低剂量MSCTC联合iDOSE4迭代重建技术在结肠癌术前T分期中的应用

颜俏燕 丁士申 陈刚 曹治婷

结肠癌是当今严重威胁人类健康的恶性肿瘤之一。结肠癌的治疗仍以手术切除为主，准确的术前评估对于制定手术或新辅助治疗方案至关重要[1-2]。多层螺旋 CT结肠成像（multi-slice spiral computed tomographic colonography，MSCTC） 是结肠癌筛查的方法之一，对结肠癌诊断及分期有重要价值。依据治疗及随访的需要，结肠癌病人往往需要行多次CT检查，由此带来的辐射剂量问题不容忽视。放射科医师应遵循尽可能的低剂量原则（as low as reasonably achievable，ALARA），在满足诊断要求的前提下尽可能地降低X线辐射剂量[3]。以往通常采取单纯降低扫描条件结合传统滤过反投影重建（filtered back projection，FBP）技术实现低剂量目的，但影像质量难以保证。迭代重建技术的出现很好地弥补了这一不足，不同公司推出各自的迭代算法，如GE的适应性迭代重建 （adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）和基于模型的迭代重建（model-based iterative reconstruction，MBIR）及飞利浦的混合迭代技术（iDOSE）等。有研究[4-6]显示MBIR技术在保证影像质量的同时，可以降低辐射剂量47%～85%。笔者复习文献，尚未见iDose迭代重建技术在结肠癌诊断及术前评估应用的相关报道。因此，本研究旨在探讨采取同时降低管电压、管电流MSCTC结合iDOSE4迭代重建技术在结肠癌术前分期应用的可行性，以期在不影响术前T分期评估的同时尽可能地降低辐射剂量。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性纳入2016年7月—2017年12月在柳州市人民医院经结肠镜病理确诊结肠癌且体质量指数（BMI）在正常范围内（18.5 kg/m2＜BMI≤25 kg/m2）的病人73例，作为低剂量组，于术前行低剂量MSCTC检查。其中，男41例，女32例，年龄 31～85 岁，平均（60.8±11.0）岁，BMI为 18.7～25.7 kg/m2，平均（22.3±2.2） kg/m2。 另外，纳入本院2015年3月—2016年4月经结肠镜病理确诊为结肠癌且不限定BMI的病人65例，于术前接受常规剂量MSCTC检查而作为常规剂量组。其中男29例，女 36 例，年龄 27～91 岁，平均（64.6±11.6）岁，BMI为 15.6～34.8 kg/m2，平均（22.9±3.5） kg/m2。 排除肠道清洁效果不佳及肠管充气充盈不足有可能影响评估者。

1.2 MSCTC检查方法

1.2.1 检查前准备 检查前一晚口服聚已二醇电解质散或甘露醇行肠道清洁，直至排出无渣水样便。检查前禁食、不禁水。次日晨起检查前测量病人身高及体质量，并于检查前15 min肌肉注射盐酸消旋山莨菪碱注射液10 mg（有禁忌证者除外）。检查时嘱病人侧卧于检查床，采取经肛门插入消毒肛管15～18 cm，随后连接注射器注入气体1 200～1 600 mL至肠道充分充盈。

1.2.2 设备与方法 采用PHILIPS Brilliance iCT扫描设备，扫描范围从膈顶至耻骨联合。常规剂量组扫描参数：管电压120 kV，自动管电流调节，FBP；低剂量组扫描参数：管电压100 kV、管电流80 mA，iDose4迭代重建。其他参数2组相同（准直器宽度64×0.625 mm，FOV360 mm×360 mm，旋转时间 0.4 s/r，螺距 1.2，矩阵 512×512，扫描层厚 5 mm，层间距5 mm；重建层厚1 mm，层间距1 mm）。增强扫描采用高压注射器经肘静脉团注对比剂碘普罗胺 （含碘300 mg/mL，德国拜耳医药保健公司），注射剂量1.5～2 mL/kg体质量，注射流率 3.5～4 mL/s。 先进行平扫，注射对比剂后分别延迟20～25 s及45～55 s行动脉期及静脉期扫描。平扫及动脉期扫描采取仰卧位，静脉期视病灶部位适当改变体位（仰卧位、左/右侧卧位），尽可能使病变段肠管充气，利于病灶显示。

1.2.3 图像后处理 薄层图像传至PHILIPS星云后处理工作站，进行多平面重组（MPR），多方位显示病灶范围、强化特点、肠壁外缘及肠周浸润情况。

1.2.4 辐射剂量计算 记录CT设备自动生成的总剂量长度乘积（DLP）及总容积 CT剂量指数（CTDIvol），根据公式计算有效剂量（ED），ED=DLP×k，转换系数k 值采用欧盟委员会[7]制定的 0.015 mSv·mGy-1·cm-1。

1.2.5 术前T分期评估 病理T分期参考美国癌症联合会 （American Joint Committee on Cancer，AJCC）制定的结肠癌TNM分期（第8版）[8]。由于CT无法分辨肠壁各层结构，难以鉴别Tis、T1及T2，故本研究采用如下T分期标准：≤T2期，结肠肠壁局限性增厚伴强化，肠壁外缘规则；T3期，结肠肠壁局限性增厚，肠壁外缘不规则，周围脂肪间隙模糊，未侵犯邻近器官；T4期，肠壁有明显增厚变形或肠腔狭窄，肠壁外缘不规则，可见结节、条索、线状影向肠壁外蔓延或侵及周围器官[9-12]。由2名从事腹部影像诊断的副主任医师进行术前MSCTC T分期评估，意见不统一时协商确定。

1.2.6 统计学方法 采用SPSS 17.0统计软件对数据进行分析。计数资料以例（%）表示，2组间比较采用χ2检验或Fisher确切概率检验；符合正态分布的计量资料用均数±标准差（）表示，2组间比较采用独立样本t检验。以手术病理T分期为金标准，采用kappa检验分析MSCTC T分期与手术病理T分期的一致性（0＜κ≤0.40 时一致性较差，0.40＜κ＜0.75时表示一致性中等，κ≥0.75表示一致性较好）；计算MSCTC的T分期诊断准确度、敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组间病人一般资料比较 常规剂量组与低剂量组间病人的性别、年龄及BMI差异均无统计学意义（均 P＞0.05），见表 1。

表1 2组病人一般资料比较

2.2 术前MSCTC与手术病理的T分期对照 2组的术前MSCTC与手术病理的T分期一致性均为中等，常规剂量组与病理的T分期一致性（κ=0.709，P＜0.001）略高于低剂量组（κ=0.667，P＜0.001）。 ≤T2期被高估为T3期共7例（常规剂量组2例，低剂量组5例），被高估为T4期共5例（常规剂量组4例，低剂量组1例）；T3期被高估为T4期共4例（每组各2例）；T4被低估为T3共 1例 （低剂量组），T4被低估为≤T2期 1 例（低剂量组），见表 2、3。

表2 常规剂量CT T分期与手术病理T分期结果对照

表3 低剂量CT T分期与手术病理T分期结果对照

2.3 2组CT T分期评估诊断效能的比较 2组CT T分期各期诊断效能差异均无统计学意义 （均P＞0.05）。与常规剂量组相比，低剂量组≤T2期、T3期的准确度、特异度、阳性预测值略低，而T4期的这3项指标略高；低剂量组≤T2期、T4期的敏感度略低，而T3期的略高；低剂量组≤T2期、T3期的阴性预测值略高，而 T4期的略低（表 4、图 1）。

2.4 2组辐射剂量的比较 低剂量组总DLP、CTDIvol及ED均低于常规剂量组（均P＜0.05），分别下降约67%、69%及 67%（表 5）。

3 讨论

结肠癌的T分期依据肠壁侵犯程度、肠周外脂肪浸润及邻近器官侵犯情况而定。MSCTC具有扫描速度快、覆盖范围广及后处理功能较强的优势，充分的肠道清洁准备后注入适量空气使肠腔扩张，增加了肠腔内气体及病灶的对比，结合三维后处理技术多方位观察，可清晰显示病灶范围、强化特点、肠壁外微小的肿瘤组织条带及肿瘤周围脂肪浸润情况。但是，受限于CT较低的软组织分辨力，无法分辨肠壁的各层结构，故对Tis、T1及T2期无法准确区分，因此目前研究多归纳为≤T2期。本研究以肠壁a为χ2值，-表示Fisher确切概率检验无数据。外缘是否光滑，肠周脂肪间隙是否清晰以及肠管与周围脏器之间脂肪层是否存在作为T分期判断标准，利用薄层MPR技术多方位观察肠壁外缘以及肠周脂肪浸润情况，结果显示2组CT T分期与病理T分期一致性中等，低剂量组较常规剂量组稍低。低剂量组≤T2、T3、T4期准确度分别 90.4%、89%及 93.2%，常规剂量组分别为90.8%、93.8%及90.8%。Izzo等[9]研究显示≤T2期、T3期及T4期准确度分别为92.7%、89.7%及 96.2%。Stagnitti等[10]研究报道≤T2、T3、T4期准确度分别为93.3%、88.3%、89.6%。本研究中的T

分期准确度与文献[9-10]报道结果基本一致。Komono等[13]采用肠壁外缘光滑度以及是否累及边缘血管作为T分期判断标准，T2期敏感度为63%，T3期阳性预测值为93%。而本研究无论是低剂量组还是常规剂量组，≤T2期、T3期的敏感度以及T3的阳性预测值均较低（40%和53.8%、77.8%和71.4%、53.8%和71.4%），并且仍存在T分期高估以及低估的情况，主要体现在≤T2期及T3期被过度评估，可能与CT不能明确肠周脂肪间隙内条索影为肿瘤浸润或炎症所致的纤维结缔组织增生有关。在以后的研究中或许可以尝试增加Komono提出的分期标准，提高区分T3与T2及T4期的能力。本研究对于T4期的评估，准确度、敏感度均较高，但仍存在T4期被低估的情况，推测可能与肠周脂肪层较薄影响了对肠周脂肪浸润及邻近器官侵犯的判断有关。

表4 2组CT T分期诊断效能对照 %

图1 A图，低剂量组病人，男，54岁，乙状结肠中分化腺癌，肠壁局限性增厚，肠壁外缘规则，肠周脂肪间隙清晰（箭头），CT提示T2期，病理证实为T2期。B图，常规剂量组病人，女，66岁，横结肠高分化腺癌，肠壁局限性增厚伴软组织结节突向腔内，肠壁外缘规则，肠周脂肪间隙清晰（箭头），CT提示T2期，病理证实为T2期。C图，低剂量组病人，男，69岁，乙状结肠中分化腺癌，肠壁局限性增厚，肠壁外缘欠规则，肠周脂肪间隙模糊（箭头），CT提示T3期，病理证实为T3期。D图，常规剂量组病人，男，68岁，乙状结肠中分化腺癌，肠壁局限性增厚，肠壁外缘欠规则，肠周脂肪间隙模糊（箭头），CT提示T3，病理证实为T3期。E图，低剂量组病人，男，31岁，升结肠低分化腺癌，肠壁局限性增厚并软组织肿块形成，肠壁外缘不规则，可见尖角状、条索影突起，部分蔓延至邻近腹壁，肠周脂肪间隙模糊（箭头），CT提示T4期，病理证实为T4期。F图，常规剂量组病人，女，63岁，肝曲结肠高分化腺癌，肠壁局限性增厚，肠壁外缘不规则，可见条索影蔓延至邻近腹壁，肠周脂肪间隙模糊（箭头），CT提示T4期，病理证实为T4期。

表5 2组辐射剂量的比较

MSCTC一次检查需要多期扫描，且结肠癌病人往往需要多次检查才能满足术前评估及术后随访的需要，由此带来的辐射剂量问题无法忽视。人为往肠腔注入空气后形成良好对比，使得低剂量MSCTC成为可能[14]。通常可采取降低管电压、降低管电流、加大螺距及缩短扫描时间等降低辐射剂量。管电流与辐射剂量呈线性关系，而管电压与辐射剂量呈指数关系[15]。传统的FBP技术难以解决降低扫描条件带来的影像噪声问题。迭代技术是目前应用最为广泛的提高影像质量的方法[14]。iDose4迭代重建技术是飞利浦公司推出的第四代混合迭代技术，主要原理是数据的投影空间和图像空间构造多噪声模型和解剖模型，对噪声予以精确刻画和处理的同时不改变噪声的频率分布，保持影像真实呈现，消除蜡像状伪影，提高影像分辨力[16]。本研究对于BMI在正常范围内的病人采用100 kV管电压，80 mA管电流低剂量扫描结合iDOSE4迭代重建技术，完成一次CTC检查的有效剂量平均为7.41 mSv，低于美国保健物理学会推荐的安全辐射剂量（10 mSv）[17]，相对于常规 120 kV 而言，有效辐射剂量下降达67%，对于结肠癌T分期的判断影响不大，差异不具统计学意义，提示该扫描方案应用于结肠癌的术前分期是可行的。Yamamura等[18]采用100 kV管电压、自动管电流结合自适应迭代技术，辐射剂量下降约27%。Millerd等[5]研究表明降低管电流结合MBIR的CTC检查可以使辐射剂量下降约60%。Ippolito等[19]研究显示iDOSE4可以降低辐射剂量约25%，同时较准确评估直肠癌病人直肠系膜侵犯。刘等[15]在第3代双源CT上应用70 kV管电压、150 mA管电流结合高级模拟迭代技术可降低辐射剂量约50%。本研究辐射剂量下降幅度高于文献报道，可能与采用的低剂量扫描方案及迭代重建技术不完全一致有关。本研究采用同时降低管电压、管电流的低剂量扫描方案，而文献报道的多为单纯降低管电压或降低管电流。由于本研究中病人接受的辐射剂量为完成一次CTC检查的总剂量，所以比较的是不同个体之间的辐射剂量，鉴于两者之间年龄、性别及BMI差异均无统计学意义，故具有可比性。

本研究尚存在一定局限性：①样本数量偏少；②低剂量组仅针对BMI在正常范围的病人进行研究，而未纳入BMI偏低或偏高的病人。在以后的研究中可加大样本数量、扩大研究人群，制定更加个性化的低剂量扫描方案。综上所述，采用100kV管电压、80 mA管电流低剂量MSCTC检查结合iDOSE4迭代重建技术对结肠癌术前CT T分期的评估是可行的，可明显降低辐射剂量且对CT T分期诊断效能影响不大。