能谱CT在鉴别甲状腺结节性质中的应用进展

李康倩，陈丽贤 ，陈盛，冯晓仪，黄玉娃 综述 朱新进，2 审校

1.湛江市广东医科大学，广东 湛江 524000；2. 佛山市第二人民医院影像中心，广东 佛山 528000

在过去的几十年中，全球甲状腺恶性肿瘤的发病率逐渐上升，随着影像技术的发展，甲状腺癌的发现率也越来越高[1，2]。 甲状腺良恶性结节难以区分，正确分析甲状腺病变性质，能为患者的诊疗方式及预后评估提供有利依据，提高病患生存率。能谱CT的引进，为甲状腺肿瘤鉴别诊断、评估颈部淋巴结转移及疗效评估等方面提供了新技术。本文简要介绍甲状腺结节常规检查方法、能谱CT的原理并对能谱CT 在甲状腺结节诊疗方面的研究进展进行综述。

1 甲状腺结节常规检查方法

细胞针穿刺细胞学(FNAC)是鉴别甲状腺肿瘤最为准确、最有诊断价值的方法之一[3]，但由于为有创性检查，且假阴性率较高。影像学检查已成为目前诊断甲状腺结节的首选无创性检查方法。目前常用的影像学检查项目有超声、CT、MRI、同位素扫描等。超声检查作为当前诊断甲状腺疾病的首选影像检查方式，不仅能探及某些临床未能触及的结节，还能明确结节是否伴有微钙化[4-5]。随着超声新兴技术的研发，如超声弹性成像技术可对组织进行量化研究[6]且可间接反映癌组织的增殖能力[7]，这对肿瘤的早期发现提供科学且有较高价值的依据，但不足之处在于较大地依赖于检查者的临床经验及操作技术，且检查范围上有所限制。MRI 检查具有软组织对比度高、多参数、多序列成像的特点，不仅能较好的提供病灶的形态学信息及了解甲状腺病变对邻近组织浸润及淋巴结转移情况，而且近年来弥散加权成像也作为定量分析参数被广泛应用于诊断甲状腺病变[8-9]，但是由于MRI扫描时间较长，受呼吸及吞咽等影响较大并且对钙化显示不敏感，具有一定局限性。同位素扫描反映结节对放射性元素的吸收摄取和分布情况，能够清楚甲状腺病灶性质及功能的大致情况，但在临床工作中核素主要用以寻找甲状腺癌术后原位复发灶及其全身转移灶[10]，不建议常规用于原发甲状腺肿瘤的定性诊断。CT 检查具有多方位成像的特点，通过建立冠状位及矢状位成像来清晰的了解病灶的空间特点。常规CT 能从甲状腺结节的边缘、钙化粗细、强化水平、是否紧邻切缘以及颈侧淋巴结转移[11]等方面来分辨其良恶性，且CT纹理分析熵值水平能较客观提示结节的恶性程度[12]，但由于软组织分辨能力不足，对于一些甲状腺微小病灶无法做到早期诊断。

2 能谱CT的成像原理

能谱CT的基本工作原理是不同物质在X射线衰减系数上的差异，任何物质均有其对应的特征吸收曲线[13]，可在高、低管电压(通常80/140 kVp)瞬时切换采集数据，得到的原始数据经后处理重建，从而获得重建图像或定量分析等[14]。与常规CT 相比，能谱CT 图像具有较低的噪声、较佳的对比噪声比及信噪比[15-16]，因此图像质量更好。目前能谱CT 定量分析技术主要分为：单能量成像、物质分离技术、能谱曲线和有效原子序数。

2.1 单能量成像与物质分离技术 单能量成像是指物质接受不同单能量水平的X 射线并经衰减后形成的影像。能谱CT 能够获取不同千电子伏(kilo electronvolt，keV)，即40～140 keV水平的101组单能量图像，可以通过调节keV改善图像质量，从而得到质量较好、噪声较低的图像，可显著提高病灶的对比度[17]。研究表明，在65 keV 或70 keV 时，有助于提高微小甲状腺癌、小肝癌等病灶的检出率[18-19]。能谱CT的物质分离技术原理：任意一种物质对光子的吸收系数可以由配比后的基物质对的组合来表示，该物质与基物质对产生的X线衰减效应是一致的，即某一种未知物质的衰减系数可以用已知的基物质对的密度来表达，从而获得匹配的基物质图[20-21]。临床上最常用的基物质对组合为碘—水、钙—碘等，可应用于不同物质的强化识别、进行物质定量、虚拟平扫等[22]。

2.2 能谱曲线与有效原子序数 由不同化学成分组成的物质在不同X线能量水平下对应的CT值所绘制成的相关曲线，即为能谱曲线。理论上每种物质具有其对应的特征性曲线，通过计算能谱曲线的斜率可鉴别肿瘤的良恶性、同源性以及病理分型[23]。人体组织的吸收系数是X射线能量和原子序数的函数，当某元素对X 线的吸收系数等于某化合物的吸收系数时，该元素的原子序数即代表这个化合物的有效原子序数。目前有效原子序数主要应用于物质成分的分析、分离物质等[24-27]。

3 能谱CT在甲状腺结节诊疗中的应用

3.1 能谱CT 在鉴别甲状腺结节良恶性中的应用 诸多的研究表明，能谱定量参数分析在疾病诊断及鉴别、分类等方面起着重要的临床指导作用[28-29]，尽管能谱成像技术应用研究的时间仅有十年余。通过对能谱CT 各项参数进行检测，如碘含量(Iodine Concentration，IC)、标准碘含量(Normalized iodine concentration，NIC)、能 谱 曲 线 斜 率(Slope of Spectral HU curve，λHU)、有效原子序数(Effective Atomic Number，Eff-Z)等，发现甲状腺良恶性肿瘤间各项数据存在差异或波动较大，尽管诊断效能不同，但均具有较高的参考意义。能谱CT的引进及应用，将CT从传统的形态学诊断发展为物质成分分析的功能学定量诊断。

牛桂华等[30]和邵伟光等[31]研究报道，甲状腺功能异常与人体摄入的碘量相关，根据测量正常人体甲状腺碘含量的研究，已证实利用碘基图测量的碘值能较客观地反映甲状腺真实的碘含量，可据此告知甲状腺功能异常患者应该多吃还是少吃富含碘的食物。此外，LI等[32]对97例甲状腺结节术后的标本进行碘浓度测量，结果显示恶性结节的碘含量低于良性结节的碘含量，提出甲状腺结节中的碘含量可以作为良恶性鉴别的定量指标，碘浓度临界值≤-0.26 mg/mL 具有较高的特异性和准确性，分别为93.55%、91.12%，为在体研究提供良好的参考证据。

大部分研究认为，能谱CT 后处理的结果显示甲状腺癌IC 值低于甲状腺良性病灶和(或)正常甲状腺组织，但每个学者测量平扫及强化的数据对鉴别甲状腺良恶性结节的定量及定性分析评价并不一致：有学者[33-35]研究平扫及增强三期数据中良恶性组的IC值两两比较差异均有统计学意义(P＜0.05)；而薛蕴菁等[36]提出平扫期良恶性组间的IC值差别无统计学意义，增强期两组间IC值有统计学意义；李红文等[37]发现静脉期良恶性组间的IC值比较无统计学意义，而平扫期及动脉期两组IC值差异显著；李琳等[38]认为静脉期恶性组IC 值低于良性组，以IC 阈值小于3.2 mg/mL 时，判断为甲状腺癌具有较高的诊断效能。引起上述结论的病理基础为：癌灶内的甲状腺滤泡细胞主要为癌组织破坏和(或)纤维结缔组织所替代，癌灶中虽有肿瘤刺激下较丰富的新生血管，但其浸润性生长会破坏邻近的脉管与滤泡细胞等组织，破坏程度大于生长速度，因此IC 较低。而甲状腺良性结节主要是由滤泡上皮细胞增生及胶质潴留组成，增生的滤泡细胞仍存留部分摄碘功能，因此其IC轻度下降。由于肿瘤细胞分化程度不同，碘浓度值可能不同，当乳头状癌分化良好时仍具有一定的摄碘功能，其碘含量不会降的很低；当结节性甲状腺肿伴囊变时，其碘浓度可变得较低[37]。结节强化后的碘浓度主要与细胞摄碘能力和肿瘤新生血管丰富程度相关，平扫时结节密度较均匀，测量碘值时无法避开肉眼小囊变区域，可能会造成碘含量有所下降，而在结节增强后实性与囊性部分可较明显区分开，再加上脉管内的碘量，结节的碘含量可明显增加，所以会造成平扫期及增强期的结论不一。而动静脉期的差异可能与造影剂总剂量、延迟时间有关，目前还未统一较好的扫描方式及参数。

为减少对比剂总剂量、个体循环差异的影响，有学者选取了同层面颈总动脉碘含量进行了标准化，一些学者[34-35，39]认为甲状腺恶性结节的NIC 值在增强期均低于甲状腺良性结节，NIC 值的诊断效能较单纯的IC更有意义。部分学者[36，38]则认为仅在静脉期良恶性组的NIC值差异有统计学意义，可能与动脉期延迟时间较短、注射速率较慢、总剂量偏少、个别患者循环能力较弱有关，或者静脉期时甲状腺病变及正常组织内的对比剂分布较均匀，此时可较好的体现病变组织的摄碘能力及血供情况。除了碘基图以外，有文献报道，通过在钙基图测量甲状腺结节的钙浓度来进行结节的定性诊断，也能取得与碘基图相近的65.6%的敏感度，而特异度略高为91.9%[40]，但由于钙基图在甲状腺良恶性结节的定性分析研究尚处于初探阶段，临床应用有一定限制性，需要大量数据支持研究。

能谱CT扫描可以虚拟计算出某物质在随光子能量变化下衰减的CT 值，可以绘制一条体现不同病灶和器官结构对于不同单能量X 线衰减的特征性曲线，通过曲线的斜率大小及形态高低来定量分析病变组织的化学成分。SRINIVASAN 等[41]、SUN 等[42]认为计算能谱曲线斜率有助于诊断病灶的性质。朱迪等[43]发现甲状腺良恶性结节及正常甲状腺三组间的λHU 值具有明显的区别，认为不同类型的甲状腺结节内的细胞组织不尽相同，因此可产生相应形态的能谱特征曲线。在李红文等[37]研究中，良性结节曲线向下较陡峭，斜率多为正值，而恶性结节曲线走行相对缓升，斜率多为负值，个别甲状腺肿斜率为负值，可能与细胞内脂质的存在相关[44]。

部分学者认为良恶性结节的有效原子序数亦有参考价值，李红文等[37]认为平扫期、动脉期恶性组的有效原子序数较低，与对照组的有较明显差异，其中动脉期诊断效能稍高于平扫期。李文等[34]发现仅平扫期两组间的有效原子序数有可比性，认为平扫时较客观地反映病变组织原本的化学分子结构，而增强后组织成分受对比剂影响可能发生相应的变化，这与LI等[32]提出的结论相似。

另外，有学者[18]提出利用能谱后处理技术将单能量图与碘基图融合后，病灶边缘可以更清楚显影出来，有利于发现细小病变。单能量图像在呈示病灶细节信息方面比较有优势，而碘基图对碘的显示较敏感，融合两者图像既保证了图像质量及对比噪声比都处于最佳状态，又能更好地反映病灶对碘的摄取及分布情况，更容易发现碘缺损区域，利于提高细小病变的确诊率。

以上学者利用能谱CT鉴别分析甲状腺结节的病变性质，所得结果并不一致，可能由于纳入标准不尽相同、样本量不足等，导致结果有偏移，且对比剂类型、扫描参数等也不完全相同导致了结果有些出入，但实验结果都说明了能谱CT对鉴别甲状腺良恶性结节有着越来越重要的临床应用研究意义，许多研究提示综合考虑能谱CT各定量参数及形态特征更有利于提高诊断的准确率。值得说明的是，上述研究的良性组大多是结节性甲状腺肿和腺瘤，而未将良性炎症结节即甲状腺炎纳入其内。由于甲状腺炎分类较多，且临床症状及影像表现与甲状腺恶性肿瘤相似，鉴别二者有难度。目前能谱CT在诊断甲状腺炎方面研究较少，期待继续完善。

3.2 鉴别不同病理类型甲状腺癌 甲状腺恶性肿瘤的病理分型主要有四大类：乳头状癌、滤泡癌、髓样癌及未分化癌，最常见为分化及预后相对较好的乳头状癌，甲状腺恶性结节能谱CT的相关研究大多数亦为甲状腺乳头状癌，而其余类型较少报道。李琳等[45]对不同病理类型的甲状腺癌研究显示，不同病理类型的甲状腺病灶IC、NIC以及λHU值从高到低排列分别为滤泡癌、髓样癌、乳头状癌及未分化癌，未分化癌的能谱参数分别与其余三组作比较差异均有统计学意义，且研究发现乳头状癌、滤泡癌、髓样癌能谱曲线较陡峭，而未分化癌能谱曲线较低平，可较直观地区分未分化癌与其他类型癌。IC值与肿瘤病理基础的相关性：滤泡癌主要以滤泡上皮细胞增生为主，滤泡细胞摄取和储存碘的能力强，且具有丰富的新生微血管，IC 值高。髓样癌肿瘤间质有较丰富的脉管组织以及淀粉样物质沉着[46-47]，血管能增加肿瘤强化程度，但淀粉样物质未强化，相对地降低了肿瘤强化，IC 值次于滤泡癌。乳头状癌较其他类型癌分化良好，癌灶内脉管结构及滤泡组织共同影响摄碘量和储碘量，因此IC值差异较大[36-38，43]。由于未分化癌恶性程度高，具有侵及性的生长方式，破坏周围正常滤泡上皮细胞导致摄碘能力差[48]，所以IC值较低。

3.3 评估甲状腺癌颈部淋巴结转移 甲状腺癌颈侧转移性淋巴结是甲状腺恶性肿瘤复发的重要风险之一。相关研究证明，能谱CT 成像的多参数定量分析对于鉴别甲状腺癌颈侧转移性淋巴结有着重要的临床指导意义[49-51]。何慕真等[49]研究发现，因颈侧转移性淋巴结的化学成分与甲状腺恶性肿瘤的类似，可以利用能谱曲线分析可疑的颈侧淋巴结与甲状腺原发肿瘤是否为同一来源，通过对甲状腺乳头状癌良恶性淋巴结的研究显示，转移组与未转移组增强期的NIC值、λHU值比较均有显著性差异，其中动脉期NIC临界值为25.8%，其敏感度、特异度分别为90.3%、96.6%。该作者认为转移淋巴结内部结构发生改变，较未转移淋巴结含有更多新生血管且对比剂充盈速度快，因此于动脉期测量碘浓度对鉴别有无转移性淋巴结更具有研究价值。而金弋人等[50]则认为静脉期恶性组淋巴结的λHU值较高，与良性组淋巴结的有较明显差异，λHU值最佳阈值为0.78时，其敏感度、特异度分别为62.7%、59.1%，当综合分析形态学、λHU 值，诊断恶性淋巴结的敏感度提高到76.5%，特异度达到81.8%。同时LI等[51]联合能谱CT各定量参数(包括IC值、NIC 值、λHU 值)可以提高颈侧淋巴结转移的诊断效能，敏感性和准确性分别为92.9%、90.9%。上述总结得出，能谱CT 多参数之间与形态学相互联合应用更有利于评估甲状腺癌颈部淋巴结转移情况，有助于临床拟定甲状腺癌术前诊疗方案。

3.4 评估甲状腺癌治疗效果 分化型甲状腺癌(differentiated thyroid cancer，DTC)行甲状腺全切或次全切除术后，其残留甲状腺组织的大小及转移灶的数目和部位等均影响术后复发率[52]，若再行131I清除术后残留甲状腺组织(简称清甲)，可以获得较好的治疗效果[53]。能谱CT 可以分析残留组织的碘浓度水平及其变化，用以甲状腺癌治疗评估。张晶晶等[54]通过对甲状腺术后残留组织的研究，发现残留组织恶变时与正常甲状腺组织的碘含量有显著差异(P＜0.05)，与既往研究甲状腺良恶性结节间的碘含量差异相似，由此说明IC 值对判断甲状腺癌术后残留组织是否复发亦有临床意义。有文献报道清甲成功率与多方面因素相关，其中131I 剂量及残留甲状腺大小为主要因素[55]，可作为清甲前预判成功率的可靠依据。另外，张晶晶等研究采用一种新的评价指标——碘含量之差(Di)，即131I 治疗前后DTC 剩余组织的碘浓度的差值，Logistic回归分析发现，Di 值与其首次131I 治疗成功率成正相关，原因可能为清甲治疗后残留组织内的滤泡细胞受131I短程距离β-射线辐射而丧失了摄碘功能[56]，治疗后的碘含量较治疗前的明显下降，为清甲后评价疗效提供另一种评估方法。

4 小结

综上所述，能谱CT的多参数成像的独特优势，使其在鉴别甲状腺结节良恶性、甲状腺癌病理分型、评估颈部淋巴结转移情况以及疗效评价等方面体现了较高的实用性价值。能谱CT的引进，将CT从常规的形态特征诊断转变为物质分析的多参数定量诊断，但许多研究也还是建议综合分析能谱参数与形态学特点更有利于鉴别诊断。目前诸多学者对能谱CT各定量参数的最佳阈值及诊断效能尚未有明确的共识，需要通过更多的研究数据不断改进与优化，因此能谱CT成像在甲状腺良恶性结节诊疗方面的临床研究价值需要更深入探讨及进一步推广。