寶石能譜CT成像在食管癌術(shù)前分期和病理分級預(yù)測中的價值?

張旭婷 任基偉 楚 琳 靳宏星 高銘興

山西省腫瘤醫(yī)院、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院山西醫(yī)院、山西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科(山西 太原 030013)

食管癌為一種常見的消化道惡性腫瘤，多數(shù)確診已屬晚期且預(yù)后較差，據(jù)統(tǒng)計，2018年全球因患食管癌死亡約達(dá)509,000人次[1]，故，早診斷、早治療、精準(zhǔn)診斷與個性化治療成為更重要的目標(biāo)。GSI能夠滿足單能量、多參數(shù)成像的條件[2]，不但能夠有效顯示病灶位置、大小、形態(tài)、侵犯范圍、有無轉(zhuǎn)移，對食管癌患者進行術(shù)前精準(zhǔn)分期評估，而且其碘基圖能夠間接反映腫瘤新生血管生成，進而反映食管癌腫瘤病理分級。本文回顧性分析經(jīng)病理證實的60例食管癌患者術(shù)前的寶石能譜CT掃描參數(shù)，旨在探討寶石能譜CT成像在食管癌術(shù)前T、N分期和病理分級預(yù)測中的應(yīng)用價值。食管癌的精準(zhǔn)術(shù)前分期及病理分級預(yù)測可以為臨床醫(yī)師制定食管癌個性化、最佳性手術(shù)方案提供依據(jù)，并對預(yù)判術(shù)后患者是否需要進一步治療或為無法手術(shù)者選擇科學(xué)合理的治療方案選擇提供充分證據(jù)，這就能夠最大限度減少出現(xiàn)不適當(dāng)治療的發(fā)生率，使患者獲得更優(yōu)的臨床療效。

1 資料與方法

1.1 一般資料搜集山西省腫瘤醫(yī)院2020年9月至2022年1月收治的經(jīng)內(nèi)鏡活檢或病理證實的可測量的原發(fā)食管癌患者60例；無食管腫瘤手術(shù)病史記錄且不存在放化療病程以及其他相關(guān)治療；入組患者均行平掃和能譜雙期增強掃描；無碘劑過敏史。患者共60例，男性42例，女性18例，年齡32歲～88歲，中位年齡61歲。3例患者無任何不適癥狀，胃鏡體檢時首次診斷；47例患者出現(xiàn)程度不同的進行性吞咽困難及消瘦，其中5例患者有嘔吐及腰背部疼痛，2例患者出現(xiàn)聲音嘶啞。

1.2 掃描方法使用GE CT能譜(Discovery CT750 HD，GE Healthcare)機檢查，平掃及能譜動、靜脈期掃描，平掃參數(shù):管電壓設(shè)定120kV，有效電流設(shè)定250mAs,SW設(shè)定5mm，螺距設(shè)定0.7，轉(zhuǎn)速設(shè)定0.7s/圈,視野 設(shè)定350mm。能譜動、靜脈期增強掃描: 使用高壓注射器注射碘海醇(300mg/mL),注射流速設(shè)定3.5mL/s,藥物劑量為1.5毫升/千克,總量約60～80mL,然后把20mL生理鹽水按照相同流率注射，利用工具軟件Bolus Tracking，選擇同層主動脈為監(jiān)測平面,達(dá)到閾值(100HU)后，動脈期掃描延遲10s,靜脈期掃描延遲35s。檢查結(jié)束后，對圖像進行重建，重建成層厚為1.25mm的70keV單能量圖像，最后將所有檢查獲得的原始數(shù)據(jù)及重建圖像傳送至AW 4.5工作站。

1.3 圖像處理選用工具軟件GSI viewer，排除腫瘤內(nèi)低密度壞死灶、致密影及強化血管影，在密度均勻一致區(qū)域勾畫圓形感興趣區(qū)(ROI)，記錄常規(guī)平掃CT值，40～140keV單能量CT值和碘(水)濃度，對三次記錄數(shù)據(jù)取平均值，按標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIC)=IC病灶/IC肌肉分別計算動、靜脈期食管癌的NIC，其中IC病灶為病灶的碘(水)濃度，IC肌肉為同層面左側(cè)豎脊肌的碘(水)濃度；按K值=(CT40-CT90)/50分別計算各期食管癌的斜率，CT40和CT90分別代表40keV和90keV下CT值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法選用軟件SPSS 19.0，應(yīng)用Kappa檢驗進行診斷一致性檢驗；利用方差分析法比較食管癌動脈期及靜脈期70keV下CT值、NIC值、能譜曲線斜率；采用ROC曲線評價NIC值對食管癌中高分化組與低分化組的診斷效能，P<0.05被認(rèn)為在所有檢驗中均具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 食管癌寶石能譜CT成像碘圖及能譜曲線食管癌能譜CT影像學(xué)表現(xiàn)：食管管腔不同程度狹窄，管壁不規(guī)則增厚，病灶呈環(huán)形軟組織密度增厚或偏心性軟組織腫塊，增強掃描顯示中度或明顯強化，碘圖上顯示病灶內(nèi)碘劑聚集，若較大病灶伴壞死存在時碘劑分布不均勻；能譜曲線反映了病變的能量衰減特征和腫瘤分化程度(圖1)。

圖1A 動脈期最佳Kev(70Kev)圖像顯示隆突下胸中段食管管腔狹窄，管壁環(huán)形軟組織密度增厚，增強掃描顯示中度不均勻強化。圖1B 動脈期碘圖示食管癌病灶內(nèi)可見明顯碘劑沉積；圖1C 動脈期食管癌病灶與同層面肌肉的能譜曲線圖；圖1D 靜脈期碘圖；圖1E 動脈期食管癌病灶與同層面肌肉的能譜曲線圖；圖1F 術(shù)后病理結(jié)果為食管中分化鱗狀細(xì)胞癌的病理組織切片HE×400。免疫組化結(jié)果：AE1/AE3(+),P63(+),P40(+),CK5(+)，Ki67(約60%+)，Vimentin(-),SMA(-),Desmin(-)。

2.2 食管癌寶石能譜CT成像術(shù)前分期診斷與病理診斷結(jié)果的比較病例食管癌患者經(jīng)能譜CT掃描后行術(shù)前T分期的準(zhǔn)確率為88.3%(53/60),行N分期的準(zhǔn)確率為86.67(52/60),與病理結(jié)果T分期和N分期一致性較高(Kappa值為0.700，P<0.05)(表1和表2)。

表1 60例食管癌能譜CT掃描術(shù)前T分期與術(shù)后病理分期的比較

表2 60例食管癌能譜CT掃描術(shù)前N分期與術(shù)后病理分期的比較

2.3 不同病理分級食管癌70keV CT值、NIC值及能譜曲線斜率比較不同病理分級食管癌70keV的CT值、NIC值及能譜曲線斜率均有差異，組與組間NIC值動脈期和NIC值靜脈期差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。分化程度越差，標(biāo)準(zhǔn)碘濃度值越高。對3組NIC值數(shù)據(jù)進行單因素方差分析后得出，中分化與低分化食管癌、高分化與低分化食管癌NIC值動脈期和NIC值靜脈期差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，而NIC值高分化與NIC值中分化比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。靜脈期70keV的CT值和K值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。同樣的統(tǒng)計學(xué)方法分析3組靜脈期70keV的CT值和K值數(shù)據(jù)得出：靜脈期中分化與低分化、高分化與低分化食管癌CT70值和K值比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),而比較高分化與中分化食管癌CT70值和K值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。動脈期CT70值和K值差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表3。

表3 不同病理分級食管癌70keV CT值、NIC值及能譜曲線斜率比較

2.4 應(yīng)用ROC曲線分析CT70值、NIC值、能譜曲線斜率對食管癌不同分化程度的鑒別診斷效能將不同分化程度的癌灶分為低分化組和中高分化組。把食管癌病灶作為ROI，采用 ROC曲線分析NIC值對食管癌中高分化組與低分化組的鑒別診斷效能。動脈期、靜脈期NIC值、靜脈期70keV CT值和靜脈期能譜曲線斜率診斷食管癌中不同分化程度分組ROC曲線下面積分別為0.804、0.832、0.782和0.799。根據(jù)ROC曲線分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)靜脈期NIC曲線下面積最大，診斷效能最高，選擇1.87mg/mL作為診斷閾值，其敏感度和特異度均較高，分別為81.5%和89.9，見表4。

表4 食管癌中不同分化程度分組NIC值及ROC曲線分析結(jié)果

3 討論

食管癌是消化道高發(fā)腫瘤，患者發(fā)病率、死亡率高[3]，飲食喜滾燙的人群為好發(fā)人群。T1/T2期食管癌的首選治療方法是手術(shù)治療(5年生存率為34-36%)[4]，而新輔助放化療聯(lián)合手術(shù)治療適用于T3/T4a期食管癌[5-6]。所以精準(zhǔn)的術(shù)前分期對臨床醫(yī)師規(guī)劃最優(yōu)治療方案顯得尤為重要。

食管壁最外層結(jié)構(gòu)不存在漿膜層，外膜為薄層疏松結(jié)締組織，因此，食管癌由粘膜層向外浸潤生長，更容易穿透外膜從而侵犯鄰近組織器官。因此，病灶浸潤管壁的范圍、深度和外侵程度對指導(dǎo)外科手術(shù)方案十分必要[7]。寶石能譜CT一次掃描能夠獲得40Kev-140Kev不同能量的單能圖像，針對不同腫瘤，我們能夠任意選取最佳診斷圖像[8]，不僅能夠提高病變的檢出率，還可以把癌灶細(xì)節(jié)觀察的更清晰，能夠明確病變與正常食管壁的分界，評估癌灶向腔內(nèi)突入或者向壁外浸潤深度，鄰近結(jié)構(gòu)受侵存在與否，術(shù)前對腫瘤進行精準(zhǔn)T分期。本研究中寶石能譜CT成像對于食管癌術(shù)前T分期診斷的準(zhǔn)確率為88.3%，并且與病理結(jié)果T分期達(dá)到較高的一致性。再者，能譜CT掃描具有消除硬化以及金屬偽影的特性。當(dāng)發(fā)生食管內(nèi)金屬支架置入物或者冠脈支架等造成明顯CT偽影[9]，使得病灶浸潤程度及周圍關(guān)系顯示不清楚時，寶石能譜CT可以去除這一干擾，從而發(fā)揮其薄層、重建等優(yōu)勢使病灶浸潤程度和深度更清晰的顯示。再有，多平面重組(MRP)能夠以食管癌病灶為中心，逐層進行軸位、矢狀位、冠狀位多方位圖像重建。CT仿真內(nèi)窺鏡(CTVE))能夠從腔內(nèi)觀察，堪比胃鏡效果，簡單明了顯示食管癌病灶的表面和遠(yuǎn)近端情況，還能夠?qū)φw食管情況進行分析。

本研究中，我們利用寶石能譜CT重建了食管癌的最佳Kev值數(shù)據(jù)，并結(jié)合MPR重建圖像，顯著提高了轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的檢出率。研究顯示N分期診斷的準(zhǔn)確率為86.67(52/60),與病理結(jié)果N分期一致性較高。另外，評價淋巴結(jié)是否為轉(zhuǎn)移最基本的標(biāo)準(zhǔn)是淋巴結(jié)短徑，但有時反應(yīng)性、炎性增生淋巴結(jié)與轉(zhuǎn)移增大淋巴結(jié)僅靠短徑大小不易鑒別，而能譜CT掃描具有反映腫瘤同源性的特性，若增大淋巴結(jié)與癌灶能譜曲線走勢幾乎完全一致時，提示兩個感興趣區(qū)內(nèi)的病變物質(zhì)結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成的一致性較大，增大淋巴結(jié)與食管癌同源性可能較大，保證了診斷轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的準(zhǔn)確率。

研究表明[10]腫瘤分化程度越低,腫瘤細(xì)胞生長越快，其新生血管越豐富,新生腫瘤血管不同于成熟毛細(xì)血管，其管壁通透性往往較高，增強掃描注入碘劑后，碘劑在組織微血管充盈,越低分化組織的攝取速度及總量越高，因此可以通過能譜CT的碘含量鑒別腫瘤分化程度,腫瘤分化程度越差，其組織血管生長因子的分泌增加，新生血管增多，微血管密度增高，增強后碘劑沉積明顯,測量標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度值就會越高。

本研究中不同病理分級的食管癌各組間NIC值動脈期和NIC值靜脈期差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。分化程度越低，其標(biāo)準(zhǔn)碘濃度值越高，其原因可能是低分化腫瘤組織內(nèi)，直接或間接誘導(dǎo)新生血管形成的幾率增加，血供更為豐富，增強后碘劑沉積增多。各組間兩兩比較發(fā)現(xiàn)，中分化與低分化食管癌、高分化與低分化食管癌NIC值比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),而高分化與中分化食管癌NIC值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，這可能是因為中分化與高分化組腫瘤內(nèi)部構(gòu)成差異不夠顯著，腫瘤內(nèi)微血管密度差異不明顯，癌灶內(nèi)碘劑沉積差別不大所致。本研究中個別食管癌由于出現(xiàn)大面積液化壞死或鈣化，避開此區(qū)域測量影響了結(jié)果的準(zhǔn)確性，有研究表明[11]低分化食管癌發(fā)生液化壞死的概率更大。靜脈期70keV的CT值和K值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，而動脈期其兩者差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義，可能跟本研究中增強后隨著時間的延遲，碘劑在組織微血管逐漸充盈，靜脈期食管癌強化程度較動脈期增高，不同分化程度食管癌的差異在靜脈期表現(xiàn)更為顯著所致。

本研究通過ROC曲線分析結(jié)果得知靜脈期NIC曲線下面積最大，其診斷效能最大，選取1.87mg/mL作為診斷閾值，其敏感度和特異度均較高，分別為81.5%和89.9。所以寶石能譜CT成像的靜脈期碘定量分析對食管癌分化程度鑒別價值最高。

綜上所述，能譜CT掃描不僅可以對食管癌患者進行準(zhǔn)確術(shù)前分期評估，而且還可以根據(jù)能譜CT成像動、靜脈期NIC值、靜脈期70keV的CT值和能譜曲線斜率反映出食管癌的分化程度，為臨床分期、手術(shù)方案的制定與預(yù)后評估提供一定的應(yīng)用價值。