顯示凋亡，細(xì)胞增殖過程為腫瘤細(xì)胞增殖被阻斷，細(xì)胞數(shù)量減少，目標(biāo)病變顯示出動脈血管壞死，因此整個腫瘤均顯示壞死、減少或消失[5]。

ESCC是常見的EC類型，臨床上對ESCC放療效果的評估一般是觀察腫瘤細(xì)胞是否生長；通常采用病灶內(nèi)微血管密度來判斷病灶微血管的情況以反映腫瘤細(xì)胞生長的指標(biāo)，腫瘤病灶內(nèi)微血管密度抑制越顯著，放療效果越好[6-7]。病灶組織的微血管密度與該處病灶的氧合情況緊密相關(guān)，氧氣是由血管內(nèi)血流輸送，病灶組織微血管密度越高，血流越豐富，氧合越高[8-9]，乏氧會導(dǎo)致放療敏感性降低，其中慢性乏氧對放療敏感性的降低尤為顯著。在慢性乏氧狀態(tài)下，處于S期細(xì)胞數(shù)量明顯增加，凋亡細(xì)胞減少，對射線抗拒基因誘導(dǎo)表達(dá)，因此放療敏感性降低。因此ESCC病灶微血管密度越高，血流越豐富，氧合越好，乏氧細(xì)胞越少，放療敏感性越好。而ESCC病灶微血管密度越低，血流越差，乏氧細(xì)胞越高，放療敏感性越差[10-13]。

隨著CT技術(shù)的不斷發(fā)展，能譜CT在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用[14-15]。在應(yīng)用非侵入性檢查方法及特有的能譜純化技術(shù)，不僅降低患者輻射劑量，而且能夠創(chuàng)建不同的圖像類型和定量分析。通過更改能量，可以更改對比度-噪聲比，更清晰地顯示微小病灶。此外能譜曲線對腫瘤的性質(zhì)、來源都能起到鑒別作用。碘圖對病灶中小血管分布能間接反映。早期、準(zhǔn)確評價EC患者放療療效，對EC患者選擇個體化治療、調(diào)整治療策略有重要的臨床價值。第3代雙源Force CT是臨床常用的能譜CT，對造影劑及金屬偽影消除良好，且ROI各值的測量有更簡單、方便、經(jīng)濟且易推廣的優(yōu)點[16-18]。本研究采用第3代雙源Force CT參考值對患者進(jìn)行評估結(jié)果顯示，放療前緩解組、未緩解組ESCC患者的性別、腫瘤位置、治療模式、原發(fā)腫瘤T、區(qū)域淋巴結(jié)N、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移M、年齡、電子密度資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。緩解組ESCC患者在有效原子序數(shù)、單能量下CT平均值、虛擬VNC值、歸一化碘濃度、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度及斜率K均高于未緩解組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。分析原因為，EC病灶是由于正常食管壁組織被癌細(xì)胞浸潤，而癌細(xì)胞細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)DNA和RNA均較正常細(xì)胞高，蛋白質(zhì)合成也較正常細(xì)胞多，EC病灶物質(zhì)成分發(fā)生改變[19-20]。病灶中小血管密度增加和血管內(nèi)皮細(xì)胞不完整會導(dǎo)致更高的碘積累，病灶微血管內(nèi)血流流速加快，導(dǎo)致含氧量增加，繼而導(dǎo)致放療敏感性相應(yīng)增強[21-22]，因此放療前EC患者緩解組有效原子序數(shù)、單能量下CT平均值、虛擬VNC值、歸一化碘濃度、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度及斜率K較放療前EC患者未緩解組高。

綜上所述，能譜CT的有效原子序數(shù)、單能量下CT平均值、虛擬VNC值、歸一化碘濃度、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度及斜率K對ESCC患者放療療效的評估有一定的參考價值，可為指導(dǎo)、調(diào)整EC患者個性化治療提供參考依據(jù)。