CT能譜成像在胃腺癌分化程度評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值

王夏婉， 高劍波， 柴亞如

·腹部影像學(xué)·

CT能譜成像在胃腺癌分化程度評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值

王夏婉， 高劍波， 柴亞如

目的：探討CT能譜成像(GSI)在評(píng)估胃腺癌分化程度中的應(yīng)用價(jià)值。方法：87例經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的胃腺癌患者，術(shù)前均行寶石CT能譜成像雙期增強(qiáng)掃描，通過(guò)GSI Viewer分析軟件獲得病灶的能譜曲線，分別計(jì)算40～70、70～140及40～140 keV各能量區(qū)間的能譜曲線斜率。同時(shí)測(cè)量病灶的碘濃度，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(病灶碘濃度與同層腹主動(dòng)脈碘濃度的比值)。根據(jù)病理分化程度將患者分為中高分化組(36例)和低分化組(51例)，采用t檢驗(yàn)比較兩組間能譜參數(shù)的差異。結(jié)果：動(dòng)脈期：低分化腺癌和中高分化腺癌在40～70、70～140及40～140 keV能量區(qū)間的斜率分別為2.89±0.74和2.04±0.41(P=0.001)；0.41±0.12和0.28±0.08(P=0.004)；1.15±0.30和0.81±0.17(P=0.001)。靜脈期：2組病變?cè)?個(gè)能量區(qū)間的斜率分別為5.28±1.23和3.73±0.65(P=0.000)；0.79±0.20和0.53±0.12(P=0.001)；2.13±0.51和1.49±0.28(P=0.000)。低分化腺癌的能譜曲線斜率均大于中高分化腺癌。以靜脈期40～70 keV能量區(qū)間的能譜曲線斜率的AUC(0.887)最大，以曲線斜率k=4.60作為閾值時(shí)，敏感度為70.6%，特異度為91.7%。動(dòng)脈期和靜脈期時(shí)低分化腺癌的碘濃度和標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度比均高于中高分化腺癌，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。以靜脈期標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度比的AUC(0.889)最大，以0.458作為診斷閾值時(shí)，敏感度為94.1%，特異度為78.3%。結(jié)論：胃腺癌病灶的碘濃度、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度比以及能譜曲線與其組織學(xué)分化程度具有相關(guān)性，CT能譜成像能為術(shù)前評(píng)估胃腺癌的分化程度提供新的指標(biāo)。

體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)； 能譜成像； 胃腫瘤； 組織分化

胃癌是消化道最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一[1]，其預(yù)后與很多因素有關(guān)，有學(xué)者指出分化程度是影響胃癌患者預(yù)后的獨(dú)立因素[2]。不同分化程度的胃癌在流行病學(xué)、生物學(xué)行為及預(yù)后等方面均有所不同，術(shù)前準(zhǔn)確評(píng)估胃癌分化程度對(duì)治療和預(yù)后具有重要指導(dǎo)意義[3]。目前影像學(xué)檢查主要用于評(píng)估胃癌的浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況及TNM分期等，對(duì)其分化程度的研究及評(píng)估較少。而隨著影像學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，有研究顯示寶石CT能譜成像(gemstone spectral imaging，GSI)不僅能有效提高腫瘤術(shù)前臨床分期的準(zhǔn)確性，而且在區(qū)分腫瘤的組織學(xué)類型和腫瘤分級(jí)方面具有廣闊的前景[4-5]。本研究旨在探討GSI在術(shù)前評(píng)估胃腺癌分化程度中的應(yīng)用價(jià)值。

材料與方法

1.病例資料

將2015年8月-2016年3月在我院行寶石CT檢查的87例胃腺癌患者納入研究，其中男51例，女36例，年齡24～83歲，平均57.6歲。所有患者經(jīng)手術(shù)或胃鏡活檢病理證實(shí)，其中，中高分化腺癌36例，低分化腺癌51例；T1～T2期14例，T3～T4期73例。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：①臨床資料完整，心、肝和腎功能正常，無(wú)碘劑過(guò)敏史；②均為首次診斷，手術(shù)前未接受任何放化療及靶向治療；③CT圖像清晰，胃充盈良好，病灶顯示佳；④檢查前均獲知情同意并簽署知情同意書。

2.檢查方法

檢查前向患者及家屬解釋說(shuō)明掃描時(shí)和掃描后的注意事項(xiàng)，并進(jìn)行呼吸屏氣訓(xùn)練。檢查前3 d內(nèi)不服用重金屬藥物，不進(jìn)行食道鋇餐等檢查。檢查前20 min飲清水800～1000 mL。使用GE Discovery 750HD寶石CT機(jī)，掃描范圍自膈頂部至雙腎下極水平。 先行常規(guī)平掃，再采用GSI模式行增強(qiáng)掃描。經(jīng)右側(cè)肘靜脈注射對(duì)比劑歐乃派克(350 mg I/mL)，流率3.0 mL/s，劑量1.5 mL/kg；分別于注藥后35 s和65 s行動(dòng)脈期和靜脈期掃描，掃描參數(shù)：GSI單能掃描模式，140和80 kVp，0.5 ms瞬時(shí)切換，自動(dòng)管電流(360 mA)，0.8 s/r，螺距1.375。圖像重建為單能量圖像，采用標(biāo)準(zhǔn)軟組織重建算法，層厚1.25 mm，層間距1.25 mm。

3.后處理分析

在GE AW4.6工作站利用GSI Viewer分析軟件進(jìn)行觀察和測(cè)量。在生成的碘基圖上選擇腫瘤病灶最大層面勾畫ROI(面積約為病灶面積的2/3)，對(duì)于胃壁無(wú)明顯增厚或隆起的早期胃癌，則根據(jù)病灶的強(qiáng)化情況，選取明顯強(qiáng)化處勾畫ROI(面積為4mm2)，測(cè)量ROI和同層面腹主動(dòng)脈的碘濃度(Iodine concentration，IC)，以兩者的比值作為標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIC)。獲得各ROI的能譜曲線，調(diào)整單能量值為40、70及140 keV，分別記錄ROI的CT值。每個(gè)病灶測(cè)量3次取均值。測(cè)量時(shí)盡量避開(kāi)壞死、鈣化和因氣-液平面交界而產(chǎn)生的偽影區(qū)，盡量保持ROI的大小、形狀及位置一致。分別計(jì)算40～70、70～140和40～140 keV能量區(qū)間的能譜曲線的斜率，以各區(qū)間CT值之差與能量值之差的比值表示。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件包，采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或t'檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。繪制各指標(biāo)的ROC曲線，計(jì)算曲線下面積(area under curve，AUC)，分析其診斷效能，并選擇相應(yīng)的最佳診斷閾值。

結(jié) 果

兩組患者的IC和NIC測(cè)量值及比較見(jiàn)表1。低分化腺癌(圖1a～b)在動(dòng)脈期及靜脈期的IC和NIC均高于中高分化腺癌(圖2a～b)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表1 51例低分化腺癌與36例中高分化腺癌IC及NIC的比較

低分化腺癌及中高分化腺癌在動(dòng)脈期和靜脈期的能譜曲線均呈下降型(圖1c～d、2c～d)，低分化腺癌能譜曲線走行于中高分化腺癌上方，兩者在40～70 keV時(shí)的差異較大 ，而在70～140 keV時(shí)曲線差異較小，但2條曲線始終不平行或交匯(圖3～4)。低分化腺癌能譜曲線的斜率大于中高分化腺癌(表2)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表2 各能量區(qū)間下各組能譜曲線斜率比較

繪制動(dòng)脈期及靜脈期的IC、NIC和k值的ROC曲線(圖5)，計(jì)算曲線下面積，結(jié)果見(jiàn)表3。動(dòng)脈期NIC的診斷效能高于IC；以IC=11.87×102μg/mL作為閾值診斷中高分化腺癌和低分化腺癌時(shí)，敏感度為82.4%，特異度為66.7%；以NIC=0.114作為診斷閾值時(shí)，敏感度為76.5%，特異度為83.3%。靜脈期NIC的診斷價(jià)值仍高于IC；以IC=23.71×102μg/mL作為閾值時(shí)，敏感度為70.6%，特異度為91.7%；以NIC=0.458作為診斷閾值時(shí)，敏感度為94.1%，特異度為78.3%。在動(dòng)脈期及靜脈期，各能量區(qū)間中均以40～70 keV時(shí)能譜曲線斜率的AUC最大，故選擇此能量區(qū)間的能譜曲線斜率作為診斷指標(biāo)，動(dòng)脈期以k=2.35 作為閾值時(shí)，敏感度為76.5%，特異度為83.3%；靜脈期以k=4.60作為閾值時(shí)，敏感度為70.6%，特異度為91.7%。

圖1 女，69歲，賁門部低分化腺癌(ROI1)患者。a) 動(dòng)脈期ROI碘基圖； b) 靜脈期ROI碘基圖； c) 動(dòng)脈期ROI的能譜曲線； d) 靜脈期ROI能譜曲線。 圖2 男，64歲，胃竇部高分化腺癌(ROI1)患者。a) 動(dòng)脈期ROI碘基圖； b) 靜脈期ROI碘基圖； c) 動(dòng)脈期ROI能譜曲線； d)靜脈期ROI能譜曲線。

圖3 動(dòng)脈期低分化腺癌和中高分化腺癌能譜曲線。 圖4 靜脈期低分化腺癌和中高分化腺癌能譜曲線。

表3 動(dòng)脈期和靜脈期各能譜參數(shù)的ROC曲線下面積

討 論

胃癌是消化系統(tǒng)最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，如何術(shù)前明確胃癌的發(fā)生部位、累及范圍、有無(wú)并發(fā)癥以及評(píng)估術(shù)后治療效果等一直是研究的熱點(diǎn)。盡管目前纖維內(nèi)窺鏡是診斷胃癌的主要手段，但因活檢取材的組織量有限，而且部分患者不能耐受這項(xiàng)檢查，所以更需要一種檢查過(guò)程簡(jiǎn)便、評(píng)價(jià)較全面的影像檢查方法。寶石能譜CT的單能量成像可以有效規(guī)避射線硬化效應(yīng)，從而能獲得較常規(guī)CT掃描更穩(wěn)定精確的CT值[6]。同時(shí)，能譜CT掃描可獲得不同物質(zhì)的特征性吸收曲線，進(jìn)行物質(zhì)分離，這一新技術(shù)能夠更加準(zhǔn)確、真實(shí)地揭示病灶在增強(qiáng)掃描過(guò)程中的碘濃度變化，為臨床提供更多、更全面的反映病變特征的信息[6-8]。多項(xiàng)研究表明，利用能譜CT碘濃度值及能譜衰減曲線，可以對(duì)早期胃癌的原發(fā)病灶、在胃壁內(nèi)的侵犯深度、腫瘤分期和病理分型及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等方面進(jìn)行初步評(píng)估和判斷[4-5,9-11]，從而提高CT對(duì)胃癌的診斷價(jià)值。而目前，綜合利用能譜CT各項(xiàng)參數(shù)對(duì)胃癌分化程度進(jìn)行評(píng)估的相關(guān)研究尚少。

本研究結(jié)果顯示，低分化腺癌的碘濃度(IC)、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIC)以及能譜曲線斜率k在動(dòng)脈期、靜脈期均高于中高分化腺癌，呈現(xiàn)出分化程度越低，各參數(shù)值越高的趨勢(shì)。且本研究中動(dòng)脈期及靜脈期NIC的診斷效能均高于IC。這是因?yàn)榈鉂舛瘸c腫瘤分化程度有很大關(guān)系之外，還受對(duì)比劑總劑量、個(gè)體循環(huán)差異等因素的影響。因此，本研究以同層腹主動(dòng)脈的碘濃度作為參照，獲得標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度比(NIC)，以排除干擾因素的影響。既往CT灌注成像評(píng)估胃癌血流灌注的研究結(jié)果表明，未分化胃腺癌的血管表面通透性顯著高于分化型胃腺癌，分化程度越低，Patlak血容量值越高[12]。陳麗紅等[13]推測(cè)可能不同分化程度胃癌的血供及微血管密度不同，分化越差，血管通透性越高，病灶的血流供應(yīng)越多，增強(qiáng)檢查時(shí)病灶局部碘對(duì)比劑濃度也就越高，故增強(qiáng)后碘基圖測(cè)得的碘濃度越高，與分化好的胃癌病灶間有顯著差異。本研究結(jié)果與既往的研究結(jié)果基本一致[12]。間接表明隨著分化程度降低，病灶局部碘對(duì)比劑增多，進(jìn)一步證實(shí)了GSI評(píng)估胃腺癌分化程度的可行性和準(zhǔn)確性。

圖5 各能譜參數(shù)診斷效能的ROC曲線。a) 動(dòng)脈期IC及NIC的ROC曲線； b) 靜脈期IC及NIC的ROC曲線； c) 動(dòng)脈期及靜脈期40～70keV能量區(qū)間能譜曲線斜率k的ROC曲線。

陳麗紅等[13]的研究結(jié)果顯示，在動(dòng)脈期，低分化腺癌與中高分化腺癌的IC和NIC的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而本研究結(jié)果顯示，低分化腺癌與中高分化腺癌的IC和NIC在動(dòng)脈期及靜脈期的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。筆者認(rèn)為這可能是與本研究中設(shè)置的動(dòng)脈期掃描延遲時(shí)間較晚有關(guān)，提示動(dòng)脈期掃描時(shí)適當(dāng)延遲可能意義更大。

本研究結(jié)果還顯示，與高能量水平(70～140 keV)相比，低能量水平(40～70 keV)時(shí)物質(zhì)CT值的差異更大，診斷效能更高。并且靜脈期的數(shù)據(jù)更具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，靜脈期各參數(shù)的診斷特異度和敏感度均高于動(dòng)脈期，選擇合適的閾值可使診斷敏感度大于70%，特異度大于90%。

但本研究仍存在許多不足之處：首先，樣本量較小，因此本研究中將中分化與高分化腺癌歸為一組，若進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，進(jìn)行更詳盡的分組測(cè)量，結(jié)論可能更具有指導(dǎo)意義；另一方面，本研究重點(diǎn)為探索GSI掃描獲得的各項(xiàng)能譜參數(shù)用于術(shù)前鑒別胃腺癌分化程度的價(jià)值，而未與常規(guī)CT增強(qiáng)掃描及形態(tài)學(xué)表現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，這有待今后進(jìn)一步深入研究。總之，GSI掃描獲得的各項(xiàng)能譜參數(shù)如IC、NIC及能譜曲線等對(duì)于術(shù)前評(píng)估胃腺癌分化程度具有一定價(jià)值，可作為術(shù)前評(píng)估胃腺癌分化程度的新指標(biāo)。

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Application of CT spectral imaging in evaluating the differentiation grade of gastric adenocarcinoma

WANG Xia-wan,GAO Jian-bo,CHAI Ya-ru.

Department of Radiology,the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,China

Objective:To explore the application value of CT gemstone spectral imaging (GSI) in evaluating the differentiation grade of gastric adenocarcinoma.Methods:Dual-phase enhanced CT scan using GSI mode was performed on 87 patients with gastric adenocarcinoma whose differentiation grades were confirmed by pathological results.The spectral curves were obtained using GSI Viewer software,and the slope (k) of spectral curve in three energy ranges of 40～70,70～140 and 40～140 keV was calculated respectively.Iodine concentration (IC) and normalized iodine concentration (NIC) of the lesions were also obtained.Patients were divided into high-moderate (n=36) and low differentiation group (n=51) based on the pathological differentiation grade,Statistical analysis was performed using independentttest.Results:On the arterial phase,the k values of the low differentiation group and high-moderate differentiation group at the energy range of 40～70,70～140 and 40～140keV were 2.89±0.74 vs 2.04±0.41 (P=0.001);0.41±0.12 vs 0.28±0.08 (P=0.004) and 1.15±0.30 vs 0.81±0.17 (P=0.001),respectively.On the portal venous phase,thekvalues of the two groups at the three energy ranges were 5.28±1.23 vs 3.73±0.65 (P=0.000);0.79±0.20 vs 0.53±0.12 (P=0.001) and 2.13±0.51 vs 1.49±0.28 (P=0.000),respectively.Thekvalue of the low differentiation group was larger than that of the high-moderate differentiation group.The AUCmax (0.887) of thekvalue was in the range of 40～70keV during the portal venous phase,and takingk=4.60 as threshold value,the sensitivity and specificity was 70.6% and 91.7%,respectively.The IC in low differentiation group was higher than that in high-moderate differentiation group on the arterial phase [(14.51±3.89)×102vs (9.97±2.22)×102μg/mL;P=0.001] and on the portal venous phase [(27.21±6.55)×102) vs (18.93±3.63) μg/mL;P=0.000].The NIC of low differentiation group was higher than that of high-moderate differentiation group (0.16±0.41 vs 0.11±0.31;P=0.005) on the arterial phase,and portal venous phase (0.61±0.14 vs 0.44±0.85;P=0.001).The AUCmax (0.889) of NIC was on the portal venous phase,and taking NIC=0.458 as threshold value,the sensitivity and specificity was 94.1% and 78.3% respectively.Conclusion:The spectral curve,IC and NIC of gastric cancer obtained by CT GSI are well correlated with the histological differentiation,and can become new indexes for evaluating the differentiation grade of gastric adenocarcinoma.

Tomography，X-ray computed； Spectral imaging； Stomach neoplasm； Histodifferentiation

450052 鄭州，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科

王夏婉(1991-)，女，河南平頂山人，碩士研究生，主要從事腹部腫瘤影像學(xué)研究工作。

高劍波，E-mail：cjr.gaojianbo@vip.163.com

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(81271573)

R814.42； R735.5

A

1000-0313(2017)04-0410-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.04.024

2016-11-12

2017-01-22)