雙能量CT及DWI食管癌病理分級對照

周勝利, 陳偉, 柏根基, 王亞婷

食管癌是消化道常見惡性腫瘤，死亡率高[1]，食管癌的病理特點對于腫瘤生物學行為及預后具有重要意義[2]。雙源CT(dual source computed tomography,DSCT)碘圖可間接反應腫瘤新生血管生成[3]，進而反映腫瘤組織病理分化特點[4]。磁共振擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)可從細胞及分子水平診斷疾病[5]，其表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient,ADC)值可在一定程度上預測食管癌惡性程度[6-7]。本文通過對2016年12月-2019年12月60例食管癌患者行影像與病理對照分析研究，目的在于探討雙能量CT及磁共振擴散加權成像在食管癌病理分級中的應用比較，為食管癌患者術前病情評估、臨床治療方案制定及預后評價提供有益信息。

材料與方法

1.臨床資料

2016年12月-2019年12月經內鏡活檢或術后病理證實食管鱗狀細胞癌患者60例。男43例，女17例，年齡48～84歲，平均65.8歲，其中食管上段癌8例，食管中段癌33例，食管下段癌19例。

病例入選標準：經內鏡活檢或病理證實腫塊型食管癌患者；既往無食管腫瘤手術病史且未行放療或化療；所有病例均行雙源CT雙能量平掃加雙期增強掃描及磁共振掃描；無碘劑過敏史。排除標準：碘劑過敏、嚴重心腦腎功能不全以及甲狀腺毒癥者、體重質量指數(BMI)>30 kg/m2及磁共振檢查禁忌癥者。

2.檢查方法

雙源CT掃描：采用西門子Definition Flash雙源CT機對60例食管癌患者以雙能量模式進行檢查，所有患者均行平掃和增強掃描。常規平掃掃描參數：管電壓120 kV，有效電流250 mAs，層厚5 mm、層間距5 mm，螺距0.7，轉速0.28 s/圈，FOV 300 mm。雙能量增強掃描：采用雙筒高壓注射器自肘前靜脈注射碘海醇，注射流率3.5 mL/s，劑量1.5 mL/kg，總量約60～80 mL，然后以相同流率注射生理鹽水20 mL，應用對比劑團注跟蹤軟件(Bolus Tracking)監測平面選擇同層主動脈，達到閾值(100 HU)后延遲10 s進行動脈期掃描，延遲35 s掃描靜脈期。掃描后自動重建層間距、層厚為1 mm。

MRI掃描：采用德國西門子AVANTO 1.5T磁共振成像儀常規掃描。成像參數：T1WI軸面、T2WI軸面及T2WI冠狀面，掃描時間17～40，層厚5 mm，視野350 mm×350 mm～400 mm×400 mm;DWI檢查時層面、層厚、FOV及層間距均保持一致，TR 5700 ms，TE 70 ms，矩陣128×128，層厚5 mm，選用b值為0和600 s/mm2同時生成ADC圖。

3.圖像處理及數據分析

CT后處理方法及觀察指標：將所有圖像傳至雙源CT Syngo.VIA工作站，并利用其Liver VNC軟件進行后處理，測量工作由兩名副高以上高年資醫生共同完成。分別測量病灶所有層面平掃、動脈期和靜脈期食管癌病灶CT值、標準化碘濃度，標準化碘濃度(normalization iodine concentration,NIC)=病灶內測得的碘濃度/同層面主動脈測得的碘濃度。本研究測量感興趣區碘濃度時在測量軟件中將Normalized ROI放置于同層主動脈進行標準化，然后選用Dual energy ROI于病灶處繪制感興趣區，所得碘濃度即為標準化碘濃度。CTA=CT動脈期-CT平掃，為動脈期病灶強化程度，CTP=CT靜脈期-CT平掃，為靜脈期強化程度。

ADC值測量：由2位副高以上高年資MRI診斷醫師對病灶行診斷及定位。感興趣區(region of interest,ROI)選取：結合T1WI、T2WI圖像上腫瘤的范圍和形態，在ADC圖不規則邊緣劃線，圈入全部病變區，記錄病灶所在每一層面ADC值后取其平均值，若病灶大小不足3個層面，取3個不同部位分別測量并取其平均值。

4.統計學分析

結 果

1.食管癌雙能量CT碘圖及MRI表現

CT表現：食管壁不規則增厚，可形成以管壁為軸心的軟組織密度腫塊，管腔不同程度狹窄，增強掃描可見呈中度至明顯強化，碘圖上顯示食管癌病灶碘劑聚集，病灶較大伴有壞死者，碘劑分布可不均勻(圖1)。

MRI表現：軸面T1WI見以管壁為中心非對稱性增厚，管腔不規則狹窄，T2WI環形高信號的黏膜線破壞中斷；病變于DWI圖像上呈明顯不均質高信號，ADC圖呈低信號(圖2)。

2.不同病理分級食管癌NIC值、CT強化程度比較(表1)

不同病理分級食管癌NIC值不同，隨著病理分級逐漸升高，病灶NIC值逐漸增加，對3組NIC值行單因素方差分析后得出動脈期、靜脈期高分化與低分化、中分化與低分化食管癌NIC值比較差異均有統計學意義(P<0.05)，而高分化與中分化食管癌NIC值比較差異無統計學意義(P>0.05)；不同病理分級食管癌CT強化程度比較得出靜脈期高分化與低分化食管癌強化程度差異有統計學意義(P<0.05)，其余兩組比較差異均無統計學意義(P>0.05)。

兩比較結果：動脈期和靜脈期NIC值高分化與低分化、中分化與低分化食管癌NIC值差異均有統計學意義(P<0.05)；高分化與中分化NIC值差異均無統計學意義(P>0.05)。靜脈期CT強化程度高分化與低分化組間差異有統計學意義(P<0.05)，其余兩組間差異均無統計學意義(P>0.05)。

圖1 a)動脈期混合能量(120kV)圖像示食管壁明顯增厚，見軟組織腫塊形成，管腔狹窄、閉塞，增強掃描見病灶明顯強化；b)動脈期碘圖示食管癌病灶內有明顯碘劑沉積；c)靜脈期混合能量圖像(120kV)；d)靜脈期碘圖。 圖2 男，60歲，食管上段中分化鱗狀細胞癌。a)T1WI食管上段管壁明顯不規則增厚，呈等信號，管腔狹窄；b)T2WI病灶呈稍高信號，正常高信號食管粘膜線中斷；c)DWI食管管壁增厚，腫塊呈明顯不均質高信號；d)ADC圖病變呈低信號。

表1 不同病理分級食管癌NIC值及CT強化程度比較結果

注：NIC標準化碘濃度

3.不同病理分級食管癌的ADC值比較(表2)

病灶的 ADC值均隨著腫瘤分化程度增高而升高，并對高分化組、中分化組、低分化組3組間行兩兩比較后得出各分化組間差異均有統計學意義(P<0.05)。

表2 不同分化程度食管癌ADC值(×10-3mm2/s)比較

注：F=21.594，P=0.000

4.ROC曲線分析NIC值及ADC值對中高分化食管癌與低分化食管癌鑒別診斷效能

把不同分化程度食管癌分為2組即低分化組和中高分化組。以食管癌病灶為觀察目標，應用ROC曲線分析NIC值及ADC值對中高分化食管癌與低分化食管癌鑒別診斷效能。依ROC曲線分析結果得知NICp曲線下面積最大，其診斷效能最大，選取1.92mg/mL作為診斷閾值，其敏感度和特異度均較高，分別為80.5%和89.5%(表3)。

表3 中高分化與低分化食管癌NIC值及ADC值ROC曲線分析結果

注：NIC 標準化碘濃度；NICA 動脈期期NIC值；NICP 靜脈期NIC值；ADC 表觀擴散系數值

討 論

食管癌是惡性程度較高消化道腫瘤，近年來其發病率逐年增加[8]，食管癌病理分型以鱗癌多見，占90%以上，而腺癌少見，病理學上按照分化程度不同將其分為高分化、中分化、低分化癌。

研究[9]發現腫瘤供血早期主要來源于宿主血管，腫瘤進一步發展會促進腫瘤自身新生血管的大量生成，腫瘤分化程度越差，其腫瘤新生血管越豐富，但是新生腫瘤血管存在發育不成熟、血管紆曲、紊亂并且血管通透性較高特點。CT增強掃描病理基礎是碘對比劑在組織微血管充盈，因此可知腫瘤強化程度與瘤內微血管密度及結構呈正相關，進而可反映腫瘤血管生成情況[10]。雙源CT標準化碘濃度能夠反映腫瘤分化程度，主要原因可能是不同分化程度腫瘤其血管形成強度不同，分化程度差的腫瘤其血供相對越豐富，增強掃描時病灶內沉積碘劑越多，進而可以通過病灶內碘濃度測量來反映腫瘤分化程度。因此，分化程度越低的食管癌其腫瘤微血管密度越高，測量標準化碘濃度越高[11-12]。

DWI能夠從分子水平上早期檢測組織與器官病理生理學改變。ADC值可以定量評估腫瘤組織微結構變化[13-15]。研究表明腫瘤組織中水分子自由擴散能力是影響ADC值大小主要因素[16]。病理學上食管癌分化程度越低，腫瘤細胞越大，腫瘤細胞增多且排列緊密，腫瘤組織細胞外間隙減小，水分子自由擴散受限，因而ADC值減低，即理論上分化程度不同食管癌之間ADC值不同。

本組研究結果顯示不同分化程度食管癌NIC值不同，分化程度越低，其NIC值越高，其原因可能是由于不同病理分級食管癌其血供及微血管密度不同。各組間兩兩比較得出高分化與低分化食管癌、中分化與低分化食管癌標準化碘濃度間差異有統計學意義(P<0.05)，而高分化與中分化食管癌間標準化碘濃度差異無統計學意義(P>0.05)，可能是由于高分化與中分化食管癌分化程度均較高，腫瘤血管生成情況相差不大所致病灶內碘劑沉積無明顯差異所致。本研究測量了不同病理分級食管癌的ADC值，結果顯示不同病理分級食管癌ADC值亦不同，各組間兩兩比較得出高分化與低分化食管癌、高分化與中分化及中分化與低分化食管癌ADC值間差異均有統計學意義(P<0.05)。因此認為ADC值可以作為鑒別食管癌惡性程度定量指標。

本研究通過ROC曲線分析病灶NIC值及ADC值對于中高分化食管癌與低分化食管癌的鑒別診斷價值，結果表明二者均有鑒別診斷價值，其中NIC值對于中高分化與低分化食管癌的鑒別以靜脈期曲線下面積最大，診斷效能最高，相應診斷閾值為1.92mg/mL，敏感度和特異度均較高，分別為80.5%和89.5%；ADC值對于中高分化食管癌與低分化食管癌鑒別診斷閾值為1.04×10-3mm2/s，其敏感度和特異度分別為65.9%和85.9%，通過對比顯示出二者均有助于鑒別腫瘤血管生成情況，但以碘定量分析價值更高。