田 笑 綜述,殷小平,周 歡,王佳寧,趙 亮 審校

(河北大學附屬醫(yī)院CT/MRI科，河北保定 071000)

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·綜 述·

寶石能譜成像在胰腺疾病診斷中的應用*

田 笑 綜述,殷小平△,周 歡,王佳寧,趙 亮 審校

(河北大學附屬醫(yī)院CT/MRI科，河北保定 071000)

寶石能譜成像；胰腺疾?。辉\斷

寶石能譜成像(gemstone spectral imaging，GSI)是采用寶石作為探測器材料，利用X線的能量譜(簡稱為能譜)進行的多參數成像模式，GSI能夠將人體組織和病變成分對不同X射線能量譜的差異表達出來，從而能夠顯示更加精細的解剖結構，而且能夠對物質成分進行分析和定量分析。胰腺病變隱匿，血供豐富，早期診斷相對較困難，國內外影像工作人員對GSI在胰腺疾病的診斷與鑒別診斷、腫瘤的分期與治療效果方面開展了許多研究。本文就GSI在胰腺疾病中的應用技術和診斷進行了綜述。

1 GSI技術與原理

寶石CT的主要部件探測器由石榴石(garnent)構成，純度高，通透性高，反應速度快，是進行能譜成像和高清成像的基礎。同時寶石CT還具備動態(tài)變焦球管、高低壓瞬時切換高壓發(fā)生器、高低頻數據采集系統(tǒng)、迭代重建算法等硬件和軟件，為能譜解析和重建奠定了基礎。

能譜掃描后，通過能譜分析平臺(GSI viewer)將能譜原始數據進行符合臨床需求的分析，包括單能量圖像、能譜曲線、有效原子序數、物質分離和定量測量，可以進行物質組成成分和物質分離分析，特別是對特定的基物質的圖像進行分析和比較，實現能譜的臨床應用。

1.1 單能量圖像 寶石能譜CT能夠在瞬時實現雙能量數據同時采樣，采用原始數據投影的模式對兩組數據進行單能量重建，得到因keV的變化而X線衰減系數跟隨變化所產生的40～140 keV共101個單能量圖像，其中最佳keV的單能量圖像，可獲得最佳對比噪聲比(CNR),即在這個能量水平病灶與實質臟器之間的衰減差異達到最大，噪聲值降到最低，從而更有利于病灶的顯示[1]，滿足在不同能量水平下進行診斷疾病的需要[2]。

1.2 有效原子序數(Eff-Z) Eff-Z指如果某元素對X射線的質量衰減系數與某化合物或混合物的質量衰減系數相同，該元素的原子序數稱為某化合物或混合物的有效原子序數。CT能譜成像可以顯示不同病變和人體組織隨著X線能量水平的變化而變化的X射線衰減系數，從而產生反應不同病變和人體組織對X射線的特征性能曲線。同時根據所得的能譜曲線能夠計算出該病變或組織的有效原子序數(Eff-Z)。

1.3 基物質圖像 寶石能譜CT在實現高低能量瞬時切換數據采樣的同時，在投影數據空間，在提供水、鈣、碘基不同成像條件下實現初步的基物質分析[3]。利用不同能量(keV)下的衰減曲線與其他組織衰減曲線的明顯差異，將碘從圖像中單獨提取出來。碘圖中脂肪SD值明顯低于其他序列，故CNR明顯提高，病變顯示更加清晰。由于CT對比劑中主要含有碘，因此碘基圖可見間接反映腫瘤的血供情況。另外還有水基圖，在增強掃描的條件下實現模擬平掃，從而實現一次增強掃描可同時獲得平掃和強化圖像[4]。

1.4 動態(tài)500排成像 寶石能譜CT利用精確的控制系統(tǒng)，在低劑量的條件下，進行螺旋往復穿梭掃描技術，使得灌注范圍遠遠超過探測器寬度的限制，在保證灌注時間分辨率和避免錐形束偽影的同時實現了32 cm四維動脈CTA和大范圍灌注成像[5]，可以達到500排CT的覆蓋范圍，只需要一次掃描，一次對比劑注射，就能得到完整臟器的灌注參數和動態(tài)CTA圖像，能夠進行功能學和形態(tài)學的診斷。

2 GSI在胰腺疾病診斷中的臨床應用

2.1 GSI發(fā)現微小病變與低劑量成像病變篩查 寶石CT通過選擇合適的基物質和調整不同的能量水平，CT能譜基物質圖像和單能量圖像能夠特征的顯示胰腺的微小病灶，避免對比劑硬化偽影和容積效應造成的小病灶的遺漏。如碘基圖對碘劑分布的敏感性高，輕微的碘劑分布即可引起肉眼可辨的灰度改變，提高了微小病灶的檢出率[6]。特別是當病灶小、存在多發(fā)病灶時及當病灶類似血管影需要鑒別時，CT能譜檢測具有較大的優(yōu)勢。

寶石CT應用迭代重建算法，所需的投影數少，具有可以在數據不完全條件下成像的優(yōu)點，實現低劑量成像[7]，Singh等[8]研究指出，即使在腹部CT掃描100 mAs條件下(CTDIvol8.4Gy)采用30%ASIR重建圖像仍然能夠達到滿意的圖像質量。崔湧等[9]認為能譜CT在保證胰管胰腺組織顯示高清的模式下進行低劑量掃描，故寶石CT能夠明顯減低患者輻射，從而可以進行低劑量的篩查胰腺疾病。

2.2 GSI對胰腺非腫瘤性病變的研究 胰腺非腫瘤性病變主要是局限性胰腺炎、假腫瘤性胰腺炎、自身免疫性胰腺炎以及胰腺囊腫等疾病，其中對假囊腫的判斷診斷胰腺炎的重要依據。急慢性胰腺炎和胰腺損傷是胰腺假囊腫形成的主要因素，假囊腫內不含有非液化的實性成分，董海鵬等[10]研究認為假囊腫內含有一定高密度物質，而非純粹的水樣液體，其能譜曲線為逐漸下降型的對數曲線，動脈晚期與門靜脈期的能譜曲線一致，提示假囊腫在動態(tài)增強過程中沒有強化，其有效原子序數、碘-水濃度在兩期間無明顯差異；增強后的能譜曲線較平掃有整體上升，但是曲線的形態(tài)基本保持不變。CT能譜成像提供了更多的定量指標和分析工具，能夠從多方面反反映被檢物體的物質。

2.3 GSI對胰腺腫瘤的研究

2.3.1 胰島素瘤的診斷 胰島素瘤為胰腺神經內分泌功能性腫瘤，一般體積非常小，在1～2 cm，腫瘤雖然為良性，發(fā)病率并不高，但是很小的腫瘤就能引發(fā)明顯的低血糖，手術是惟一可以治愈的方法。傳統(tǒng)CT因為腫瘤體積小，動脈早期強化顯著等特點， 定位較為困難，GSI利用混合能量雙期掃描，結合單能量圖像及碘基圖的聯(lián)合診斷能夠明顯的提高病變的檢出率，張靜等[11]研究認為能譜CT對胰島素瘤的檢出率達到96.7%，高于傳統(tǒng)混合能量CT檢出率68.8%。

2.3.2 寡囊型漿液性囊腺瘤和黏液性囊性腫瘤的鑒別 在胰腺腫瘤中囊性腫瘤是最常見的一類腫瘤，約占胰腺腫瘤的15%，主要包括漿液性囊性腫瘤、黏液性囊性腫瘤(MCNs)和導管內乳頭狀黏液性腫瘤。MCNs偏惡性，侵襲性較強，術前診斷尤為重要，寡囊型漿液性囊腺瘤(SOA)與其影像學表現類似，應用傳統(tǒng)CT較為難以鑒別。由于MCNs的囊液蛋白較多(包括部分腫瘤標記物)，游離水分較少[12]，而兩者在CT能譜成像上卻具有明顯不同的特征[13]，SOA在動脈晚期40～60 keV及門脈期40～50 keV的CT值、有效原子序數、碘濃度、鈣濃度等均低于MCNs，在動脈晚期水濃度高于MCNs，MCNs的質量高于SOA。

2.3.3 胰腺癌的診斷 胰腺癌是常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，起病隱匿，發(fā)展快，預后差，缺乏有效的早期診斷。由于胰腺本身是富血供器官，低千伏CT掃描碘的信號強度是高千伏條件下的兩倍[14-16]，富血供和乏血供病變與正常胰腺的對比更加明顯，能夠提高胰腺實質與腫瘤的CT差值及胰周血管強化效果[17]，能夠明顯的提高病變的檢出率。薛華丹等[18]研究，碘圖圖像噪聲低且圖像對比度高，是能夠提供胰腺實質-腫瘤對比噪聲比最大的序列。另外碘圖能夠消除胰腺實質與病灶間平掃CT值的差異，僅僅提供強化差異，胰腺瘤灶在碘圖上的CT值僅為20 HU，腫瘤實質對比度高，病灶邊緣清晰，有利于發(fā)現小胰腺癌病灶或與胰腺實質強化差異較小的癌灶。

2.3.4 胰腺癌轉移的診斷 胰腺癌最常見的轉移就是肝轉移，能譜CT可以利用能譜成像的散點圖、直方圖和能譜曲線，將胰腺癌患者肝內出現囊性低密度病灶與原發(fā)胰腺癌病灶進行能譜分析，若發(fā)現兩種病灶的直方圖和曲線圖基本重合，其強化方式接近，能譜特征相似，從而表明肝內囊性病灶與胰腺病灶為同源，做出胰腺癌肝轉移的診斷；而若胰腺癌患者同時存在肝內小囊腫，兩者的能譜直方圖和曲線圖則完全分開，兩者的能譜特征完全不同，表明肝內囊性病灶與胰腺病灶非同源，從而做出肝臟非轉移的診斷。

2.3.5 GSI能夠評價胰腺癌的治療效果 GSI通過測定胰腺局部組織的碘水平，進而測得該區(qū)域組織的血流灌注量，從而可以分析局部組織的血流灌注情況[19]，王明亮等[20]研究顯示，GSI能夠在活體內進行腫瘤碘含量的測定，評估腫瘤的微循環(huán)灌注情況，因此GSI可以作為測評腫瘤內新生血管情況以及判定抗血管生成治療療效的重要參考標準。同時栗鴻民等[21]認為可以通過測量腫瘤內碘含量的變化來評價胰腺癌的生物治療的療效，為臨床上判定腫瘤治療效果提供重要的參考。

3 展 望

GSI可以反映組織的能量分辨率和化學分辨率，將CT診斷從形態(tài)學轉入功能學領域的診斷，給臨床應用和科研帶來了諸多前所未有的突破，大大提高了CT影像診斷的準確性和安全性。相信隨著研究的不斷深入及技術的逐步開發(fā)和完善，GSI在胰腺疾病的早期檢測、準確診斷與鑒別診斷、評估定性和定量以及治療隨訪中發(fā)揮出更多的作用。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2016.32.040

河北省青年科研基金項目 (2015Q001)；河北省科技計劃項目(15277740D)。 作者簡介：田笑(1978-)，副主任醫(yī)師，碩士，主要從事腹部診斷方面的研究。△

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