宝石能谱CT在肝癌诊断中的研究进展

袁　彪(综述)，肖喜刚(审校)

(哈尔滨医科大学附属第一医院 CT室，哈尔滨 150001)



宝石能谱CT在肝癌诊断中的研究进展

袁彪△(综述)，肖喜刚※(审校)

(哈尔滨医科大学附属第一医院 CT室，哈尔滨 150001)

摘要：肝癌是一种常见的消化系统的恶性肿瘤，早发现、早诊断、早治疗对患者的预后具有十分深远的影响。宝石能谱CT是一种新型的绿色CT，其辐射剂量低，扫描速度快、成像参数丰富等优势。在疾病的诊断中能提供众多信息等特点。宝石能谱成像为肝癌的早期诊断、鉴别诊断提供了依据，使图像更直观更科学，为临床诊断及科研提供了一个新的途径。

关键词：肝癌；体层摄影；电子计算机X线断层扫描技术；宝石能谱成像

CT自问世以来，其已成为一种常见的腹部检查方式，但因腹部组织器官多、生理状态多样、病理变化复杂、疾病谱广、病变复杂以及CT征象多等，导致疾病的诊断和鉴别诊断相对困难[1]。宝石能谱CT在保留传统CT功能的基础上，为诊断提供了基物质图像、单能图像以及能谱曲线等，其为疾病的诊断带来了新方法。现将对宝石能谱CT在腹部检查中的应用予以综述。

1宝石能谱CT

宝石能谱CT具有以下特点，①高清图像：宝石能谱CT采用了新的球管、高压发生器、探测器及数模转化系统等影像链，保证了X线的充分利用，提高了成像的空间分辨力和密度分辨率；能够有效抑制金属硬化伪影，可显示亚毫米级的细节结构及细微解剖结构。②低剂量成像：宝石能谱CT应用了全新的图像重建方法，即自适应统计迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)，其原理是假设邻近体素间的噪声差是由图像噪声或统计波动产生的，对所投射数据进行多次校正和选择迭代，重建出低噪声、高质量的图像，所需投射数据少，数据不完全和低信噪比(signal to noise，SNR)时利用ASIR算法仍能获得高质量的图像[2]。③能谱成像：宝石能谱CT的高压发生器能在0.5 ms内瞬间完成140~80 kVp 高低能量间的切换，达到射线的“三同”(同时、同源、同向)，GE公司独有的能谱栅成像技术能做到单能量成像及能谱分析，其组织成分区分能力极强，在提供基物质对的条件下，能实现初步的物质分析[3]。宝石能谱成像模式下，可获得40~140 keV共101个不同能量的单能图像[4]。④动态500排成像：宝石CT的控制系统十分精确，在低剂量条件下实现了螺旋穿梭扫描，使灌注范围扩展到32 cm的同时，避免了常规灌注的锥型束伪影，实现了大范围的低剂量CT功能成像及实时CT血管造影(CT angiography，CTA)成像，为良恶性肿瘤鉴别提供了更多的信息[5]。

2宝石能谱CT的临床应用优势

宝石能谱CT是一款全新平台的高清能谱CT，其具备了超高清成像、低剂量成像、能谱成像以及动态500排成像等优势[6]，较传统CT成像在图像质量、物质定量分析、对比信噪比(signal noise ratio，CNR)以及能谱综合分析方面有重大突破。能谱成像能提供40~140 keV一系列的能谱图像，选取最佳的单能图像，优化病灶的对比度，从而显示微小病灶[7-8]。能谱图像不仅能从形态学角度观察病变，而且还能通过混合能量图像、单能量图像、能谱曲线、基物质对图像等对病灶进行初步定量、定性分析[9]。

3宝石能谱CT在肝脏肿瘤中的应用

3.1原发性肝癌肝癌是消化系统最常见的恶性肿瘤。CT对肝脏肿块的检出率主要取决于肿块的大小、形态以及密度与肝实质间的对比度，因此CT图像的质量对肝脏肿块的检出非常重要。传统CT采用混合能成像，线束的硬化效应会导致CT值不准，并产生硬化伪影，影响图像质量和病灶的检出率[10]。肝癌作为一种肝动脉供血的富血供肿瘤，CT诊断多数不难[11-12]，但部分不典型肝癌，病灶CT平扫或传统增强扫描时呈等密度或乏血供，易造成漏诊[13]，使患者失去治疗机会。Yu等[14]通过研究不同能量水平，病变肝脏的CNR、病变-正常肝实质的碘浓度比、标准碘浓度等数据来区分肝细胞癌与局灶性结节增生(focal nodular hyperplasia，FNH)。该研究表明，运用宝石能谱CT进行能谱扫描所得到的动脉期的病变-正常肝实质的碘浓度比，可用于鉴别肝细胞癌与局灶性结节增生；运用能谱成像能提高肝细胞癌的检出率；碘浓度的定量分析能提高医师对诊断的信心。吕培杰[15]通过宝石能谱CT成像技术获得不同能量级别的单能量图像来检测小肝癌灶，并与传统CT扫描的结果进行比较。通过研究发现，反应病灶检出能力的CNR值虽然总体随着单光子能量的增大而减小，但在70 keV和50 keV能量水平时例外，且此时组织间的对比度最大。检测小肝癌的最佳单能图位于70 keV，其次是50 keV和40 kVp 。动脉期及门静脉期单能量的最佳CNR值明显高于常规混合能量140 kVp的CNR值，且CNR值的提高并未牺牲图像质量。当X线穿过某种物质后会发生衰减，并构成了HU(Hounsfield Unit)衰减曲线，由于组成物质的化学结构不同，由不同化学成分构成人体组织的HU衰减曲线也存在差异[16]。郑盛等[17]通过研究肝癌与FNH的HU衰减曲线发现，两种疾病的HU曲线不重合也不平行，说明两种病变在化学性质、肿块病理组织及代谢产物上存在差异，可定性分析两种疾病是否同源。Lv等[7]研究肝硬化是否存在的情况下小肝癌与小血管瘤的关系时发现， 病变与正常肝实质碘浓度比率、肝血管瘤及动脉期与门静脉期碘浓度差异这三个指标存在差异。肝血管瘤组的碘浓度差异明显高于不伴有肝硬化的肝癌组及伴肝硬化的肝癌组。无论是综合时相还是单一时相，标准化碘浓度与正常肝实质碘浓度比率的综合分析比传统CT定性分析有更高的特异性和敏感性。

3.2肝转移瘤肝脏是恶性肿瘤转移最易受累的器官之一。肝转移瘤CT平扫呈大小不等、多发的类圆形、圆形或片状低密度影，部分低密度病灶内可存在更低密度区；增强扫描表现为边缘强化，中心坏死强化不明显或不强化，呈典型的环形强化。Yamada等[18]研究表明，肝实质在70 KeV单能量图像时具有最低噪声，CNR也显著提高，对门脉期乏血供肝转移瘤的检出率和诊断准确性也有明显提高。叶晓华等[10]对42例患者行CT肝脏能谱扫描(动脉期、门静脉期、延迟期)，共检出104个病灶(肝转移瘤12例56个病灶，肝细胞癌14例23个病灶，肝血管瘤16例25个病灶)，对比分析获得的140 kVp 混合能图像与70 keV的单能图像发现，除动脉期肝血管瘤及肝转移瘤在两组图像上的检出率相当外，70 keV单能图像在动脉期、门静脉期及延迟期的病灶检出率均显著高于140 kVp的混合能图像，当病灶<1 cm时，检出率增高更加明显。肝内低密度囊性病变，通常认为是肝囊肿，但部分转移性肝癌也表现为囊性。能谱CT成像所得碘基图能很好地反映病灶在增强后的碘浓度，碘基图融合单能量图像的伪彩图像，其能直观地观察囊内病灶及囊壁的强化程度，以判断病灶性质[19]。杨璐等[20]回顾性分析26例患者，共检测出40个直径≤1 cm的有效病灶(其中17个为小囊肿、23个为肝脏转移瘤)，研究发现，肝微小转移瘤能谱曲线斜率呈速降型，而肝脏小囊肿能谱曲线呈缓降型；肝脏小囊肿的平均碘含量明显低于肝脏微小转移瘤。如果怀疑肝内占位为转移灶，能谱扫描后可分别在可疑病灶和原发灶上放置感兴趣区，利用能谱曲线、直方图及散点图等能谱工具对两者进行比较，观察图像是否存在相关性，从而比较病灶是否同源以判断病变性质。

3.3能谱CT肝脏血管成像及门静脉栓子分析原发性肝癌在我国常继发于肝炎后肝硬化，患者常合并门静脉高压、腹水、肝内转移及门静脉癌栓等，患者此时已失去手术切除机会或无法耐受手术治疗[21]。明确肿瘤的供血动脉，进行经导管肝动脉化疗栓塞(transcatheter arterial chemoembolization，TACE)是目前治疗无法手术的原发性肝癌的首选方法。孙奕波等[22]对49例确诊为原发性肝癌的患者行能谱CTA检查、数字减影血管造影术(digital subtraction angiography，DSA)检查以及TACE，结果显示，能谱CTA对肝细胞癌供血血管的灵敏度、特异度及精确度均明显高于DSA的检查结果，不仅如此能谱CTA除提供三维血管成像外，其轴位图像对DSA不显影的乏血供肿瘤也有提示作用，从而提高了TACE的疗效。杨皓等[23]对60例患者行混合能血管重建及最佳单能血管重建，最佳单能CTA图像能提供准确瘤血管数、增加了病灶与肝组织的组织对比度，其能清晰地显示肝动脉三级以上的血管分支、清晰显示瘤血管从主动脉到肿瘤的走行及栓塞范围，为TACE提供保障，并降低介入栓塞的成本、创伤范围及盲目性。Qian等[24]对60例门静脉栓子患者行宝石能谱CT扫描，其中44例为门静脉癌栓、16例为门静脉血栓，研究发现，门静脉癌栓栓子的绝对碘浓度和相对碘浓度均高于静门脉血栓，能谱CT对两者鉴别的灵敏度和特异度高达100%和91.7%。王吉等[25]对18例门静脉癌栓及15例门静脉血栓患者研究发现，门静脉血栓和癌栓的Hu衰减曲线完全不同，门静脉癌栓的CT值明显高于门静脉血栓的CT值，并且在40~70 KeV能量水平门静脉癌栓的斜率较小；在碘水图上，门脉癌栓的物质含量远高于门静脉血栓。

4小结

以上是宝石能谱CT在肝癌的诊断中研究较多、较成熟的几个方面。宝石能谱CT因其与众不同的管球设计、独树一帜的采集探测材料、快捷方便迭代重建算法使其不但降低了患者的辐射剂量，也提高了影像科医生的诊断准确性。国内外学者应用宝石能谱CT不仅仅在肝癌的诊断方面研究较多，对各种肿瘤也有较深入的分析。宝石能谱CT所代表的低辐射及能谱成像是今后CT机发展的趋势。

参考文献

[1]张笑春,王健,周代全,等.腹部CT诊断报告书写的教学体会[J].局解手术学杂志,2012,21(6):694-695.

[2]Thibault JB,Sauer KD,Bouman CA,etal.A three-dimensional statistical approach to improved image quality for multislice helical CT[J].Med Phys,2007,34(11):4526-4544.

[3]Johnson TR,Krauss B,Sedlmair M,etal.Material differentiation by dual energy CT:initial experience[J].Eur Radiol,2007,17(6):1510-1517.

[4]Kudo M,Han KH,Kokudo N,etal.Liver cancer working group report[J].Jpn J Clin Oncol,2010,40(Suppl 1):i19-27.

[5]Kalender WA.CT:the unexpected evolution of an imaging moda-lity[J].Eur Radiol,2005,15(Suppl 4):D21-24.

[6]邓凯,张成琪,李伟,等.宝石能谱CT的特点及临床应用价值[J].中国医药导报,2011,8(25):16-17.

[7]Lv P,Lin XZ,Li J,etal.Differentiation of small hepatic hemangioma from small hepatocellular carcinoma:recently introduced spectral CT method[J].Radiology,2011,259(3):720-729.

[8]Matsumoto K,Jinzaki M,Tanami Y,etal.Virtual monochromatic spectral imaging with fast kilovoltage switching:improved image quality as compared with that obtained with conventional 120-kVp CT[J].Radiology,2011,259(1):257-262.

[9]林晓珠,李卫侠,朱延波,等.宝石能谱CT在肿瘤诊断中的初步应用[J].诊断学理论与实践,2010,9(2):155-160.

[10]叶晓华,周诚,吴国庚,等.CT能谱单能量成像对不同肝脏肿瘤检出影响的初步探讨[J].中华放射学杂志,2011,45(8):718-722.

[11]Schima W,Hammerstingl R,Catalano C,etal.Quadruple-phase MDCT of the liver in patients with suspected hepatocellular carcinoma:effect of contrast material flow rate[J].AJR Am J Roentgenol,2006,186(6):1571-1579.

[12]Iannaccone R,Laghi A,Catalano C,etal.Hepatocellular Carcinoma:Role of Unenhanced and Delayed Phase Multi-Detector Row Helical CT in Patients with Cirrhosis 1[J].Radiology,2005,234(2):460-467.

[13]Golfieri R,Marini E,Bazzocchi A,etal.Small (≤3 cm) hepatocellular carcinoma in cirrhosis:the role of double contrast agents in MR imaging vs.multidetector-row CT[J].Radiol Med,2009,114(8):1239-1266.

[14]Yu Y,Lin X,Chen K,etal.Hepatocellular carcinoma and focal nodular hyperplasia of the liver:differentiation with CT spectral imaging[J].Eur Radiol,2013,23(6):1660-1668.

[15]吕培杰.CT 能谱成像在小肝癌检测中的应用价值[J].放射学实践,2011,26(3):321-324.

[17]郑盛,唐映梅,杨晋辉,等.CT 能谱成像鉴别肝癌和肝脏局灶性结节增生的临床价值[J].实用肝脏病杂志,2013,16(5):411-415.

[18]Yamada Y,Jinzaki M,Tanami Y,etal.Virtual monochromatic spectral imaging for the evaluation of hypovascular hepatic metastases:the optimal monochromatic level with fast kilovoltage switching dual-energy computed tomography[J].Invest Radiol,2012,47(5):292-298.

[19]Silva AC,Morse BG,Hara AK,etal.Dual-energy (spectral) CT:applications in abdominal imaging[J].Radiographics,2011,31(4):1031-1046.

[20]杨璐,王守安,朱庆强,等.CT能谱成像鉴别肝脏微小转移瘤与小囊肿[J].中国医学影像技术,2013,29(1):92-96.

[21]Zaman SN,Johnson PJ,Williams R.Silent cirrhosis in patients with hepatocellular carcinoma.Implications for screening in high-incidence and low-incidence areas[J].Cancer,1990,65(7):1607-

1610.

[22]孙奕波,毛定飚,李铭,等.原发性肝细胞癌供血动脉的能谱CTA与DSA的比较研究[J].医学影像学杂志,2013,23(11):1718-1723

[23]杨皓,殷士蒙,孙荣跃,等.肝癌介入栓塞术前的能谱CT血管成像评估[J].中国医学计算机成像杂志,2013,19(1):91-94.

[24]Qian LJ,Zhu J,Zhuang ZG,etal.Differentiation of neoplastic from bland macroscopic portal vein thrombi using dual-energy spectral CT imaging:a pilot study[J].Eur Radiol,2012,22(10):2178-2185.

[25]王吉,李欠云,陈盈,等.能谱CT单能量区分门静脉栓子性质的初步临床研究[J].医学影像学杂志,2013,23(2):230-232.

欢 迎 阅 读《 医 学 综 述 》半月刊6-106

Research Progress of Gemstone CT in Diagnosis of Hepatocellular CarcinomaYUANBiao,XIAOXi-gang. (CTRoom,theFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China)

Abstract:Liver cancer is a common digestive malignant tumor,and early detection,early diagnosis,early treatment have a very profound impact on the prognosis.Gemstone CT is a new green CT,with the advantages of low radiation dose,high scanning speed,and rich imaging parameters,which can provide a lot of information for the diagnosis.Gemstone CT provides references for early diagnosis and differential diagnosis of liver cancer with more direct and scientific images,and is a new way for the clinical diagnosis and research.

Key words：Liver cancer； Tomography； Electronic computer X-ray tomography technology； Gemstone spectral imaging

收稿日期：2014-04-15修回日期：2014-11-01编辑：辛欣

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.11.046

中图分类号：R445.3

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)11-2044-03