能谱CT成像技术及其在原发性肝癌中的应用新进展_叶兰静.pdf

能谱 CT 成像技术及其在原发性肝癌中的应用新进展基金项目:2021 年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2021KY0535);右江民族医学院附属医院2020 年度高层次人才科研项目(Y202011705)作者简介:叶兰静，女，医学学士，在读硕士研究生，研究方向:CT 及 MI 影像诊断。E-mail:877394726 qqcom通信作者:吴英宁。E-mail:yb20020106 163com 本文引用格式 叶兰静，吴英宁能谱 CT 成像技术及其在原发性肝癌中的应用新进展 J 右江医学，2023，51(1):92-96叶兰静1，2，吴英宁1(1右江民族医学院附属医院放射科，广西百色 533000;2右江民族医学院研究生学院，广西百色 533000)【关键词】能谱 CT;肝癌;诊断;多参数成像;体层摄影术中图分类号:7357;4453文献标志码:ADOI:103969/jissn1003-1383202301016原发性肝癌(primary hepatic carcinoma，PHC)，又简称肝癌，是发生在肝脏最常见的恶性肿瘤之一，我国是肝癌负担最重的国家之一，患病数约占全球人数近一半1。其病理分型分为肝细胞癌(hepato-cellular carcinoma，HCC)、肝内胆管癌(intrahepaticcholangiocarcinoma，ICC)和混合型肝细胞癌-胆管癌(combined hepatocellular cholangiocarcinoma，cHCC-CCA)三种。肝癌的治疗一般分为外科手术类及非手术类，后者常使用的是经皮肝动脉化疗栓塞术。由于早期的肝癌临床症状不明显，等到患者来院检查时多已经处于中晚期，因此对肝癌的诊断时间越早，对于治疗方案的制定、患者的生存预后越有很高的价值。如今肝癌的影像确诊以常规计算机断层成像(computer tomography，CT)及磁共振成像(magnet-ic resonance imaging，MI)为主，当在动态增强影像上病灶表现出典型的“快进快出”征象时，对肝癌的诊断明确，但是对于一些不典型强化的小肝癌来说，此时的常规影像易漏诊，甚至与肝脏其他肿瘤鉴别困难2。随着近年 CT 技术的发展，能谱 CT(Spec-tral energy CT)以一种提供多种参数成像定量定性结合分析的诊断方式，例如单能量图、物质分离基图、有效原子序数、能谱曲线等，不仅为临床医生提供病变在常规影像上所见的解剖结构，还提供其肉眼所不能见的内部成分信息。现今能谱 CT 在腹部的临床应用日渐成熟、较为广泛。现就能谱 CT 成像技术在原发性肝癌的应用新进展进行阐述。1能谱 CT 成像原理及各项参数随着 CT 技术的不断发展，从以往的头颅 CT、单螺旋 CT 等到现在多排螺旋 CT、全身 CT 技术，能谱CT 则是近几年较为热门的一项新技术，目前在临床上较多运用的主要以双 X 线球管为中心的双源 CT和本文阐述的单球管为中心的能谱 CT。后者能在05 s 内进行高低能量(40140 kev)的切换模式扫描，在缩短检查时间的同时采集到同源、同时及同向的数据，最终可以产生 101 组单能量图像，为临床医生后期进行图像分析处理提供多种信息。这一成像技术是由 GE 公司在十三年前所推出，而此项技术中使用的硬件材料和迭代算数重建法相比于传统CT 来说较大提高了图像清晰度及空间分辨率，患者在检查时所受到辐射剂量也减低，同时能减少 CT 扫描里不能避免的伪影，提高病灶与周围组织的对比度3-4。能谱 CT 最大的优势是其不仅能观察病变的形态、大小及影像表现，还拥有特有的多参数成像方式，这些参数如单能量图像、能谱曲线、物质分离基图、有效原子序数等技术能将疾病定量化展现在人们面前。1111单单能能量量成成像像和能和能谱谱曲线曲线单能量成像是当某一水平能量 X 线穿过物质后衰减所产生的图像，其衰减的程度和物质自身密度相关。相比于传统 CT的混合能量，由于能谱 CT 有 101 组单能量图像，临床上便能根据自身需求运用能谱 CT 选择出某一能量水平的最佳图像进行分析，这类图像的噪声低，即病灶与周围组织的对比度增高，更有利于小病灶的诊断，特别是在传统影像上难以用肉眼直接分辨出的病变。由于不同物质对 X 射线的吸收衰减不同，随着 X 射线能量的变化而变化所形成的曲线称为能29右江医学 2023 年第 51 卷第 1 期Chinese Youjiang Medical Journal 2023，Vol51 No1谱曲线，能谱曲线反映了物质的能量衰减特性，其在判定物质成分同源性应用价值高，特别是对转移淋巴结的来源判断上应用较多。1212去去伪伪影影硬硬化化束束传统 CT 扫描检查的图像因易受硬化效应、电子饥饿效应等因素对骨关节金属植入物术和颅内动脉瘤栓塞术后的评估都较为欠佳，能谱 CT 的去金属伪影技术能很大改善这一不足，在相关研究里发现这项技术在前者对植入物周围的软组织结构如肌肉和肌间隙的清晰度有很大提高，并且在高能量区间伪影相对减小较多，甚至还发现在110 kev 水平的去伪影技术能使图像质量评分高于传统 CT 的混合能量，在后者则发现在 6065 kev 的低能量水平段对颅内血管结构显示较好，同时伪影减少5-7。1313物物质质分分离离基基图图任意两种基本物质的 X 线吸收系数能决定任何物质的吸收系数，反之，这个物质对于 X 射线的衰减改变在一定程度上可等于两种基物质的密度。对于基物质的选择是没有局限性的，在临床上常常使用的有碘水基图、水碘基图及钙脂基图等，主要还是碘水图，这是因为影像上增强扫描所用的对比剂是以碘元素为主要成分，在能谱 CT 动态增强各期通过测定碘的含量，可以间接反映所圈画的病灶或者器官组织内部的血流丰富缺乏情况，这一原理已经广泛应用于临床肿瘤疾病的诊断，如对肝脏良、恶性疾病的鉴别、传统 CT 难以诊断的小肝癌、强化方式不典型的肝癌或血管瘤、肝癌经放疗或化疗后的疗效评估等8-11。1414有有效效原原子子序序数数如果某一元素对 X 射线的衰减系数约与某化合物质的衰减系数相同，那么该物质的原子序数是这一元素的原子序数。在临床上这一参数常用于结石成分的分析，有研究表明能谱 CT分析草酸钙、尿酸、胱氨酸、磷酸镁胺四类成分结石和体外光谱分析法没有差异，能较准确地分析出这四种纯成分的结石，同时也有人将原子序数和直方图像相互结合能准确区分出尿酸和非尿酸类的结石12-13。2能谱 CT 成像在原发性肝癌的临床应用2121肝癌肝癌的的检检出出大部分原发性肝癌在影像学动态增强上因典型的强化方式而较易诊断，但对于临床症状不突出的早期小肝癌或者乏血供肝癌而言，因为强化方式不显著则容易漏诊，能谱 CT 在这一诊断上较传统影像有着高敏感、特异性。在 YOO 等人14 研究里受到相同辐射剂量时，应用能谱 CT 在40 kev 能量水平显示出更高的 HCC 对比度噪声比(contrast-to-noise ratio，CN)，即生成的图像的质量更好，病灶显示更清晰，对 HCC 的检出更有利。另外 YOON 等人15 的研究发现能量处于 50 kev 时显示 HCC 的 CN 最佳。与前两者结果相反的研究中16 发现能量值与图像主观质量评分之间呈正比，即随着能量的增加，病灶显示更清晰，同时研究得到在能量处于 140 kev 水平时，图像的主观质量最高，意味着病灶与周围肝实质间的对比度有所提高，同时图像噪声被降低，能有效提高肝脏病变的检出，这对于早期小肝癌及时检出有着较大应用价值。王朝军等17 研究发现相对于传统 CT 影像，能谱 CT 的单能量参数检出小肝癌准确率较高，其中在动脉期(arterial phase，AP)及门静脉期(portal vein phase，PVP)增强两期的对比度信噪比以及图像质量评分上，能谱 CT 比传统 CT 有较大的优势。而在郑应心等18 研究中两类扫描方式得出的图像质量、CN 值上无统计学意义，但应用能谱方式扫描的辐射剂量明显低于常规 CT 方式扫描，表明当拥有相同诊断需求的图像时，为了减少辐射剂量对患者的影响，可以选择能谱 CT 成像方式。对于肝癌病灶诊断的敏感性，多个研究均表明能谱 CT 成像的优势，在 ANZI-DEI 等人19 研究中发现处于 80 kev 水平时对 HCC的诊断更敏感。ALTENBEND 等人20 研究表明低能量图像在检测 HCC 病变方面更敏感，这一点和李卫侠等21 的研究结论相似，后者得出处于 AP 的 50kev 水平的 CT 值对肝血管瘤(hepatic hemangioma，HH)和 HCC 鉴别有较高的敏感性、特异性，HH 低于HCC。在 XU 等人22 研究中得到 HCC 和局灶性结节增生(focal nodular hyperplasia，FNH)的 CN 与能量增加呈反比，即随着能量增大，图像质量越差，病灶和周围肝实质对比度减低，肉眼分辨较困难;并且该研究得出在 4070 kev 水平时对两者的检出率更高。也有人得出在 5575 kev 范围的值对两者更敏感23。对 比 能 谱 CT 和 MI 对 肝 癌 成 像 上，PFEIFFE 等人24 的研究结果则是能谱 CT 的单能量图像在 HCC 图像质量改善上有着较大的提升，从而病灶的检出率较高。2222肝癌肝癌的的鉴鉴别别诊断诊断在肝癌和肝脏常见病变的鉴别研究中，通过测量基物质图的参数值进行不同比较这一主题如今也是较为热门，有研究得出处于PVP 的碘浓度(iodine concentration，IC)、病灶与周围肝实质碘浓度比值(lesion to normal ratio，LN)、39右江医学 2023 年第 51 卷第 1 期Chinese Youjiang Medical Journal 2023，Vol51 No1能谱曲线斜率这些参数值上富血供肝转移瘤(hy-pervascular hepatic metastasis，HM)均高于 HCC25。这一点和杨传红等26 研究结果相反，该研究中发现处于 PVP 的三个能量下 HCC 的 IC 比 HM 高。这一点可能与 HCC 也有一定程度门静脉供血，而转移瘤多无肝硬化背景，门静脉未见供血改变有关。有研究9 表明在 40140 kev 范围的 HH、HCC、FNH 的CT 值都随着能量增加而下降，并且 HH 的平均值最低，FNH 则是三者中最高，这表明不同能量水平对于鉴别不同肝脏病变有较高价值。另外 AP 的碘摄取率(iodine uptake ratio，IU)在 HCC 与 FNH 的鉴别中具有更好的性能，IU 为病灶和周围肝实质碘浓度比值。FNH 是由正常肝细胞异常排列形成的良性病变，不伴有肝硬化，除中心瘢痕以外呈富血供均匀强化改变，HCC 则以肝动脉供血为主，且多伴有肝硬化背景，两者的 IU 对比显著;碘浓度比(iodineconcentration ratio，IC)在区分 HCC 与 HH 较好，考虑 HCC 增强以“快进快出”方式强化，HH 呈“快进慢出”强化方式，两者碘浓度差值较显著。在彭诚初等10 研究中能量处于 70 kev 时对 PHC 和 HH 的鉴别诊断效果最好。也有相关研究得出 FNH 在 AP、PVP 中参数值均比肝癌高。同样在张晨彩等27 的研究中得到处于某一低能量范围时 HH 的 CT 值低于肝癌，反之能量处于较高水平时则肝癌 CT 值低于HH，同时观察得出两者能谱曲线均呈下降趋势。在LAOIA 等人28 研究里用能谱 CT 碘基图参数来区分肝硬化背景下肝脏结节的良恶性以及潜在恶性，并将所得结果与病理相对比，最终证明结节处于 AP的标 准 化 碘 浓 度(normalize iodine concentration，NIC)、碘浓度差值(iodine concentration difference，ICD)的统计学差异能够将病理证实的 HCC 或潜在恶性结节与再生结节区分开。少数学者29 研究H