馬來陽 孫鵬飛

MA Laiyang,SUN Pengfei.Department of Radiology,Lanzhou University Second Hospital,Lanzhou 730030,China

雙能量CT在胃癌影像評價中的臨床研究進(jìn)展

馬來陽 孫鵬飛*

胃癌是最常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，在臨床中主要根據(jù)CT對胃癌進(jìn)行分期及術(shù)前評估等。雙能量CT成像是近年來出現(xiàn)的一種新型檢查技術(shù)，與傳統(tǒng)CT比較，不僅能有效地提高胃癌診斷的準(zhǔn)確率和早期病灶的檢出率，同時也在胃癌病理分型、分化程度及術(shù)前評估中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。就雙能量CT的成像原理及其在胃癌臨床應(yīng)用中的價值進(jìn)行綜述。

雙能量CT；胃癌；病理分型；分化程度；術(shù)前評估

胃癌是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和病死率均居世界前列[1]。由于缺乏特異性癥狀，早期診斷率低，大部分胃癌診斷時已為中晚期，預(yù)后較差。超過70%的新發(fā)和死亡病例來自發(fā)展中國家，尤其是在亞洲東部和歐洲中東部[1-2]。因此，活體評價胃癌組織學(xué)類型、病理分期、周圍器官結(jié)構(gòu)受累情況等對制定治療方案及預(yù)后評估有重要意義。

1 常規(guī)螺旋CT在胃癌術(shù)前評價中的應(yīng)用

近年來，CT檢查技術(shù)已經(jīng)逐漸成為評價胃癌分期的首選方法。傳統(tǒng)多層螺旋CT能夠清晰顯示胃壁厚度、胃周脂肪間隙及鄰近淋巴結(jié)情況，可較準(zhǔn)確地進(jìn)行術(shù)前分期，但其主要通過觀察胃壁的厚度及密度、胃周脂肪間隙模糊程度、淋巴結(jié)的大小等進(jìn)行TNM分期，具有一定的主觀性和局限性；同時受胃腔充盈程度、胃周脂肪組織厚度、炎性反應(yīng)增生等因素影響，傳統(tǒng)螺旋CT在胃癌的檢出率及評價TNM分期的準(zhǔn)確率上存在較大的差異[3-4]。

2 雙能量CT在胃癌術(shù)前評價中的應(yīng)用

雙能量CT實(shí)現(xiàn)了CT檢查的多參數(shù)成像，并且可獲得多個單能譜影像，對胃癌的分期進(jìn)行定量分析，不僅能有效提高胃癌的檢出率和分期的準(zhǔn)確性，同時在判斷腫瘤的病理類型及分化程度方面也有很好的指導(dǎo)作用[5-6]。

2.1 CT能譜成像的基本原理及成像特點(diǎn)

2.1.1 基本原理 能譜成像是利用高 （140 kV）/低（80 kV）兩種電壓掃描后，通過數(shù)學(xué)解析獲得不同范圍的單能量CT影像[7-8]（例如GE公司的寶石CT可重建出40～140 keV的單能量影像，西門子公司的雙源CT可以重建出40～190 keV的單能量影像），通過相應(yīng)能量水平的X線衰減系數(shù)，可以反映不同物質(zhì)的能量水平。每種物質(zhì)都有特定的對X線衰減的吸收曲線，并且任一物質(zhì)的吸收系數(shù)可以用兩種基物質(zhì)的吸收系數(shù)來表達(dá)。水和碘是常用的兩種基物質(zhì)，通過計算任意兩種物質(zhì)不同能量下的吸收系數(shù)，即可確定該物質(zhì)的特征性吸收曲線，利用此特性可以分析物質(zhì)的成分[9-11]。

2.1.2 雙能量CT成像設(shè)備 目前臨床應(yīng)用較多的雙能量CT設(shè)備包括寶石能譜CT、雙源雙能CT等。寶石能譜CT是利用X線單球管高低電壓（80/140 kV）瞬時切換技術(shù)，在小于0.5 ms的時間內(nèi)，對幾乎同一位置進(jìn)行掃描，具有“同源，但不同向、不同時”的特點(diǎn)；而雙源雙能量CT是利用兩個X線球管（80/ 140 kV）同時掃描，兩個球管光束在機(jī)架中心點(diǎn)相互垂直，是一種“同時，但不同向、不同源”的掃描方式[8，11]。所以目前應(yīng)用于臨床的雙能量CT成像設(shè)備還不能滿足“同時、同向、同源”的要求，均是通過后處理的方法獲得雙能量的信息。

2.1.3 CT能譜成像的特點(diǎn) ①優(yōu)化影像質(zhì)量及對比噪聲比：可提供對比噪聲比（contrast-to-noise ratio, CNR）最佳的單能量影像，有助于提高胃癌病灶和正常胃壁間的衰減差異，有利于早期胃癌的檢出；②物質(zhì)分離與物質(zhì)組成分析：可以對基物質(zhì)（水，碘）進(jìn)行物質(zhì)密度成像和定量分析，常用于胃癌定性分析等；③能譜綜合分析：CT能譜成像不但能夠獲得基物質(zhì)密度值及其分布的影像，還能獲得不同keV水平的單能量影像，從而對病灶進(jìn)行多參數(shù)定量分析，可用于鑒別胃癌轉(zhuǎn)移性病灶與非轉(zhuǎn)移病灶[7，9-11]。

2.2 雙能量CT在胃癌病理分型及胃癌分化程度中的應(yīng)用 目前，CT已成為胃癌術(shù)前分期必不可少的成像方法，但在胃癌病理分型、分化程度評價中的應(yīng)用較少。研究表明，雙能量CT通過碘基圖、水基圖可以定量測量出病灶水和碘的濃度值等，而這些與腫瘤的組織分化程度有相關(guān)性，從而在評價胃癌病理分型及分化程度方面展現(xiàn)出其良好的臨床應(yīng)用前景[12-13]。

2.2.1 病理分型 胃癌分型方法眾多，主要根據(jù)組織形態(tài)、細(xì)胞類型及生物學(xué)特性等。Calik等[14]以腺管分化程度和胞漿內(nèi)黏液豐富度為指標(biāo)提出的分型被認(rèn)為有助于預(yù)后評估，其理論依據(jù)在于胞漿黏液及腺管分化程度均與預(yù)后有關(guān)。研究表明胃黏液腺癌的預(yù)后較非黏液腺癌差，因此術(shù)前準(zhǔn)確地評價黏液與非黏液腺癌對臨床有重要的指導(dǎo)意義[15]。陳等[12]研究發(fā)現(xiàn)胃非黏液腺癌組的碘濃度、碘濃度比均高于黏液腺癌組；印戒細(xì)胞癌雖屬于黏液腺癌，但增強(qiáng)后所測得的碘濃度卻明顯高于黏液腺癌。水作為另一種能譜成像基物質(zhì)，其濃度值在黏液與非黏液腺癌組間無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.2.2 分化程度 WHO根據(jù)分化程度將胃癌分為高分化、中分化、低分化3型[14]。陳等[12-13]的研究結(jié)果亦表明，低分化型胃癌碘濃度值高于中高分化型，且呈現(xiàn)出分化程度越低碘濃度越高的趨勢。同樣，水濃度在胃癌分化程度鑒別方面無統(tǒng)計學(xué)意義。影像、病理對照研究[14]發(fā)現(xiàn)胃癌分化程度越低，腫瘤局部的血管越多，CT強(qiáng)化越明顯。因此，胃癌分化程度與碘濃度有一定相關(guān)性。

病理學(xué)研究顯示進(jìn)展期胃癌常浸潤?quán)徑难芑蛄馨凸埽M(jìn)而發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，因此脈管系統(tǒng)受侵與否關(guān)系到腫瘤病人的手術(shù)方式及預(yù)后情況。浸潤型胃癌分化程度低、惡性度高，組織血管生成活躍、血供增多，而腫瘤新生微血管壁的高通透性進(jìn)一步增加胃癌血供，從而利用雙能量CT特有的物質(zhì)分離技術(shù)定量測量胃癌碘含量的高低。劉等[16]研究表明有脈管癌栓的胃癌黏膜碘濃度高于無脈管癌栓的胃癌黏膜，從而推測出胃癌的分化程度。

2.3 雙能量CT在胃癌術(shù)前評估中的應(yīng)用 目前，手術(shù)治療仍是胃癌治療最主要的方式之一，隨著胃癌診療的規(guī)范化，術(shù)前評估的重要性已得到廣泛的認(rèn)識，準(zhǔn)確的術(shù)前評估不僅是手術(shù)成功的保障，同時也為后期治療提供良好的依據(jù)。與傳統(tǒng)多層螺旋CT相比，雙能量CT不僅能在中晚期胃癌中準(zhǔn)確顯示病灶形態(tài)、周圍臟器侵犯、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，同時也在早期胃癌檢出率、胃周血管成像的清晰度等方面體現(xiàn)出其優(yōu)勢。因此，雙能量CT在胃癌術(shù)前TNM分期評估中扮演著重要角色[17-19]。

2.3.1 T分期 研究顯示[3]胃壁的正常厚度在5 mm以內(nèi)，而早期胃癌體積較小，在傳統(tǒng)CT掃描影像上僅憑觀察胃壁厚度及測量CT值常難以診斷。另外，因胃壁厚度受胃腔充盈程度、癌腫周圍反應(yīng)性改變及解剖差異等一系列因素的影響，傳統(tǒng)多層螺旋CT對病灶的檢出率及準(zhǔn)確率差異較大，早期胃癌的檢出率從40%～83%不等，而準(zhǔn)確度僅為15%，T分期準(zhǔn)確度為43%～82%。因此，傳統(tǒng)多層螺旋CT存在胃癌過度分期及分期不足等缺陷。雙能量CT可以利用最佳CNR曲線，找出最佳的單能量影像，增加病灶和正常胃壁的對比度，從而有利于小病灶的檢出[19-20]。胃癌的能譜曲線不同于正常的胃壁組織，由此推測可以利用能譜曲線分析癌腫在胃壁內(nèi)的侵犯范圍；同時，胃周脂肪組織碘濃度（能譜曲線）的變化規(guī)律可反映癌腫在胃周脂肪間隙內(nèi)的浸潤范圍，有研究者[6]發(fā)現(xiàn)利用單能模式重建動脈期及門靜脈期影像，進(jìn)行碘-脂肪物質(zhì)分離定量分析，測量胃癌周圍和正常胃周脂肪間隙內(nèi)的碘濃度值，受浸潤脂肪碘濃度高于無浸潤脂肪，從而明確手術(shù)切除范圍。另外，Pan等[17]采用70 keV影像獲得的信噪比可將胃癌T分期的準(zhǔn)確度從普通CT的74%提高到82%。雙能量CT可以通過多種綜合方式有效地提高胃癌的早期診斷率、準(zhǔn)確評價腫瘤的侵犯范圍。

2.3.2 N分期 除了原發(fā)灶的評價外，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移亦是術(shù)前評估的另一個重要指標(biāo)。胃癌有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是決定手術(shù)方式的關(guān)鍵，而進(jìn)展期胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移程度是重要的預(yù)后因素之一。然而如何診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移一直存在爭議，傳統(tǒng)CT檢查判定有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及其與預(yù)后的相關(guān)因素分析主要是根據(jù)淋巴結(jié)數(shù)目、淋巴結(jié)大小及強(qiáng)化情況。Fukuya等[21]以淋巴結(jié)>5 mm為標(biāo)準(zhǔn)，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的敏感度和特異度分別為75%和42%。而臨床工作中發(fā)現(xiàn)較小的淋巴結(jié)也常發(fā)生轉(zhuǎn)移，炎性反應(yīng)性淋巴結(jié)直徑亦可超過10 mm，因此淋巴結(jié)的CT形態(tài)學(xué)評價有其局限性。Kwee等[22]研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)多層螺旋CT檢查淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移敏感度及特異度分別為80%和77.8%，而超聲內(nèi)鏡評價淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確度為65%～77%[23]。雙能量CT的出現(xiàn)為N分期提供了新的評價手段，Lv等[24]通過對管狀腺癌、印戒細(xì)胞癌的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)和非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)進(jìn)行能譜分析，發(fā)現(xiàn)在動脈期兩組轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)之間的碘濃度、碘濃度比等有差異，從而可以區(qū)分淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移情況。Li等[25]利用寶石CT能譜最佳keV及信噪比準(zhǔn)確地測量淋巴結(jié)的能譜數(shù)據(jù)，使用K最鄰近結(jié)點(diǎn)算法 （K-nearest neighbor algorithm,KNN）將淋巴結(jié)分期的總體準(zhǔn)確度提高到96.33%。亦有研究者[26]利用最佳keV和優(yōu)化能量影像進(jìn)行N分期，將其總體精確度分別提高到82%和85%。

2.3.3 M分期 肝、肺及腹膜是胃癌轉(zhuǎn)移的好發(fā)部位，CT檢查已成為檢測胃癌轉(zhuǎn)移灶的常規(guī)方法。傳統(tǒng)CT增強(qiáng)檢查可鑒別肝內(nèi)及肺內(nèi)部分轉(zhuǎn)移灶，然而對于肝內(nèi)小轉(zhuǎn)移瘤、小囊腫及肺內(nèi)孤立性結(jié)節(jié)灶較難判斷。有研究者分析了肝臟轉(zhuǎn)移瘤灶能譜特征，并與肝細(xì)胞肝癌能譜進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移瘤與肝細(xì)胞肝癌能譜特征存在較大差異，而與原發(fā)腫瘤能譜特征接近[27]。Lv等[24]亦發(fā)現(xiàn)肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤與肝臟小囊腫具有不同的能譜曲線及能譜特征，CT能譜能有效地將兩者鑒別開來。基于不同物質(zhì)對能量的吸收特征不同，通過對病灶動態(tài)增強(qiáng)各期的CT能譜特征進(jìn)行分析，以發(fā)現(xiàn)其基物質(zhì)、水與碘、單能量、質(zhì)子及能譜曲線等的形態(tài)特征與胃癌的相似性，以推測出源于胃的轉(zhuǎn)移瘤。

2.4 雙能量CT在胃癌外周血管中的研究 隨著外科學(xué)的迅速發(fā)展，腹腔鏡胃癌根治術(shù)和進(jìn)展期胃癌的多臟器聯(lián)合切除根治術(shù)在安全性和可行性方面已初步成熟，但有效清除血管周圍相關(guān)淋巴結(jié)并非易事，曾有胃癌術(shù)中肝動脈受損的報道[28]。因此，術(shù)前準(zhǔn)確評價胃周血管顯得尤為重要。與傳統(tǒng)CTA比較，雙能量CT最佳單能量技術(shù)對胃周動脈的顯示優(yōu)于混合能量影像，并能清晰、直觀地顯示胃腫瘤的供血動脈及其與腫瘤的關(guān)系，為術(shù)前了解胃周血管解剖提供了一種有效的評估手段[29]。

3 展望

綜上所述，CT能譜技術(shù)是近年來研究的熱點(diǎn)，通過能譜曲線、基物質(zhì)濃度測定和單能量影像等多參數(shù)分析，有望在胃癌病理分型及分化程度方面有新的發(fā)現(xiàn)，而且可更精確地評價胃癌TNM分期、胃周血管情況，雙能量CT的出現(xiàn)和應(yīng)用為胃癌術(shù)前評估帶來更多的定量信息，將CT診斷從形態(tài)學(xué)帶入功能學(xué)領(lǐng)域。雖然目前國內(nèi)外對于雙能量CT的研究還處于探索階段,但相信隨著雙能量CT技術(shù)的不斷進(jìn)步，CT能譜技術(shù)在胃癌的早期檢測、病理分型、分化程度及術(shù)前評價等方面將會發(fā)揮重要作用，對胃癌病人的治療及預(yù)后有重要意義。

[1]Jemal A,Bray F,Center MM,et al.Global cancer statistics[J].CA Cancer J Clin,2011,61:69-90.

[2] Correa P.Gastric cancer:overview[J].Gastroenterol Clin North Am, 2013,42:211-217.

[3] Lee MH,Choi D,Park MJ,et al.Gastric cancer:imaging and staging with MDCT based on the 7th AJCC guidelines[J].Abdom Imaging, 2012,37:531-540.

[4] Yarmenitis SD.Imaging Findings in Gastrointestinal Cancer: Esophagus,Stomach[M]//Imaging in Clinical Oncology.Milan：Springer,2014:363-369.

[5] Kar?aalt?ncaba M,AktaA.Dual-energy CT revisited with multidetector CT:review of principles and clinical applications[J].Diagn Interv Radiol,2011,17:181-194.

[6] Bolus DN.Dual energy CT application in the abdomen[J].Current Radiol Reports,2013,1:269-276.

[7]Yu L,Leng S,McCollough CH.Dual-energy CT-based monochromatic imaging[J].AJR,2012,199(5suppl):S9-S15.

[8] Johnson TRC.Dual-energy CT:general principles[J].AJR,2012, 199(5 suppl):S3-S8.

[9] Silva AC,Morse BG,Hara AK,et al.Dual-energy(spectral)CT: applications in abdominal imaging[J].Radiographics,2011,31: 1031-1046.

[10]Graser A,Johnson TRC,Chandarana H,et al.Dual energy CT:preliminary observations and potential clinical applications in the abdomen[J].Eur Radiol,2009,19:13-23.

[11]Zhang D,Li X,Liu B.Objective characterization of GE discovery CT750 HD scanner:gemstone spectral imaging mode[J].Med Phys, 2011,38:1178.

[12]陳麗紅,段青,薛蘊(yùn)菁,等.CT能譜成像在術(shù)前評估胃癌患者病理類型的臨床價值[J].中華放射學(xué)雜志,2013,47:634-637.

[13]陳麗紅,薛蘊(yùn)菁,段青,等.CT能譜成像定量評估胃癌分化程度[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2013,29:225-229.

[14]Calik M,Calik I,Demirci E,et al.Goseki grade and tumour location influence survival of patients with gastric cancer[J].Asian Pac J Cancer Prev:APJCP,2014,15:1429-1434.

[15]Ryu SY,Kim HG,Lee JH,et al.Prognosis of early mucinous gastric carcinoma[J].Ann Surg Treat Res,2014,87:5-8.

[16]劉玉良,張曉鵬,唐磊,等.能譜CT分析進(jìn)展期胃癌碘含量與脈管癌栓的相關(guān)性[J].中國介入影像與治療學(xué),2013,10:413-417.

[17]Pan Z,Pang L,Ding B,et al.Gastric cancer staging with dual energy spectral CT imaging[J].PLoS One,2013,8:e53651.

[18]Agrawal MD,Pinho DF,Kulkarni NM,et al.Oncologic applications of dual-energy CT in the abdomen[J].Radiographics,2014,34: 589-612.

[19]Marin D,Boll DT,Mileto A,et al.State of the art:dual-energy ct of the abdomen[J].Radiology,2014,271:327-342.

[20]Maturen KE,Kaza RK,Liu PS,et al.“Sweet spot”for endoleak detection:optimizing contrast to noise using low keV reconstructions from fast-switch kVp kV dual energy CT[J].J Comput Assist Tomogr, 2012,36:83-87.

[21]Fukuya T,Honda H,Hayashi T,et al.Lymph-node metastases: efficacy for detection with helical CT in patients with gastric cancer [J].Radiology,1995,197:705-711.

[22]Kwee RM,Kwee TC.Imaging in assessing lymph node status in gastric cancer[J].Gastric Cancer,2009,12:6-22.

[23]Lei C,Huang L,Wang Y,et al.Comparison of MRI and endoscope ultrasound detection in preoperative T/N staging of gastric cancer[J]. Mo Clin Oncol,2013,1:699-702.

[24]Lv P,Lin XZ,Li J,et al.Differentiation of small hepatic hemangioma from small hepatocellular carcinoma:recently introduced spectral CT method[J].Radiology,2011,259:720-729.

[25]Li C,Zhang S,Zhang H,et al.Using the K-nearest neighbor algorithm for the classification of lymph node metastasis in gastric cancer[J].Comput Math Methods Med,2012,2012:876545.

[26]Heye T,Nelson RC,Ho LM,et al.Dual-energy CT applications in the abdomen[J].AJR,2012,199(5suppl):S64-S70.

[27]Yamada Y,Jinzaki M,Tanami Y,et al.Virtual monochromatic spectralimagingforthe evaluation ofhypovascularhepatic metastases:the optimal monochromatic level with fast kilovoltage switching dual-energy computed tomography[J].Invest Radiol, 2012,47:292-298.

[28]Miyaki A,Imamura K,Kobayashi R,et al.Preoperative assessment ofperigastric vascular anatomy by multidetector computed tomography angiogram for laparoscopy-assisted gastrectomy[J]. Langenbeck Arch Surg,2012,397:945-950.

[29]林宗偉,韓高雄,羅瓊.雙源CT在腹腔鏡胃癌術(shù)前血管評估中的應(yīng)用[J].中國實(shí)用外科雜志,2011,5:445-446.

（收稿2014－6－18）

The clinical research progress of dual-energy CT in imaging evaluation of gastric cancer

Gastric cancer is the most common malignant tumor of digestive system and CT examination is mainly used for gastric cancer staging and preoperative evaluation in clinic.Dual-energy CT imaging technology is a newly emerged examination technique in recent years,it can not only effectively improve the diagnostic accuracy of gastric cancer and detection rate of early lesions but also show unique advantages in gastric cancer pathology classification,degree of differentiation and preoperative assessment compared with conventional CT.This review was focused on the principle of dual-energy CT and the clinical application value of dual-energy CT in gastric cancer.

Dual-energy CT;Gastric cancer;Pathological type;Histodifferentiation;Preoperative evaluation

10.3874/j.issn.1674-1897.2015.01.Z0109

MA Laiyang,SUN Pengfei.Department of Radiology,Lanzhou University Second Hospital,Lanzhou 730030,China

730030蘭州，蘭州大學(xué)第二醫(yī)院放射科

孫鵬飛，E-mail：sunpengfeiby@163.com

*審校者