双能CT 成像在直肠癌术前分期评估中的应用进展

李弋 叶兆祥

结直肠癌是常见的胃肠道恶性肿瘤之一， 其发病率居我国恶性肿瘤的第3 位，死亡率为第5 位[1]。早期直肠癌通过手术可以根治。 当肠周脂肪组织或邻近脏器受侵，或伴有肠周淋巴结转移时，术前术后新辅助放化疗及手术的联合治疗可以提高病人的预后生存率[2]。 T3期直肠癌病人伴有肠周淋巴结转移时，经术前放化疗可降低术后局部复发的风险[3-4]，因此直肠癌术前正确分期对病人的治疗及预后疗效评价具有重要意义。 目前直肠癌术前影像检查主要包括内镜超声检查 （endoscopic ultrasonography,EUS）、多层螺旋CT（MSCT）成像和MRI，尤其MRI常作为直肠癌术前分期的首选检查方法， 但上述检查方法均存在一定的局限性。 近年广泛应用的双能CT（dual-energy CT,DECT）成像可对直肠癌进行多参数定量评估， 对于制定个体化治疗方案能够提供更多影像依据。

1 DECT 成像原理

DECT 成像是以双X 线管球及双千伏峰值快速切换为基础， 在一个旋转周期内实现2 种能量的快速切换， 使得CT 成像由混合能量成像转变为40～140 keV 的单能量成像，最大程度地降低硬化伪影，提高影像信噪比[5]。 DECT 利用单能量成像、物质分离成像和能谱曲线可对肿瘤性病变进行更加精确的定性定量分析。

1.1 单能量成像 传统CT 成像为混合能量成像，测得的CT 值为均值且易受多种因素影响，而DECT成像可针对不同组织选择最佳的单能量X 线穿透物质，最大程度地降低硬化伪影，从而获得更高质量及信噪比的影像[6-8]。 所测得的CT 值与碘对比剂浓度的相关性更好，而且70 keV 单能量成像中测得的CT 值与血红蛋白具有相关性[9-10]，因此单能量影像较传统混合能量CT 影像上测得的CT 值更加准确。

1.2 物质分离成像 理论上，每种物质都有与之相对应的X 线吸收系数，该系数可用2 种基物质来表示[5]。 由于碘对比剂的广泛应用，目前DECT 成像中最常用的基物质为碘和水。 增强检查后， 在碘基物质分离图像上勾画特定的兴趣区（region of interest,ROI），即可得到相应区域内的碘浓度，即测得相应碘基值（iodine concentration，IC），由此反映出该区域内组织的血供情况， 从而进行更加精确的物质定量分析，为肿瘤的诊断、鉴别诊断及术前分期提供更多有效依据[11-13]。

1.3 能谱曲线 能谱曲线是X 线经过组织结构衰减随能量变化的曲线， 可直观地反映不同能量下组织CT 值的变化， 因此不同组织的能谱曲线具有一定的特异性， 即正常组织与肿瘤病灶的能谱曲线特征不同， 原发病灶与转移性病灶因具有同源性可呈现相似的曲线特征， 因此可通过计算不同组织的能谱曲线斜率进行定量分析[7,14-15]。

2 DECT 成像在直肠癌分期中的应用

2.1 直肠癌T2/T3分期的鉴别 当直肠癌侵犯肠周脂肪组织时，该区域内的微血管较炎性病变增多，因此增强扫描后， 通过测定直肠癌肠周组织中的碘基值，可定量反映该区域内血流灌注情况，进而更加精确地定量分析肠周脂肪组织是否受侵。 有文献[15]报道直肠癌受浸润脂肪组织的标准化碘基值比率（即病灶IC/同期同层主动脉IC） 高于肠周未浸润正常脂肪组织， 且两者差异具有统计学意义。 正常脂肪组织的能谱曲线呈反抛物线形， 即CT 值随单能量keV 的升高而升高； 而肿瘤周围受浸润脂肪组织的曲线特征与肿瘤病灶类似，均呈抛物线形，即CT 值随单能量keV 的升高而降低。 研究进一步分析计算了两者的曲线斜率，其差异亦具有统计学意义，由此为诊断直肠癌肠周脂肪浸润提供更多有效依据。 有关胃癌及瘤周脂肪浸润的多项研究[16-17]也得到了相似的结论。 目前临床上常规应用MSCT 及MRI 进行直肠癌术前分期，尤其MRI 更是直肠癌分期的首选检查方法[18-19]，其T 分期的敏感度和特异度分别可达87%和75%，准确度则可高达83%~94%[20]。 但2种方法对T2、T3期直肠癌的鉴别存在一定困难，当肿瘤外膜或病变周围伴有炎性反应时， 影像表现可与肿瘤侵犯相似， 因此很难鉴别直肠壁边缘及肠周脂肪间隙的异常密度或信号究竟是合并炎症的肠周脂肪组织还是受肿瘤性浸润的脂肪组织， 因此有可能导致过度分期[21-23]。 多项研究[5，15，24-26]显示，肿瘤性病变的碘基值、标准化碘基值（normalized IC, NIC）均高于炎性病变，而肿瘤性病变与炎性病变的CT 值间差异无统计学意义，由此可通过测量计算NIC 及能谱曲线斜率来定量分析直肠癌肠周脂肪组织是否受侵。 因此，DECT 在一定程度上可以弥补MSCT 及MRI 对肿瘤浸润及炎性病变造成的过度分期，进而提高直肠癌T2/T3分期的准确性。

2.2 直肠癌肠周转移性淋巴结的鉴别 临床上制定直肠癌诊疗方案时尤为关注肠周转移性淋巴结诊断的敏感度及特异度，目前对转移性淋巴结的判定标准主要依据淋巴结的大小[27]。多项研究[28-30]显示基于淋巴结大小诊断转移性淋巴结时，MSCT 的敏感度为25%~86%，MRI 为77%。 淋巴结的病理性改变可导致其内血管通透性发生变化。Liu 等[31]通过测量并计算直肠癌肠周淋巴结的NIC 发现，直肠癌肠周转移性淋巴结的NIC（0.47±0.18）明显低于非转移性淋巴结（0.64±0.17），研究还指出以淋巴结短径5.45 mm为阈值时，MSCT 诊断转移性淋巴结的敏感度高达90%， 但其特异度及准确度仅为46.8%和55.6%，而以NIC 阈值为0.55 时，DECT 诊断转移性淋巴结的特异度及准确度提高至70%及72.4%。 Yang 等[28]通过对178 枚直肠癌肠周淋巴结的分析得到了相似的结论，当淋巴结短径阈值为8.25 mm 时，MSCT 诊断转移性淋巴结的敏感度和准确度仅为43.1%及66.3%， 而NIC 阈值为0.5 时，DECT 诊断的敏感度及准确度可达83.3%和77%。 虽然增强MSCT 上淋巴结强化程度有助于鉴别转移性淋巴结， 但Zenk等[32]研究显示炎性淋巴结亦可有较明显强化，因此仅靠强化程度鉴别淋巴结转移并不十分可靠。 能谱曲线可直观反映原发病灶与转移性病灶的同源性，直肠癌周围转移性淋巴结的能谱曲线特征与直肠原发肿瘤能谱曲线相似，明显不同于非转移性淋巴结。有研究[14]显示应用能谱曲线特征诊断直肠癌肠周转移性淋巴结与病理结果的一致性（κ=0.899）明显高于应用MSCT 常规形态学中的淋巴结长短径之比和强化CT 值诊断转移性淋巴结与病理结果的一致性（κ 值分别为0.100 和0.016），且前者受试者操作特征（ROC）曲线下面积(AUC)高达0.948，后两者AUC分别为0.434 和0.501。 因此通过测定IC、分析能谱曲线特征及计算曲线斜率能够定量分析直肠癌肠周转移性淋巴结， 其敏感度、 特异度及准确度均高于MSCT 仅通过形态学对转移性淋巴结的诊断， 为直肠癌N 分期提供更多依据。

Al-Najami 等[29]应用DECT 及MRI 对43 例直肠癌病人肠周618 枚淋巴结进行对比研究显示，2 种方法诊断N 分期直肠癌的总体准确度分别为42%和40%，其差异无统计学意义；此外，由于DECT 基于对淋巴结ROI 勾画进行物质定量分析，对部分较小淋巴结的评估不及多参数MRI 的宏观分析，因此对于非转移性淋巴结MRI 诊断准确度（53%）高于DECT（22%），但对于转移性淋巴结的诊断DECT 具有更高的敏感度（71%）及准确度（68%），尤其对N2期转移性淋巴结的诊断，DECT 的准确度可达81%。DECT 多参数的应用在直肠癌N 分期上较传统MSCT 有一定优势，虽与MRI 相比诊断N 分期优势不明显，但对于不适合MRI 检查的病人DECT 的应用具有一定的临床意义。

3 小结

DECT 利用单能量成像和物质分离成像测定直肠癌原发灶、 肠周脂肪组织及肠周淋巴结的碘基质和分析能谱曲线特征，可以对直肠癌术前T2/T3分期的鉴别及转移性淋巴结的诊断进行更加精确地定性定量分析，弥补了MSCT 及MRI 因肿瘤周围脂肪组织及肠周淋巴结伴有炎性改变而难以与肿瘤侵犯鉴别的不足，因此DECT 的应用为诊断提供了新思路。由于早期直肠癌直肠黏膜下层在能谱影像中难以分辨， 低位直肠癌肠周脂肪组织及较小淋巴结难以准确勾画ROI，DECT 在直肠癌术前分期方面仍有一定局限性，但DECT 可以与EUS 及MRI 检查进行优势互补。 通过DECT 基物质测定及能谱曲线相结合能够提高直肠癌术前分期的准确性， 从而为直肠癌病人手术方案的选择及新辅助治疗方案的制定提供更多客观详细的影像学依据。