雙能量CT 在甲狀腺乳頭狀癌診斷中的應(yīng)用綜述

鐘 藝，余 強(qiáng)，何知楊，寧友勸，彭 娟，呂發(fā)金

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，重慶 400016）

0 引言

近年來，甲狀腺癌發(fā)病率逐年上升，甲狀腺乳頭狀癌（papillary thyroid carcinoma，PTC）是甲狀腺癌最常見的病理類型，屬低度惡性腫瘤，雖然預(yù)后好，但易發(fā)生頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，且頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是局部復(fù)發(fā)的重要危險(xiǎn)因素[1]。因此，甲狀腺結(jié)節(jié)的早期篩查、定性診斷及頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況的準(zhǔn)確評(píng)估，對(duì)PTC 患者臨床治療方法及手術(shù)方案的選擇有重要的指導(dǎo)意義[1]。

細(xì)針穿刺細(xì)胞學(xué)是PTC 術(shù)前診斷最重要的方法之一，但為有創(chuàng)性檢查，存在局部出血的風(fēng)險(xiǎn)，且取樣不佳時(shí)有較高的假陰性。超聲、CT 及MRI 是PTC 術(shù)前診斷常用的無創(chuàng)性檢查方法，其中，超聲是首選檢查方法，但其準(zhǔn)確性易受個(gè)人經(jīng)驗(yàn)及操作技術(shù)的影響，且對(duì)深部病灶及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的評(píng)估有一定局限性[1-3]；CT 雖能更全面顯示病變與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系，但軟組織分辨能力差，難以發(fā)現(xiàn)微小病灶[4]；MRI 軟組織對(duì)比度更高，但對(duì)鈣化灶不敏感，且易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影。因此，PTC 術(shù)前診斷需一種更全面、準(zhǔn)確性更高的檢查方法。

雙能量CT 作為一種先進(jìn)的成像技術(shù)，基于物質(zhì)對(duì)不同能量X 射線光子的吸收差異，通過一次掃描可同時(shí)獲得物質(zhì)在高、低2 種能量X 射線下的衰減數(shù)據(jù)。此外，通過虛擬單能量成像、能譜曲線、物質(zhì)分離及有效原子序數(shù)等常用技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理分析，可獲得單能量圖、基物質(zhì)圖及有效原子序數(shù)圖等能譜圖像，有利于組織解剖結(jié)構(gòu)及病灶形態(tài)的顯示；還可同時(shí)獲得感興趣區(qū)域（regions of interest，ROI）的碘濃度（iodine concentration，IC）、標(biāo)化碘濃度（normalized iodine concentration，NIC）、能譜曲線斜率λHU及有效原子序數(shù)Zeff等多種能譜定量參數(shù)，對(duì)病灶的組織成分差異性進(jìn)行功能學(xué)定量分析。因此，雙能量CT 將形態(tài)與功能相結(jié)合，可一站式為疾病的診斷提供更全面的診斷線索。隨著雙能量CT 迅速發(fā)展，大量文獻(xiàn)報(bào)道了其在頭頸部腫瘤術(shù)前診斷等方面的應(yīng)用價(jià)值[5-6]，并且影像組學(xué)的出現(xiàn)，使其在頭頸部腫瘤診斷等方面的應(yīng)用得到更進(jìn)一步的發(fā)展。本文將對(duì)雙能量CT 在PTC 診斷中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 雙能量CT 在PTC 診斷中的應(yīng)用研究

1.1 鑒別甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)

PTC 是發(fā)病率最高的甲狀腺惡性結(jié)節(jié)。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究中納入的甲狀腺惡性結(jié)節(jié)以PTC 為主，因此，對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的定性診斷，有利于PTC 的早期篩查，是PTC 臨床診斷工作中的重要步驟。

雙能量CT 通過虛擬單能量成像技術(shù)獲得較低能級(jí)的單能量圖像，能夠顯著改善頭頸部解剖結(jié)構(gòu)及微小病灶的顯示[7-8]。有研究者認(rèn)為，62～75 keV 的單能量圖像能顯著改善病灶與正常甲狀腺的對(duì)比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR）（如圖1 所示），有助于甲狀腺微小病灶的檢出，而且在65 keV 單能量圖像上甲狀腺微小乳頭狀癌（直徑小于1 cm）的檢出率可從混合能量圖像的91.4%提升到97.1%[4]。此外，趙雯等[9]認(rèn)為通過雙能量CT 的物質(zhì)分離技術(shù)得到的碘基圖可以更清楚地顯示甲狀腺結(jié)節(jié)形態(tài)及包膜的情況（如圖2 所示）。因此，單能量圖像與碘基圖二者可相互補(bǔ)充，為甲狀腺結(jié)節(jié)的定性診斷提供更全面的形態(tài)學(xué)診斷線索。

圖1 甲狀腺右葉微小乳頭狀癌的混合能量圖像及65 keV 單能量圖像[4]

圖2 甲狀腺左葉PTC 的動(dòng)脈期混合能量圖像及碘基圖[9]

通過雙能量CT 的IC、NIC、λHU及Zeff等多種能譜參數(shù)，可定量分析病灶的組織成分差異性，為鑒別甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)提供除形態(tài)學(xué)以外的更多診斷線索。

大部分研究認(rèn)為甲狀腺惡性結(jié)節(jié)平掃期IC 低于良性結(jié)節(jié)[10-12]，這可能由于PTC 缺少正常形態(tài)的濾泡上皮細(xì)胞，其碘攝取低于存在正常濾泡結(jié)構(gòu)的良性結(jié)節(jié)[11]。但各研究對(duì)增強(qiáng)各期IC 診斷價(jià)值的評(píng)價(jià)差異較大，有研究者認(rèn)為甲狀腺惡性結(jié)節(jié)增強(qiáng)各期IC 均低于良性結(jié)節(jié)[13]，而Gao 等[14]則認(rèn)為增強(qiáng)后甲狀腺惡性結(jié)節(jié)IC 高于良性結(jié)節(jié)，這可能與掃描時(shí)間、增強(qiáng)后個(gè)體循環(huán)及對(duì)比劑注射量的差異影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性有關(guān)。有研究者提出用同層面頸動(dòng)脈IC對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)IC 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到NIC，可減少個(gè)體差異所致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差，且大部分研究中甲狀腺惡性結(jié)節(jié)NIC 低于良性結(jié)節(jié)[9，15-17]；而有的研究認(rèn)為良惡性結(jié)節(jié)間動(dòng)脈期、靜脈期及延遲期NIC 差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[15]；趙雯等[9]則認(rèn)為，僅靜脈期NIC 在甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)間差異有統(tǒng)計(jì)意義，以NIC＜0.76為惡性結(jié)節(jié)的診斷閾值，敏感度為74.61%，特異度為75.40%，AUC 值達(dá)0.91。此外，由于甲狀腺惡性結(jié)節(jié)癌細(xì)胞及纖維間質(zhì)成分相對(duì)豐富，血供及碘攝取量較良性結(jié)節(jié)低，CT 值衰減較良性結(jié)節(jié)緩慢，因此，甲狀腺惡性結(jié)節(jié)各期相λHU均小于良性結(jié)節(jié)，有助于甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的定性診斷[12，18]。但對(duì)于平掃及增強(qiáng)后Zeff的診斷價(jià)值各研究結(jié)論差異較大，Jiang等[19]認(rèn)為甲狀腺惡性結(jié)節(jié)平掃期及動(dòng)脈期Zeff均大于良惡結(jié)節(jié)（P＜0.05），有助于甲狀腺結(jié)節(jié)的定性診斷；而李文等[18]則認(rèn)為平掃期更能真實(shí)地反映甲狀腺結(jié)節(jié)的組織特異性，甲狀腺惡性結(jié)節(jié)平掃期Zeff小于良性結(jié)節(jié)（P＜0.01），對(duì)甲狀脈結(jié)節(jié)的定性有較高診斷價(jià)值。

有文獻(xiàn)指出，將能譜定量參數(shù)與常規(guī)形態(tài)學(xué)征象、甲狀腺功能指標(biāo)等多因素聯(lián)合，可進(jìn)一步提高雙能量CT 對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的診斷效能[10，16，20]。金弋人等[10]發(fā)現(xiàn)平掃IC 聯(lián)合CT 形態(tài)學(xué)征象及促甲狀腺激素水平診斷甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的準(zhǔn)確率從單獨(dú)應(yīng)用平掃IC 的75%提升到81.6%；劉妮等[16]發(fā)現(xiàn)甲狀腺結(jié)節(jié)靜脈期NIC 聯(lián)合CT 及超聲形態(tài)學(xué)征象，對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的診斷準(zhǔn)確率可達(dá)84.44%，較單用NIC（80%）、超聲（76.67%）、CT 形態(tài)學(xué)（73.3%）的準(zhǔn)確率高。但目前對(duì)雙能量CT 聯(lián)合其他影像學(xué)檢查的研究較少，有待進(jìn)一步研究。

1.2 評(píng)估PTC 頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況

PTC 頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致局部復(fù)發(fā)的重要風(fēng)險(xiǎn)之一[21]。常規(guī)CT 及超聲診斷淋巴結(jié)有無轉(zhuǎn)移主要依靠淋巴結(jié)的短徑、形態(tài)、鈣化、囊變等征象，主觀性較強(qiáng)，且PTC患者易發(fā)生頸部小淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，形態(tài)學(xué)征象常不典型，因此診斷價(jià)值有限[3，22]。而雙能量CT 可為術(shù)前評(píng)估PTC 患者頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況提供除淋巴結(jié)形態(tài)學(xué)征象外更全面的定性、定量診斷線索。

1.2.1 直接評(píng)估頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移

通過定量分析頸部淋巴結(jié)的雙能量CT 能譜參數(shù)，可對(duì)PTC 患者頸部淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行直接評(píng)估。由于PTC 患者頸部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)血供較非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)豐富，在大部分研究中轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的IC、NIC、λHU及Zeff較非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)高[23-26]，但平掃及增強(qiáng)后各能譜參數(shù)的診斷閾值及診斷效能在各研究中存在差異。

He 等[24]認(rèn)為PTC 患者轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)動(dòng)脈期及靜脈期的NIC 及λHU均大于非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)（如圖3 所示），其中動(dòng)脈期NIC 為最佳診斷參數(shù)，以25.8%為診斷閾值，其敏感度、特異度、準(zhǔn)確率分別為90.3%、96.6%、92.9%，AUC 值為0.986，較常規(guī)CT 形態(tài)學(xué)征象有更高的診斷效能。許曉泉等[25]進(jìn)一步評(píng)估了基于淋巴結(jié)的各能譜參數(shù)（動(dòng)靜脈期NIC、λHU及Zeff）、常規(guī)CT 形態(tài)學(xué)征象及二者聯(lián)合構(gòu)建Logistic 回歸模型對(duì)PTC患者頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷效能，發(fā)現(xiàn)Logistic 回歸模型診斷效能優(yōu)于雙能量CT 能譜參數(shù)模型及常規(guī)CT 形態(tài)學(xué)模型，AUC 值分別為0.922、0.912、0.783。此外，Yoon 等[26]發(fā)現(xiàn)將淋巴結(jié)各能譜參數(shù)與常規(guī)超聲征象結(jié)合也可進(jìn)一步提高PTC 患者頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷效能，較單用能譜參數(shù)診斷AUC 值從0.856 提升至0.941。

圖3 PTC 患者頸部淋巴結(jié)動(dòng)脈期及靜脈期的碘基圖及能譜曲線[24]

值得注意的是，雖然通過分析淋巴結(jié)的雙能量CT 能譜參數(shù)聯(lián)合其形態(tài)學(xué)征象對(duì)評(píng)估PTC 患者頸部淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移情況有較高的應(yīng)用價(jià)值，但多為頸部淋巴結(jié)亞分區(qū)的、“全或無”的方法，只是將術(shù)前淋巴結(jié)影像與術(shù)后病理結(jié)果進(jìn)行組與組的對(duì)照，如何實(shí)現(xiàn)影像與病理結(jié)果一一對(duì)照仍為一大難點(diǎn)。

1.2.2 利用原發(fā)癌灶間接評(píng)估頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移

已有較多研究證實(shí)了PTC 患者原發(fā)癌灶的臨床病理特征或常規(guī)影像形態(tài)學(xué)征象與頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移之間的聯(lián)系[27-29]，但PTC 病理特征只能在術(shù)后獲取，術(shù)前影像形態(tài)學(xué)征象受觀察者主觀判斷的限制。近年來，有研究者利用雙能量CT 分析PTC 患者甲狀腺原發(fā)癌灶的能譜參數(shù)預(yù)測(cè)頸部淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)，取得了一定的成績(jī)。

黃益龍等[30]根據(jù)術(shù)后病理將甲狀腺微小乳頭狀癌分為頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組和非轉(zhuǎn)移組，分析發(fā)現(xiàn)頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組甲狀腺原發(fā)癌灶的動(dòng)脈期及靜脈期IC、NIC 均大于非轉(zhuǎn)移組，其中動(dòng)脈期NIC 診斷效能最高，AUC 值為0.814，以0.208 為閾值，敏感度、特異度分別為73.5%、79.2%，提示PTC 原發(fā)癌灶能譜參數(shù)對(duì)頸部淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)具有較好的預(yù)測(cè)效能。另有研究將PTC 原發(fā)癌灶的能譜定量參數(shù)與常規(guī)形態(tài)學(xué)征象、臨床特征或甲狀腺功能指標(biāo)等多因素聯(lián)合建立頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)模型，可進(jìn)一步提高模型的預(yù)測(cè)性能[31-33]。Zou 等[31]發(fā)現(xiàn)原發(fā)癌灶的動(dòng)脈期及靜脈期IC、甲狀腺包膜外侵犯及血清甲狀腺功能指標(biāo)等變量為PTC 患者發(fā)生癌灶同側(cè)頸側(cè)區(qū)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，聯(lián)合應(yīng)用各獨(dú)立危險(xiǎn)因素建立Logistic 回歸模型可有效預(yù)測(cè)同側(cè)頸側(cè)區(qū)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（AUC 值為0.834），較單用能譜參數(shù)預(yù)測(cè)效能進(jìn)一步提高。Zou 等[32]另一篇文獻(xiàn)報(bào)道將各獨(dú)立危險(xiǎn)因素（病灶位于甲狀腺上極、甲狀腺包膜外侵犯、動(dòng)脈期原發(fā)癌灶I(lǐng)C、靜脈期原發(fā)癌灶I(lǐng)C、動(dòng)脈期原發(fā)癌灶NIC 及甲狀腺功能指標(biāo)）聯(lián)合構(gòu)建列線圖，可提高術(shù)前對(duì)PTC 患者頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)能力，有助于臨床醫(yī)生手術(shù)方案的決策制訂。

由于PTC 原發(fā)癌灶的血管微環(huán)境與頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等侵襲性生物學(xué)行為密切相關(guān)[1，34]，碘含量的測(cè)定（IC、NIC）可定量反映病灶的血管微環(huán)境，因此，上述應(yīng)用PTC 原發(fā)癌灶預(yù)測(cè)頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)的雙能量CT 相關(guān)研究中，涉及的能譜參數(shù)主要為IC、NIC。

綜上，雙能量CT 對(duì)PTC 頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有較高的診斷價(jià)值，可通過直接評(píng)估淋巴結(jié)本身的能譜定量參數(shù)，判斷有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，但存在淋巴結(jié)定位難及轉(zhuǎn)移漏診等問題；當(dāng)頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移診斷不明確時(shí)，可通過分析甲狀腺原發(fā)癌灶的能譜參數(shù)，預(yù)測(cè)頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)，間接評(píng)估PTC 患者的頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況，為臨床手術(shù)方案的選擇提供更多的參考依據(jù)。

2 雙能量CT 結(jié)合影像組學(xué)在PTC 診斷中的應(yīng)用

影像組學(xué)作為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)，可高通量提取圖像信息，揭示圖像的生物學(xué)本質(zhì)，已有部分研究將雙能量CT 結(jié)合影像組學(xué)應(yīng)用于PTC 的術(shù)前診斷，取得了更精準(zhǔn)的診斷效果。

Tomita 等[35]提出在雙能量CT 的虛擬單能量圖像上提取紋理特征有助于PTC 的診斷，其中80 keV單能量圖像的直方圖平均值和中位數(shù)的診斷效能最高（AUC 值均為0.77）。Jiang 等[19]基于甲狀腺結(jié)節(jié)動(dòng)脈期IC、NIC、λHU、Zeff及平掃λHU、Zeff，分別構(gòu)建了線性判別分析模型及Logistic 回歸分析模型，用于PTC與甲狀腺良性結(jié)節(jié)的定性診斷，發(fā)現(xiàn)線性判別分析模型的診斷效能（訓(xùn)練集、驗(yàn)證集AUC 值分別為0.86、0.82）高于Logistic 回歸分析模型（AUC 值為0.76）。Zhou 等[36]發(fā)現(xiàn)從PTC 患者頸部淋巴結(jié)的動(dòng)脈期及靜脈期碘基圖提取影像組學(xué)特征并構(gòu)建影像組學(xué)模型，對(duì)PTC 患者頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有較高的診斷效能（訓(xùn)練集AUC 值為0.910，驗(yàn)證集AUC 值為0.847），將影像組學(xué)標(biāo)簽與常規(guī)CT 形態(tài)學(xué)征象聯(lián)合構(gòu)建諾謨圖可進(jìn)一步提高診斷效能（訓(xùn)練集AUC 值為0.933，驗(yàn)證集AUC 值為0.895）。Zhou 等[37]另一篇文獻(xiàn)提出，從PTC 患者原發(fā)癌灶動(dòng)脈期及靜脈期碘基圖中提取、篩選影像組學(xué)特征并聯(lián)合臨床因素構(gòu)建諾模圖，分別預(yù)測(cè)PTC 患者頸部淋巴結(jié)及中央?yún)^(qū)淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)（分析流程圖如圖4 所示），結(jié)果顯示2個(gè)模型在訓(xùn)練集（AUC 值分別為0.847、0.837）和驗(yàn)證集（AUC 值分別為0.807、0.795）中均表現(xiàn)出良好的預(yù)測(cè)性能。

圖4 諾模圖預(yù)測(cè)PTC 患者頸部中央?yún)^(qū)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)的流程圖[37]

通過上述基于雙能量CT 的影像組學(xué)研究，利用影像組學(xué)高通量地提取相關(guān)特征，得到與組織異質(zhì)性高度相關(guān)的體素，彌補(bǔ)了雙能量CT 的能譜參數(shù)以ROI 的平均值反映病灶異質(zhì)性的不足，從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的診斷。但目前雙能量CT 聯(lián)合影像組學(xué)在PTC診斷方面的相關(guān)研究仍較少，多為單中心的回顧性研究，需要大樣本量、多中心、前瞻性研究進(jìn)一步驗(yàn)證各模型的預(yù)測(cè)性能。

3 結(jié)語

雙能量CT 將形態(tài)學(xué)及功能學(xué)相結(jié)合，對(duì)PTC有較高的診斷效能：利用最佳單能量圖及碘基圖，可以更清楚地顯示PTC 形態(tài)學(xué)征象；通過雙能量CT能譜參數(shù)，可以對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性及頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行功能學(xué)定量評(píng)估；而將各能譜參數(shù)與常規(guī)CT 及超聲形態(tài)學(xué)征象、臨床因素及甲狀腺功能指標(biāo)等多因素相結(jié)合，可以進(jìn)一步提高雙能量CT 在PTC 診斷中的應(yīng)用價(jià)值。但目前雙能量CT 在PTC術(shù)前診斷中的應(yīng)用仍存在一些不足：（1）能譜參數(shù)的測(cè)量仍有一定主觀性；（2）能譜參數(shù)為病灶ROI 的平均值，對(duì)病灶異質(zhì)性的反映仍有不足；（3）淋巴結(jié)影像與病理結(jié)果多為組與組的對(duì)照，存在選擇性偏差，難以實(shí)現(xiàn)影像與病理一一對(duì)照的精準(zhǔn)診斷；（4）各研究的納入排除標(biāo)準(zhǔn)、掃描設(shè)備及參數(shù)尚沒有統(tǒng)一，導(dǎo)致各能譜參數(shù)的診斷閾值及診斷效能尚無統(tǒng)一結(jié)論。

因此，雙能量CT 若能與更多的臨床參數(shù)、基因表型及腫瘤生物指標(biāo)等多因素聯(lián)合應(yīng)用，可為PTC的術(shù)前診斷提供更客觀、全面的診斷指標(biāo)；此外，雙能量CT 與影像組學(xué)相結(jié)合，可彌補(bǔ)能譜參數(shù)反映病灶異質(zhì)性的不足，為臨床提供更精準(zhǔn)的診斷指標(biāo)。未來若能統(tǒng)一各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)一步探究PTC 患者不同治療方案的臨床療效及預(yù)后，則有望為臨床定制個(gè)性化治療方案提供更多的參考依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的診療。