能譜CT在預測結直腸癌微衛(wèi)星不穩(wěn)定狀態(tài)中的應用

張紅霞，田為中，劉從彬

（1.南通大學醫(yī)學院，江蘇 南通 225001；2.南京醫(yī)科大學附屬泰州人民醫(yī)院，江蘇 泰州 225300）

結直腸癌（colorectal cancer,CRC）是消化道常見的惡性腫瘤之一，目前手術切除以及放化療是結直腸癌最有效的治療方法，NCCN 認為結直腸癌的治療以及預后與組織病理學檢查結果——微衛(wèi)星不穩(wěn)定（microsatellite instability，MSI）狀態(tài)息息相關，對于MSI 患者其預后往往更好，并且不能在化療藥物氟尿嘧啶中獲益。NCCN 認為所有結腸及直腸癌患者均應行MSI 檢測，并且只能在CLIA 認證的實驗室執(zhí)行[1]。目前，不是所有醫(yī)院及患者都有條件進行MSI 檢測，此外對于新輔助放化療患者術前能否應用氟尿嘧啶的判斷也有一定的局限性，因此術前尋找可靠的方法判斷MSI 狀態(tài)十分必要。本研究回顧性分析了術后病理結果證實為結直腸癌患者的能譜CT 圖像，試圖尋找能譜參數(shù)與MSI 的關系，從而為臨床治療以及預后判定提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性收集了2019 年7 月至2021年1月經本院病理確診為結直腸癌的患者共71例。將71 例患者根據(jù)組織病理學檢查分為微衛(wèi)星不穩(wěn)定組（MSI）和微衛(wèi)星穩(wěn)定組（ microsatellite stability， MSS）?；颊呒{入標準（1）術后病理證實為結直腸癌的患者；（2）術前在我院同一臺螺旋CT 上行能譜CT 平掃及增強檢查。排除標準：（1）在術前及CT 檢查前接受過任何治療；（2）術后病理結果不完整（尤其是未進行免疫組化MSI 的檢查）；（3）圖像質量較差及病灶較?。ㄗ疃讨睆叫∮? mm）。本研究獲醫(yī)院倫理委員會批準實施。

1.2 CT 檢查方法 采用螺旋CT (GE Healthcare,Milwaukie, United States)掃描儀，檢查前患者需禁食至少6 小時，并需接受摒氣訓練，采用仰臥位、腳先進。增強造影劑選用碘海醇（300mg/L，GE醫(yī)療，中國上海），采用高壓注射器由前臂肘前靜脈注入，注射速率為2.5ml/s，注射總量為80 ～120 ml（1.5ml/kg）。掃描參數(shù)：高、低能量（140 kVp 和80 kVp）快速（0.25ms）切換，管電流自動調節(jié)，X 線球管轉速0.5s/r，掃描層厚為5mm，層間距為5mm，自動重建為1.25mm 層厚及層間距的圖像，螺距為0.992。采用Smart Phase 閾值觸發(fā)技術開始動脈期掃描（監(jiān)測層面置于降主動脈，觸發(fā)閾值為120HU），動脈期掃描之后延遲40s 行靜脈期掃描。

1.3 圖像分析 將原始平掃及增強圖像傳入GE后處理工作站（GE AW4.7），參考以往研究，僅選用平掃以及增強靜脈期的原始圖像，使用工作站的GSIViewer 軟件進行感興趣區(qū)（ROI）勾畫，勾畫時選擇病灶最大層面以及其鄰近上下兩個層面的實性部分，盡量避開肉眼可見的壞死出血部分，同一病人病灶的三層ROI 大小、形狀相同，另外同時對三個層面所對應的髂外動脈或主動脈進行測量，最終獲得的能譜參數(shù)包括單能量40 keV 及100 keV 下的CT 值、水濃度、碘濃度、Z值以及通過計算所得的標準化碘濃度（normalized iodine concentration，NIC) =碘濃度病灶÷碘濃度動脈血管和斜率 K=(HU40-HU100)÷(100-40)。三次測量取平均值。（圖1）

圖1 患者，男，67 歲，直腸中低分化腺癌，免疫組化為MSI。a-f 分別為靜脈期40KeV 原始圖、100KeV 原始圖、碘圖、水圖、病灶矢狀位圖及病灶和左側髂動脈的能譜曲線圖，病灶測量結果：40KeV 下CT 值228.41HU，100 keV下CT 值56.47HU、水濃度1029.21、碘濃度24.07mg/ml、Z值8.99、NIC值0.78及斜率K值2.87。

1.4 統(tǒng)計學分析 采用Shapiro-Wilk 檢驗對兩組患者的能譜參數(shù)進行正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布者以平均數(shù)±標準差表示，并采用獨立樣本t 檢驗比較兩組間的差異；不符合正態(tài)分布則以中位數(shù)(四分位數(shù)間距)表示，采用Mann-Whitney U 檢驗兩組間差異。繪制各項參數(shù)的受試者工作特征曲線（receive operating characteristic curve，ROC），計算曲線下面積（areas under the ROC curve，AUC），分析各項能譜參數(shù)區(qū)分MSI 及MSS 兩組患者的最佳閾值及診斷效能。采用SPSS22.0 軟件進行分析，P＜0.05差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

本研究一共搜集了71 例結直腸患者，其中男45 人，女26 人，平均年齡66.9 歲，MSI 組18 人，MSS 組53 人（表1）。差異性分析中，靜脈期MSI組單能量40KeV 及100KeV 下的CT值、碘濃度、Z值和斜率K 均明顯低于MSS 組，差異有統(tǒng)計學意義；平掃未發(fā)現(xiàn)兩組間各能譜參數(shù)的差異（表1）。ROC 曲線分析顯示，靜脈期斜率K 區(qū)分兩組的曲線下面積最大，AUC 為0.727，敏感性73.6%，特異性72.2%，閾值2.894（表2）。

表1 結直腸癌患者能譜CT參數(shù)差異性分析

表2 能譜CT參數(shù)的ROC曲線分析

3 討論

能譜CT 成像相比于傳統(tǒng)CT 成像，它以雙 X線管球及雙千伏峰值快速切換為基礎，在一個旋轉周期內實現(xiàn)兩種能量的快速切換，使得 CT成像由傳統(tǒng)的混合能量成像轉變?yōu)?0～140KeV 的單能量成像，單能量成像可以獲得更好的圖像質量及信噪比。傳統(tǒng)CT 測得的CT 值為均值，而能譜CT所測得的CT 值與碘對比劑濃度的相關性更好[2]。本研究發(fā)現(xiàn)增強靜脈期單能量40KeV 及100KeV 下的CT 值在MSI 組及MSS 組之間存在顯著差異，ROC 曲線分析AUC 分別為0.725 和0.668，閾值分別為241.615HU 和47.810HU。有研究認為MSI 組患者黏液腺癌多見，MSS 組患者非黏液腺癌多見[3]。黏液腺癌由于黏液成分的存在，往往腫瘤密度更低，腫瘤內血管分布比例相對更少，從而增強掃描CT 值更低。雖然本研究沒有對患者組織病理類型進行分類，但是最終結果MSS 組患者CT 值明顯低于MSS 組同樣與前人研究的MSS 擁有相對較低的密度值相一致。由此可以根據(jù)單能量下的CT值來區(qū)分MSI與MSS。

碘濃度值是在GSIViewer 軟件所分離的碘基物質分離圖像上勾畫病灶的感興趣區(qū)所得，增強圖像上它反映了該區(qū)域內組織對碘對比劑的攝取，進而反應了腫塊的血供情況，為腫瘤的診斷、鑒別診斷及術前分期提供更多有效依據(jù)[4]，本研究中，靜脈期MSI 組碘濃度明顯低于MSS 組，差異有統(tǒng)計學意義；ROC 曲線分析，AUC 為0.723，閾值為25.513。以往研究發(fā)現(xiàn)， 與 MSS 腸癌組織相比， MSI 腸癌組織血管內皮生長因子的表達率較低，新生血管較少[5]，本研究組同樣認為MSI 組患者血供較少，增強時碘濃度的攝取相對較低。

有效原子序數(shù)可以定量描述不同物質的 X 射線吸收率的變化，從而反映不同組織所含成分的差異。物質的有效原子序數(shù)需要通過間接方法獲取，當某元素X 線吸收序數(shù)與某物質吸收衰減系數(shù)相同時，該元素的原子序數(shù)就是該物質的有效原子序數(shù)。本研究中平掃并未發(fā)現(xiàn)兩組間有效原子序數(shù)Z的差別，但在增強靜脈期中發(fā)現(xiàn)MSI組Z 值明顯低于MSS 組，差異有統(tǒng)計學意義；ROC 曲線分析，AUC 為0.717，閾值為9.038。Z 值在平掃圖像上通常反應了組織本身物質的不同[6]，但是在增強圖像上，加入了碘對比劑，對腫瘤本身成分有所掩蓋，因此在靜脈期所測得的有效原子序數(shù)的差別，一定程度上也反應了腫瘤本身對碘的攝取量。

增強掃描中碘濃度代表了病灶內碘含量的總和，而能譜曲線反應了病灶內碘含量隨能量變化而變化的特性，能譜曲線反應了物質能量衰減的特性，斜率K 代表了能譜曲線的特征，根據(jù)以往研究[7]，選擇了40～100KeV 的能量變化作為K 值；研究發(fā)現(xiàn)靜脈期MSI 組K 值明顯低于MSS 組，差異有統(tǒng)計學意義；ROC 曲線分析，AUC 為0.727，閾值為2.894。因此認為MSI 組及MSS 組患者病灶的組成有所不同。

本研究中，兩組患者在平掃圖像上研究的能譜參數(shù)均未見明顯差異，說明平掃時兩組之間的差異不足以將其區(qū)分，這與Wu 等[7]認為僅僅依賴于腸癌本身的組織成分去評價MSI 狀態(tài)是不夠的相一致，因此平掃的能譜曲線不足以去診斷MSI。

本研究尚存在不足之處，第一，樣本量相對較少，尤其是MSI 組患者，后期會繼續(xù)擴充樣本量；第二，研究只對增強靜脈期的能譜參數(shù)進行了研究，動脈期及延遲期的能譜參數(shù)在兩組之間的差異性我們了解不多。

綜上，靜脈期能譜CT 參數(shù)在結直腸癌術前微衛(wèi)星不穩(wěn)定狀態(tài)的預測中具有一定的應用價值，一定程度上為臨床醫(yī)生治療方案的選擇提供依據(jù)。