能谱CT容积碘含量对晚期胃癌化疗效果的评价

陈丽芳，傅钢泽，黄定品，满意，金尹，董千铜，黄颖宝，陈勇春，王宏清

（温州医科大学附属第一医院，浙江 温州 325015，1．放射科；2．消化内科；3．胃肠外科）

胃癌是消化道最常见的肿瘤之一，对于不能手术的局部进展以及远处转移的晚期胃癌，化疗仍是主要治疗方法。近来能谱CT发展成为新的CT成像技术，经物质分离技术可以对组织中碘含量进行测定，然而其在胃癌方面的研究主要是运用碘浓度进行胃癌的分期、病理分型及分化程度的评价[1-3]，有关运用容积碘含量（tumor volume iodine，TI）对胃癌化疗疗效进行评价鲜有报道[4]。能谱CT不仅能在外部形态上反映肿瘤在化疗前后的变化，其TI更能真实有效地反映肿瘤内部血供的改变，对肿瘤影像学的研究具有重大意义。本研究旨在探讨能谱CT在晚期胃癌化疗疗效评估及预测方面的应用价值。

1 资料和方法

1.1 一般资料 连续收集2017年2月至2018年2月间温州医科大学附属第一医院52例均经胃镜活检证实、影像学及其他临床征象确定为不可切除或转移性晚期胃癌患者，其中男38例，女14例，年龄31～88岁。纳入标准：①化疗前后资料完整；②既往未经系统治疗；③无化疗禁忌。排除标准：①合并幽门梗阻、上消化道出血或穿孔等不能较好配合者；②化疗时间及次数未完成者；③原发灶不可测量者；④图像质量差，胃腔充盈不好者。所有患者均于化疗开始前7 d内及第3个疗程结束后7 d内行能谱CT增强扫描。其中有19例患者又进行了第2次化疗，并行第3次能谱增强扫描复查。本研究经本院医学伦理委员会审查通过，所有受检者知情同意。

1.2 扫描方法 检查前所有患者签署知情同意书，禁食8～12 h。检查前15～20 min肌注20 mg 54-2，口服温开水800～1 000 mL，扫描前2 min再服200～300 mL，取仰卧位，采用美国GE公司，Discovery HD 750 CT扫描仪行能量扫描模式。经肘静脉注射碘对比剂（碘海醇，含碘300 mg/mL），注射速率2～3 mL/s，注射剂量为1.5 mL/kg。开始注射40 s、70 s后扫描，分别得到动脉期和门静脉期图像；扫描参数：80和140 kVp瞬间切换，管电流220～640 mA，层厚及层间距5 mm，转速0.6～0.8 s，螺距0.984:1。动脉期及门静脉期混合能量图像进行70 keV的单能量重建及薄层重建，重建层厚和层间距1.25 mm。

1.3 图像后处理 将数据传至ADW4.6工作站，利用GSI Viewer软件进行图像能谱分析，运用最佳单能量图像、碘基图及曲面重建等技术充分了解肿瘤的边界，分别测量肿瘤最长径、最大厚度、最大横截面积、体积（tumor volume，TV）、动静脉期标准化碘值（normalized iodine concentration，nIC）及TI，每一层至少选取3个感兴趣区（region of interest，ROI），每个ROI的面积大于1 cm2，每例患者至少测量2个层面，取平均值。

1.4 各参数值的测量 最长径：在横断面、冠状面及矢状面分别找到病灶最大层面后测量肿瘤长径，取三者中最大值为肿瘤最长径，如果肿瘤弯曲，取多发直线测量长径之和（见图1a）。最大厚度：在横断位上取病灶所在区最厚胃壁处测量（见图1b）。最大横截面积：病灶最大横断位层面手动画取ROI，避开肿瘤边缘约2 mm，记录最大横截面积值（见图1c）。TV：添加软组织法、剪刀以及逐层修建，生成TV。nIC：选择同层腹主动脉画类圆形ROI测得碘值（iodine concentration，IC）为标准参照值，将各期肿瘤IC与同层腹主动脉IC比值作为肿瘤的nIC（见图2a）。TI：在胃癌所在的横断位、冠状位及矢状位病灶最大3个层面手动画ROI，避开肿瘤边缘约2 mm，分别记录碘浓度（IC1、IC2、IC3）取其平均值（见图2）。TI=TV×平均IC。参数值变化率=（第2次测量值-第1次测量值）/第1次测量值×100%。其中，根据RECIST1.1标准[5]，化疗反应由化疗前后病灶最长径改变决定。如果原发灶的最长径缩小≥30%，则归入有效组；否则为无效组。

图1 病灶形态学指标测量示意图（70 keV的单能量图）

图2 病灶功能学指标测量示意图（碘基图）

1.5 统计学处理方法 采用SPSS18.0统计软件进行数据分析。计量资料以M（P25，P75）的形式表示，采用Mann-whitney U检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 化疗前后病灶参数变化 52例患者分别于化疗前后行能谱CT增强扫描，根据RECIST1.1标准，化疗有效组19例，无效组33例。有效组化疗后最长径、最大厚度、最大横截面积、TV、动静脉期的nIC及TI均有明显降低（P＜0.05），其中以TI变化率最大（见表1）。无效组中的化疗前后各参数未见明显差异（均P＞0.05）。

2.2 有效组和无效组各参数比较以及ROC曲线分析化疗后有效组病灶最大厚度变化率、最大横截面积变化率、TV变化率和动静脉期TI变化率均明显大于无效组（见表2）。经ROC曲线分析，以TV变化率的AUC（0.895）最大，静脉期TI变化率的AUC（0.850）次之。分别以变化率-58.0%及-64.7%为截断值时，其诊断敏感度分别为87.9%和84.8%，特异度为78.9%和84.2%（见图3）。化疗前，有效组病灶最大厚度大于无效组，差异有统计学意义（P=0.036）；化疗前有效组最大横截面积、最长径、TV、动静脉期nIC及TI与无效组比差异无统计学意义（均P＞0.05）。化疗后，有效组最长径明显小于无效组（P=0.005），而2组最大横截面积、TV、最大厚度动静脉期nIC及TI差异无统计学意义（均P＞0.05）。

表1 有效组病灶化疗前后各参数值的比较[ n=19，M（P25，P75）]

表2 化疗后无效组和有效组病灶各参数值变化率的比较[ M（P25，P75），%]

图3 最大厚度变化率、最大横截面积变化率、体积变化率及静脉期容积碘含量变化率ROC曲线

2.3 以静脉期TI变化率和RECIST1.1标准评价疗效的初步比较 在前中后进行3次扫描的19例患者中，有4例第1次化疗均提示无效，第2次化疗均提示有效。以静脉期TI变化率最佳截断值（-64.7%）判断疗效时发现，该4例患者中有3例第1次化疗提示有效，第2次化疗则提示4例均有效。另外15例患者在化疗前中后两者评价疗效结果一致（4例均提示有效，11例均提示无效）。

3 讨论

在化疗早期采用无创性的影像学方法对疗效进行评估及预测，有助于指导化疗方案的制订和调整。近年来研究出现很多影像学评价指标，包括肿瘤的最大径、最大厚度、最大横截面积、TV及反映肿瘤成分改变的CT值等，但缺乏全面反映肿瘤外部形态及内部成分改变的有效评价指标。有研究[5]指出常规CT显示肿瘤密度减小率、TV减小率与RECIST1.1疗效评价成正相关，CT增强扫描肿瘤密度减小率、TV减小率可以帮助评估化疗的疗效，TV减小率更优。本研究也显示TV减小率是评估化疗疗效的最优形态学指标。但是形态学变化是病灶生物学行为改变的结果，肿瘤生长依赖于血管生成，化疗过程中肿瘤血管化程度被抑制，肿瘤细胞缺血坏死，导致肿瘤微血管的数量减少[6]，若能用影像学方法来观察活体内肿瘤血管生成，将具有重要的临床意义。

能谱CT作为一种功能性影像学检查具有以往CT所没有的功能，其对碘物质非常敏感，采用碘水物质分离能准确、客观地反映真实的碘浓度[7]，而肿瘤的碘浓度能够精确反映病灶血供及血管的情况[8]，能够有效对肿瘤血管化程度进行评估。目前不少学者开始运用碘浓度评价肿瘤治疗疗效[9-10]，均显示碘浓度是很好的评价指标。TANG等[4]提出动静脉期碘浓度在新辅助化疗前后具有显著差异，并且指出化疗前后碘浓度变化与肿瘤消退分级具有显著相关性，可以反映化疗对肿瘤细胞及微血管的破坏程度。本研究结果提示化疗后，有效组nIC及TI在动静脉期均明显减小，无效组均未见明显差异，这也进一步说明化疗后有效组病灶血管化程度明显减少，对治疗方案敏感，治疗效果好。然而能谱CT碘浓度反映整个肿瘤TV碘的平均密度，它忽略了TV对肿瘤反应评估的影响。TI则反映整个肿瘤总碘量，是平均碘浓度和肿瘤TV的乘积，可以更好地反映肿瘤形态大小及内部成分改变。本组有效组病灶最大厚度变化率、最大横截面积变化率、TV变化率及动静脉期TI变化率均明显大于无效组，这说明依据TI变化率对胃癌患者化疗疗效评价和传统的形态学方法相符合，有可能作为常规临床应用方法。经ROC曲线分析发现静脉期TI变化率具有较高的敏感度和特异度。本研究发现动脉期TI变化率有较明显差异，但其诊断敏感度和特异度不及静脉期TI变化率，这可能与胃癌肿瘤碘含量的达峰时间有一定关系，动脉期碘浓度反映的是血流灌注早期，而门静脉期碘浓度反映碘在血管内平衡状态，因而门脉期碘含量能更精确反映肿瘤体内真实碘含量，这也提示动脉期扫描时适当延迟可能意义更大。

目前对于肿瘤化疗疗效的评价主要采用RECIST1.1标准，该方法通过肿瘤形态学的变化来考察化疗疗效，而对瘤体内部变化（如液化坏死等）无法做出评估[6]，存在诸多局限性[8]。另外部分学者也指出化疗药物通过影响肿瘤血管的生成来影响肿瘤生长，进而延缓疾病进展，而形态学的变化往往出现比较迟[11-12]。这在LLOVET等[13]的研究中也得到了证实，索拉非尼化疗药物使肝癌患者的生存率得到了显著提高，而病灶最大径在治疗前后却没有发生明显变化。在我们的治疗研究中，有效组治疗前后最长径、最大厚度、最大横截面积、TV、动静脉期nIC及TI均可见明显减小，以TI变化率最大，这说明TI变化敏感于形态学变化，与前文研究结果一致。另外在前后进行2次化疗的19例患者中，其中3例化疗效果较好的患者在化疗的早期静脉TI出现了明显减小，而此时病灶大小并无明显变化。因此我们推测，肿瘤内部静脉期TI的变化可能早于最大径及其他形态学的变化，但该结论还需扩大样本量进一步研究证实。

化疗前有效组病灶最大厚度明显大于无效组，这提示按形态学指标进行化疗效果的预测时，具有较大厚度的晚期胃癌患者更容易被分配到有效组；而功能学指标化疗前有效组均高于无效组，但是缺乏统计学意义，分析其原因，笔者认为可能跟本研究治疗效果是按照形态学改变作为评价标准来分组有关。另外治疗后有效组动静脉期TI均明显低于无效组，化疗前后动静脉期TI变化率的疗效评价效能略低于TV减小率，TI这一综合外部形态及内部成分改变的功能学指标理论上似乎更有预测优势，该推测有待进一步在其他人群中验证。

综上所述，能谱CT可以准确显示病灶的外部形态及内部成分改变，通过对病灶TI尤其是静脉期TI的测量与计算，能够科学、有效地帮助临床评估晚期胃癌的化疗疗效，TI可能会成为新的疗效评估指标；结合病灶形态学信息能够为晚期胃癌患者临床疗效做出有效评价。此外，本研究尚处于初步探索阶段，所筛选的化疗疗效的评估指标及预测指标并未真正应用于临床，是否真正实用还有待在临床实践中进一步深入研究。