能譜CT在甲狀腺癌中的應用及研究進展

王倩，尹桂秀

(青海大學附屬醫院影像中心，青海 西寧)

0 引言

甲狀腺結節是一種常見的內分泌疾病，值得關注的是甲狀腺癌的發病率近幾年逐年上升，研究證實，甲狀腺癌的預后一般較好，早期準確診斷病變性質并采取相應的治療是改善預后的關鍵，超聲、CT是目前診斷甲狀腺結節常用的影像學檢查方法，臨床上目前以B超為主要檢查手段，但B超會由于醫生的能力水平和經驗造成診斷的不準確性。早期準確鑒別甲狀腺結節的良惡性對選擇臨床治療方法、手術方式有重要意義[1]。近年來，能譜CT成像在疾病中的應用越來越廣泛，與常規CT技術相比較，能譜CT將單參數成像轉變成多參數成像，將混合能量成像轉變成單能量成像，具有單能量成像、物質分離與定量分析等優勢，為提高甲狀腺結節診斷的準確率提供了新的手段。

1 能譜CT成像的基本原理

CT能譜成像是一種新型的成像技術，與傳統CT的X線球管發射多色光束相比，能譜CT的主要優點是它可以在0.25～0.5ms內進行高(140keV)、低(80keV)兩種能量的瞬時切換，并同時獲得這兩種能量狀態下的數據，通過復雜的計算機算法將兩種不同的能量數據進行組合，從而評估物質在不同能量下的衰減情況[2]。并且利用其四大平臺(單能量圖像、能譜曲線、物質定量與分離、有效原子序數)為疾病的診斷提供豐富的能譜參數信息。

1.1 單能量成像

能譜CT在極短的時間內進行高、低兩種能量的瞬時切換并同時獲得這兩種能量的數據，再以此確定體素在40～140keV能量范圍內的衰減系數，進而重建多個虛擬單能量圖像。低能量水平下的單能量成像可以增加對比增強掃描病灶內碘的對比度(接近碘的k邊緣)，但隨著能量的降低，圖像的噪聲增加[3]。高能量水平下的單能量成像可以減少光束硬化，提高信噪比，減少金屬偽影[4]。

1.2 原子序數、物質定量與分離

雙能CT將材料分解成其組成元素的能力依賴于X射線衰減的能量和元素依賴性。

在診斷能量范圍內，物質對X射線的衰減主要是由于光電效應和康普頓散射，康普頓效應對光子能量的依賴性最小，而光電效應對X射線能量的依賴性很強。光電效應具有很強的能量依賴性，這種效應依賴于構成組織元素的原子序數(Z)，原子序數高的元素，如碘(z553)和鈣(z520)，具有很強的光譜特性，很容易從原子序數低的物質(如H、C、N和O)中區分出來；[2,5]由于X射線的衰減主要取決于這兩種相互作用機制，任何材料的衰減系數都可以表示為兩種基礎材料衰減系數的線性組合[6]，也就是說任何一種物質的衰減都可轉化為其他兩種基兩種物質的衰減，通過此原理實現物質的分離，通過分離后的基物質進行物質的定量分析。通常選擇衰減高低不同的兩種物質組成基物質對，如碘和水、鈣和水、脂肪和碘等，其中碘和水是最常用的基物質對。

1.3 能譜曲線

不同物質隨著X線能量的不同會呈現出不同的X線吸收衰減能力，每種物質都有各自對應的特征性的X線吸收曲線，根據此原理獲得能譜曲線[7]。不同的組織結構與病理類型能譜曲線特征不同，不同的能譜曲線反應不同的組織類型，可以利用能譜曲線斜率對物質進行定量評價。

2 能譜CT在甲狀腺癌中的應用

2.1 能譜CT在甲狀腺良、惡性結節鑒別中的應用

甲狀腺結節的發病率逐年上升，其中約7%為惡性結節[8]，甲狀腺良、惡性結節的治療和處理方法不同，對于良性結節，藥物治療及定期觀察隨訪為首要原則，而惡性結節一般均需手術治療，有報道顯示術前誤診率高達40%～70%[9]，因此早期準確診斷至關重要。目前細針穿刺是甲狀腺結節最可靠的診斷方法，但細針穿刺是一種有創檢查，在操作過程中有可能出現出血、神經損傷等風險，并且可能由于針太細，采集細胞標本不夠而出現較高的假陰性率，因此其他無創檢查技術在甲狀腺結節的診斷中必不可少[8]。甲狀腺上皮細胞通過攝碘合成甲狀腺激素，能譜CT可以通過能譜CT通過測定甲狀腺內的碘含量，可以評估近期甲狀腺的攝碘功能及體內碘儲存量，甲狀腺結節的形成可能影響碘的吸收和利用，其程度取決于結節的性質。在孟名柱等[10]的研究中，甲狀腺良、惡性能譜曲線形態與正常甲狀腺組織相一致，但位置在正常甲狀腺組織能譜曲線的下方，惡性甲狀腺結節的曲線斜率較良性結節小，這有助于甲狀腺良惡性結節的鑒別，程遠[11]研究表明甲狀腺惡性組的碘含量低于良性組，這對甲狀腺結節性質的鑒別有一定價值。許定華等[12]通過回顧性分析采用能譜CT檢查并經病例證實的甲狀腺結節患者41例，發現動脈期、靜脈期及延遲期甲狀腺良性結節的標準化碘攝取量較惡性結節的標準化碘攝取量高，且根據ROC曲線，三期中延遲期的診斷效能最高。也有研究指出，能譜參數與結節常規形態學結合可以提高診斷的準確性[13]，這為甲狀腺良惡性結節的鑒別診斷提供有價值的信息，為臨床甲狀腺癌的診斷提供了幫助。

2.2 能譜CT在甲狀腺癌淋巴結轉移中的應用

甲狀腺癌最易出現淋巴結的轉移，特別是甲狀腺乳頭狀癌，有研究顯示，淋巴結轉移是局部復發和癌癥特異性死亡的危險因素[14]，因此術前準確評估淋巴結病變是非常重要的。已有多個研究表明，能譜CT的多參數成像有助于轉移淋巴結的鑒別。金弋人等[15]研究發現，在靜脈期原發灶與轉移淋巴結的能譜曲線斜率差異無統計學意義，與非轉移淋巴結的能譜曲線斜率差異有統計學意義，這提示轉移淋巴結與原發病灶之間的同源性，對甲狀腺癌轉移淋巴結的判斷有一定的價值。Xuewen Liu等[14]研究發現靜脈期能譜曲線斜率與動脈期標準化碘濃度相結合，在術前甲狀腺淋巴結轉移診斷中有較高的準確性，提示能譜參數可作為常規CT及超聲的補充，用于鑒別甲狀腺淋巴結轉移。

2.3 能譜CT在優化腫瘤供血動脈成像質量中的應用

能譜CT的單能量成像技術，可最大程度減少因混合能量X線引起的射束硬化偽影，在甲狀腺掃描中頸肩部硬化偽影會降低圖像質量，影響圖像觀察，進而影響診斷效果，而能譜CT最佳單能量成像可有效抑制硬化偽影，優化成像質量，提高圖像對比度。周新杰等[16]通過應用能譜CT檢查頭頸CTA患者的能譜數據，分析60keV 、75keV單能量下甲狀腺供血血管的顯示情況，發現能譜CT的單能量成像技術可提高血管成像質量，60keV的單能量圖像質量優于75keV單能量圖像，曹鋒等[17]研究發現最佳單能量圖像較混合能量圖像可清晰顯示甲狀腺腫瘤供血血管的起源、走形、變異等情況，可為術前甲狀腺供血血管的評估提供更為精準的影像學數據。

2.4 能譜CT在不同病理類型甲狀腺癌中的應用

甲狀腺癌的病理類型主要包括乳頭狀癌，濾泡狀癌，髓樣癌及未分化癌等4種，其中乳頭狀癌最為常見，約占甲狀腺癌的80%～85%，病理類型不同的甲狀腺惡性腫瘤，其臨床表現、影像學特征，生物學行為，及預后等方面均有差異，因此正確的診斷對治療及預后評估非常重要，目前，國內外對不同病理類型甲狀腺癌的能譜參數的研究很少，李琳等[18]研究發現乳頭狀癌、濾泡癌及髓樣癌的碘濃度、能譜曲線斜率高于未分化癌和淋巴瘤，但其研究中除乳頭狀癌外其他病理類型的樣本量較少，對于結果應謹慎解釋。不同病理類型甲狀腺癌的能譜參數特點在今后有必要擴大樣本量繼續研究。

3 小結

綜上所述，能譜CT憑借其多參數成像的獨特優勢在甲狀腺癌的應用中有較大價值，為臨床早期診斷、治療及手術能提供更豐富的影像信息，相信隨著技術的進步及研究的深入，能譜CT將在臨床中發揮更廣泛的作用。