能谱CT在肿瘤性病变中的临床应用

解放军第117医院放射科(浙江 杭州 310013)尹冰心 陈兴灿

综 述

能谱CT在肿瘤性病变中的临床应用

解放军第117医院放射科(浙江 杭州 310013)
尹冰心 陈兴灿

随着外科手术水平的提高，肿瘤辅助治疗的不断发展，对于肿瘤的诊断要求越来越高，影像学诊断是肿瘤诊断中非常重要的一个方面，在肿瘤患者术前、术后的评估中具有无可替代的作用。增强CT曾经对于肿瘤性病变的诊断影响巨大，通过了解病变的血供情况，利于病变的检出以及不同占位性病变间的鉴别诊断。2009年出现的能谱CT也将进一步帮助我们获得更加准确、全面的诊断[1-3]。

能谱CT不同于常规CT之处在于其实现了多参数成像，使得能谱CT在原有空间分辨率、时间分辨率的基础上又增加了能量分辨率及理化性质的分辨率，因此图像质量得以提高。Matsumoto K[4]等对能谱CT所得图像质量与普通CT 120 Kvp图像质量进行比较，认为能谱CT所得图像在68 Kev时噪声最低，较120 Kvp图像噪声降低12%。其多参数成像应用于临床主要表现在单能量CT值及能谱曲线、基物质图像及浓度等方面，例如可以通过基物质图像分析尿路结石成分[5]；利用单能量图像可调节组织间对比度，利于静脉、脊髓等低对比组织的显示。下面就能谱CT在肿瘤性病变中的临床应用综述如下。

1 单能量成像提高肿瘤性病变的检出率 单能量CT值是指某一特定能量水平的X线穿过被检组织后所产生的衰减值，而能谱CT的单能量图像是通过对扫描所得的混合能量图像进行能量解析获得的。一些不同病变或组织在常规CT扫描中其CT值可以相近，甚至形态大小可以相似，难以区分，但是其单能量CT值却可以相差很大，此时利用单能量图像则可将两者区分出来，从而利于病灶的显示，提高病灶检出率。同时单能量图像在不同能量水平具有不同特征，低能量水平的X线穿透力低，图像上组织的对比增强，但噪声增强，高能量水平的X线穿透力高，图像上硬化伪影减少，但组织的对比减弱，因此选择合适的能量水平对提高单能量图像上病灶的检出尤为重要[6-9]。由于物质在不同能量水平的衰减不同，在某一能量水平病灶与实质脏器之间的衰减差异可以达到最大而噪声值最低，这一能量水平就是该病灶的最佳Kev值。B.N.Patel[6]等报道利用能谱CT可获得40～140Kev的单能谱图像，其中低能量图像可以增加病灶与周围组织间的对比对，45Kev(研究所采用的最低能量值)时图像获得最大对比度。但是此时图像噪声也得到最大值，因此应当选取可以获得最佳信噪比时的单能量值，B.N.Patel认为50～52Kev时可以更好地显示和诊断胰腺癌。

2 能谱曲线及基物质图像有助于肿瘤的定性诊断 不同的物质对于不同能量X线的吸收特征是不同的，CT能谱成像基于这一规律，通过对某一病例动态增强各期的CT能谱特征进行分析，可以得出其基物质散点图的分布模式、单能量CT值分布直方图模式及其能谱曲线形态，同时根据所得的能谱曲线能够计算出该病变或组织的effective-Z(有效原子系数)，将所得数据与已明确病理类型的相似病例进行比较，如相近，则可推测其类型相同。这种同源性分析在临床工作应用中可以为我们的诊断工作提供有力的证据，帮助我们做出相比现阶段更精准的诊断，但目前相关报道较少，并且现阶段临床应用中还存在很多问题，仍需要不断探索及完善。

3 单能量图像和基物质图像(碘基图)有助于肿瘤性病变的鉴别诊断能谱成像能根据不同物质在不同单光子能量下的吸收系数不同，产生不同物质各自的特征性吸收曲线，进行物质分离。但是所谓物质组成分析并不是指明确物质组成，而是通过给定的两种基物质来产生相同的衰减效应。通常，衰减高低不同的物质会选择成对的基质。医学成像一般选择水和碘这一组合。能谱成像检查在不增加病人扫描剂量的前提下，通过物质分离技术，可以明确判断对比剂的分布及病灶成分的区别[10]。已有诸多相关研究表明碘基图及碘浓度测定可以帮助鉴别诊断具有相近影像学征象的疾病[11-18]。Yu[17]等对肝细胞癌与肝局灶性结节增生进行定量分析，认为碘基图可以更好地显示肝细胞癌，碘浓度的测定也可以反映病灶的血供情况。刘金刚[18]等通过对淋巴瘤、肺腺癌、肺鳞癌及胆管癌的转移淋巴结行能谱CT扫描，测量各个淋巴结在不同能量水平下(40～140keV，间隔10keV)的CT值及碘基图像和水基图像各个淋巴结的碘和水含量，进行方差分析和t检验，得出对于4种恶性肿瘤，观察肿大淋巴结的最佳CNR是70keV单能量图像，同一患者不同感兴趣区的衰减曲线相近，肺腺癌和肺鳞癌的能谱衰减曲线较相近，其余各肿瘤肿大淋巴结的能谱衰减曲线之间差别较大；转移性淋巴结之间的水含量差异没有统计学意义，肺腺癌与肺鳞癌的转移性淋巴结的碘含量之间差异无统计学意义，余各不同肿瘤的转移性淋巴结的碘含量之间差异有统计学意义。该研究提示能谱CT成像所提供的如单能量CT值和碘含量等定量信息对转移性淋巴结的诊断和鉴别诊断有重要的价值。

4 MARS去除金属伪影利于放射性粒子植入术后疗效评估MARS（Multi-Artifact Reduction System）技术可以有效克服因为金属造成的X线采样信号的缺失，它是通过判断图像中金属的大小、形态，计算出信号缺失区域的范围，从而把相应范围内的图像数据重新投射回投影数据空间，然后以金属存在的前提条件下，重新计算受到金属影响的图像数据，最终完成降低金属伪影的作用。局部放射性粒子植入创伤小，可以对靶区进行高剂量、长时间、近距离累积式照射，而对周围正常组织损伤小[19]。但是放射性粒子植入的应用不可避免地会在CT图像上形成伪影，影响病灶的显示。能谱CT MARS技术的应用可以有效的消除金属硬化伪影，放射性粒子植入术后复查时，有助于病灶及周围软组织的显示。Olga R.Brook[20]等报道应用GE宝石CT的MARS技术重建所得横断位图像虽然在某些患者会出现光子饥饿现象，但是其图像质量在60%的受试者中高于能谱CT常规扫描所得图像，同时，重建所得的冠、矢状位图像的质量在75%的受试者中有明显提高，这个数据也明显地高于近期Bamberg F[21]等报道的双源CT对图像质量的提高水平(49%)。因此，MARS技术的应用对于粒子植入术治疗效果的评估有明显帮助。

5 展望 能量成像经历了双能量成像和能谱成像两个阶段，双能成像产生于20世纪70年代，后因技术原因沉寂多年，近年来，能谱CT重新成为研究热点。能谱CT成像技术在肿瘤的早期诊断和鉴别诊断已有初步应用，但目前的研究仅仅是对于某一病例或者某一系统肿瘤性病变的研究，并没有形成系统。且目前尚无CT进行肿瘤与正常组织物质成分区分的权威标准，随着能谱成像及分析技术的广泛应用和物质特征曲线的识别，必定会给肿瘤的诊断、分期及治疗预防带来很大帮助。但诸多研究表明能谱CT成像有望提高富血供小肿瘤的检出率，并可对不同组织类型的肿瘤和肿瘤分级进行鉴别，某些曾行手术植入金属物的脏器，利用MARS可明显的消除金属伪影，更好地显示周围结构。还可以通过基物质图像(碘基图)评价进行化疗或放疗后的治疗效果。随着研究的不断深入，临床应用的进一步开展，其一定能为今后的临床诊断和科学研究提供一个很好的平台。

6 结语 能谱CT应用于肿瘤性病变的诊断并不只是单纯应用其单能量成像或能谱分析，而是综合应用其各种功能。单能量成像可以避免对比剂硬化伪影和容积效应造成的遗漏和误诊小病灶，所以可以提高小病灶和多发病灶的检出率。能谱CT技术能够根据X线在物质中的衰减系数转变为相应的图像，这有利于鉴别特异性的组织。通过对各种病变的CT能谱分析图(散点图、直方图)及能谱曲线对比分析，可以发现一些规律性的特征，对于肿瘤定位、定性和分级方面会起到很好的指导作用。利用MARS技术消除放射性粒子植入术后在CT图像上产生的金属伪影，利于术后疗效的评估。能谱CT的应用现在仍处于起步阶段，随着临床应用及研究的不断深入，必将对肿瘤性病变的诊断及鉴别提供更可靠的依据。

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(本文编辑: 汪兵)

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A

10.3969/j.issn.1672-5131.2014.06.34

2014-07-10

陈兴灿