雙層探測器光譜CT對直腸腺癌轉移淋巴結的診斷價值

梁百暉 楊文 劉峴 戴劍濠 張漢良 陳維翠 盧健燁 陳加良

廣西壯族自治區南溪山醫院1放射治療科，2放射科（廣西桂林541002）；3廣東省中醫院（廣州中醫藥大學第二附屬醫院）放射科（廣州510120）

直腸癌是最常見的消化道惡性腫瘤，近年來發病呈逐漸年輕化趨勢［1］，成為中國疾病負擔最高的腫瘤之一。淋巴結（lymph node，LN）分期是影響直腸癌患者預后的重要危險因素之一，也是決定臨床治療策略的關鍵。中國臨床腫瘤學會（guidelines of Chinese society of clinical oncology，CSCO）結直腸癌診療指南2020 版［2］指出，若區域LN 受累，則腫瘤分期至少為Ⅲ期，預后不良。對于距肛緣10 cm 以下、N+的直腸癌患者，指南推薦先行新輔助放化療，再行根治術。高分辨磁共振成像（high resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI）是目前術前評估直腸癌N 分期的首選檢查方法，但對于短徑5 mm 以下的LN 敏感度僅為52.9%［3］，導致部分患者N 分期被低估。常規螺旋CT 通過形態學指標來預測LN 的良惡性，如LN 短徑、形狀、邊緣及密度等［4］，具有較強的主觀性，且診斷的準確性主要依賴于影像醫生的診斷經驗。近年來興起的雙層探測器光譜CT（dual-layer spectral detector computed tomography，DLSCT）利用上、下兩層探測器對不同能級的X 線進行轉化，一次掃描即可獲取除常規CT 圖像外更多的功能信息［5］，如碘密度（iodine density，ID）圖、有效原子序數（effective atomic number，Eff-Z）圖等，為疾病的診斷提供可定量評價的指標。本研究旨在探討DLSCT 在評估直腸腺癌轉移LN 中的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料本研究經本院醫學倫理委員會審核通過，所有患者簽署了知情同意書。前瞻性分析2021年5月至11月符合下述納排標準的直腸腺癌患者共78 例，其中男42 例，女36 例，年齡34～79 歲，平均（58.29 ± 13.36）歲。納入標準：（1）術前1 周內接受DLSCT 平掃、動脈期（arterial phase，AP）及靜脈期（venous phase，VP）增強掃描；（2）經術后病理證實為直腸腺癌，病理分期為N1 或N2期，無遠處轉移；（3）全程未接受過新輔助放化療或其他抗腫瘤藥物的治療。排除標準：（1）CT 及/或臨床資料不完整（n= 2）；（2）圖像質量差、偽影嚴重（n= 3）。

1.2 儀器與方法

1.2.1 CT 圖像采集采用Philips Healthcare IQon Spectral CT 機行平掃、AP 及VP 增強掃描。患者仰臥位，頭先進，掃描范圍均包含盆腔，即髂嵴至恥骨聯合下5 cm 水平。掃描參數：管電壓120 kV，管電流采用自動控制技術自動調節，準直器寬度為0.6 × 64 mm，X 線管旋轉速度為0.4 s/周，螺距為1.1。采用高壓注射器將對比劑（碘普羅胺，370 mg/mL，拜耳）以2.5 mL/s 的速率進行注射，劑量1.5 mL/kg。當腹主動脈CT 值達到200 HU 時，通過團注追蹤法觸發動脈期掃描，45 s 后開始VP掃描。光譜圖像及傳統圖像重建參數：層厚及層間距均為1 mm。

1.2.2 圖像后處理、數據測量將平掃、AP及VP的光譜基底（spectral Base Images，SBI）圖像傳輸至Philips IntelliSpace Portal 工作站進行后處理，生成Eff-Z 圖、單能量（monoenergetic，MonoE）圖及ID）圖。經過比對，兩名影像醫生（醫生A 和B，分別有10年及8年腹部影像診斷經驗）均認為LN 在靜脈期40 keV 的MonoE 圖像顯示最為清晰，圖像質量最佳，因此一致選擇該期像評估LN 的位置，短徑（short diameters，SD），邊緣，形狀及強化均勻度。兩名影像醫生在不知病理結果的情況下獨立測量數據。感興趣區（region of interesting，ROI）的勾畫原則如下：（1）選取LN 最大徑線所在的層面及相鄰上下兩層進行勾畫；（2）盡可能多的覆蓋LN 組織；（3）避開囊變壞死、鈣化、血管及周圍脂肪組織。隨后將SBI 圖像切換至Eff-Z、ID 圖，并確保ROI 的位置不變，記錄LN 平掃期Eff-Z 值，雙期像碘濃度（iodine concentration，IC）值。計算3 個ROI的平均Eff-Z 值及IC 值作為該枚LN 的最終Eff-Z 及IC 值。同時，為了避免個體差異，測量LN 最大徑線所在層面的髂總/髂內/髂外動脈IC 值并計算LN的標準化碘濃度值（normalized iodine concentration，NIC）：NICnode=ICnode/ICartery。如該層面同時有髂內、髂外動脈存在，則取髂內及髂外動脈IC 值的平均值作為動脈的IC 值。以上計量資料取兩位醫師測量結果的平均值。

兩名影像醫生還評估并記錄LN 的其他形態學指標，如邊緣（規則、不規則）、強化均勻度（均勻、不均勻）及形狀（圓形、非圓形）。當兩名影像醫生對淋巴結的邊緣、強化均勻及形狀判斷不一致時，經討論后取得一致結果。

1.2.3 病理組織學分析采用美國癌癥聯合委員會（American Joint committee on Cancer，AJCC）第八版結直腸癌分期標準對患者進行術后病理分期，p 表示術后病理分期：根據腫瘤侵犯直腸壁的深度分為pTis、pT1、pT2、pT3 及pT4。根據有無區域LN轉移及數量分為pN0、pN1 及pN2。

1.2.4 CT 圖像上的淋巴結與術后標本的匹配影像科醫生以每枚LN 周圍的解剖標志物（鄰近臟器，大血管）作為參考，并測量LN 的徑線及與解剖標志物的距離。外科醫生對被切除LN 的位置進行標記。病理專家于顯微鏡下測量LN 的徑線。最后，放射科醫生，外科醫生及病理專家三者協商，根據LN 的位置及大小將CT 圖像觀察到的LN與病理標本進行匹配，將匹配一致的LN 納入本研究，協商后仍存在爭議的LN 則剔除。

1.3 統計學方法采用SPSS 22.0 及MedCalc12.7.2統計軟件進行分析。兩名影像醫生對LN 的SD，平掃期的Eff-Z 值。主動脈及LN 雙期增強的IC 值測量的一致性采用組內相關系數（interclass correlation coeffificient，ICC）進行評價。定量資料的正態分布檢驗采用Kolmogorow-Smironov 進行判斷，若數據服從正態分布，則以均數±標準差表示；若數據不服從正態分布，采用中位數（四分位數間距）表示。根據數據分布情況，兩組間SD、Eff-Z、NICAP及NICVP的差異比較采用兩獨立樣本t檢驗或Mann-Whitney 檢驗。兩組間的淋巴結形態、邊緣及強化均勻度的比較采用χ2檢驗。采用logistic回歸方法建立SD、NICAP 及NICVP 參數的聯合模型。采用受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic，ROC）分析來評估有統計學意義的的參數及多參數聯合模型預測LN 轉移的診斷效能，根據最大約登指數確定最佳閾值及相應曲線下面積（area under curve，AUC）、診斷敏感度和特異度。各參數AUC 的比較采用Delong 檢驗。以雙側P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 患者病理資料低、中及高位直腸腺癌患者分別有25、37、16例。pT1、pT2及pT3期患者分別有7、38、33 例。pN1、pN2 期患者分別有34 例、44 例。高、中及低分化RA 分別有4、67、8 例。CT 檢查與手術的間隔時間為3～7 d，平均（3.25±1.24）d。78 例直腸腺癌患者DLSCT 檢查共檢出245 枚LN，術中共獲得250 枚LN，經組織病理學評估，其中轉移LN 有88 枚，非轉移性LN 有162 枚。將光譜CT 圖像與術后病理結果進行一一匹配，得到符合納入條件的LN 共108 枚，其中52 枚為轉移LN，56 枚為非轉移LN。其余不能匹配的LN 被剔除。兩組LN的分布情況見表1。

表1 108 枚LN 的分布情況Tab.1 Distribution of 108 lymph node 例

2.2 一致性分析兩位放射醫生對平掃期Eff-Z，動脈期、靜脈期LN 及動脈的IC 值，以及SD 的測量上具有較好的一致性（ICC = 0.937、0.979、0.973、0.985、0.988 及0.945）。

2.3 LN 轉移組及非轉移組的DLSCT 參數及形態學指標對比分析LN 轉移組及非轉移組的DLSCT 參數及形態學指標對比分析見表2。LN 轉移組的NICAP、NICVP及SD 均大于非轉移組，差異有統計學意義（P＜0.001），兩組間平掃期Eff-Z 值的差異無統計學意義（P＞0.05）。淋巴結形狀是否呈圓形，邊緣是否規則及強化是否均勻在兩組間的構成比亦差異有統計學意義（P＜0.05），轉移淋巴結多呈圓形，邊緣相對不規則，多呈不均勻強化（圖1 - 2）。

圖1 直腸中段中分化腺癌患者伴系膜內淋巴結轉移光譜CT 定量參數圖及病理圖Fig.1 DLSCT quantitative parameter diagram and pathology picture of lymphatic metastasis in patient with moderate differentiated adenocarcinoma of the middle rectum

表2 光譜CT 多參數及形態學指標在LN 轉移組及LN 非轉移組間的比較Tab.2 Comparison between DLSCT parameters and morphology metrics between lymphatic metastasis and non-lymphatic metastasis groups 例（%）

圖2 直腸上段中分化腺癌患者系膜內非淋巴結轉移光譜CT 定量參數圖及病理圖Fig.2 DLSCT quantitative parameter diagram and pathology picture of non-lymphatic metastasis in patient with moderate differentiated adenocarcinoma of the upper rectum

2.4 NICAP、NICVP 及形態學指標判斷LN 轉移的ROC 曲線評價結果NICAP、NICVP，淋巴結形態學指標及NICAP、NICVP與SD 三參數聯合評估LN 轉移的AUC，最佳診斷閾值，相應的敏感性及特異性見表3，ROC 曲線見圖3。4 個形態學指標AUC 值的兩兩比較發現，SD 的AUC 值高于其余三個形態學指標（P＜0.05），邊緣，強化均勻度及形狀三者間的AUC 值差異無統計學意義（P＞0.05）。

圖3 NICAP、NICVP、SD 及以上三參數聯合模型判斷轉移淋巴結的ROC 圖Fig.3 ROC curve of DLSCT quantitative parameter values and the combination of the SD,NICAP and NICVP for evaluating lymphatic metastasis

形態學指標與光譜參數的AUC 值兩兩比較發現，NICAP 的AUC 值明顯高于邊緣，強化均勻度及形狀（P＞0.05），NICVP則不然（P＞0.05）。將AUC值相對較高的三個參數（NICAP、NICVP及SD）進行兩兩比較發現，NICAP、NICVP及SD 三者的診斷效能相當（P＞0.05），將以上三參數聯合判斷LN 轉移，AUC 值最高，達0.911（三參數聯合vs.NICAP，P=0.0037；三參數聯合vs.NICVP，P＜0.001；三參數聯合vs.SD，P= 0.0076）。見表3。

表3 NICAP、NICVP 及形態學指標判斷LN 轉移的受試者工作曲線Tab.3 Receiver operating characteristic curves for evaluating lymphatic metastasis by NICAP，NICVP and morphology metrics

3 討論

3.1 HR-MRI 和傳統能譜CT 評估直腸癌轉移LN的局限性LN 分期是影響直腸癌患者預后和治療策略的關鍵因素之一。HR-MRI 軟組織分辨力高，能對直腸癌術前T 分期進行精準評估，被CSCO 結直腸癌診療指南2020 版［2］（以下簡稱“指南”）一級推薦為直腸癌患者的首選診斷方法。多層螺旋CT 成像速度快，但軟組織分辨率低，無法準確判斷TN 分期，故指南僅推薦用于存在MR 掃描禁忌癥的直腸癌患者。然而，常規MRI 在判斷N 分期方面的作用有限，其形態學特征（大小、形狀、邊界、信號強度及強化方式）無法準確區分轉移和非轉移性LN［6-7］。彌散加權成像雖然可以通過評估組織水分子的擴散運動來幫助表征LN 的良惡性，但學術界對ADC 的診斷閾值仍未達成共識［8］。因此，術前無創、準確識別轉移LN 依然頗具挑戰。近年來，有學者利用傳統能譜CT 研究結直腸癌區域LN，發現良、惡性LN 的IC 值存在明顯差異，但結論尚不一致［9-12］。與基于雙源技術、快速kVp 切換技術的傳統能譜CT 不同，DLSCT 是基于探測器水平對X 線中的高、低能級光子進行轉換，重建能量圖像，從而真正實現了“同時、同源、同向”的能譜成像。基于此，本研究旨在探討光譜CT 在評估直腸腺癌轉移LN 中的價值。

3.2 光譜CT 在評估直腸腺癌轉移LN 中的價值IC 是DLSCT 最重要的參數之一，DLSCT 的IC 值與組織實際的IC 值具有高度的一致性，且不受掃描參數的影響，可重復性好［13］。IC 值能定量反映組織血容量、血管通透性等病理生理變化，并可作為CT 灌注的替代指標［14］。先前有學者利用CT 灌注對頭頸部鱗狀細胞癌LN 進行研究，發現轉移LN（最大徑＜10 mm）的血流量明顯高于良性LN［15］。張玉婷等［16］也發現，頸部惡性LN 的血流量，血容量及強化峰值與其微血管密度呈正相關。為了減少掃描技術、個體生理差異對IC 值的影響，本研究采用NIC 值來評估病變組織的碘含量，并發現轉移LN 表現出顯著增大的NIC 值。免疫組化染色證實，乳腺癌的轉移LN 中血管生成增加，表明LN 轉移是血管依賴性的［17］。本研究結果與CAO 等［10］及AL-NAJAMI 等［11］利用能譜CT 研究結直腸癌區域LN 的結果一致。另外，一些針對其他部位腫瘤（甲狀腺癌、肺癌、胃癌、肝癌及乳腺癌）區域LN 的研究也有相同的發現［18-22］。LN 轉移具有復雜的病理生理機制，LN 自身即具有豐富的血管，癌細胞一般以淋巴竇為基點侵犯髓質，進而侵犯皮質，最終吞噬整個LN。因此，筆者推測轉移LN 具有更高的NIC 值與其血管生成增加，血供增多，以利于腫瘤細胞在LN 中種植、生長及蔓延有關。然而，有學者卻發現結/直腸癌轉移LN 的IC/NIC 值要明顯低于良性LN［12，23］。筆者認為，相互矛盾的結果可能與各個研究沒有采用統一的ROI 勾畫方式有關。轉移LN 出現壞死的概率隨著體積的增大而增加，壞死區會造成LN 局部攝碘量下降甚至不攝碘，如果勾畫ROI 時未加以規避，會造成IC 值偏低的假象。MATOBA 等［15］的研究也佐證了筆者的觀點，他們發現轉移LN 的大小與CT 灌注參數（血流量、血容量及滲透性表面積）呈顯著負相關。因此，筆者認為有必要在今后的研究中規范并統一LN 的勾畫方法，以獲得可靠的研究結論。Eff-Z 也是光譜CT 重要的成像參數之一，它為每個像素加入了物質成分的信息［5］，可以用來進行物質檢測、鑒別及分離。然而，本研究并未發現Eff-Z 在鑒別轉移LN 中的優勢，這可能與本研究的樣本量較小有關，有待今后擴大樣本量進一步研究。

3.3 光譜CT 多參數聯合SD 的診斷效能本研究中LN 的4 個形態學指標（SD、形狀、邊緣及強化方式），在轉移組與非轉移組間的差異有統計學意義，這與部分研究結果相符［4，24］，說明常規CT 形態學特征能在一定程度上幫助鑒別直腸腺癌的轉移淋巴結。四個形態學指標中，以SD 的診斷效能較高，AUC值為0.810，當最佳閾值為5.3 mm時，敏感度為75%，特異度為80.36%。然而，LANGMAN 等［25］發現，334 枚直腸癌轉移LN 中有95 枚直徑＜3 mm，故僅憑SD 判斷LN 轉移可能會低估N 分期。更重要的是，對于小淋巴結，其形態學特征常不典型，良惡性淋巴結部分征象有重疊，這時判斷難度明顯加大，因此，需要更客觀的定量指標輔助診斷，以提高診斷準確性。

研究表明，動脈期的IC 值主要反映組織的毛細血管密度和血供特點，而靜脈期的IC 值則體現了血管內、外的血液分布和對比劑滯留情況［26］。本研究發現，動脈期和靜脈期的NIC 結合能更客觀、全面地反映LN 血流灌注等病理生理信息，并可能在形態發生變化前提示LN 的病理生理改變。因此，本研究將LN 光譜定量參數與SD 相結合來評估LN 狀態，結果顯示聯合模型具有較高的診斷效能，這與陳琰等［23］的研究結果基本一致，并提示NIC 值可以作為輔助診斷指標，提高直腸腺癌患者術前N 分期的準確性。

3.4 本研究的局限性（1）樣本量較小，且為單中心研究，可能會存在選擇偏倚。（2）僅研究了直腸癌中最常見的組織學類型：腺癌，未納入其他少見的組織學類型，如腺鱗癌和未分化癌等。

綜上所述，本研究結果初步表明：DLSCT 碘濃度值有助于提高直腸腺癌LN 轉移的診斷準確性，光譜CT 多參數聯合淋巴結SD 可提高診斷效能。

【Author contributions】LIANG Baihui：Writing，Original draft preparation.YANG Wen：Writing，Original draft preparation.LIU Xian：Formal analysis.DAI Jianhao：Data curation.ZHANG Hanliang：Data curation.CHEN Weicui：Funding acquisition，Writing-Review and editing.LU Jianye：Investigation.CHEN Jialiang：Conceptualization，Methodology，Writing-Review&Editing.All authors read and aplproved the final manuscript.