能谱CT 在肝癌中的应用研究进展

赵海波，林盛才

肝癌是一种常见的恶性肿瘤，具有恶化速度快、隐秘性强、复发率和病死率高等特点，它包括原发性肝癌和转移性肝癌[1]。原发性肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）起源于肝脏的上皮或间叶组织，是我国高发的、危害极大的恶性肿瘤，每年约有38.3 万人死于肝癌，占全球肝癌死亡病例数的51%[2]。继发性或称转移性肝癌系指全身多个器官起源的恶性肿瘤转移至肝脏。一般多见于胃、胆道、胰腺、结直肠等器官恶性肿瘤的肝转移。

随着能谱计算机断层扫描（computed tomography，CT）在临床诊疗中的应用，基于单能量成像、能谱曲线分析等原理的多参数成像技术克服了传统评估参数单一、混合能量图像等缺点[3]，在肿瘤诊断中有很高的价值[4-6]，在肝细胞癌和肝脏局灶性结节的鉴别诊断[7]及经皮肝动脉化疗栓塞术（transcatheter arterial chemoembolization，TACE）术后复查[8]都有重要价值。笔者对能谱CT 在肝癌诊断、鉴别诊断和术后复查及与超声、核磁共振比较方面的研究进展进行综述。

1 能谱CT 的原理及应用技术

CT 机基本的成像原理是通过测量X 射线在物体中的吸收衰减值进行成像，任何物质均有其对应的特征吸收曲线。X 线与物质的相互作用一般遵循以下规律：相同原子序数的物质与光子相互作用时在低光子能量时以光电吸收为主，在高光子能量时以康普顿散射为主；不同物质中氢原子占优势时其光电吸收比较弱，而碘原子含量占优势时其光电吸收比较强。能量与吸收系数μ 之间有这样的依赖关系：能量越低，μ 值越大，且随着能量的增加，μ 值随之减少。在X 线光谱中，低能射线比高能射线更快地被滤掉，组织的有效线衰减系数μ 在X 线束穿越组织的过程中逐渐减小，这种效应称之为射束的硬化效应。一般情况下，软组织的μ值接近于水，肌肉的μ 值大约比水高5%，而脂肪的μ值比水大约低10%，脑灰白质的衰减系数彼此间相差0.5%，而它们与水的μ 值相差3.5%，硬骨的μ 值比水高1 倍。CT 在两种能量X 射线条件下（最主要是管电压的变化）分别对被照射物体进行成像，利用被照射物体在不同管电压条件下产生的X 射线衰减值的差异性对被照射物体进行二维能量空间内的定位和成像显示，从而可实现对被照射物体的性质识别、定量分析或减少X 射线辐射剂量等应用。可以对图像质量进行优化，硬化线束伪影抑制、物质鉴别、直接去骨等。

2 能谱CT 在小肝细胞癌诊断中的应用进展

小肝细胞癌（small hepatocellular carcinoma，SHCC）一般指肿瘤的单个癌结节最大直径≤3 cm，多个癌结节数目不超过2 个，最大直径总和≤3 cm，动脉期呈全瘤均匀性或不均匀性强化，门脉期强化密度迅速下降至低密度或等密度[9]。多层螺旋CT 是诊断SHCC 的重要手段之一，但是由于肝癌病灶不典型，SHCC 肿瘤细胞分化程度和非肿瘤区的肝实质背景差异等原因造成漏诊，CT 能谱成像能够获取常规混合能量图像40～140 keV 内的101 种单能量图像[10]。自能谱CT 应用于临床以来，国内外学者进行了大量研究，吕培杰[11]研究结果证明检测SHCC 的最佳单能量水平位于70 kVp，其次是40 kVp 和50 kVp。单能量的最佳载噪比（carrier to noise ratio，CNR）在动脉期和门脉期都要显著高于混合能量140 kVp，单能量成像对于提高SHCC 的检测具有一定的优势。万晶晶[12]选用常规混合能量与单光子能量70 keV 进行对比，结果表明能谱CT 可以有效查出SHCC 病灶，比传统的CT 影像清晰，其对比噪声比值也有所提高。另外，国内有学者进行了多种检查方式的对比，李树功[13]研究结果证明了能谱CT 检查准确度为72.1%，磁共振检查准确度为69.4%，能谱CT在诊断SHCC 检查中优于核磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）。小肝癌患者是否表现出微血管侵犯迹象与肿瘤体积、数目、包膜完整性、肿瘤分化程度具有紧密关联性[14]。李迪等[15]使用宝石能谱CT 分析了原发性SHCC 微血管侵犯情况，当动脉期标准化碘浓度选择0.20 为阈值判断微血管侵犯情况时，所对应的灵敏度为82.1%；当选择2.50 为阈值时，所对应的灵敏度为92.5%，所检测出的肝癌碘浓度值能够侧面显示肿瘤的微循环情况。Lv 等[16]对比混合能量成像与40～140 keV 单能量成像对SHCC 的显示发现，单能量组的CNR值与病变醒目分数均高于混合能量组，能谱CT 扫描有助于提高SHCC 的检出率。能谱CT 比常规CT 更具有优势，它增加了多个成像参数，为病变的诊断提供了更多信息，提高了CNR，有效提高了SHCC 的确诊率。

3 能谱CT 在肝癌鉴别诊断中的应用进展

肝内占位性病变有良性和恶性之分，肝脏恶性肿瘤包括肝癌和肝转移癌等，肝转移癌常见来源于结直肠癌、肺癌和胃癌等，肝内良性占位病变有肝囊肿、肝海绵状血管瘤、肝脓肿和局灶性增生结节等。典型的肝癌在影像学上的表现很容易帮助临床医师作出诊断，但是少数小病灶、缺乏血供的血管瘤、少量脂肪的血管平滑肌脂肪瘤和局灶性增生结节需要与原发性肝癌鉴别。能谱CT 可以获得肝内占位性病变的能量衰减曲线、散点图和直方图，可以在碘基图像上测定其平均碘物质含量、病灶与腹主动脉碘含量比等参数，对肝脏良恶性占位病变诊断及鉴别有重要价值[17]。郁义星等[18]研究证明了肝癌的动脉期和门静脉期标准化碘浓度比值和病灶与周围正常肝组织碘浓度比值均低于血管平滑肌脂肪瘤，其差异均有统计学意义，其中碘基图像对碘剂的沉积敏感，真实体现肝实质和病灶内碘剂的分布，有利于肝脏富血供病变的检出。Wang 等[19]对原发性肝癌、转移瘤、肝血管瘤和囊肿的120 例患者图像进行分析，发现四种肝肿瘤的能谱曲线基线、斜率具有显著差异，定量分析可提高肿瘤诊断敏感性。程路得等[20,21]分析了在单能图像上显示肝内病灶强化不明显的病例，其比混合能图像更容易发现小肝癌，可以更加清晰地显示出肝癌介入治疗后，肝内活灶残存的有无、大小及范围。

富血供肝脏转移瘤（hypervascular hepatic metastasis，HVHM）与肝细胞肝癌也存在着鉴别诊断。肝脏转移瘤一般多为乏血供肿瘤，常规的CT 增强扫描对其有较高的敏感性和特异性，而HVHM 常表现为动脉期环状、结节样或弥漫性明显强化，门静脉期、延迟期强化程度逐渐下降[22]，常规CT 较难与HCC 进行鉴别。岳倩倩等[23]研究表明HVHM 接受肝动脉和门静脉次之的双重血供，使用能谱CT 检查，可以发现门静脉期HVHM组曲线斜率显著大于HCC 组，对HVHM 和HCC 鉴别诊断效能最高。由于两者在肿瘤病理类型、生长代谢、血供等方面的情况有所不同，故在低keV 单能量水平下，两者的能谱曲线走向和形态差异性显著，特别在门静脉期能谱曲线上，有助于提高鉴别诊断的准确性。另外，多位学者使用能谱CT 成像对局灶性结节增生和肝癌进行诊断与鉴别诊断，亦能提高检出效能和诊断准确性[24-27]。

4 能谱CT 在肝癌术后复查中的应用进展

TACE 是目前治疗无手术切除指征肝癌的主要手段，能谱CT 在术前从不同角度观察肝动脉和肿瘤供血动脉的走行，使动脉血管显示得更加清晰，可为肝癌介入治疗提供更准确的参考依据[28,29]。碘基图能够直观显示肝细胞癌化疗栓塞术后瘤体血供情况，对栓塞术后的碘物质进行定性、定量分析，可以通过了解碘含量的变化，反映出瘤体的血供情况[30]。何川东等[31]对30 例肝癌经TACE 术后患者进行回顾性分析，与常规CT 相比，能谱CT 能明显提高小病灶及多发病灶的检出率，根据能谱曲线，可以反映出病灶之间是否为同源性，客观提示某一病灶是否为复发或转移灶。王军等[32]用混合能量和单能量图像对病灶进行观察，在术前动脉期标准化碘浓度值的测量中，发现术后碘油沉积面积＞50%的标准化碘浓度值高于术后碘油沉积面积＜50%；同一病灶碘油沉积区域标准化碘浓度值较无碘油沉积区域高，由于单个瘤体内的肿瘤分化程度不一，通常约有45.1%存在肿瘤分化，当肿瘤直径＞8 cm 时，该比例大大提高[33]。研究表明利用能谱CT测得的动脉期标准化碘基值可以较好地预测TACE 术后肝癌病灶碘油沉积情况。张旋等[34]以数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）作为金标准，研究证明了能谱CT 判断原发性肝癌经TACE 治疗后肿瘤复发或残留的灵敏度为96.77%（30/31），特异度为100.00%（8/8），误诊率为0.00%（0/8），漏诊率为3.23%（1/31）；常规CT 灵敏度为67.74%（21/31），特异度为100.00%（8/8），误诊率为0.00%（0/8），漏诊率为32.26%（10/31）。能谱CT 对于TACE 治疗原发性肝癌疗效的评估及指导再次介入手术的时机选择有很高的临床价值。但是，TACE 手术使用的碘油会造成周围肝脏组织的伪影，影响观察栓塞情况，主要表现为碘油区域发出的星芒状伪影和多个碘油沉积区之间的暗性区域。白晨光等[35]选择110 keV 的单声道图像，可以在不影响整体图像质量的前提下有效去除肝癌TACE 治疗后的碘油硬化伪影。杜丹丹等[36]在90 KeV 的单声道图像上发现病灶内部或周边有小的缺损区，术后随访发现病灶范围扩大，证实为肿瘤残存活性灶，去除伪影最优化keV 没有统一的标准，这和TACE 中碘油使用量、肿瘤位置等有一定的关系。

5 能谱CT 与超声、核磁共振比较

Bruix 等[37]报道，超声用于筛查肝癌时，灵敏度约65%～80%，特异性大于90%。但对于肝硬化患者，超声检测病变的能力有限。荟萃分析显示超声、CT 及MRI 对肝硬化患者检测肝癌的敏感性中，MRI 敏感性最高，CT 次之，超声最低[38]。超声造影诊断敏感性提高，但因其有创性、操作者水平影响而推广受限。相关研究表明能谱CT 扫描和MRI 诊断原发性肝癌的灵敏度及准确率均优于螺旋CT 扫描，对小肝癌的检出率具有优势[39-41]。

综上所述， 能谱CT 具有单能量成像、能谱曲线与多种基物质成像图等优势，在提高小肝癌的检出率、与其他病灶的鉴别和TACE 手术前后肿瘤评估的应用等方面具有重要价值。但是能谱CT 价格比较昂贵，在医院CT 设备中占有率较低，所以各方面的研究受到一定限制，虽然在肝癌诊断与治疗中取得了一定的研究成果，但研究病例数较少，需要大量研究及临床实践来论证其临床作用，多参数、多模态成像方式相结合。能谱 CT 在肝癌中的研究会有更高的临床价值，它可以助力影像组学、分子影像学等方法，有望为临床肝癌诊断和治疗提供更多的影像信息。