能譜CT在評價植入125I放射粒子治療肺癌的早期療效中的應用

張銘 沈加林

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能譜CT在評價植入125I放射粒子治療肺癌的早期療效中的應用

張銘 沈加林

目的 初步探討能譜CT參數在植入125I放射粒子治療肺癌的早期療效評估中的應用。方法 收集經臨床和病理證實的肺癌患者50例，其中腺癌35例，鱗癌15例。分別于CT引導下植入125I放射粒子治療前及治療后早期(<1個月)進行能譜CT增強掃描，獲得動脈期、靜脈期圖像，得到碘基物質圖像、水基物質圖像、70keV水平的單能量圖像和能譜曲線斜率，并對治療前后的數據進行對比分析。結果 50例患者病灶經植入125I放射粒子治療后的碘基值(iodine content,IC)、70keVCT值、能譜曲線斜率均較前明顯減低，差異有統計學意義(P均<0.05)，水(碘)基含量均低于治療前，動脈期水基值治療前后的差異無統計學意義(P>0.05)，而靜脈期水基值治療前后的差異有統計學意義(P<0.05)。結論 能譜CT可反映125I放射粒子治療前后病灶的血供特點及灌注程度變化，有助于125I放射粒子治療肺癌的早期療效評估。

肺癌；療效評估；能譜CT；碘基值

全球每年因肺癌而死亡的病例達120萬[1]依據中國腫瘤登記中心最新披露的研究數據顯示，在我國肺癌的發病率與死亡率呈不斷上升趨勢，均已排在第一位[2]。125I放射粒子植入已經成為肺部惡性腫瘤的重要治療手段。但是，肺部惡性腫瘤患者植入125I放射粒子治療后療效的早期評價依然缺乏較好的方法。寶石能譜CT(Discovery CT750 HD, GE Healthcare，Milwaukee，USA)最近幾年才開始進入臨床，通過其特有的物質分離技術，可分離出多種不同基物質圖像數據(如水、碘、鈣、脂肪等)，并且可以定量測定并分析基物質濃度值。本組研究回顧性分析50例肺癌患者125I放射粒子植入治療前后的能譜CT相關參數，以初步探討能譜CT相關參數在評價125I放射粒子植入治療肺癌早期療效中的應用價值。

資料與方法

一、一般資料

搜集上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院東院腫瘤介入科2013年10 月至2014 年11月經病理證實的肺癌50例患者，其中男33例，女17例，年齡45-76歲，平均年齡(63±5.8)歲，包括腺癌34例，鱗癌16例；所有患者均行CT引導下經皮穿刺125I放射粒子植入治療，并分別于粒子植入治療前及治療后1個月左右進行能譜CT檢查。

二、檢查方法

采用GE Healthcare Discovery HD 750 CT，對所有患者于粒子植入前及植入后行能譜CT增強掃描，即動脈期以及靜脈期增強掃描。掃描參數如下：兩種不同的管電壓80kVp 與140kVp 瞬時切換，管電流600mA，層厚1.25mm，間隔1.25mm，矩陣512×512，螺距1.375 ∶1，轉速0.8s/r。增強掃描使用非離子型對比劑優維顯300mgI/mL，劑量70mL，加入30mL生理鹽水，注射速度為4.0mL/s，動脈期、靜脈期掃描時間分別為注射造影劑后25、55s。患者均簽署知情同意書。

三、測量與分析

能譜CT掃描后的圖像被傳送到專業工作站AW4.4 上(GE Health-Care，USA)進行處理分析，生成碘—水基物質圖像，載入寶石能譜成像瀏覽器(GSI viewer)軟件上，選擇碘基圖像并對圖像進行分析及數據測量：ROI占病灶實性成分70%以上，盡量避開囊變、壞死、鈣化、血管區及粒子偽影區。測量ROI動脈期、靜脈期70keV CT值(HU)，碘(水)基質濃度值及水(碘)基質濃度值(g/L)。在能譜圖像上(40-140keV)獲得病灶CT值衰減曲線，計算能譜曲線斜率，計算公式：斜率=(HU40keV-HU100keV)/|40keV-100keV|。

四、統計學分析

結 果

肺癌經125I放射粒子植入治療前、后的能譜相關參數分析結果(見表1、圖1)。經125I放射粒子植入治療后，病灶動脈期、靜脈期的碘(水)濃度、70keV水平CT 值及相關能譜曲線斜率均較治療前減低，差異均有統計學意義(P均<0.05)。水(碘)基含量低于治療前，動脈期差異無統計學意義(P>0.05)，靜脈期差異有統計學意義(P<0.05)。

表1 肺癌經125I粒子植入治療前后能譜CT相關參數

討 論

125I粒子植入治療是將放射性粒子永久性植入腫瘤病灶，利用其持續釋放出的低能量γ射線，可有效殺滅腫瘤細胞并控制腫瘤細胞的再增殖、再修復。目前已成為不可切除肺癌和部分轉移性肺腫瘤的有效治療手段[3-4]。目前臨床上主要應用常規胸部CT掃描[5],根據實體腫瘤治療評價標準(RECIST)及WHO標準，主要以腫瘤病灶的體積的變化來評價治療療效。但是腫瘤組織代謝及生理功能的變化要早于腫瘤組織形態的變化。隨著技術的發展以及研究的深入，對以形態學測量為基礎的WHO及RECIST評估方法質疑之聲越來越多[6]。這就使得臨床迫切需要一種功能學的評價指標，可以在早期準確的對患者的125I粒子治療效果做出評價。

能譜CT成像是近年來新興的雙能量成像技術，采用單X線管瞬時切換技術，獲取2組不同能量數據，同時分別生成40-140 kev水平下的101組單能量圖像，并得到物質的能譜曲線及物質分離圖像，如水基圖、碘基圖等[7]。單能量圖像不但能較好的消除硬化偽影，改善普通CT的CT值漂移，而且可以提高密度分辨率及信噪比，使病灶的顯示更清晰[8-9]。放射性粒子會帶來金屬偽影，普通CT在測量腫塊CT值時經常受到影響，而能譜CT單能A、B 粒子治療前后能譜曲線；C、D 粒子治療前后70KevCT值；E、F 粒子治療前后碘(水)基圖；G、H 粒子治療前后水(碘)圖量圖像很好的解決這個問題[9]。物質的能譜曲線代表的是物質的CT值與X線能量的相關關系，反映的是該物質的衰減特性，不同的能譜曲線理論上對應著不同的物質。因人體組織含有大量的水，而造影劑又含有碘元素，故本組研究以碘一水作為基物質進行能譜成像，可較為準確、客觀的反映病灶特點，并可對其進行定量分析[11-12]。

圖1 患者男，62歲，左肺下葉腺癌

本研究對50例肺癌患者分別于125I粒子植入治療前及治療后的早期行能譜CT掃描，收集處理能譜相關數據，發現經植入125I放射粒子治療后的碘基含量(iodine content, IC)、70keVCT值、能譜曲線斜率均較前明顯減低。肺癌病灶由血管、腫瘤實質及間質組成，主要由支氣管動脈供血，而惡性腫瘤大部分是血管生成依賴性疾病[13]，其血管分支較多、分布廣泛，碘對比劑較易滲入至細胞外間隙，因此強化程度較高[14]，相應的病灶內的碘基質濃度也較高。腫瘤病灶經植入125I粒子治療后，腫瘤局部因射線殺傷出現壞死，導致供血血管減少，血液灌注量下降，強化程度及碘基質濃度均相應降低。

在本研究中70keV圖像測量CT值變化最顯著。CT值測量受X線硬化效應[15]及125I放射粒子偽影影響，使常規掃描CT值測量不準確。特別是放射性粒子造成的金屬偽影嚴重影響圖像質量，為診斷及復查帶來嚴重困難。能譜掃描得到相對純凈的單能量圖像加上偽影消除技術(MARs)技術，能明顯減輕偽影的影響，使CT值的測量更為精確[16]。在能量水平不同時，物質的衰減也不同，在某個特定的能量水平，腫瘤病灶與其周圍實質臟器之間的衰減差別達到最大并且噪聲最低，這一特定能量水平即為該病灶的最佳keV值，在該能量水平下的圖像具有最佳對比噪聲比，使病灶的檢出率明顯提高。研究顯示在70keV 能量水平下圖像的對比噪聲比較高，而噪聲較低[12]。因此本研究以70keV能量水平下得到的單能圖像來分析病灶治療前后相關參數的變化。本研究選取同一層面胸主動脈作對比參照，用病灶的碘基值除以同期同一層面的胸主動脈碘基值，獲得標準化碘濃度，以減低個體差異對碘基值的影響。

能譜曲線是不同能量的X線束穿過物質后的CT值衰減曲線，因此理論上不同的組織的成分，其對應的衰減曲線也不相同，因此可應用能譜曲線的不同來區分不同組織成分[17]。譜曲線的差異一般以能譜曲線的斜率表述。因此，我們以(40-100keV)這一段能譜曲線斜率作為分析指標。肺癌病灶經植入125I治療后，我們發現能譜曲線的斜率發生變化，依據之前的理論，說明病灶組成物質發生變化，可能是治療后，病灶出現壞死以及血供、組織成分發生改變。水基值治療后較治療前降低，可能與腫瘤細胞壞死，血供減少，含水量也相應減少有關。而動脈期含水量的差異并無統計學意義，可能是因為動脈期掃描時間設置較早，適度延長動脈期掃描時間可能結果更準確。

本研究尚存在幾項不足，首先本研究僅對肺癌植入125I放射粒子治療后早期療效進行評估分析，未對遠期療效用能譜CT進行分析研究。今后擬在病人術后進行長期隨訪。第二，未對肺癌病例各個病理分型做深入研究。

總之，能譜CT的單能量圖像、能譜曲線、碘濃度、水濃度等相關參數在治療前后的變化，代表病灶在治療前后血供、組織成分的改變，對植入125I粒子治療肺癌的早期療效評估有一定的參考價值。

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Application of spectral CT in evaluating the early effect of CT-guided125I radioactive seed implantation for lung cancer

ZHANGMing,SHENJia-lin

RenjiHospitalAffiliatedtoMedicalCollegeofShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200127,China

Objective To explore the value of spectral CT in early efficacy evaluation of CT-guided125I radioactive seed implantation for lung cancer. Methods The study selected 50 patients with lung cancer, including 35 cases of adenocarcinoma and 15 cases of squamous carcinoma. All the patients were given CT-guided125I radioactive seed implantation before and early after treatment (<1month). By enhanced CT scan, their iodine-substance images, water-based images, 70keV energy CT value and energy spectrum curve slope at pulmonary artery phase and venous phase were acquired, and the differences of these parameters before and after treatment were statistically analyzed. Results The iodine (water) content at arterial phase and venous phase and energy spectrum curve slope of the lesions after125I seed implantation treatment were lower than those before treatment (allP<0.05). The water (iodine) content at arterial phase and venous phase was lower than that before treatment, but the difference at arterial phase were not statistically significant (P>0.05), and the difference at venous phase were statistically significant (P<0.05). Conclusion Spectral CT can reflect the changes of blood supply and perfusion degree of lung cancer before and after125I seed implantation treatment, which is helpful to evaluating the early efficacy of CT-guided125I seed implantation for lung cancer.

lung cancer; curative effect evaluation; energy spectrum CT; iodine value

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.02.003

200127 上海，上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院腫瘤介入科

沈加林，E-mail:shengarlin@sina.com

2016-06-24]