GSI多参数对肝脏良恶性肿瘤评估的临床意义

2023-05-26褚云张军赵红星

中国现代医生 2023年8期

褚云张军赵红星

[摘要] 目的探討宝石能谱CT成像（gemstone spectral imaging，GSI）多参数在肝脏良恶性肿瘤中的变化及对手术可切除性的评估价值。方法选取2018年5月至2021年8月湖州市第一人民医院收治的89例肝脏恶性肿瘤患者作为恶性组，同期的89例肝脏良性肿瘤患者作为良性组，进行回顾性分析。两组均行GSI检查，比较两组GSI参数[能谱曲线斜率（slope of spectral Hu curve，s-SHC）、动脉期标准碘浓度值（normalized iodine concentration，NIC）、门静脉期NIC、碘浓度差值（iodine concentration difference，ICD）、肝动脉碘分数（arterial iodine fraction，AIF）]，分析GSI参数对肝脏肿瘤癌变风险的影响及对肝脏良恶性肿瘤的诊断价值。将恶性组根据临床评估情况分为可切除患者（n=28）与不可切除患者（n=61），对比两组患者的GSI参数水平，分析GSI参数对肝癌手术可切除性的评估价值。结果恶性组s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF均高于良性组，ICD低于良性组，差异均有统计学意义（P<0.05）；s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF高水平患者的癌变风险分别是低水平患者的3.68倍、2.71倍、5.85倍、3.68倍，ICD低水平患者的癌变风险是高水平患者的16.80倍（P<0.05）；受试者操作特征曲线显示，GSI多参数联合诊断肝脏恶性肿瘤的曲线下面积为0.933（95%置信区间：0.886～0.965），大于各参数单独诊断（P<0.05）；恶性组不可切除患者s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF高于可切除患者，ICD低于可切除患者，差异均有统计学意义（P<0.05）；Spearman相关性分析显示，s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF与肝癌手术可切除性均呈正相关（P<0.05），ICD与肝癌手术可切除性呈负相关（P<0.05）；GSI多参数联合评估手术可切除性的曲线下面积为0.905（95%置信区间：0.824～0.957），大于各参数单独评估（P<0.05）。结论肝脏恶性肿瘤中s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF较高，ICD较低，各GSI参数与良性肿瘤存在明显差异，多参数联合检测对肝脏恶性肿瘤诊断、手术可切除性评估的应用价值较高，可为临床病情诊断、治疗方案的选择提供指导。

[关键词] 宝石能谱CT成像；肝脏；肿瘤；可切除性；肿瘤癌变风险

[中图分类号] R730.55 [文献标识码] A [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2023.08.004

Clinical significance of GSI multiparameters in the assessment of benign and malignant liver tumours

CHU Yun1， ZHANG Jun2， ZHAO Hongxing1

1.Department of Radiology， Huzhou First People's Hospital， Huzhou 313000， Zhejiang， China; 2.Department of Radiology， Junge Hospital of the 72nd Group of the Chinese People's Liberation Army， Huzhou 313000， Zhejiang， China

[Abstract] Objective To investigate the changes of multi-parameters of gemstone spectral CT imaging （GSI） in benign and malignant liver tumors and the evaluation value of surgical resectability. Methods A total of 89 patients with malignant liver tumors admitted to the First People's Hospital of Huzhou from May 2018 to August 2021 were selected as the malignant group， and 89 patients with benign liver tumors during the same period were selected as the benign group for retrospective analysis. GSI examination was performed for both groups， and the GSI parameters [slope of energy spectrum curve （s-SHC）， standard iodine concentration in arterial phase （NIC）， NIC in portal venous phase， iodine concentration difference （ICD）， and hepatic arterial iodine fraction （AIF） ] were compared between the two groups， analyzed the effect of GSI parameters on the risk of liver tumor carcinogenesis and the diagnostic value of benign and malignant liver tumors， and divided the malignant group into resectable patients and unresectable patients according to clinical evaluation， compared the GSI parameter levels of two groups， and analyzed the effect of GSI parameters on the evaluation of surgical resectability of liver cancer. Results The malignant group had higher s-SHC， arterial phase NIC， portal venous phase NIC and AIF than those in the benign group， and lower ICD than that in the benign group， and the differences were statistically significant （P<0.05）. The cancer risk of patients with high levels of s-SHC， arterial NIC， portal venous NIC， and AIF was 3.68 times， 2.71 times， 5.85 times， and 3.68 times than those of patients with low levels， and the cancer risk of patients with low ICD levels was 16.80 times that of patients with high levels （P<0.05） . The receiver operating characteristic curve showed that area under the curve of GSI multi-parameter combined diagnosis of liver malignant tumor was 0.933 （95% confidence interval： 0.886-0.965）， which was greater than that of each parameter alone （P<0.05）; In the malignant group， the s-SHC， arterial phase NIC， portal venous phase NIC， and AIF of the unresectable patients were higher than those of the resectable patients， and the ICD was lower than that of the resectable patients， and the differences were statistically significant （P<0.05）; Spearman correlation analysis showed that s-SHC， NIC in arterial phase， NIC in portal venous phase， and AIF were positively correlated with surgical resectable of liver cancer （P<0.05）. There was a negative correlation between the resectability of liver cancer surgery （P<0.05）; The AUC of GSI multi-parameter combined assessment of surgical resectability was 0.905 （95% confidence interval： 0.824-0.957）， which was greater than that of each parameter alone （P<0.05）. Conclusions The s-SHC， arterial phase NIC， portal venous phase NIC， and AIF are higher in liver malignant tumors， and the ICD is lower. There are significant differences between GSI parameters and benign tumors. Multi-parameter combined detection is useful for the diagnosis of liver malignant tumors and the evaluation of surgical resectability. It has high application value and can provide guidance for clinical diagnosis and treatment plan selection.

[Key words] Gemstone spectroscopic CT imaging; Liver; Tumor; Resectability; Tumor cancer risk

肝癌为常见肝脏恶性肿瘤，相关数据显示，近年来肝癌发病率以750万例/年的速度增长，且5年生存率仅10%，预后较差[1]。因此，早期诊断肝脏恶性肿瘤，降低肿瘤癌变风险，对提高患者生存率有重要意义。病理学诊断作为有创检查，不适用于肝脏肿瘤早期筛查。常规CT影像检查经单能量扫描，具有无创、后处理技术等优势，主要从病灶形态、密度、边缘及强化方式等形态学进行鉴别诊断[2-3]。宝石CT能谱成像（gemstone spectral imaging，GSI）可获取不同能量水平、混合能量图像的单能量图像，打破常规CT形态学角度诊断的局限性，实现多参数成像定量分析[4-6]。本研究尝试分析GSI多参数在肝脏良恶性肿瘤中的变化，初步探讨其对手术可切除性的评估价值，以期为临床早期诊断、评估手术可行性提供可靠的影像学方式。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018年5月至2021年8月湖州市第一人民医院收治的肝脏恶性肿瘤患者89例为恶性组，同期肝脏良性肿瘤患者89例为良性组，进行回顾性分析。纳入标准：①符合美国肝病研究协会诊断标准[7]；②肝脏占位性病变均经病理证实；③近期无心脏、介入手术史；④接受GSI检查；⑤患者及近亲属均了解本研究并签订知情同意书。排除标准：①严重累及其他脏器；②存在其他恶性肿瘤；③对比剂碘海醇过敏；④存在凝血功能障碍。恶性组中，男51例，女38例，年龄50～78岁，平均（63.82±6.58）岁；体质量指数（body mass index，BMI）19～28kg/m2，平均（23.48±1.85）kg/m2；合并症：高血压41例，糖尿病37例；病理分期：①Ⅰa期25例，Ⅰb期28例，Ⅱ期36例；良性组中，男47例，女42例，年龄49～76岁，平均（62.54±6.33）岁；BMI 20～28kg/m2，平均（23.74±1.87）kg/m2；合并症：高血压38例，糖尿病35例。两组基线资料比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。本研究经湖州市第一人民医院医学伦理委员会审批通过。

1.2 方法

1.2.1 GSI检查入院第2天进行GSI检查，检查前常规禁食6～8h，采用宝石能谱CT（美国GE公司，型号：Discovery 750 HD），指导患者取仰卧位，扫描参数：探测器宽度0.625mm×64，智能选择转速、管电流，管电压：80/140kVp瞬时（0.5ms）切换，螺距1.375；扫描范围：膈顶至肝脏下缘；以GSI模式进行平扫和三期增强扫描。采用高压注射器注射对比剂，以流率3.5ml/s经肘静脉注射碘海醇造影剂（300mgI/ml），剂量1.5ml/kg，注射后以相同速度注入适量生理盐水。采用0.6×0.625mm GSI模式，分别于动脉期（25s）、门静脉期（60s）、延迟期（150s）扫描。

1.2.2 能谱CT图像后处理以标准算法重建单能量、混合能量图像，并上传至AW4.6工作站，采用GSI Viewer软件分析单能量影像及物质，选择成像质量清晰、无融合病变的圆形或椭圆形肿瘤病灶区域为感兴趣区，在单能量图像和碘-水基图上分别测量各期不同组织碘浓度（iodine concentration，IC），计算碘浓度差值（iodine concentration difference，ICD）、动脉期标准碘浓度值（normalized iodineconcentration，NIC）、门静脉期NIC、能譜曲线斜率（slope of spectral Hu curve，s-SHC）、肝动脉碘分数（arterial iodine fraction，AIF）。计算公式如下：ICD=IC门静脉期-IC动脉期；NIC=IC组织/IC同层主动脉；s-SHC=（40keV动脉期CT值-70keV动脉期CT值）/30；AIF=IC动脉期/IC门静脉期。取3次测量平均值，图像采取双盲法判读，对比分析两组检查结果。

1.2.3 恶性组不可切除标准 ①存在肝外转移情况；②病灶组织扩散累及肝脏周围血管；③邻近组织器官受侵袭。

1.3 观察指标

①对比两组s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF、ICD参数；②分析GSI参数对肝脏肿瘤癌变风险的影响；③分析GSI参数对肝脏良恶性肿瘤的诊断价值；④对比恶性组可切除与不可切除患者GSI参数；⑤分析GSI参数与肝癌手术可切除性的关系；⑥分析GSI参数对肝癌手术可切除性的评估价值。

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0统计学软件对数据进行处理分析，计量资料以均数±标准差（）表示，组间比较采用t检验，计数资料采用例数（百分比）[n（%）]表示，组间比较采用χ2检验。以Spearman相关性分析GSI参数与肝癌手术可切除性的关系，采用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线分析GSI参数对肝脏良恶性肿瘤的诊断价值、对肝癌手术可切除性的评估价值，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 GSI参数比较

恶性组s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF高于良性组，ICD低于良性组，差异均有统计学意义（P<0.05），见表1。典型病例GSI图像见图1。

2.2 GSI参数对肝脏肿瘤癌变风险的影响

以两组患者GSI参数平均值为界，分为高水平与低水平患者。恶性组s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF高水平患者的癌变风险分别是低水平患者的3.68倍、2.71倍、5.85倍、3.68倍，ICD低水平患者癌变风险是高水平患者的16.80倍（P<0.05），见表2。

2.3 GSI参数对肝脏良恶性肿瘤的诊断价值

以恶性组为阳性样本，良性组为阴性样本，绘制ROC曲线，结果显示，s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF、ICD单独诊断肝脏恶性肿瘤的曲线下面积（area under the curve，AUC）分别为0.732[95%置信区间（confidence interval，CI）：0.660～0.795）]、0.822（95%CI：0.758～0.875）、0.806（95%CI：0.740～0.861）、0.791（95%CI：0.724～0.848）、0.779（95%CI：0.711～0.838），联合诊断肝脏恶性肿瘤的AUC为0.933（95%CI：0.886～0.965），大于各参数单独诊断（P<0.05），见图2。

2.4 恶性组可切除与不可切除患者GSI参数比较

恶性组不可切除患者s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF高于可切除患者，ICD低于可切除患者（P<0.05），见表3。

2.5 GSI参数与肝癌手术可切除性的关系

Spearman相关性分析显示，s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF与肝癌手术可切除性呈正相关（P<0.05），ICD与肝癌手术可切除性呈负相关（P<0.05），见表4。

2.6 GSI参数对肝癌手术可切除性的评估价值

以恶性组不可切除患者作为阳性样本，可切除患者作为阴性样本，绘制ROC曲线。s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF、ICD单独评估手术可切除性的AUC为0.730（95%CI：0.626～0.819）、0.827（95%CI：0.732～0.899）、0.712（95%CI：0.603～0.815）、0.782（95%CI：0.681～0.862）、0.820（95%CI：0.724～0.893），聯合评估手术可切除性的AUC为0.905（95%CI：0.824～0.957），大于各参数单独评估（P<0.05），见图3。

3 讨论

GSI技术引入能量分辨率概念，通过管电压80/140kVp瞬时切换获取单能量图像、SHC等参数。通过多参数成像定量诊断，GSI不仅可有效评估病灶特征，还可避免混合能量成像所致硬化伪影，获取更为清晰的图像[8-10]。GSI打破传统CT图像主观诊断方式，为肝脏肿瘤病变诊断提供了新思路，在多种疾病中具有较高诊断效能[11-13]。

SHC为单能量图像变化曲线斜率，s-SHC可反映组织血液动力学特点[14]。本研究结果显示恶性组s-SHC显著高于良性组，究其原因，恶性肿瘤组织血管密集且增殖速度快，其血流速度高于良性肿瘤，良性肿瘤血液供应以门静脉为主，故s-SHC值较低。恶性肿瘤主要为动脉血供，良性肿瘤主要为门静脉血供，GSI检查中IC值可反映病灶血液供应[15]。本研究结果显示恶性组动脉期NIC、门静脉期NIC高于良性组，提示动脉期NIC、门静脉期NIC有利于诊断肿瘤性质。恶性肿瘤组织在动脉期进出较快，增强扫描时强化明显，门静脉期则迅速廓清，因此恶性组、良性组动脉期组间NIC差异显著，在诊断恶性肿瘤中效能最高，有利于鉴别肝脏良恶性肿瘤。ICD、AIF可间接反映肝脏血流，正常组织血供以门静脉为主，因此相对于肝脏恶性肿瘤组织而言，良性肿瘤门静脉ICD值更大[16-18]。本研究结果显示，恶性组AIF高于良性组而ICD低于良性组，也证实了这一推测。ROC曲线表明ICD单独诊断肝脏恶性肿瘤的AUC为0.779，相对于动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF，其诊断效能有待进一步提高。此外，本研究危险度分析显示s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF高水平及ICD低水平患者癌变风险较高，提示GSI多参数有利于评估肝脏肿瘤癌变风险，便于临床及时干预，以预防患者病情恶化。Auer等[19]研究表明，GSI对于肾细胞癌、肝细胞癌等多血管腹部肿瘤具有较高诊断价值，在临床常规诊断中具有潜在优势。本研究采用ROC进一步分析显示，GSI多参数联合诊断肝脏恶性肿瘤的AUC为0.933（95%CI：0.886～0.965），大于各参数单独诊断（P<0.05）。GSI单能量成像及瞬时双扫描核心技术解决了射线硬化效应，可通过水基、碘基获取能谱分析图像；能谱曲线则可反映物质能量衰减特性，为肝脏良恶性肿瘤诊断提供了更为可靠的信息[20-22]。

有研究显示，门静脉及肿瘤微血管侵犯是肝脏恶性肿瘤患者术后预后不佳的重要影响因素[23]。本研究结果显示，恶性组可切除与不可切除患者GSI各参数比较，差异有统计学意义，且相关性分析显示s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF与肝癌手术可切除性呈正相关，ICD与肝癌手术可切除性呈负相关，提示GSI参数可反映恶性肿瘤患者周围血管微循环及灌注特点，评估手术可切除性，对选择合理手术方案，提升治疗效果有积极作用。GSI检测注射碘海醇造影剂后，可观察肝脏病灶组织及周围血供特点，清晰反映病灶组织结构特点、血供状况、纤维生理运动情况及伪影程度，为临床治疗提供指导依据[24]。本研究进一步绘制ROC曲线显示，GSI多参数联合评估恶性组手术可切除性的AUC达0.905，表现出较高预测价值，对临床手术方案制定、改善患者预后具有积极意义。

综上所述，s-SHC、动脉期NIC、门静脉期NIC、AIF、ICD等GSI参数联合诊断肝脏肿瘤性质具有较高价值，且GSI多参数有利于判断恶性肿瘤可切除性，可准确鉴别良恶性肿瘤，为临床手术方案的制定提供参考依据。

[参考文献]

SHI T T， LIU Z Q， FAN H， et al. Analysis on incidence trend of liver cancer in China， 2005-2016[J]. Chin J Epidemiol， 2022， 43（3）： 330-335.
PI?ERO F， DIRCHWOLF M， PESS?A M G. Biomarkers in hepatocellular carcinoma： diagnosis， prognosis and treatment response assessment[J]. Cells， 2020， 9（6）： 1370.
KRISHAN A， MITTAL D. Ensembled liver cancer detection and classification using CT images[J]. Proc Inst Mech Eng H， 2021， 235（2）： 232-244.
ZHU L H， WANG F N， WANG Y W， et al. Differentiation between solitary pulmonary inflammatory lesions and solitary cancer using gemstone spectral imaging[J]. J Comput Assist Tomogr， 2022， 46（2）： 300-307.
YUE D， LI FEI S， JING C， et al. The relationship between calcium（water）density and age distribution in adult women with spectral CT： initial result compared to bone mineral density by dual-energy X-ray absorptiometry[J]. Acta Radiol， 2019， 60（6）： 762-768.
侯浩宇，杨毅. 宝石能谱CT成像技术在食管癌患者术前评估中的应用分析[J]. 中国肿瘤临床与康复， 2022， 29（5）： 577-580.
MARRERO J A， KULIK L M， SIRLIN C B， et al. Diagnosis， staging， and management of hepatocellular carcinoma： 2018 practice guidance by the American association for the study of liver diseases[J]. Hepatology， 2018， 68（2）： 723-750.
HUR J， KIM D， SHIN Y G， et al. Metal artifact reduction method based on a constrained beam- hardening estimator for polychromatic x-ray CT[J]. Phys Med Biol， 2021， 66（6）： 65025.
付永春，江滨，周一楠，等. 光谱CT头部虚拟平扫图像：不同单能量图像质量的对比[J]. 放射学实践， 2021， 36（4）： 546-550.
MASTRODICASA D， WILLEMINK M J， DURAN C， et al. Non-invasive assessment of cirrhosis using multiphasic dual-energy CT iodine maps： correlation with model for end-stage liver disease score[J]. Abdom Radiol（NY）， 2021， 46（5）： 1931-1940.
LI J， GAO J， WANG G， et al. A phantom study using dual-energy spectral computed tomography imaging： Comparison of image quality between two adaptive statistical iterative reconstruction （ASiR， ASiR-V） algorithms for evaluating ground-glass nodules of the lung[J]. J Cancer Res Ther， 2021， 17（7）： 1742-1747.
CHEN L L， XUE Y J， DUAN Q， et al. Comparison of gemstone spectral curve and CT value of gastric cancer with different pathological types and differentiation degrees[J]. Chin J Oncol， 2019， 41（5）： 363-367.
吕海娟，刘虎，陆忠烈，等. 双能量CT平扫测量口服胺碘酮患者的肝脏碘浓度的可行性研究[J]. 中华放射学杂志， 2020， 54（8）： 787-791.
FAN Z X， YUAN S J， LI X Q， et al. Preliminary study on the differentiation of vulnerable carotid plaques via analysis of calcium content and spectral curve slope by using gemstone spectral imaging[J]. Exp Ther Med， 2022， 23（5）： 325.
LUO N， LI W， XIE J， et al. Preoperative normalized iodine concentration derived from spectral CT is correlated with early recurrence of hepatocellular carcinoma after curative resection[J]. Eur Radiol， 2021， 31（4）： 1872-1882.
SAUTER A P， OSTMEIER S， NADJIRI J， et al. Iodine concentration of healthy lymph nodes of neck， axilla， and groin in dual-energy computed tomography[J]. Acta Radiol， 2020， 61（11）： 1505-1511.
于洪伟，韩小伟，杜雷，等. 宝石能谱CT的碘密度图降低超扫描视野伪影的研究[J]. 实用放射学杂志， 2020， 36（5）： 804-807.
SCHMIDT C， BAESSLER B， NAKHOSTIN D， et al. Dual-energy CT-based iodine quantification in liver tumors-impact of scan-， patient-， and position-related factors[J]. Acad Radiol， 2021， 28（6）： 783-789.
AUER T A， FELDHAUS F W， B?TTNER L， et al. Spectral CT Hybrid images in the diagnostic evaluation of hypervascular abdominal tumors-potential advantages in clinical routine[J]. Diagnostics（Basel）， 2021， 11（9）： 1539.
WU J， YANG X， GAO J， et al. Application of MRI and CT energy spectrum imaging in hand and foot tendon lesions[J]. J Med Syst， 2019， 43（5）： 116.
古麗米拉·巴巴什，周永，文智，等. 宝石能谱CT单能量成像对乏血供肝脏小转移瘤的应用价值[J]. 实用放射学杂志， 2020， 36（12）： 1952-1956.
LAROIA S T， YADAV K， KUMAR S， et al. Material decomposition using iodine quantification on spectral CT for characterising nodules in the cirrhotic liver： a retrospective study[J]. Eur Radiol Exp， 2021， 5（1）： 22.
TASKAEVA Y S， MAKAROVA V V， GOGAEVA I S， et al. Morphological analysis of blood capillaries and transport function of endothelial cells in hepatocellular carcinoma-29[J]. Bull Exp Biol Med， 2020， 169（2）： 276-280.
YUE X， JIANG Q， HU X， et al. Quantitative dual- energy CT for evaluating hepatocellular carcinoma after transarterial chemoembolization[J]. Sci Rep， 2021， 11（1）： 11127.