寶石能譜CT成像在肝轉移瘤診斷及療效評價中的應用

張旭婷,劉 琪，任基偉(綜述)，靳宏星※(審校)

(1.山西醫科大學附屬腫瘤醫院MR/CT室，太原 030001； 2.山西省腫瘤醫院MR/CT室，太原 030013)

近來，利用寶石能譜CT成像(gemstone spectral CT imaging，GSI)對腫瘤病灶的能譜特征進行綜合分析，已成為影像學及臨床腫瘤學研究的熱門課題。GSI作為一種新的影像學檢查方法，以瞬時雙千伏峰位(kilovolts peak，kVp)為核心技術，實現了高清、低劑量成像，其在硬化偽影消除、物質分離與物質組成分析、優化圖像質量、對比噪聲比及能譜鑒別診斷等方面較常規CT成像有著顯著的優勢和突破[1-2]。GSI通過對原始數據的處理，可獲得多種單能譜圖像和不同基物質圖像，綜合分析增強各期能譜特征，有利于對腫瘤的定位、定性做出準確判斷[3-4]。與常規掃描模式相比，GSI能準確、完善地評價肝轉移瘤的診斷、治療及治療后的血流動力學變化，為肝轉移瘤的診斷及療效評價提供了更加可靠的影像學依據。

1 GSI的優勢

GSI應用具有較高純度和較高通透性的全新探測器材料，實現了雙Kvp的瞬時切換及單能量CT成像，其密度分辨率和空間分辨率是目前最高的，為疾病的準確定性、明確定位、快速診斷和及時制訂治療方案提供更為可靠的信息[5]。

1.1優化圖像質量及對比噪聲比 GSI可通過選擇最佳千電子伏(kilo electronvolt，kev)提高圖像質量。趙麗琴等[6]的研究結果表明，肝硬化肝內外門靜脈成像最佳單能量為51 kev，肝內、外門靜脈51 kev單能量成像載噪比(carrier noise ratio，CNR)較混合能量高出100%，故GSI掃描對提高主觀評判圖像質量有意義。

1.2物質密度定量分析 GSI可進行基物質分析。GSI碘基圖像可直接測定碘含量及均一化的碘含量，從而間接反映不同病變及不同病變進展階段的血供情況。王明亮等[7]研究結果顯示，不同濃度含碘對比劑溶液碘含量的測量值與真實值之間有顯著相關性，碘含量測量值與真實值的差異無統計學意義。

1.3偽影消除 GSI所產生的單能量圖像彌補了傳統CT圖像產生射線硬化偽影的不足，結合金屬偽影消除技術(metal articacts reduction system，MARs)可提供優質圖像，從而為顱腦成像、顱內動脈瘤栓塞術后、骨與關節金屬植入物術后復查的診斷提供了更多的有效信息。

1.4小病灶檢出 GSI有利于小病灶的檢出及鑒別診斷。GSI可同時提供多種單能量圖像和基物質圖像，優化了圖像質量并提高了對比度，從而提高了小病灶的檢出率。呂培杰[8]的研究結果表明，GSI碘定量分析鑒別肝臟小血管瘤和小肝癌較常規CT的敏感性和特異性高，同時能譜CT的多種單能量成像及基物質圖像對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。

1.5物質分離鑒別診斷 GSI可進行物質分離鑒別。Qu等[9]的研究顯示，能譜CT 可以準確界定腎結石的分類，而且能夠依據有效原子序數判定結石類型。

2 GSI對肝轉移瘤的診斷價值

肝臟血液供應豐富，具有門靜脈和肝動脈雙重供血，全身各部位腫瘤特別是消化道腫瘤出現肝轉移的情況十分常見[10]。目前多排螺旋計算機斷層攝像術(multisliced computed tomography，MSCT)是診斷肝臟轉移瘤的主要方法之一，其診斷典型轉移瘤并不困難，但有研究顯示，常規CT增強掃描或MR檢查定性診斷肝臟微小轉移瘤或乏血供的轉移灶較為困難，且檢出率不高[11]。GSI對肝轉移瘤的診斷具有獨特的優勢與價值。

2.1GSI對微小肝轉移瘤的診斷 能譜衰減曲線與組成物質的化學分子結構明顯相關，不同能譜衰減曲線反映不同化學構成的組織，由此可以區分人體內不同化學成分[12-14]，能譜衰減曲線的差異也可通過能譜衰減曲線的斜率來評價。楊璐等[15]的研究結果顯示，肝臟微小轉移瘤的能譜曲線均呈速降型，平均斜率為(0.91±0.27)；肝臟小囊腫的曲線呈緩慢下降型，平均斜率為(0.43±0.14)；肝臟微小轉移瘤的能譜曲線斜率顯著大于肝臟小囊腫(t=6.831，P<0.001)。

對比劑的主要成分是碘，以碘和水作為最常用的基物質對，GSI碘基圖可進行碘定量分析。楊璐等[15]研究顯示，肝臟微小轉移瘤的碘(水)濃度、水(碘)濃度[(10.83±3.18) g/L、(1030.24±11.72) g/L]、有效原子序數(8.26±0.19)均顯著高于肝臟小囊腫的碘(水)濃度、水(碘)濃度[(5.04±1.68) g/L、(1005.964±5.79) g/L]及有效原子序數(7.89±0.11)。故GSI能夠提高微小肝轉移瘤診斷的準確性。

2.2GSI對肝臟乏血供轉移瘤的診斷 GSI低能量可提高強化病變與正常肝組織間CT值的對比度以及組織間的對比度，故對于肝內多發性乏血供轉移灶，單能圖像能夠提高病灶的檢出率，較清楚顯示病變確切的大小及范圍[16]。周茂義等[17]選取肝臟乏血供小轉移瘤患者12例共46個轉移灶進行GSI檢查，通過測量轉移瘤最佳CNR的kev得出動靜脈期68 kev圖像的CNR以及病灶與肝實質的CT值差值均顯著高于混合能量圖像(P<0.05)。GSI可以提高肝臟乏血供小轉移癌的檢出率，單能量圖像能增加病灶與正常組織的對比，可為病情的評價提供更多的信息。葉曉華等[18]的研究結果表明，肝臟病變的最佳單能量為70 kev，此時能夠顯著提高病變與正常肝實質的對比度，從而為肝內小病灶及多發病灶的影像診斷提供有效信息。

2.3肝轉移瘤的治療手段及療效評價 肝轉移瘤治療的最佳選擇為手術切除，其可明顯提高患者的生存率，但往往因肝內存在多發轉移和(或)出現肝外轉移灶，部分患者無法進行手術切除。目前該部分患者多采用非手術方法進行治療(化療、放療、分子靶向治療等)[19-21]。腫瘤治療后的療效評價是臨床醫師選擇最優治療方案或調整適合患者治療方案的重要依據[20-21]。傳統影像學方法主要觀察腫瘤的形態學變化，但是腫瘤大小變化多發生于化療后3～6個月[22]，這時調整治療方案可能已經錯過最佳時機。早期評價腫瘤大小有助于制訂更為有效的治療方案，包括藥物劑量、用藥次數以及藥物無效時的及時停止與更換,避免不良反應以及進一步經濟負擔的產生，這些從客觀上要求臨床提供更好的早期療效評價方法。

臨床評價肝轉移瘤療效的手段較多，包括CT灌注成像技術、核醫學蛋白顯像或灌注成像技術、超聲造影技術、MR彌散成像技術、正電子發射型計算機斷層顯像(positron emission tomography-computed tomography,PET-CT)技術等，為無創性評價腫瘤化療前后血供的改變提供了可能。臨床試驗表明，GSI用于定量診斷較常規CT在物質成分評價方面有較好的優越性[2]。通過測量局部組織的碘聚集量，可以得到局部組織的血流灌注量，從而反映微循環水平組織器官的血流灌注情況。王明亮等[23]通過對荷瘤鼠體內胰腺癌的碘含量進行測定，從而監測抗血管生成治療前后腫瘤內碘含量的變化，進而評估腫瘤的微循環灌注參數。該方法可用于評估活體內腫瘤抗血管生成治療的療效。

3 GSI在肝轉移瘤診斷及療效評價中的優缺點

GSI作為一種新的影像學技術，在肝轉移瘤診療及療效評價中具有明顯的優勢與應用前景。

3.1GSI可提高微小肝轉移瘤病灶的檢出率 傳統混合能量CT對部分微小轉移癌病灶的顯示呈等密度，因而常出現漏診。單能低能量X線成像可顯著提高組織間的對比度，有助于小病灶的檢出。進一步研究表明，對一些通過混合能量圖像和單能圖像都不能夠清楚顯示的小病灶，碘基圖可明確顯示[24]。因此，通過能譜成像可有效、準確的判斷肝轉移瘤治療后的微小殘留病灶，提高其檢出率，為準確評價療效、指導最佳治療方案的選擇提供依據。肝轉移瘤介入治療后的患者，由于血流動力學的變化使病變與周圍組織間的對比差，但在低能量下強化病變與正常肝組織間CT值差值增加，組織間的對比度增加，因此對于肝內多發性乏血供轉移灶，單能圖像可以增加病灶的檢出率，較好的顯示病變確切的大小及范圍[25]。

3.2GSI可提高肝轉移瘤病灶治療前后變化測量的敏感性 血管靶向治療是治療肝轉移瘤的新的治療手段，其以病灶內部出現壞死為主，但病灶大小未見顯著變化。傳統的評價方法不能全面地反映轉移瘤的治療效果，而GSI可全面反映腫瘤的大小、密度，同時顯示功能信息。GSI通過物質分離技術，可以清楚地判斷對比劑(碘)的分布以及病變治療前后出現囊變壞死的變化程度。GSI還可通過水基和碘基圖像分析病灶碘攝入量的分布，由于碘含量變化的敏感性高于傳統CT值變化，故通過測量病灶治療前后碘濃度變化評估轉移病灶的治療效果，較傳統CT值測量更準確、更敏感。

3.3GSI對肝轉移瘤治療前后病灶變化的定量診斷 腫瘤形態學變化通常晚于腫瘤的血管變化，所以形態學評價并不能滿足療效評價的要求。與傳統CT值相比，能譜模式掃描獲得的單能量下的CT值與碘濃度有更高的相關性，表明單能量下的CT值誤差更小、更準確，更能反映真實的碘濃度[25-26]。GSI的碘基圖像及水基圖像可以對物質密度進行定量測定，較傳統CT值測量對物質成分的評價更為準確、更具說服力。通過對局部組織碘聚集量的測量，間接反映組織器官的血流灌注。GSI碘基圖可準確定量測定碘含量，無論是在靜止亦或是特定的運動狀態下，定量測量都顯示了更高的穩定性。通過對肝轉移瘤治療前后病灶內碘含量的測定，可準確反映病灶血流動力學變化，更能全面反映肝轉移瘤治療后病灶的壞死程度及是否存在殘留。

3.4GSI可以提示肝轉移瘤的不同組織來源 腫瘤治療的療效反應不同，不同實質器官、同一部位不同組織來源的腫瘤其治療療效是不同的，常規影像學檢查無法判斷肝轉移瘤的原發病變，或當多元病變同時存在時無法判別肝轉移瘤的組織來源，此時需要確定其性質從而指導治療方案的制訂。能譜CT的臨床研究及基礎研究顯示，傳統CT值相同的糖水和鹽水，其單能量衰減曲線不同[27]，故GSI在鑒別物質成分方面有一定突破，對于不同實質臟器的腫瘤、同一部位轉移灶不同原發灶的腫瘤以及同一病灶內的不同物質成分，其單能量衰減曲線是不同的，它們的物質含量分布圖(散點圖、直方圖)、物質分離圖像的表現不同。綜合分析其能譜特征可為病灶的定位及定性提供有效信息。通過分析觀察能譜曲線，曲線的斜率可以半定量測定病變成分的相似性，從而為病變的性質和起源提供一定指導價值，指導治療方案的選擇。

4 GSI在肝轉移瘤診斷及療效評價應用的缺點

GSI技術對肝轉移瘤診療及療效評價仍存在很多問題及缺陷：GSI技術中感興趣區域的選擇主觀因素影響大，由于人為因素能譜曲線斜率變化大；②增強的不同時相所選擇的單能量的最佳CNR值不同。針對此，需在長期實踐中不斷優化GSI相關掃描技術和量化掃描參數。

5 小 結

GSI技術可以增加微小肝轉移瘤病灶、乏血供病灶與正常肝組織間的對比度，優化圖像質量，結合碘基圖像觀察及定量分析可明顯提高肝轉移癌治療前后病灶變化的檢出率，準確全面反映病灶情況，同時顯示病灶的相關功能和解剖信息，有效監測和早期評價肝轉移瘤治療的療效，從而指導下一步治療。GSI對肝轉移瘤性質及不同組織來源的判斷有一定指導意義。GSI有較好的臨床應用前景，但由于GSI技術掃描缺乏規范性、標準化，其要真正用于臨床，還有大量更加嚴謹、細致的研究工作要做。

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