能谱CT在腹部淋巴结的临床应用与研究进展

张永秋 杨苏宁 郑智仙 朱海云

能谱CT （energy spectrum CT） 近年来发展迅速，在全身肿瘤、心血管、炎症、结石等方面均有广泛的应用，是影像医学的研究热点，取得了众多的研究成果。相较于常规CT，能谱CT最大的优势在于其独特的诊断模式，包括多样化的定量分析方法，以及丰富的多参数成像，如基物质成像、单能量成像、能谱曲线等。这种独特的多参数成像方法，能更好地应对CT 在临床应用中的各种挑战［1］。本文结合近年的研究文献，重点综述能谱CT 在腹部淋巴结中的应用进展。

能谱CT在腹部转移淋巴结中的应用

1.在胃癌淋巴结的应用

胃癌在临床非常常见，全球年新增患者超百万人，其死亡率在癌症患者死亡中居于第三位。根治性肿瘤手术依然是这一疾病的最有效治疗方法。胃癌非常易于通过淋巴结进行转移，因此了解确定淋巴结转移在胃癌的分期、治疗和预后中有重要的价值。在常规CT 检查的形态学基础上，能谱CT 所具有的丰富的成像模式，可以在原发癌确诊和淋巴结转移诊断方面，提供更多证据。

淋巴结被肿瘤细胞浸润后，其组织结构及血供发生改变。这种改变导致肿瘤细胞浸润淋巴结，使其增强扫描的CT值增加。常规CT扫描时，受X线硬化效应的影响，这种CT 值的变化可能会被掩盖。而能谱CT 通过40～140 keV 的单能量成像，可以避免该效应，从而计算出较为准确的CT 值。另外，在不影响信噪比的条件下，使用调节keV 的方法，还能进一步优化组织分辨率，显示更多微小组织的细节。柴亚如等［2］使用能谱CT分析了86例胃癌患者的淋巴结，测量70 keV 单能量图像的各感兴趣区（ROI）的CT值，获得了单能量CT 影像动静脉期CT 值区分胃癌淋巴结转移的阈值。之所以发现动脉期CT 值具有最好的诊断能力，是因为大部分胃癌在动脉期均显示出明显的强化，而其转移淋巴结也具有与此类似的强化特征。

转移淋巴结的新生血管往往结构紊乱，并受到恶性组织持续浸润，进而导致血管变窄、阻塞，最终导致癌细胞凋亡和死亡。因此，转移淋巴结的血流量相比非转移淋巴结较低，碘含量相应增加，通过常规评价+碘基物质图、能谱曲线等资料分析，有助于判断淋巴结转移。游佳等［3］通过对104例确诊胃腺癌患者资料进行研究，发现静脉期标准化碘浓度诊断淋巴结转移的曲线下面积（AUC）为0.776；而动静脉期碘浓度差值，以及动静脉期标准化碘浓度差值，具有更好的诊断能力，AUC分别达0.839和0.918。因此，能谱CT可在术前准确判断胃癌患者的淋巴结转移。

2.在结直肠癌淋巴结的应用

肠道是消化系统恶性肿瘤的常见部位，在所有常见的恶性肿瘤中，结直肠癌发病率在男性患者中位居第三，在女性患者中位居第二［4］。结直肠癌经常通过淋巴结转移。

术前准确评价淋巴结转移对放射科医生而言仍然有不小的挑战，尤其对于转移性淋巴结（＜10 mm）和反应增生性淋巴结（＞10 mm），常规形态学方法比较难以鉴别。能谱CT 由于它的多参数成像优势，在临床实践中应用比较广泛，如用于结直肠癌区分转移性淋巴结及非转移性淋巴结，以及术前评估、预测淋巴结转移等［5］。能谱CT 可测量肿瘤内的碘含量，进而推测其生物特征。血流丰富的肿瘤，其碘含量也相应增高；而血流较小的肿瘤，其灶碘含量也较低。这使得可以通过分析能谱曲线的衰减差异，来分析肿瘤的血供多少［6］。

王俊等［7］发现，原发性肿瘤与转移性病灶的能谱曲线斜率相差不大，而反应性淋巴结增生的斜率却显著低于原发性和转移性病灶，研究提出，转移性淋巴结的碘浓度相比反应增生性淋巴结为低。其原因是，癌细胞转移并侵入淋巴结，起始于皮质边缘的网状淋巴窦，继而顺淋巴道播散，最终浸润完整的淋巴组织。癌细胞替换髓质，导致血流减少，髓质坏死，因此其碘摄入能力降低。

3.在肝癌淋巴结的应用

肝癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，起病隐匿，预后较差，其死亡率位居各种癌症的第二。很多因素决定了肝癌患者的预后，例如肿瘤分期、组织学分化、淋巴结转移。最主要的因素为淋巴结转移，而在肝癌中，淋巴结转移位于身体深处，更难发现。手术前明确淋巴结转移的诊断，及时进行清扫转移淋巴结，对改善患者预后具有重要作用［7-8］。

能谱碘基值显示的是体素所含碘的浓度，碘浓度的动态变化有助于病灶的定性和鉴别，对肿瘤病灶治疗后疗效的评价也提供了一种新的量化指标［9］。有学者将其用于肝细胞癌的淋巴结性质鉴别，发现碘浓度在转移性和非转移性淋巴结之间存在显著差异，认为利用能谱CT 的碘基图来定量分析碘浓度的差异，能改善CT 对于肝细胞癌患者化疗栓塞治疗后的随访效果。Liu 等［10］对134 例确诊的肝癌患者的能谱CT 及血管超声参数进行研究，通过分析受试者工作特征（ROC）曲线发现，动脉期和门静脉期的碘浓度比、低增强和高增强诊断肝癌淋巴结转移的AUC 均超过0.80，诊断的灵敏度和特异度都在60%～85%左右，能较准确地确定肝癌淋巴结转移的存在。

4.在胰腺癌淋巴结中的应用

胰腺癌是一种恶性程度很高的消化系统肿瘤，起病隐匿、预后差、生存率低。其特点是具有很高概率的淋巴转移，这也是决定胰腺癌患者生存的关键因素之一。术前准确诊断淋巴结转移，是成功实施胰腺癌手术方案和术后辅助治疗的基础。

多层螺旋CT，尤其是能谱CT，是确定胰腺癌诊断和手术可行性的第一选择。李方元等［11］对15 例胰腺癌患者的能谱成像资料进行分析，发现10 例胰腺癌并淋巴结转移者，原发癌和转移淋巴结具有平行的单能量衰减曲线，其斜率一致；而多个转移淋巴结的单能量曲线则相互重叠。传统上仅依靠淋巴结尺寸来判断是否存在转移，这一方法的准确性较低，因为实际上小的淋巴结也有转移，而增大的淋巴结却可能是炎症引起的。相对而言，能谱曲线能够定量、精确诊断淋巴结转移。

能谱CT影像组学在腹部淋巴结临床应用

1.影像组学概述

影像组学的主要目的是通过对大量标准数据的分析，提取图像中有价值的定量特征，从而为临床诊断提供有意义的信息。影像组学近年来发展较快，这主要得益于人工智能的进步，研究人员通过计算机可以从感兴趣区域/体积（ROI/VOI）中提取数百个影像组学特征，通过机器深度学习的统计分析软件进行评估，以此发现与临床诊断的相关特征。影像组学的实践包括图像收集、感兴趣区域的分割、影像学特征提取、筛选和定量分析、模型设计与验证［10］。肿瘤的能谱CT影像组学特点，与其生物学异质性紧密相关，因此可用于淋巴结转移的诊断。有很多研究报道了影像组学在疾病诊断、肿瘤治疗随访和淋巴结评估等方面的作用和潜在价值。

2.数据特征检测

影像组学数据有非常多的特征数据，这些定量特征可能数以千计，其中包含一阶、二阶、高阶等多种分类。 CT 图像纹理分析（CT texture analysis，CTTA）是不断发展的影像组学领域的一个较为简单层级的应用，近年来重新引起一些学者的兴趣，其可以定量化图像灰阶分布特点、像素间关系和空间特点，提示感兴趣区的异质性。这些能力为临床鉴别诊断提供肉眼不能辩别的器官表面特征结构，因此帮助判断肿瘤性质［12-13］。

房炜桓等［12］对155 例胰腺导管腺癌的能谱CT 资料使用MaZda 图像纹理分析工具进行分析，发现采用Fisher 系数、分类错误概率联合平均相关系数（POE+ACC）和互信息（MI）3 方法联合（FPM）的能谱CT 图像纹理特征选择技术结合非线性判别分析（NDA）方法，能够确定胰腺癌淋巴结转移的存在，且其误判率很低。该研究提出，能谱CT 图像纹理分析，作为胰腺癌术前评估的影像学工具，可以帮助确定淋巴结的清扫范围和术后的治疗方案。

3.预测模型

影像组学分析的另一个应用层面是开发包括所谓的“影像组学标签”在内的多个特征的预测模型。图像定量特征过多也带来巨大的计算量和工作量，实际应用中研究人员也会过滤掉一些意义不大的信息，保留有相关性的特征，然后根据临床目的选择关键特征构建预测模型。王睿等［14］研究了196 例经手术病理确诊的胃腺癌患者的临床及能谱CT 影像资料，并使用双期多能级图像，完成了可预测进展期胃腺癌淋巴结转移的模型。结果显示，40 keV 水平的动脉期和65 keV水平的静脉期，其组学特征能有效提示淋巴结的转移。

在有些临床应用中，不同参数在决策过程中根据各自的相关性被组合成列线图［15］。有的列线图综合考虑了淋巴结定性评估、肿瘤指标（癌胚抗原），以及肿瘤CT 增强扫描各期相的ROI 获得的影像组学标签。这种列线图可以根据淋巴结的转移风险对肿瘤进行分期。在此基础上，一种用于淋巴结评估的多模态影像组学标签应运而生，这种标签整合了不同成像模式的优势，包括增强CT 的血流信息和内镜超生的弹性正向数据等，与基于肿瘤增强变化的常规诺模图相比，该标签的优势更明显。

4.存在问题与发展方向

与以往的将医学影像资料处理为图像进行视觉观察的方法相比，影像组学引入了一种新的方法来挖掘医学图像中的信息。其主要缺点是可重复性较差，不同单位、不同品牌的设备采用不同的扫描序列、采集协议、图像重建或ROI分割方法，这些都会对图像数据所提取的特征产生影响。在大多数研究中，ROI是由有经验的放射科医生手动识别的，然而这种方法受观察者间的差异影响比较大，从而会产生不稳定的影像组学特征，图像数据的特征性与临床数据的相关性以及由此衍生的模型也会受到影响。因此，影像组学的可重复性和质量控制将是未来研究的一个重要方向。

同一病灶可以进行两次或两次以上的分割，也可以采用自动和半自动分割的方法，这些都可以减少观察者主观因素的影响。有研究报道一阶纹理特征和分形参数比高阶参数具有更高的可重复性，也有研究发现从结直肠癌的CT 增强扫描图像和平扫图像中获得的纹理特征并不等价。因此，尚需要更多关于可重复性的数据来提高影像组学模型的准确性，以便于更好地用于临床诊断。

总结与展望

综上所述，能谱CT 是当前研究的热点之一，在满足临床要求、提高疾病诊断水平和评估肿瘤预后等方面取得了非常多的进展。能谱CT 的多参数成像以及影像组学特征、预测模型在腹部淋巴结中的应用正在不断丰富，其相较于传统CT 的巨大优势为影像诊断提供新的发展方向和更好的研究平台，也带来更多的挑战。随着科技的进步和认识的加深，扫描协议、参数应用、模型构建的日益规范化和标准化，能谱CT必将发挥更大的作用。