李伯龍， 彭心宇,， 喬 飛， 徐 強(qiáng)， 趙伯文

(1 石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院， 新疆 石河子 832000； 2 石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院， 新疆 石河子 832000)

能譜CT在肝膽疾病診斷中的應(yīng)用

李伯龍1， 彭心宇1,2， 喬 飛2， 徐 強(qiáng)1， 趙伯文1

(1 石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院， 新疆 石河子 832000； 2 石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院， 新疆 石河子 832000)

能譜CT成像是寶石探頭和強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)后處理技術(shù)的完美結(jié)合，是對(duì)傳統(tǒng)CT的一次技術(shù)革命。對(duì)能譜CT在肝臟、膽囊疾病中的診斷應(yīng)用作一綜述?？偨Y(jié)了能譜CT的單能量圖像、能譜曲線、物質(zhì)分離與定量以及有效原子序數(shù)等技術(shù)在肝膽疾病診斷及鑒別方面的應(yīng)用價(jià)值，并分析其在發(fā)現(xiàn)微小病灶、低劑量、判斷同源性的優(yōu)勢(shì)所在。認(rèn)為能譜CT在腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)、鑒別及預(yù)后中有很多可探尋的方面。

肝膽病； 肝腫瘤； 體層攝影術(shù), X線計(jì)算機(jī)； 診斷； 綜述

肝臟是腫瘤的好發(fā)器官之一，其影像學(xué)表現(xiàn)有一定重疊，有時(shí)難以鑒別。能譜CT把能量分辨率和化學(xué)分辨率概念引入CT成像領(lǐng)域[1]，采用寶石探測(cè)器實(shí)現(xiàn)雙能量瞬時(shí)切換，通過(guò)對(duì)肝臟病灶能譜曲線的綜合分析，在優(yōu)化圖像質(zhì)量、對(duì)比噪聲比、進(jìn)行物質(zhì)定性定量分析等方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新文獻(xiàn)，對(duì)能譜CT的特征技術(shù)在肝臟、膽囊病灶成像中的應(yīng)用綜述如下。

1 能譜CT在肝膽疾病中的應(yīng)用

1.1 單能量成像 單能量成像是指處于某一能量水平的X線穿過(guò)物質(zhì)后發(fā)生衰減所產(chǎn)生的圖像[2]。當(dāng)處于某一能量水平時(shí)，病灶與背景之間的衰減差異最大，此能量水平就是該病灶的最佳單能量值，圖像噪聲比最小，病變顯示最清晰——單能量圖像和最佳對(duì)比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)，可以為臨床診療提供重要的參考依據(jù)。魯法美等[3]研究表明門靜脈期肝癌在70 keV具有最佳的CNR，肝局灶性結(jié)節(jié)增生在40 keV下具有最佳的CNR。最佳單能量圖像可顯著地提高肝結(jié)節(jié)和肝實(shí)質(zhì)的對(duì)比度[4]。Graser等[5]通過(guò)演算單能量圖像，發(fā)現(xiàn)能譜CT可顯著提高肝臟病灶的CNR。單能量圖像在提高肝臟病灶(肝癌、肝轉(zhuǎn)移瘤、肝血管瘤)對(duì)比噪聲比的同時(shí)降低圖像噪聲，顯著改善圖像質(zhì)量[6]。

同時(shí)能譜CT血管成像對(duì)于提高血管分支的顯示具有重要意義，通過(guò)對(duì)單能量圖像的選擇，可有效提高血管及其分支的顯示，從而提高CT血管成像的質(zhì)量，利用血管最佳CNR選擇門靜脈系統(tǒng)血管最佳單能量圖像，提高血管分辨率。Zhao等[7]研究顯示肝前型肝硬化門靜脈高壓患者在51 keV的圖像質(zhì)量較70 keV及混合能量下的圖像質(zhì)量分別提高約60%～70%、120%～150%。肝后型門靜脈高壓布加綜合征的患者選擇50 keV+70 keV融合圖像質(zhì)量可獲得最好的布加綜合征的靜脈圖像[8]。呂培杰[9]研究結(jié)果顯示肝癌最佳CNR為70 keV，此時(shí)圖像最清晰。單能量圖像不但對(duì)提高門靜脈血管分支顯示有重要意義，而且對(duì)提高肝膽細(xì)小動(dòng)脈的圖像質(zhì)量也有幫助，利用低濃度對(duì)比劑結(jié)合能譜CT平均最佳值(60.62±5.85) keV，可提供良好的膽囊動(dòng)脈的圖像質(zhì)量[10]。

1.2 能譜曲線 能譜CT成像可以獲得肝臟等組織器官、病灶特征和規(guī)律的能譜曲線，能譜曲線代表了感興趣區(qū)在不同keV下CT值的變化規(guī)律，不同組織或病灶的能譜曲線存在較明顯差異[11]。研究[1]發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源的病灶之間能譜曲線也不盡相同，通過(guò)測(cè)量感興趣區(qū)能譜曲線，可對(duì)病變性質(zhì)、同源性甚至病理分型作出判斷，為臨床診斷提供更多有價(jià)值的信息，提高診斷能力。能譜曲線可用于鑒別肝臟多種疾病，肝癌與肝局灶性結(jié)節(jié)增生在動(dòng)脈期和門靜脈期能譜曲線斜率特異性明顯[3]。利用門靜脈和脾臟能譜曲線斜率可進(jìn)行肝硬化患者的Child-Pugh分級(jí)，選擇合適的診斷閾值，使能譜曲線斜率區(qū)分Child-Pugh分級(jí)敏感度及特異度均達(dá)到60.0%以上[12]。肝血管瘤與肝轉(zhuǎn)移瘤病灶的動(dòng)脈期能譜曲線變化趨勢(shì)有明顯區(qū)別[13]。能譜曲線可用于傳統(tǒng)CT不易診斷的非典型肝膿腫，其能譜曲線斜率低于正常肝實(shí)質(zhì)，肝膿腫中心部分曲線近乎直線[14]。能譜曲線在膽囊疾病中也有一定價(jià)值，應(yīng)用能譜曲線斜率可發(fā)現(xiàn)陰性的膽囊結(jié)石或膽管結(jié)石[15]，利用能譜曲線可以對(duì)血管壁非鈣化性斑塊的性質(zhì)進(jìn)行分析，對(duì)目標(biāo)血管管壁的非鈣化性斑塊中的脂質(zhì)成分、纖維成分及血栓樣組織利用能譜曲線的特征表現(xiàn)進(jìn)行分析[16]。上述研究提示能譜CT可用于鑒別不同肝占位性病變，為肝包蟲、肝囊腫、肝轉(zhuǎn)移瘤的診斷提供了新思路，也為臨床治療提供更為精確、有價(jià)值的參考依據(jù)。

1.3 物質(zhì)分離與定量 由于水在人體組織內(nèi)廣泛存在，鈣在骨骼中含量較高，碘是最常用的造影劑，因此水、碘、鈣是能譜CT成像中常用的基物質(zhì)，也常用這些物質(zhì)分離技術(shù)診斷肝臟病變。在常規(guī)CT掃描中，病灶區(qū)的碘含量反映其供血情況，碘含量越高，表明供血越豐富。能譜CT可依據(jù)碘含量測(cè)定對(duì)肝癌病灶及經(jīng)肝動(dòng)脈化療栓塞術(shù)后栓塞部位進(jìn)行定量評(píng)估，更好地判斷病灶區(qū)域是否存在強(qiáng)化[17]。Brown等[18]研究指出，結(jié)合碘濃度定量分析、碘基圖像變化，可提高肝內(nèi)占位灶的檢出率和診斷準(zhǔn)確性，并可幫助及早發(fā)現(xiàn)富血供病變。Apfaltrer等[19]發(fā)現(xiàn)碘物質(zhì)與肝轉(zhuǎn)移性胃癌有密切相關(guān)性，利用物質(zhì)定量技術(shù)可鑒別診斷轉(zhuǎn)移性肝癌。同時(shí)碘基圖的應(yīng)用可鑒別肝血管瘤與肝癌[20]。肝硬化Child-Pugh C級(jí)門靜脈期的碘物質(zhì)濃度較正常肝臟明顯升高[21]。此外能譜還可定量分析肝脂肪含量和脂肪浸潤(rùn)，對(duì)肝脂肪含量進(jìn)行量化評(píng)估[22]。在膽囊結(jié)石方面，Chen等[23]研究發(fā)現(xiàn)能譜40 keV圖、鈣基圖和脂質(zhì)圖較傳統(tǒng)的復(fù)合能量圖像可提高膽囊結(jié)石的檢出率，表明能譜物質(zhì)分離與定量技術(shù)對(duì)多種疾病的診斷具有價(jià)值。

物質(zhì)分離與定量技術(shù)在門靜脈血管中亦有應(yīng)用，Kaza等[24]發(fā)現(xiàn)，碘基圖可用于鑒別門靜脈內(nèi)癌栓與單純血栓，這與Ascenti等[25]的研究結(jié)果一致，為肝癌患者的臨床治療和預(yù)后評(píng)估提供了有價(jià)值的信息。門靜脈灌注能譜測(cè)量動(dòng)脈碘濃度可用于評(píng)估肝硬化患者的Child-Pugh分級(jí)[26]食管靜脈曲張程度及出血風(fēng)險(xiǎn)[27-28]。Wu等[29]對(duì)65例患者血紅蛋白與能譜CT值相關(guān)性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)CT值和血紅蛋白含量之間的關(guān)系為CT值=13.015+0.245×血紅蛋白含量。能譜CT在物質(zhì)分離與定量的應(yīng)用主要集中在對(duì)病灶中碘物質(zhì)的分離和其濃度的測(cè)定，隨著研究的深入，肝臟病灶中鈣、鐵含量的測(cè)定也變成可能，根據(jù)其在組織中的含量來(lái)判斷病變程度。例如肝包蟲周圍纖維性囊壁鈣鹽沉積量與纖維囊壁形成進(jìn)程有關(guān)[30]，由此可比較肝病患者的肝損傷程度并探討預(yù)后。

1.4 有效原子序數(shù) 有效原子序數(shù)是能譜成像中對(duì)無(wú)機(jī)物精確分析的重要方法，能夠直接反映感興趣區(qū)域內(nèi)部無(wú)機(jī)物的有效原子序數(shù)，進(jìn)而對(duì)感興趣區(qū)內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行定性[31]。Sun等[32]采用能譜CT多參數(shù)成像，測(cè)定大鼠脂肪肝的脂肪含量，發(fā)現(xiàn)能譜CT 40 keV能量下CT值、有效原子序數(shù)中脂肪含量與病理學(xué)大鼠肝臟脂肪含量均有很強(qiáng)的相關(guān)性，其中脂肪含量與病理學(xué)肝脂肪含量相關(guān)性最大，準(zhǔn)確度最高。利用有效原子序數(shù)，對(duì)來(lái)源不同的腫瘤進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)，小細(xì)胞肺癌轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)、肺腺癌轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)分別與胃癌-食管癌轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的有效原子序數(shù)存在差異[33]。動(dòng)脈期的肝癌及肝癌肝內(nèi)轉(zhuǎn)移灶與肝轉(zhuǎn)移瘤，在標(biāo)化后的有效原子序數(shù)存在差異,有突出的診斷價(jià)值[34]。黃科峰等[35]研究表明能譜CT測(cè)定結(jié)石的平均有效原子序數(shù)可以較為準(zhǔn)確的判定結(jié)石的化學(xué)成分，相比物質(zhì)分離定量分析方法對(duì)結(jié)石的判定有了進(jìn)一步的發(fā)展。因此對(duì)膽囊結(jié)石或膽固醇型息肉行能譜CT物質(zhì)成份分析,可進(jìn)一步探明膽囊結(jié)石的形成原因[36]。

2 能譜CT在肝臟疾病診斷中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 早期診斷肝臟微小病變 肝臟微小病變常常在傳統(tǒng)CT圖像下無(wú)法識(shí)別，傳統(tǒng)CT依靠灰度改變發(fā)現(xiàn)病變，增強(qiáng)掃描時(shí)，在背景CT值及部分容積效應(yīng)等影響下，輕微碘劑分布引起的灰度改變有時(shí)并不能被分辨出來(lái)[2]，較小的病灶通過(guò)CT值判斷常誤差較大，容易出現(xiàn)誤判誤診，通過(guò)利用能譜參數(shù)可提高肝臟微小病變的檢出率。不同病灶在圖像背景噪聲不變的情況下存在最佳CNR，由此可得出最佳單能量圖像，從中可清晰分辨肝臟病灶與正常肝組織的差異，改善圖像質(zhì)量的同時(shí)可提高檢出率，有效避免了造影劑硬化偽影和容積效應(yīng)造成的小肝癌漏診和誤診。第3代能譜CT的肝臟虛擬平掃圖像可提高小肝病灶(≤1 cm)檢出率[37]。低keV圖像有利于提高肝臟病灶的檢出率，對(duì)局部小病灶的檢出更為敏感[38]。呂培杰[9]研究結(jié)果表明碘定量分析鑒別肝臟小血管瘤和小肝癌較常規(guī)CT的敏感度和特異度高，單能量成像及基物質(zhì)圖像對(duì)富血供的小肝癌有放大、突顯作用，避免了部分肝硬化背景的影響[39]。此外，肝轉(zhuǎn)移瘤與肝囊腫的典型CT表現(xiàn)較大時(shí)鑒別診斷并不困難，但在一些肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤增強(qiáng)掃描中的強(qiáng)化并不明顯，難以與小囊腫區(qū)分。而肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤與肝臟小囊腫具有不同的能譜曲線及能譜特征性物質(zhì)含量[40]，加之通過(guò)繪制腫瘤病灶的能量衰減曲線、散點(diǎn)圖和直方圖診斷病灶的成分和密度等，從而早期發(fā)現(xiàn)肝臟的微小病變。

2.2 鑒別病灶的來(lái)源及分期 肝癌早期病變與肝局灶性結(jié)節(jié)增生均屬于富血供病變，在傳統(tǒng)CT下很難準(zhǔn)確區(qū)分，CT能譜成像分析對(duì)肝癌和肝臟局灶性結(jié)節(jié)增生的檢出與鑒別診斷有一定的價(jià)值，動(dòng)脈期的病灶與正常肝組織碘濃度比值鑒別肝癌和肝臟局灶性結(jié)節(jié)增生的敏感度和特異度最高，均為100%，能提高檢出效能和診斷準(zhǔn)確性[41]。應(yīng)用能譜成像所獲得的能譜曲線斜率、碘含量等多項(xiàng)參數(shù)對(duì)肝細(xì)胞癌病灶進(jìn)行定量分析，為腫瘤組織病理分化程度的診斷提供依據(jù)，并可為肝細(xì)胞癌的臨床診治及預(yù)后評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)[42]。劉常緒等[43]研究發(fā)現(xiàn)肝癌患者(肝細(xì)胞癌20例、肝內(nèi)腫塊型膽管細(xì)胞癌14例)在55 keV下肝細(xì)胞癌的碘含量、能譜曲線斜率、標(biāo)準(zhǔn)化后碘含量與膽管細(xì)胞癌均存在差異。通過(guò)結(jié)直腸轉(zhuǎn)移瘤碘的定量分析對(duì)比，可突出轉(zhuǎn)移性肝腫瘤強(qiáng)化特征，有利于轉(zhuǎn)移性病灶和原發(fā)性肝癌的鑒別[44]。單能量成像與碘濃度的定量分析在鑒別肝細(xì)胞癌與肝血管肌脂肪瘤這2種不同來(lái)源的腫瘤時(shí)意義最大，術(shù)后證實(shí)與病理學(xué)檢查結(jié)果相符[45]。李婷婷等[46]研究發(fā)現(xiàn)能譜CT成像定量分析在平掃40 keV下鑒別肝單囊型包蟲和肝囊腫的敏感度(100%)和特異度最高(75%)，可對(duì)傳統(tǒng)CT無(wú)法鑒別的病灶進(jìn)行診斷。Yu等[47]使用單能量成像和碘含量定量技術(shù)區(qū)別肝癌壞死和肝膿腫。宗子健等[48]對(duì)胰腺占位的病理學(xué)檢查結(jié)果與能譜分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)能譜CT診斷良惡性腫瘤與術(shù)后病理學(xué)檢查結(jié)果符合率為91.3%，傳統(tǒng)CT符合率為82.6%，前者與病理學(xué)檢查結(jié)果一致性更強(qiáng)，符合率更高，可為臨床提供更加精確的術(shù)前診斷。在腫瘤分期方面，能譜分析T3期相比T4a期胃癌的胃周脂肪組織碘含量更高，靜脈期選定相應(yīng)的掃描時(shí)間，敏感度和特異度分別可達(dá)81.0%和85.0%[49]?？梢?jiàn)在區(qū)分腫瘤來(lái)源及分期方面，能譜具有較大潛力，可幫助臨床有效的降低漏診和誤診率。

2.3 低劑量 采用高濃度對(duì)比劑提高圖像質(zhì)量的同時(shí)，輻射劑量亦增加，加劇了對(duì)比劑相關(guān)性腎病的發(fā)生，而能譜CT的單能量成像和迭代重建技術(shù)能夠克服低劑量對(duì)圖像質(zhì)量的影響[50]，降低圖像噪聲,相比常規(guī)CT輻射劑量減少35.9%[51]。Ma等[52]使用能譜圖像60 keV與迭代重建技術(shù)，對(duì)比劑碘攝入量減少25%。國(guó)外研究[53]模擬更改微劑量的納米金作為肝臟造影劑行能譜掃描，可提升圖像質(zhì)量。在使用分團(tuán)注射門靜脈能譜成像技術(shù)后可清晰顯示門靜脈及其肝內(nèi)、外分支情況[54]。雙源CT全肝低劑量灌注可用于觀察經(jīng)頸靜脈肝內(nèi)門體分流術(shù)患者手術(shù)前后血流動(dòng)力學(xué)變化[55]。劉靜紅等[10]研究發(fā)現(xiàn)使用低濃度對(duì)比劑碘克沙醇270 mgI/ml結(jié)合能譜CT最佳單能量成像技術(shù)可提供良好的膽囊動(dòng)脈的圖像質(zhì)量，與高濃度的碘海醇350 mgI/ml比較降低了對(duì)比劑用量，其應(yīng)用有望降低對(duì)比劑的使用濃度，減少患者的輻射劑量。

2.4 評(píng)估治療效果 評(píng)估腫瘤患者治療后早期效果和有效監(jiān)測(cè)對(duì)預(yù)后至關(guān)重要，碘基圖可以對(duì)病灶碘含量進(jìn)行定量測(cè)定，從而直觀分析組織攝碘情況，反映肝癌治療后的血供變化[56]。Dai等[57]采用碘攝取容積測(cè)量代表整個(gè)存活腫瘤的碘含量，評(píng)價(jià)治療后反應(yīng)與國(guó)際上修正的實(shí)體瘤療效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具有一致性[58]。Lv等[59]研究發(fā)現(xiàn)能譜CT可用于評(píng)估血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體激酶抑制劑治療兔肝VX2肝腫瘤的效果，為臨床提供了腫瘤靶向治療早期效果的評(píng)估方法。能譜CT亦可用于評(píng)估腫瘤的同質(zhì)性，更準(zhǔn)確地識(shí)別殘余腫瘤復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移病灶，對(duì)肝癌經(jīng)肝動(dòng)脈化療栓塞術(shù)后進(jìn)行療效評(píng)價(jià)[60]。同時(shí)利用能譜CT物質(zhì)分離測(cè)量碘含量可評(píng)估肺、肝、腎臟病灶射頻消融術(shù)后腫瘤殘余情況[61]。

3 小結(jié)

綜上所述，能譜CT有助于提高肝膽疾病的臨床確診率，幫助鑒別傳統(tǒng)CT無(wú)法區(qū)別的疑難病灶，提供更清晰準(zhǔn)確的單能譜CT圖像，加之強(qiáng)大的后處理軟件提供的多參數(shù)支持，為今后疾病的診療提供可靠的臨床依據(jù)，與病理學(xué)診斷相互參考，有望大幅提高腫瘤患者預(yù)后的生存質(zhì)量。

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引證本文：LI BL, PENG XY, QIAO F, et al. Application of spectral computed tomography in diagnosis of liver and gallbladder diseases[J]. J Clin Hepatol, 2017, 33(3): 593-598. (in Chinese)

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(本文編輯：林 姣)

Application of spectral computed tomography in diagnosis of liver and gallbladder diseases

LIBolong,PENGXinyu,QIAOFei,etal.

(MedicalCollegeofShiheziUniversity,Shihezi，Xinjiang832000,China)

Spectral computed tomography (CT) is a perfect combination of diamond probe and strong computer processing technology and a technological revolution of traditional CT. This article reviews the application of spectral CT in the diagnosis of liver and gallbladder diseases. It summarizes the application value of monochromatic spectral CT imaging, spectral curve, material separation and quantitation, and effective atomic number in the diagnosis and differentiation of liver and gallbladder diseases and analyze the advantages of energy spectrum in identification of small lesions, low dose, and judgment of homology. It is pointed out that the application of spectral CT can be further explored in the aspects of early identification, differentiation, and prognosis of tumors.

liver & gallbladder diseases； liver neoplasms; tomography, X-Ray computed; diagnosis； review

10.3969/j.issn.1001-5256.2017.03.043

2016-10-13；

2016-11-10。

李伯龍(1989-)，男，主要從事肝膽胰腺外科方面的研究。

彭心宇，電子信箱：pengxinyu2000@sina.com。

R575； R445.4

A

1001-5256(2017)03-0593-06