双源CT双能量扫描融合三维重建技术在诊断胃癌及淋巴结中应用的研究

姜智允 李鹏飞 隋 林 尚乃舰

·临床应用·

双源CT双能量扫描融合三维重建技术在诊断胃癌及淋巴结中应用的研究

姜智允 李鹏飞 隋 林 尚乃舰

目的本研究探讨双源CT双能量增强扫描获得的参数能否区分胃癌病灶与正常胃壁，以确定病变范围，提高早期胃癌符合诊断率，精准N分期。方法通过西门子Somatom Definition Flash双源CT对术前胃癌患者进行双能量增强扫描，将采集的数据经Syngo.Via软件分析及三维重建，获得胃癌病灶、正常胃壁、转移淋巴结与非转移淋巴结的绝对碘值、标准化碘值及虚拟单能量能谱曲线的斜率并记录，结合术后病理结果，应用统计学方法分析判断两两之间的差异。结果胃癌病灶的绝对碘值为(3.329±0.812)g/L，标准化碘值为(64.006±17.450)%，虚拟单能量能谱曲线的斜率为(-2.916±1.3227)，与正常胃壁的绝对碘值(1.563±0.708)g/L，标准化碘值(37.122±16.267)%，虚拟单能量能谱曲线的斜率(-1.621±1.4028)比较，均存在统计学差异(P<0.05)；转移淋巴结的绝对碘值为(2.968±0.547)g/L，标准化碘值为(63.597±14.633)%，虚拟单能量能谱曲线的斜率为(-2.532±0.753)，与非转移淋巴结绝对碘值(1.465±0.408)g/L，标准化碘值(35.240±14.357)%，虚拟单能量能谱曲线的斜率(-1.378±0.726)比较，均存在统计学差异(P<0.05)。结论双源CT双能量扫描获得的参数结合三维重建技术有助于确定病变范围，提高早期胃癌的符合诊断率，区分转移淋巴结与非转移淋巴结以提高N分期的准确率。

双源CT双能量扫描；三维重建；绝对碘值；标准化碘值；虚拟单能量能谱曲线斜率

胃癌是消化系统最常见的恶性肿瘤，在世界范围内发病率较高。我国是胃癌发病大国，胃癌占消化道肿瘤死亡人群的24.11%。且临床上约2/3的患者就诊时已处于进展期，合理选择治疗方案，改善患者预后、提高生存质量是临床工作的重点。因此，通过术前影像诊断方法，确定病灶范围，提高微小胃癌检出率及鉴别转移淋巴结与非转移淋巴结，精准N分期是研究的重点。哈医大附属肿瘤医院于2016年初引进西门子Somatom Definition Flash双源CT，其明显优势在于极快的扫描速度，极低辐射剂量，可以实现虚拟平扫及能量分析，有利于提高诊断质量。双源CT程序将碘作为标准物质，可以进行物质分离成像和定量分析，测量碘值，绘制虚拟单能量能谱曲线，反应淋巴结血供情况。

1 材料与方法

1.1 一般资料

选取我院2016年7月—2016年12月收治术后病理证实为胃癌，且术前行双源CT双能量扫描的患者共156例，其中男94例，女62例，年龄30～84岁，平均年龄60.05岁。另收集术后病理证实为早期胃癌的病例53例，其中男32例，女21例，年龄32～72岁，平均年龄57.41岁。

入选标准：(1)患者无碘剂过敏史；(2)患者心脏、肝、肾功能可以耐受增强CT检查；(3)患者或家属进行检查前，按照要求签署知情同意书；(4)患者检查后限期手术，有完整详细的术后病理、手术记录等临床资料；(5)患者检查前准备充分，胃体充盈良好，双源CT扫描的图像清晰，脂肪间隙清楚(有助于淋巴结的检出)。

排除标准：(1)患者身体状况，不能耐受增强CT检查；(2)有严重的碘过敏史；(3)患者无术后病理，临床资料不完善或未进行手术，选择其他治疗方案；(4)患者检查准备不充分，胃体扩张欠佳，无法正常观察；(5)患者BMI指数过低，无脂肪间隙，淋巴结显示不清。

1.2 检查前准备工作

预约检查时，嘱患者进行CT检查前8～12 h禁食、水，尽量排空胃肠道内容物。扫描前15～25 min嘱患者饮温水800～1 200 mL，于扫描前10 min肌注20 mg山莨菪碱(654-2)，并向患者及家属说明扫描过程中的注意事项及呼吸屏气训练。

1.3 扫描方法及参数

受检者取仰卧位，使用西门子128层炫速双源CT(Somatom definition flash CT)进行上腹部双期双能量扫描。定位像扫描范围从隔顶至双肾下极。采用单通高压注射器并注入欧乃派克碘海醇对比剂(350 mg/mL)与受检者静脉留置针相连，以3.5 mL/s注射速率进行注射，同时进行动脉监测，当CT值达到120 Hu时触发动脉期扫描，延迟28～30 s进行静脉期扫描。A管球：管电压100 kV；管电流230 mAs。B管球：管电压140 kV；管电流178 mAs。扫描模式选择双能量扫描模式，旋转时间为0.28 s，螺距为0.9 mm，准直为128 mm×0.6 mm，扫描层厚与层间距为5 mm，重建层厚为1 mm，层间距为0.7 mm。

1.4 病灶与淋巴结的选取

跟踪患者术后病理及手术记录，明确病变与正常胃壁区域。根据术后病理结果与胃癌淋巴结分组，选取转移淋巴结检出率100%的组别与正常淋巴结检出率100%的组别，并与患者的三维重建的双能量CT图像(有利于淋巴结定位)比对匹配，在156组病例中检出符合条件且术后病理证实为转移淋巴结共98组，另检出98组非转移淋巴结作为对照组。之后，运行Syngo.Via软件的双能量CT工作模式，对符合条件的区域与淋巴结进行数值测量。

1.5 数据的测量

在Liver VNC模块中选择静脉期序列进行测量(静脉期病变及转移淋巴结强化程度更明显)，将100 kV图像与140 kV图像以各50%的比例进行混合，分别在病变区域、正常胃壁区域、转移淋巴结、非转移淋巴结测量绝对碘值、标准化碘值，其中绝对碘值是通过Syngo.Via后处理中VNC模块测得感兴趣区内组织中的含碘浓度，能够准确的反映组织内碘的分布及摄取情况，进而确定其内血供及血管分布情况。而标准化碘值是感兴趣区组织内绝对碘值除以同一层面主动脉绝对碘值，所形成的百分比，可以排除不同个体间体循环的差异。在感兴趣区连续显示的3个层面上选择圆形或椭圆形ROI进行测量，避开坏死及出血区，取平均值(图1)。本研究采用1 mm层厚图像进行重建，基本可以实现3个层面的测量，对于体积较小的病灶、炎性反应淋巴结或正常淋巴结，采用三维重建技术在不同平面进行选取测量，以降低测量误差。ROI大小尽量保持一致，ROI位置的选择应尽可能位于对象实质区域。在虚拟单能量能谱分析模块中分别测绘病变区域、正常胃壁区域、转移淋巴结、正常淋巴结的能谱曲线。单能量能谱曲线是通过Syngo.Via后处理中单能量曲线模块，绘制出在不同的能量下，感兴趣区内组织的CT值的变化的曲线，反映不同组织构成对不同能量射线的衰减程度(图2)。选取40 keV与110 keV两组数值进行曲线斜率的计算，因为曲线在110 keV以后的走行趋于平直，不具有代表性。将测绘的数据进行记录，并进行统计学分析。

图1 绝对碘值与标准化碘值的测量Figure 1 The measurement of IC and NICNote：A.The IC of gastric cancer lesion；B.The NIC of gastric cancer lesion；C.The IC of metastatic lymph nodes；D.The NIC of metastatic lymph nodes.

图2 虚拟单能量能谱曲线Figure 2 The map of spectrum curveNote：1.Normal gastric wall；2.Gastric cancer lesion；3.Non-metastatic lymph node；4.Metastatic lymph node.

1.6 统计学处理

2 结果

2.1 早期胃癌符合诊断率

通过对53例早期胃癌进行分析与总结，其中黏膜内癌11例、黏膜下癌27例、浅表型胃癌17例。由2名10年放射诊断工作经验放射医师分别对经100 kV常规增强与经双能量扫描下70 keV图像中的病变位置进行判定，并与术前胃镜或术后病理相对比。得到常规增强扫描的图像对早期胃癌的符合诊断率为32.1%，双能量扫描下70 keV图像对早期胃癌的符合诊断率为60.4%，显著的提高了早期胃癌的诊断符合率。

2.2 胃癌病灶与正常胃壁绝对碘值、标准化碘值对比

符合条件入组病例156例，其中浸润型126例、溃疡型5例、隆起型11例、浅表型12例、蕈伞型2例。经过统计分析显示胃癌病灶与正常胃壁的绝对碘值、标准化碘值、虚拟单能量能谱曲线具有统计学差异(P<0.05)。绘制ROC曲线测得绝对碘值的最佳阈值为2.850 g/L，标准化碘值的最佳阈值为30.650%(表2)。

表2 胃癌病灶与正常胃壁的绝对碘值、标准化碘值对比

2.3 胃癌病灶与正常胃壁虚拟单能量能谱曲线斜率对比

胃癌病灶的虚拟单能量能谱曲线斜率与正常胃壁的虚拟单能量能谱曲线斜率存在统计学差异(P<0.05)。绘制ROC曲线测得虚拟单能量能谱曲线斜率的最佳阈值为-1.220(表3)。

表3 胃癌病灶与正常胃壁的虚拟单能量能谱曲线斜率对比

2.4 胃癌淋巴结分组

符合条件入组转移淋巴结98例，非转移淋巴结98例，淋巴结分组分布见表4。

表4 胃癌淋巴结分组

2.5 转移淋巴结与非转移淋巴结绝对碘值、标准化碘值对比

经过统计分析显示转移淋巴结与非转移淋巴结在绝对碘值、标准化碘值、虚拟单能量能谱曲线存在统计学差异(P<0.05)。绘制ROC曲线测得绝对碘值的最佳阈值为2.45 g/L，标准化碘值的最佳阈值为35.00%(表5)。

表5 转移淋巴结与非转移淋巴结的绝对碘值、标准化碘值对比

2.6 转移淋巴结与非转移淋巴结虚拟单能量能谱曲线斜率对比

经过统计分析显示转移淋巴结的虚拟单能量能谱曲线斜率与非转移淋巴结的虚拟单能量能谱曲线斜率存在统计学差异(P<0.05)。绘制ROC曲线测得虚拟单能量能谱曲线斜率的最佳阈值为-1.725(表6)。

表6 转移淋巴结与非转移淋巴结的虚拟单能量能谱曲线斜率对比

3 讨论

胃癌是全世界发病率最高的癌症之一，根据文献显示每年大约有989 600例新发胃癌患者和73 800例患者因胃癌死亡[1-2]。因此正确治疗方案的选择决定患者的预后及生存期，而治疗方案的选择需要准确的术前分期。常规CT根据原发肿瘤浸润胃壁的深度进行T分期，准确率在63%～83%之间[3]。而在判断转移淋巴结与非转移淋巴结方面，主要依据淋巴结的大小、形态及强化方式。如果CT测量最大直径>1.0 cm或直径0.7～1.0 cm并且明显强化、圆形、中央坏死或者外周浸润的淋巴结，就判断为转移淋巴结，存在着假阳性、假阴性及准确性不足等问题，灵敏度为62.5%～91.9%、特异度为50.0%～87.9%、N分期准确度为65.7%，因此常规CT对N分期的评估结果差异较大，也成为术前评估的难点[4-11]。本研究采用双源CT双能量扫描技术并与三维重建技术相结合，通过获得的多组衍生序列，进行定量分析加以区分。转移淋巴结与非转移淋巴结在绝对碘值、标准化碘值及虚拟单能量能谱曲线斜率上存在统计学差异。通过对研究病例回顾性分析将N分期准确度提高至81.2%。因此可以利用双源CT双能量扫描成像融合三维成像融合技术，对胃癌患者进行更加精准、客观的评估，指导临床选择合适的治疗方案，以提高患者预后[12-14]。由上述统计分析结果，我们还可以发现胃癌病灶与胃壁的绝对碘值、标准化碘值及虚拟单能量能谱曲线斜率存在统计学差异，可提高早期胃癌的符合诊断率。

在整理数据的过程中，同时测量了病灶的CT值(90.656±18.673)并与病灶的绝对碘值(3.329±0.812)进行对比发现，病灶绝对碘值的标准差(0.812)明显小于病灶CT值的标准差(18.673)，说明病灶的绝对碘值比CT值更加稳定，离散程度低，可以更加客观的反映病灶的强化程度[2-6]。同时，在两两对比胃癌与转移淋巴结的绝对碘值(2.850vs. 2.450)、标准化碘值(30.650%vs. 35.000%)、虚拟单能量能谱曲线的斜率(1.220vs.1.725)的最佳阈值可以发现，各组间数值比较接近，进一步验证的胃癌与转移淋巴结同源性的理论[13]。

除此之外，相关文献表明，通过双源CT双能量扫描技术获得的参数进行重建，可以得到虚拟平扫图像，与常规平扫对比，在CT值、病变最大厚度没有统计学差异(P>0.05)；常规平扫的噪声高于虚拟平扫，SNR低于虚拟平扫，存在统计学差异(P<0.05)，在诊断上虚拟平扫可以代替常规平扫，而且可以降低患者约32.1%的辐射剂量[15]。因此我院减少常规平扫步骤，用虚拟平扫替代常规平扫进行诊断，在不影响诊断的情况下，降低了患者检查过程中的辐射剂量。西门子128层炫速双源CT(Somatom definition flash CT)扫描过程中，双管球同时工作，大大减少检查时间。符合当今快速、低辐射剂量的检查理念[16]。利用三维重建技术，可以术前观察及明确腹腔各血管走行，及时发现血管畸形，提前设计手术方案，避免副损伤[17]。

综上所述，双源CT双能量扫描对于胃癌患者具有积极的临床应用价值。本文研究双源CT双能量扫描融合三维重建技术在胃癌及淋巴结中的应用是一项新技术，国内外文章鲜有报道。本文将双源CT所获得的多组衍生序列进行综合分析，提高了早期胃癌的符合诊断率，对转移淋巴结与非转移淋巴结进行鉴别，为临床诊断与鉴别提供了新的思路。将虚拟单能量能谱曲线从形态转换成数值，并进行定量分析，更加直观的反映感兴趣区内组织结构。

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Applicationofdual-sourceCTdual-energyscanningfusion3Dreconstructioningastriccancerandlymphnodes

JIANGZhiyun，LIPengfei，SUILin，SHANGNaijian

Department of Radiology，Harbin Medical University Cancer Hospital，Harbin 150081，China

ObjectiveThe objective of this study was to determine the lesion range between gastric cancer lesions and normal gastric wall，improve the early diagnosis of gastric cancer rate，distinguish between metastatic lymph nodes and non-metastatic lymph nodes，and accurate N staging by dual-source CT double-energy enhanced scan parameters.MethodsThe dual energy enhanced scan of patients with preoperative gastric cancer was performed by Siemens Somatom Definition Flash dual-source CT.The collected data were analyzed by Syngo.Via software and reconstructed three-dimensionally to obtain the absolute iodine of gastric cancer，normal gastric wall，metastatic lymph node and non-metastatic lymph node value，standardized iodine value and virtual single energy spectrum curve of the slope to combine with postoperative pathological results.The use of statistical methods was to determine the difference between the post-and preoperation.ResultsThe absolute iodine values(IC)were(3.329±0.812)g/L in the gastric cancer lesion and(64.006±17.450)% for the standard iodine values(NIC).The slope of the virtual single energy spectrum curve was-2.916±1.3227，IC(1.563±0.708)g/L in the normal gastric wall.The NIC were(37.122±16.267)% and-1.621±1.4028 for the slope of the virtual single energy spectrum curve.They were significantly statistical difference(P<0.05).The IC of metastatic lymph nodes were(2.968± 0.547)g/L，(63.597±14.633)% for the NIC and(-2.532 ± 0.753)for the slope of the virtual single energy spectrum curve.The IC of non-metastatic lymph nodes were(1.465±0.408)g/L，(35.240±14.357)% for the NIC and(-1.378±0.726)for the slope of the virtual single energy spectrum curve.They also had significantly statistical difference(P<0.05).ConclusionDual-source CT dual-energy scan combined with three-dimensional reconstruction technique can help to determine the lesion range，improve the diagnostic rate of early gastric cancer，distinguish between metastatic and non-metastatic lymph nodes，and improve the accuracy of N staging.

Dual-energy of dual-source CT scanning；Three-dimensional reconstruction；IC；NIC；The slope of spectrum curve

哈尔滨医科大学附属肿瘤医院(哈尔滨 150081)

姜智允，男，(1990-)，硕士研究生，从事双源CT在临床中应用的研究。

尚乃舰，E-mail：shangnaijian@126.com

R445.3

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.05.007

(收稿：2016-11-14)