双层探测器光谱CT 在宫颈癌诊断中的应用价值

梁欢欢，田 冰，乔 英*

（1.山西医科大学医学影像学院，太原 030001；2.山西医科大学第一医院CT 影像科，太原 030001）

0 引言

宫颈癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，且近年来其发病呈现出显著的年轻化趋势[1]。明确宫颈癌分期对临床选择治疗方式及判断预后有重要意义。目前常规增强CT 对宫颈癌的评估有重要价值，但无法区分宫颈的精细结构，对于强化不明显或较小病灶灵敏度不高，易导致假阴性[2]。双层探测器光谱CT（duallayer spectral detector CT，SDCT）作为一种新型能谱CT，主要优势在于无需提前选择能谱扫描模式，一次扫描可同时得到常规CT 图像和能谱多参数图像，在临床应用中更加便捷[3]。既往研究显示SDCT 40 keV 虚拟单能量图像（virtual monoenergetic image，VMI）具有更好的图像质量、信噪比（signal to noise ratio，SNR）及对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）[4-6]。SDCT 投入临床实践以来，在腹腔肿瘤方面的研究报道较多，但对于女性盆腔肿瘤的报道鲜见[7-9]。因此，本文旨在评估SDCT 诊断宫颈癌的临床价值，为临床个体化治疗提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019 年10 月至2022 年8 月经病理证实为宫颈癌的患者50 例，其中鳞癌44 例、腺癌4 例、小细胞癌2 例；年龄29～84 岁，平均（53±14）岁。纳入标准：（1）患者术前接受SDCT 腹盆腔增强扫描；（2）经手术病理证实为宫颈癌；（3）未行任何治疗。排除标准：（1）图像存在伪影，不能满足诊断需求；（2）病灶太小无法勾画感兴趣区（region of interest，ROI）；（3）合并其他恶性肿瘤病史。根据国际妇产科联合会（International Federation of Gynecology and Obstetrics，FIGO）分期将≤ⅡA 期（癌灶局限于宫颈或侵犯仅限于阴道上三分之二，无宫旁受侵）的患者定义为早期宫颈癌组（23 例），将≥ⅡB 期（癌灶侵犯宫旁、阴道下三分之一，淋巴结转移、邻近器官及远处转移）的患者定义为进展期宫颈癌组（27 例）。

本研究经医院伦理委员会审批后进行，为回顾性研究，均在临床合理需求下进行。

1.2 SDCT 扫描方法

采用SDCT（IQon Spectral CT，Philips Healthcare）对患者进行腹盆腔增强扫描。扫描参数：管电压120 kVp，管电流采用自动控制技术自动调节，旋转速度0.5 s/r，螺距0.969，准直器宽度64×0.625 mm，矩阵512×512，扫描层厚5 mm，重建层厚0.9 mm、层间距0.9 mm，窗宽360、窗位60。扫描范围为横膈顶至双侧耻骨联合下缘水平，采用含碘对比剂碘克沙醇（320 mg/mL），注射剂量1~1.2 mL/kg，注射速率2.5~3.5 mL/s，于注射对比剂后35~40 s、65~70 s 获取动脉期及静脉期图像。

1.3 图像分析方法

采用Philips SpDS 图像工作站（Spectral Diagnosic Suite 6.5），基于CT 动、静脉期图像获得120 kVp 混合能量图像（polyenergetic image，PI），重建单能级40 keV VMI、碘图和碘覆盖图，采用120 kVp 和40 keV图像进行多平面重建（multiplanar reconstruction，MPR）髂总动脉及其分支。

1.3.1 客观评价

将ROI 分别放置于同一层面的正常宫体肌层、肿瘤病灶及臀部皮下脂肪处，手动勾画椭圆形ROI，分别于动脉期和静脉期图像测量CT 值和标准差（standard deviation，SD）。在碘图上测量正常宫体肌层及肿瘤病灶的碘浓度（iodine concentration，IC），同时测量同层面的髂动脉碘浓度，并计算各期标准化碘浓度（normalized iodine concentration，NIC）：NIC=IC病灶/IC髂动脉。肿瘤病灶处ROI 选取在肿瘤强化最明显区域（实性区），避开肿瘤边缘和坏死区域，ROI 面积为25～200 mm2；正常宫体肌层ROI 选择密度均匀区域，避开有节育环金属伪影的层面，ROI 面积为20～80 mm2；皮下脂肪ROI 需要避开周围肌肉组织，ROI 面积为50 mm2。采用系统中复制粘贴方式，保证常规CT 图像和40 keV VMI 中ROI 大小、形态和位置的一致性。以臀部皮下脂肪CT 值SD 为图像背景噪声，分别计算图像的CNR：CNR=（CT 值病灶-CT 值正常肌层）/SD。在MPR 的动脉期图像上，选取病灶侧的髂总动脉为ROI，避开粥样斑块区域，ROI 面积为30～100 mm2，分别记录40 keV VMI、120 kVp PI CT 值。

1.3.2 主观评价

由2 名分别具有5 年和15 年工作经验的腹部影像医师以5 分法对120 kVp PI及40 keV VMI 进行图像质量主观评分，评分标准见表1，如有分歧则由第3 名高年资医师确定评分。阅片时医师可以自由调整窗宽、窗位，并使用MPR 及三维后处理技术进行观察，给出最终结果。以病理检查证实临床FIGO 分期为“金标准”，由2 名放射科医师在不知道病理分期的情况下分别在120 kVp PI、40 keV VMI 上评估分期（首次只评估120 kVp PI，2周后评估40 keV VMI），若意见不一致则通过协商达成。

表1 CT 图像质量主观评分标准

1.4 统计学分析

采用SPSS 23.0 统计软件进行数据分析，计量资料用Shapiro-Wilk 检验评估正态性，符合正态分布资料以均数±标准差表示，采用独立样本t检验进行组间比较；不符合正态分布资料以中位数（四分位数间距）表示，采用Wilcoxon 秩和检验进行组间比较。定性资料（%）组间比较行χ2检验。绘制ROC 曲线，根据最大约登指数计算最佳阈值，计算AUC 值以评估诊断效能。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量客观评价

动脉期、静脉期40 keV VMI 中病灶的CT 值、CNR 均高于常规120 kVp PI，差异均有统计学意义（P均＜0.001）。动脉期、静脉期40 keV VIM SD 均低于常规120 kVp PI，差异均有统计学意义（P均＜0.001）。40 keV VMI 髂总动脉的CT 值明显高于常规120 kVp PI，差异有统计学意义（P＜0.001）。详见表2。

表2 40 keV VMI 和120 kVp PI 图像质量客观评价结果

2.2 图像质量主观评价

40 keV VMI、碘图图像质量主观评分均优于常规120 kVp P（IP均＜0.05）。碘图对病灶边界的主观评分高于40 keV VMI，差异有统计学意义（P＜0.05），2 种图像其余主观评分差异均无统计学意义（P均＞0.05）。详见表3。

表3 40 keV VMI 和120 kVp PI 图像质量主观评价结果单位：分

2.3 术前SDCT 诊断宫颈癌FIGO 分期效能

以病理结果证实临床FIGO 分期为金标准，40 keV VMI 与120 kVp PI 术前诊断宫颈癌分期的准确率分别为78.0%（39/50）、58.0%（29/50），差异有统计学意义（χ2＝13.5，P<0.001），40 keV VMI 术前诊断宫颈癌早期（≤ⅡA 期）和进展期（≥ⅡB 期）的敏感度和特异度均高于120 kVp PI，差异无统计学意义（χ2敏感度=1.495、χ2特异度=3.668，P均＞0.05）。详见表4。FIGOⅠB、ⅡB 期宫颈鳞癌患者SDCT 图像如图1、2所示。动脉期、静脉期肿瘤IC 值均高于正常宫体，差异均有统计学意义（P＜0.001），且静脉期肿瘤与正常宫体IC 值均高于动脉期，差异均有统计学意义（P均＜0.05），静脉期肿瘤NIC 值高于动脉期，差异有统计学意义（P＜0.001）。动脉期宫颈癌IC、NIC 值的AUC 值分别为0.728、0.651，IC、NIC 值的AUC 值分别为0.589、0.570。静脉期宫颈癌IC 值诊断效能较好，约登指数为0.38，敏感度为81.5%，特异度为57.0%。动脉期、静脉期IC 及NIC 值统计图如图3 所示。

图1 FIGOⅠB 期宫颈鳞癌患者SDCT 图像

图2 FIGOⅡB 期宫颈鳞癌患者SDCT 图像

图3 动脉期、静脉期IC 及NIC 值统计图

表4 40 keV VMI 和120 kVp PI 术前诊断宫颈癌≤ⅡA 期和≥ⅡB 期的效能

3 讨论

FIGO 2018 年公布的宫颈癌分期规则是指导宫颈癌治疗的主要分期依据，它首次提出将病理学及影像学检查结果用于分期当中[10]。对于早期患者，首选手术治疗，而中晚期患者首选同步放化疗[11]。SDCT从探测器角度通过线性结合进行能量分离，上层探测器吸收低能X 射线，下层探测器吸收高能X 射线，实现了同源、同时、同向、同步能量分离扫描，在抑制伪影和提升图像质量等方面更具优势。因此，本研究主要评估SDCT 重建的40 keV VMI 和常规CT 120 kVp PI 在宫颈癌初步评估中的诊断价值。

与常规CT 图像相比，40 keV VMI 中原发肿瘤的CT 值、CNR 显著增加，图像背景噪声减低，具有较高的图像质量主观评分，对原发肿瘤及血管的显示更加清晰。这是由于低能级图像主要受光电效应的影响，病灶CT 值无限接近碘的k缘值，组织间对比增加，进一步发挥了低能级在病灶显示和检出中的优势。这与Lohofer 等[12]关于双能CT 图像质量评估的研究结果一致。本研究结果表明，SDCT 40 keV VMI 与常规CT 图像相比，可以提供更多、更加客观的征象，术前诊断宫颈癌FIGO 分期的准确率高于120 kVp PI，可能原因是40 keV VMI 较高的软组织分辨力有助于发现小宫颈癌灶或与宫颈间质密度差异相近的癌灶，并准确显示肿块与周围脏器（阴道、盆壁、膀胱、直肠等）、血管之间的关系以及淋巴结、腹腔转移情况，明显提高中晚期病变检出率，为临床个体化治疗提供参考。准确评估宫颈癌的供血动脉对于手术或放化疗等治疗方案的选择至关重要。本研究表明SDCT 40 keV VMI 对于血管的评估最佳，其髂总动脉的CT 值与主观评分均高于常规CT 组，在血管的清晰度及小分支的可视化方面显示更好。这与Hickethier 等[13]关于腹部血管的研究结果相同。

碘图具有量化碘增强和改善组织内碘可视化效果的能力，从而可根据碘浓度判断组织的血流动力学情况，对病灶的敏感性较高。Jiang 等[14]研究发现双能CT 碘图可根据肿瘤大小变化有效评估放化疗反应，也有助于预测宫颈癌的放化疗效果。本研究发现肿瘤的IC 值明显高于正常宫体，且静脉期IC 值、NIC 值均高于动脉期，表明宫颈癌具有延迟强化的特点，与张婷等[15]研究宫颈癌的强化特点结果一致。本研究发现宫颈癌病灶的动脉期IC 值在评估其分期中的诊断性能较好，可能是因为临床分期越高，肿瘤血管密度越高，且多为相对成熟血管，血流速度快，对比剂易进入肿块，造成动脉期肿瘤早期与进展期碘浓度之间的差异较静脉期大。

本研究的局限性：（1）为单中心回顾性研究，样本数相对较少，未对宫颈癌的病理分型、FIGO 分期等作进一步细化研究，还需要扩大样本量进行细化研究和验证；（2）ROI 的选取及勾画皆为手动，可能存在一定的主观性，导致选择偏倚；（3）未与目前比较公认的MRI 分期进行对比。

综上所述，SDCT 40 keV VMI 图像质量优于常规混合能量图像，可提高宫颈癌诊断及分期的准确率，且辐射剂量小，有利于临床医生术前选择治疗方案，具有较高的临床应用价值。