結直腸癌雙層探測器光譜CT成像：轉移性與非轉移性淋巴結的對照研究

萬幸，趙心竹，羅敏，楊忠現，劉于寶

結直腸癌患者中發生淋巴結轉移者5年生存率僅為60%～68%，而無轉移患者的5年生存率明顯提高，可達80%～90%[1]。淋巴結轉移情況是結直腸癌臨床病理分期及確定治療方案的重要依據，并影響患者的預后。CT檢查常用于評估淋巴結轉移情況，但其通常僅以形態和大小作為診斷標準，準確性不夠高。雙層探測器光譜CT(dual-layer detector spectral CT，DLCT)利用物質在不同X射線能量下吸收率不同來提供比常規CT更多的影像信息，可提供更多的測量參數，如40～200 keV單能級CT值、無水碘密度和有效原子序數等，這些定量參數可以更準確有效地區分不同的組織。本研究旨在探討光譜CT成像技術在結直腸癌轉移性淋巴結與非轉移性淋巴結鑒別診斷中的價值。

材料與方法

1.研究對象

回顧性分析2019年12月-2020年11月在本院行腹部光譜CT增強檢查且經術后病理證實的結直腸癌患者的臨床和影像資料。納入標準：①在術前2周內行腹盆部光譜CT增強掃描且圖像數據完整；②未合并其它部位的腫瘤；③術前未進行過抗腫瘤治療。排除標準：①淋巴結直徑<4 mm或淋巴結內壞死范圍較大導致無法勾畫直徑為3 mm的ROI；②CT圖像質量不能滿足評價要求，如存在金屬偽影等。

41例患者經手術病理證實全部為腺癌，其中15例腫瘤病灶位于右半結腸，26例位于左半結腸及直腸。男30例，女11例，年齡20～83歲，中位年齡61歲。23例發現淋巴結轉移，16例為N1期，7例為N2期；18例未發現淋巴結轉移。經手術清掃和病理檢查，最終選入113枚淋巴結，包括轉移性淋巴結40枚、非轉移性淋巴結73枚。

2.病理檢查及分組

結直腸癌手術方式為病變腸段切除加區域淋巴結清掃。將術中清掃的區域淋巴結分為4個組：瘤周動脈組、直腸周圍動脈組、結腸周圍動脈組和腸系膜下動脈組。病理診斷中若某區域組中有1個或1個以上轉移性淋巴結，則在CT圖像上將該區域內淋巴結中最大的淋巴結作為轉移性淋巴結，進行后續的數據測量和分析，該區域內的其它淋巴結不納入研究。將N0期結直腸癌患者中直徑≥4 mm的區域淋巴結納入對照組。

3.掃描方法

使用Philips IQon Spectral CT機進行多期增強掃描。掃描前患者禁食4～6 h，掃描范圍自橫膈頂至雙側恥骨聯合下緣水平。掃描參數：120 kVp，自動管電流調制技術，準直器寬度64×0.625 mm，0.5 s/r，螺距0.929。使用雙筒高壓注射器經肘靜脈注射對比劑碘普羅胺(370 mg I/mL)，劑量1.2 mL/kg，注射流率3.0 mL/s,對比劑注射完成后以3.5 mL/s流率注射生理鹽水20 mL。采用對比劑自動跟蹤觸發技術啟動掃描，觸發ROI設置在膈肌層面的腹主動脈管腔內，觸發閾值150 HU，動脈期掃描結束后35 s開始采集靜脈期。

4.圖像后處理和分析

基于光譜CT動、靜脈雙期掃描的原始數據進行圖像重建，獲得對應的碘濃度圖、有效原子序數圖和能譜曲線圖。由兩位長期從事腹部影像診斷的醫師對CT資料進行分析，意見不一致時經討論達成共識。在各類光譜圖像上觀察符合納入標準的淋巴結，選取目標淋巴結最大的層面勾畫ROI，面積10～30 mm2，注意避開囊變、鈣化、血管和淋巴結邊緣，動、靜脈雙期圖像在相同層面進行測量，獲得ROI的碘濃度 (iodine concentration，IC)和有效原子序數(effective atomic number，eff-Z)，并按公式(1)計算能譜曲線的斜率(λ)：

λ(HU)=(CT值40keV-CT值100keV)/60

(1)

5.統計學分析

使用SPSS 20.0軟件進行統計學分析。光譜CT定量參數以均數±標準差表示，對各項參數進行正態分布及方差齊性檢驗，符合正態分布的計量資料的組間比較采用獨立樣本t檢驗，方差不齊時采用t’檢驗。對差異有統計學意義的參數進行多變量Logistic回歸分析，篩選能預測轉移性淋巴結的參數。采用ROC曲線評估各項預測參數的診斷效能，計算曲線下面積(AUC)和最佳鑒別閾值，以及相應的診斷敏敏度和特異度。以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

結直腸癌患者轉移性和非轉移性淋巴結的光譜CT定量參數值的比較見表1和圖1～2。轉移性淋巴結在動、靜脈雙期圖像上的碘濃度、有效原子序數及能譜曲線斜率均低于非轉移性淋巴結，組間差異均具有統計學意義(P<0.05)。兩類淋巴結在40～100 keV范圍內的能譜曲線均呈下降型(圖1d、h，2d、h)。

表1 轉移性和非轉移性淋巴結的光譜CT參數值

圖1 男，58歲，乙狀結腸癌(T3N2M0)。瘤周動脈組轉移性淋巴結的雙期增強CT及定量參數圖。a)動脈期CT圖像，顯示淋巴結有強化(箭)；b)動脈期碘濃度圖，淋巴結的碘濃度為1.38 mg/mL；c)動脈期有效原子序數偽彩圖，淋巴結的原子序數為8.11；d)靜脈期CT圖像，顯示淋巴結有強化(箭)；e)靜脈期碘濃度圖，淋巴結的碘濃度為1.52 mg/mL；f)靜脈期有效原子序數偽彩圖，淋巴結的原子序數為8.14；g)動脈期能譜曲線，斜率為1.73HU；h)靜脈期能譜曲線，斜率為1.82HU。

圖2 男，59歲，乙狀結腸癌(T3N0M0)，瘤周動脈組非轉移淋巴結的雙期增強及定量參數圖。a)動脈期圖像，顯示淋巴結有強化(箭)；b)動脈期碘濃度圖，淋巴結的碘濃度為1.91 mg/mL；c)動脈期有效原子序數偽彩圖，淋巴結的原子序數為8.24；d)靜脈期圖像，顯示淋巴結有強化(箭)；e)靜脈期碘濃度圖，淋巴結的碘濃度為1.33 mg/mL；f)靜脈期有效原子序數偽彩圖，淋巴結的原子序數為8.05；g)動脈期能譜曲線，斜率為2.22HU；h)靜脈期能譜曲線，斜率為1.72HU。

將組間差異具有統計學意義的雙期光譜CT定量參數進行多變量Logistic回歸分析，篩選出動脈期碘濃度和能譜曲線斜率為轉移性淋巴結的獨立預測因子。動脈期碘濃度判斷淋巴結轉移的AUC為0.795，敏感度為0.704，特異度為0.722；動脈期能譜曲線斜率的AUC為0.809，敏感度為0.778，特異度為0.722(圖3)。

圖3 光譜CT定量參數鑒別結直腸癌患者轉移與非轉移性淋巴結的ROC曲線。IC-A為動脈期碘濃度，λ-A為動脈期能譜曲線斜率。

討 論

淋巴結轉移是結直腸癌預后的獨立危險因素[2]。術前準確預測淋巴結轉移是決定腫瘤分級的重要因素，而且對結直腸癌患者的治療決策也至關重要[3-4]。MRI作為評價結直腸癌的標準方式，準確性高，但是Ogawa等[5]的研究結果表明，MRI評估淋巴結狀態可能會導致過度診斷。PET-CT能利用組織的代謝變化反映腫瘤及轉移性淋巴結的狀態，但良性腫瘤也可有相似的代謝變化，且淋巴結較小時可能顯示不佳。光譜CT能提取更多關于組織密度和血供方面的參數，更具客觀性和精準性。

臨床實踐中術前預測淋巴結轉移主要依賴于淋巴結的直徑[6]，常用的評價淋巴結轉移的標準是任何直徑大于10 mm的淋巴結或小于10 mm的3個及以上的淋巴結簇樣聚集[7]。本研究未就淋巴結大小進行分析，是由于納入的轉移性淋巴結為區域組中較大的淋巴結，對大小進行統計分析可能會造成較大的偏差。然而，據Rodriguez-Bigas等[8]報道，大多數轉移性淋巴結的直徑小于5 mm。以大小作為標準來評估淋巴結的轉移性準確性較低，因此有學者提出通過研究淋巴結的“成分”來提高診斷準確性。

光譜CT能定量評價淋巴結的特征，碘濃度可以直接反映淋巴結內的碘含量，并間接反映淋巴結的血供[9]。本研究中，轉移性淋巴結在動、靜脈期的碘濃度均顯著低于非轉移性淋巴結，與有些學者的研究結果基本一致[10-11]?？赡苁怯捎谵D移性淋巴結的腫瘤細胞通過淋巴管侵入淋巴結囊下竇，淋巴組織被浸潤，進而被腫瘤細胞取代，導致髓質中血液供應不足并出現中心壞死。另外，轉移性淋巴結中腫瘤組織內的新生血管中有較多畸形的大血管，使其增強表現為條狀血管樣強化，但因畸形血管并未能增加淋巴結內的血流灌注，故其強化程度并未增加。既往研究表明，碘濃度可用于判斷甲狀腺癌和肝癌繼發淋巴結轉移[12-13]。

能譜曲線反映的是組織內CT值的動態變化情況，每種組織類型都有其特征的能譜曲線斜率。本研究結果顯示：轉移性淋巴結的動脈期和靜脈期能譜曲線的斜率均顯著低于非轉移性淋巴結，與Yang等[14]學者的研究結果類似。轉移性淋巴結中腫瘤細胞浸潤、壞死及腫瘤血管生成等病理改變導致組織異質性增加，與非轉移性淋巴結在物質構成上存在較大差異。

有效原子序數由原子序數引申而來，能夠精準分析組織內無機物的構成[15]。本研究中轉移性淋巴結在動脈期和靜脈期的有效原子序數均顯著低于非轉移性淋巴結，原因可能是淋巴結內癌組織成分導致其構成與正常淋巴組織差異較大。淋巴結靜脈期強化程度減低，因而轉移性與非轉移性淋巴結之間光譜CT參數值的差距縮小，推測此為靜脈期定量參數不能預測淋巴結良、惡性的原因。

本研究存在一定的局限性：第一，這是一項回顧性研究，樣本量相對較小，因此可能存在一定的選擇偏倚；第二，本研究中并未能將淋巴結的CT影像與病理檢查一一對應，可能導致研究結果不夠精準；第三，對于直徑小于4 mm的淋巴結，由于無法勾畫感興趣區而被排除，且其內部的增強情況也難以在CT圖像上識別，故缺少對小淋巴結的觀察結果，樣本范圍不夠廣。

綜上所述，本研究結果顯示雙層探測器光譜CT成像中動脈期的碘濃度及能譜曲線斜率對術前預測結直腸癌淋巴結轉移具有一定的價值，為結直腸癌的淋巴結定性分析提供了新的思路。