CT能譜成像在肝細胞肝癌與肝血管瘤鑒別診斷中的價值

李衛俠， 林曉珠， 張靜， 陳克敏， 柴維敏， 嚴福華

肝細胞肝癌(Hepatocellular carcinoma，HCC)和肝血管瘤(Hepatic Hemangioma，HH)是肝臟常見的富血供病變，其中HCC是最常見的肝臟惡性腫瘤，在腫瘤致死率上全球排名第三，早期發現和手術切除是HCC的主要治療方法；而HH則是最常見的肝臟良性腫瘤，僅需隨訪復查，不需行外科手術治療。傳統CT檢查主要依靠病變的影像特征，包括病灶形態、邊緣、密度、增強后病灶強化方式等進行鑒別診斷[1-4]。80%～90%的HCC發生于肝硬化患者，表現為典型“快進快出”的強化方式[5-7]，但也有部分HCC由于分化好表現為動脈期明顯均勻強化[8-10]，部分腫瘤內含有較豐富的纖維組織或脂肪變性等原因表現為不均勻強化[11-15]；而非典型的HH可能動脈期強化不明顯，或在動脈期即出現明顯均勻強化[16-19]。目前的影像檢查對非典型HCC與HH的鑒別診斷仍有一定困難，而腫瘤早期準確的定性診斷和治療方案的合理制定是影響預后的主要因素，對指導臨床具有重要價值。本研究應用能譜CT增強掃描成像，比較HCC與HH的多個能譜定量參數的差異，旨在探討其在鑒別HCC與HH中的應用價值。

材料與方法

1.研究對象

2010年1月-2016年8月間，我院共486例患者因肝臟原發或繼發性肝占位行腹部能譜CT增強掃描，病例排除標準：①無病理證實為HCC或HH；②已證實為HCC，但經過經導管動脈化療栓塞術(Transcatheter arterial chemoembolization, TACE)或射頻消融治療者；③證實為HCC手術切除或肝移植后復發患者。442例患者被排除，最后共44例患者納入本研究，其中HCC患者 31例，均經手術切除病理證實，根據Edmondson-Steiner分級分別為HCC一級2例，二級14例，三級13例，四級2例，HH 患者13例(共17個病灶)，均經手術證實；44例患者的一般臨床資料見表1。本研究獲得了醫院倫理委員會的批準。

2.檢查方法

表1 HCC和 HH 患者的臨床資料比較 (例)

所有患者均采用寶石能譜CT(Discovery CT750 HD,E Healthcare,Milwaukee，WI，USA)行上腹部CT常規平掃及能譜增強掃描。受檢者檢查前日晚餐后禁食，檢查當日清晨空腹，檢查前飲水800～1000 mL以充盈上消化道，以利于辨別器官間的毗鄰關系，避免與腹部腫塊相混淆。首先行上腹部定位像掃描，再行上腹部CT平掃，以確定肝臟及病變位置，掃描參數：采用動態mA技術，管電壓120 kVp，噪聲指數設為10～12，螺距0.984，準直器寬度0.625 mm×64，層厚/層間距5 mm。增強掃描經外周肘靜脈注射碘對比劑碘普胺(300 mg I/mL)，劑量為80～100 mL，注射流率3 mL/s。動脈期一般采用Smart Prep技術動態監測腹主動脈，監測閾值為100 HU，監測開始時間為12 s，門脈期開始掃描時間為動脈期掃描結束后30 s。動脈期掃描范圍覆蓋整個肝臟及其病灶，門脈期掃描范圍覆蓋整個上腹部，包含肝臟及雙腎。寶石能譜成像方式(Gemstone Spectral Imaging，GSI)選擇Helical-body-large-40 mm，管電流為600 mA，準直器寬度0.625 mm×64，層厚/層間距5 mm，螺距0.984。根據患者體型大小選擇螺旋時間為0.6 s或0.8 s，個別特別肥胖的患者可采用0.9～1.0 s。首先重建混合能量(Quality Check，QC)圖像，QC圖像為雙能量瞬時切換中的140 kVp圖像，層厚/層間距為2.5～5.0 mm，標準算法；然后重建單能量圖像，一般可選擇70 keV單能量圖像，其中一組層厚/層間距為2.5～5.0 mm，用于普通觀察，另一組層厚/層間距為0.625～1.250 mm，用于進行二維、三維重建及GSI能譜分析。

3.能譜圖像后處理及數據分析

將掃描所得原始數據傳導至AW4.4工作站( GE Healthcare,Waukesha,WI,USA)，將各個掃描期相的薄層能譜圖像分別載入能譜分析瀏覽器(GSI viewer)進行后處理。圓形或類圓形的感興趣區(region of interest,ROI)盡可能包繞病灶全部，以測量病灶的不均質性，在測量病變周圍的肝組織時，ROI盡可能避開肝內大血管及硬化偽影明顯的區域，在動脈期和門脈期兩期圖像測定時，盡可能使ROI的大小、形狀和位置保持一致。本研究所要測量、計算、分析的數據包括：①病灶從40～140 keV每隔10 keV共11個單能量水平的CT值、標準差(standard deviation，SD,即病灶的不均質性)、碘(水)濃度(Iodine Concentratio,IC,ICap,ICpp)、水(碘)濃度(Water Concentratio,WC,WCap,WCpp)、正常肝組織和腹主動脈的碘(水)濃度；②標準化碘濃度(Normalized Iodine Concentratio,NIC),NIC=IC病灶/IC腹主動脈，IC病灶為病灶的碘(水)濃度，IC腹主動脈為腹主動脈的碘(水)濃度；③病灶能譜曲線的斜率S=CT40keV- CT90keV/(90keV-40keV)，CT40keV為病灶在40keV時的單能量CT值，CT90keV為病灶在90keV時的單能量CT值；④病灶碘攝取比值 (Iodine Uptake Ratio，IUR),IUR=IC病灶/IC肝臟，IC病灶為病灶的碘(水)濃度，IC肝臟為正常肝組織的碘(水)濃度；⑤碘濃度比(the Ratio of Iodine Concentratio，ICR)，ICR=ICap病灶/ICpp病灶，ICap病灶為動脈期病灶碘濃度值，ICpp病灶為門脈期病灶碘濃度值。

4.統計學分析

采用SPSS 13.0軟件進行統計學分析。對動脈期、門脈期HCC與HH從40～140 keV每隔10 keV共11個單能量水平的各定量參數(包括CT值、SD、ICap、 ICpp、WCap、 WCpp、NIC、Sap、Spp、IURap、IURpp、ICR)結果行非參數統計學分析，以中位數±四分位數間距表示，上述各定量參數HCC與HH的組間比較采用Mann-Whitney秩和檢驗分析，并應用受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線分析各定量參數鑒別診斷HCC與HH的能力。以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.HCC與HH組能譜CT各定量參數比較

動脈期40～140 keV能量段、門脈期40～90 keV能量段HH組的各平均單能量CT值均顯著低于HCC組，差異均有統計學意義(P值均<0.05，表2)，HCC與HH組在動脈期及門脈期的能譜曲線均表現為同向無交叉(圖1、2)。門脈期40～100 keV能量段兩者間的SD值差異均有統計學意義(P值均<0.05，表3)，且HCC與HH組間IURap、IURpp、Sap、Spp、NICap、ICap、ICpp、ICR差異均有統計學意義(P值均<0.05，表4)；但兩組間動脈期各單能量CT值的SD值(即病灶不均質性)及門脈期110～140 keV能量段的SD值差異均無統計學意義(P值均>0.05，表3、5)。

2.各定量參數的鑒別診斷能力比較

表2 動脈期、門脈期HCC與 HH 的平均CT值 (HU)

注：除P值外，數據均用中位數±四分位數間距表示；*P<0.05。

表3 門脈期HCC與 HH 平均CT值的標準差(SD)

注：除P值外，數據均用中位數±四分位數間距表示；*P<0.05。

表4 動脈期、門脈期 HCC與 HH 的各能譜定量參數比較

注：除P值外，數據均用中位數±四分位數間距表示；*P<0.05。

圖1 HCC與HH組在動脈期的能譜曲線。 圖2 HCC與HH組在門脈期的能譜曲線。

表5 動脈期HCC與 HH 平均CT值的標準差(SD)

注：除P值外，數據均用中位數±四分位數間距表示；*P<0.05。

鑒別HCC與HH的最佳能譜定量參數為動脈期50 keV水平的平均CT值(表6)，閾值為106.87 HU，ROC曲線下面積為0.898，鑒別診斷兩者的敏感度和特異度分別為90.3%和82.4%;其次為ICR(表7)，閾值為0.61，ROC曲線下面積為0.890，鑒別診斷兩者的敏感度和特異度分別為87.1%和82.4%。門脈期SD鑒別HCC與HH的最佳單能量水平為40 keV(表8)，閾值為98.08，ROC曲線下面積為0.860，鑒別診斷兩者的敏感度和特異度分別為82.4%和90.3%。門脈期平均CT值鑒別HCC與HH的最佳單能量水平為40 keV(表9)，閾值為195.36 HU，ROC曲線下面積為0.780，鑒別診斷兩者的敏感度和特異度分別為83.9%和64.7%。

表6 動脈期HCC與 HH 平均CT值的ROC曲線分析結果

注：*P<0.05，P值表示動脈期各單能量平均CT值用于鑒別診斷HCC與HH有無統計學意義，P<0.05則代表有統計學意義；ROC曲線分析假定為動脈期單能量平均CT值越大，越趨向于診斷為HCC。

表7 動脈期、門脈期的各能譜定量參數的ROC曲線分析結果

注：*P<0.05，P值表示動脈期及門脈期各能譜定量參數用于鑒別診斷HCC與HH有無統計學意義，P<0.05則代表有統計學意義；ROC曲線分析假定為各能譜定量參數值越大，越趨向于診斷為HCC。

表8 門脈期HCC與HH 平均CT值的SD的ROC曲線分析結果

注：*P<0.05，P值表示門脈期各單能量平均CT值的SD用于鑒別診斷HCC與HH有無統計學意義，P<0.05則代表有統計學意義；ROC曲線分析假定為動脈期單能量平均CT值越大，越趨向于診斷為HCC。

表9 門脈期HCC與 HH 平均CT值的ROC曲線分析結果

注：*P<0.05，P值表示門脈期各單能量平均CT值用于鑒別診斷HCC與HH有無統計學意義，P<0.05則代表有統計學意義；ROC曲線分析假定為動脈期單能量平均CT值越大，越趨向于診斷為HCC。

討 論

目前，能譜CT動態增強掃描用于檢出及鑒別診斷HCC與HH的文獻國內外也有報道[20-24]，但分析所用的參數有限，本文不僅系統分析了動脈期及門脈期40～140 keV每隔10 keV共11個單能量水平的平均CT值及其SD值，還評估了動脈期及門脈期ICap、ICpp、WCap、 WCpp、NIC、Sap、Spp、IURap、IURpp等定量參數在鑒別診斷HCC與HH中的價值。

GSI寶石能譜CT(Discovery CT750HD)提供了單光子成像，能獲得40～140 keV共101個keV的單能圖像，一方面可以通過任意調節101個單能量成像來觀察和分析病灶的特征，另一方面，單能量圖像能免受傳統混合能量成像產生線束硬化偽影所帶來的影響，可以獲得精準的CT測量值，從而有利于兩種可能在傳統混合能量中CT測量值相近的病變的鑒別。本研究中動脈期40～140 keV能量段、門脈期40～90 keV能量段HH組的各平均單能量CT值均顯著低于HCC組，差異均有統計學意義(P值均<0.05)，且以動脈期50 keV的平均CT值的診斷價值最高，閾值為106.87 HU，敏感度和特異度分別為90.3%和82.4%；其次為門脈期單能量水平為40 keV的SD值，閾值為98.08，敏感度和特異度分別為82.4%和90.3%。而門脈期平均CT值鑒別診斷HCC與HH的最佳單能量水平為40 keV，閾值為195.36 HU，ROC曲線下面積為0.780，敏感度和特異度分別為83.9%和64.7%。以上定量參數均可用于兩者的鑒別診斷，且在一定程度上與相關學者所報道的單能量成像尤其是70～90 keV水平段的單能量CT值有利于小HCC的檢出相符[20,24-25]。本研究結果顯示HH組門脈期40～100 keV能量段的SD值顯著高于HCC組，提示HH與HCC組在門脈期不均質性的差異具有統計學意義，且在低能量水平顯示更有優勢。

GSI寶石能譜CT還實現了基物質分離和定量分析，其中碘基圖可降低肝實質背景CT值和容積效應影響，對碘劑沉積敏感，使腫瘤與肝實質的對比更為清晰，有助于病灶的檢出，而CT對比劑主要含碘，故碘基圖和碘濃度測定能更真實地反映肝實質和病灶內碘劑的分布，從而更準確地反映病變的血供情況及強化模式[26]。本研究中HCC組的NICap為0.17±0.13，與HH組(0.06±0.06)的差異具有統計學意義，提示HCC與HH的碘濃度差異具有統計學意義。在此基礎上，本研究還發現HCC組的IURap為2.70±1.75，提示動脈期為富血供病灶，動脈期HCC的碘濃度超過周圍肝實質，IURpp為0.93±0.32，提示門脈期強化程度低于周圍肝實質，符合常規CT診斷中HCC“快進快出”的強化模式;而HH組的IURap為1.22±0.61，顯著低于HCC組，IURpp則為0.57±0.30，這與常規影像所示的HH動脈期的結節樣強化與血管程度相似，強化程度一般高于HCC，且門脈期病灶持續性強化不符，考慮是由于本研究為了分析HCC與HH不均質性方面的差異，而采用ROI盡量包繞病灶全部，而血管瘤于動脈期僅外周少量為明顯結節樣強化，門脈期較大病灶也僅是進一步充盈，并未完全充盈，導致ROI中大部分區域沒有明顯強化，從而導致了該結果，故NICap、IURap及IURpp值對鑒別診斷HCC與HH的價值較小。

CT值衰減曲線是能譜成像技術的一個重要參數，反映了X線穿過某種物質的衰減情況，不同的組成物質會呈現不同的CT值衰減曲線，而不同含量的對比劑也會呈現不同的曲線，故臨床將能譜曲線作為檢測人體不同組織內部化學成分的重要指標[27-28]，也可以用來觀察幾種病變是否同源，從而進行病變的診斷和鑒別。本研究中HCC與HH組的動脈期及門脈期的能譜曲線均表現為同向無交叉，且HCC組的Sap為2.78±2.06，Spp為3.48±1.58，HH組的Sap為1.01±0.98，Spp為2.34±1.36，兩組斜率差異具有統計學意義(P<0.05)，這也提示了兩組組織成分不同，有助于兩者的鑒別診斷。且Sap在閾值為1.85時，鑒別診斷HCC與HH的敏感度為80.6%，特異度為88.2%。

本研究尚存在一定的局限性，主要不足之處是病例數較少，對于不同分化程度的HCC并未進行分類研究，且未對HCC和HH的形態學特征進行研究。另外，本研究為分析病灶的不均質性對HCC與HH的鑒別診斷有無意義，ROI是包繞整個病灶進行測量，這在較大程度上影響了病灶實性成分的強化程度分析。未來筆者將增加病例數，并測量病灶強化程度最強的結節處的相關參數值,從而進一步完善研究結果。

綜上所述，CT能譜成像多參數分析有助于HCC與HH的鑒別診斷，尤其是動脈期50 keV的平均CT值和ICR在兩者的鑒別診斷中具有較高的應用價值。