周靜宜 綜述 黃勁柏 審校

(長江大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，湖北 荊州 434000)

寶石能譜CT在肺癌診斷及分型中的應(yīng)用價值

周靜宜 綜述 黃勁柏 審校

(長江大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，湖北 荊州 434000)

肺癌是臨床上最常見的惡性腫瘤之一。盡管隨著影像學(xué)飛速發(fā)展，但于肺癌的診斷仍然具有一定的局限性。寶石能譜CT成像(GSI)作為新的成像方式，將CT從形態(tài)學(xué)研究帶入功能性研究領(lǐng)域。能譜CT具有多參數(shù)成像功能，能夠特征性地顯示病灶和鑒別特異性病變組織或腫瘤占位，對腫瘤的定位、定性和分級診斷具有極大的臨床應(yīng)用價值?，F(xiàn)就能譜CT在肺癌診斷及分型中的應(yīng)用價值研究作一綜述。

肺癌；寶石能譜CT成像；診斷；分型

肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，全球的發(fā)病率和死亡率均呈上升態(tài)勢。根據(jù)2015年世界衛(wèi)生組織公布最新的肺癌組織學(xué)分類[1]，其中最主要的4種類型的肺癌和發(fā)生率[2]依次為肺腺癌31.5%、肺鱗癌29.4%、小細胞肺癌17.8%、大細胞肺癌9%，另外其他類型肺癌約占21.6%。肺癌的精確診斷及病理組織分型能夠幫助選擇治療方法和判斷預(yù)后。在傳統(tǒng)影像學(xué)中，對于肺癌的診斷，常依據(jù)形態(tài)學(xué)及CT值等數(shù)據(jù)分析鑒別，然而在實際工作中，肺癌及其他肺部疾病的影像特征常存在著相似的表現(xiàn)，以及患者個體差異性和肺癌影像表現(xiàn)的多樣性，一直以來肺癌的診斷與鑒別診斷都是影像學(xué)中的一個難點。

1 相關(guān)影像學(xué)檢查在肺癌診斷的價值

肺癌的影像學(xué)診斷方法主要有數(shù)字X線成像(digital radiaography,DR)、電子計算機體層攝影(computed tomography，CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、數(shù)字剪影血管造影(digitalsubtraction angiography)和正電子發(fā)射斷層與X線計算機斷層成像(positron emission computed tomography and computed tomography，PET/CT)[3]。DR具有價格低、操作簡單、輻射劑量低及較高的空間分辨率的特點，能夠清晰地觀察腫瘤整體形態(tài)，但解剖結(jié)構(gòu)重疊，早期、隱蔽部位的病灶不易發(fā)現(xiàn)，常作為肺部疾病和占位性病變診斷初步篩選的工具。多層螺旋CT在肺癌方面的研究主要表現(xiàn)在低劑量的螺旋CT對早期肺癌的篩查及CT增強掃描的灌注成像。Saltybaeva等[4]根據(jù)蒙特卡羅模擬，充分利用患者的形體差異，得到了每位患者的3D劑量分布，從而在保證圖像質(zhì)量的同時，大大降低了患者的輻射劑量。多層螺旋CT灌注成像通過評價血管生成的方式和程度，來評價腫瘤的惡性程度，對于病變組織血管的顯示[5]及腫塊良惡性的評價有十分重要的意義。磁共振(MRI)常作為CT診斷的補充檢查方法，具有較高的密度分辨率，能夠較好的顯示腫塊與周圍軟組織之間的關(guān)系及縱隔淋巴結(jié)侵犯情況。PET/CT具有CT高分辨率及PET能夠反映病變組織代謝的優(yōu)點，對肺癌的早期診斷和分期具有較高的敏感性、特異性和準(zhǔn)確性[6]。另外PET/CT可以通過對腫瘤代謝信息的檢測，進行療效評價及預(yù)后預(yù)測。但對于小病灶尤其是直徑小于1 cm病灶，PET/ CT的敏感性及準(zhǔn)確性較低，并且PET/CT價格昂貴，限制了其在臨床上的廣泛應(yīng)用。

2 寶石能譜CT在肺癌診斷的價值

2.1 寶石能譜CT簡介 能譜CT設(shè)備包括雙源雙能CT(雙源CT)和快速能量切換單源雙能CT(寶石能譜CT)，改變了混合能量CT(傳統(tǒng)CT技術(shù))以CT值為標(biāo)準(zhǔn)的單一參數(shù)成像技術(shù)，將CT帶入了多參數(shù)、功能成像時代。雙源CT裝配有2個球管和對應(yīng)的2個探測器系統(tǒng)，2個球管同時同層進行掃描所獲得的高能和低能數(shù)據(jù)，通過能量剪影技術(shù)，獲得描獲得虛擬平掃圖及碘劑分布圖，另外雙源CT具有較高的時間分辨率，因此廣泛應(yīng)用于冠狀動脈血管成像。單源雙能CT即寶石能譜CT采用自適應(yīng)統(tǒng)計迭代ASIR (adaptive statistical interative reconstruction)技術(shù)，在降低輻射劑量的同時還能夠保持較好的圖像質(zhì)量[7]。另外，寶石能譜CT采用純度及通透性都極高的紅寶石作為探測器材料，使得球管能夠在瞬時(<0.5 ms時間能量分辨率)進行能量切換，產(chǎn)生雙能數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)空間能譜解析，在提供物質(zhì)密度圖像的同時，還獲得了單能量圖像及物質(zhì)的有效原子序數(shù)，并且能夠?qū)D像中的感興趣區(qū)域進行能譜分析及物質(zhì)分離。以下便對寶石能譜CT常用的四種技術(shù)在肺癌中的診斷及應(yīng)用逐一闡述。

2.2 單能量成像 與傳統(tǒng)混合能量CT相比，寶石能譜成像能夠獲的40～140 keV的101個單能量圖像，可以根據(jù)不同組織器官及病灶需求進行選擇最佳的單能量圖像。低能量水平下的單能量圖像，組織的對比較強，高能量水平下的單能量圖像下，硬化偽影較少，通過調(diào)節(jié)keV值及多種偽影去除系統(tǒng)(metal artifactreduction system，MARs)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，可以得到噪聲最低、組織結(jié)構(gòu)對比度最好的圖像。提高和優(yōu)化了小病灶的顯示，從而增加了對于病灶尤其是腫瘤早期診斷敏感度及準(zhǔn)確性[8]。有研究表明，CT能譜成像可以通過提供對比噪聲比(CNR)最佳的單能量圖像，來提高早期肺癌篩查的陽性率[9]。通過提高密度分辨率，掃描出常規(guī)CT不能發(fā)現(xiàn)的細小病灶，實現(xiàn)高清晰成像。并且通過低能量的單能量成像，實現(xiàn)低劑量CT掃描，優(yōu)化圖像質(zhì)量的同時，降低來患者的輻射劑量，成為了早期肺癌篩查的重要方法。另外，Yuan等[10]利用最佳單能量技術(shù)以成像血管為目標(biāo)、血管周圍組織為背景獲得了目標(biāo)血管最佳的單能量圖像，使得目標(biāo)血管的CNR達到最高，從而獲得更加滿意的CTA圖像。葛瑩等[11]對42例中央型肺癌患者能譜CT掃描，發(fā)現(xiàn)支氣管動脈的最佳單能量為49 keV，與混合能量圖像相比，最佳單能量圖像的噪聲及CRN提高，并且圖像質(zhì)量明顯高于后者，更有利于細小及變異的支氣管動脈的顯示，進而對臨床在中心型肺癌進行支氣管動脈灌注、化療和栓塞的介入治療手術(shù)提供幫助。

2.3 物質(zhì)分離與定量 在能譜成像過程中，根據(jù)特定物質(zhì)在X線吸收的表達規(guī)律，采用兩種不同的基物質(zhì)配對的方法將物質(zhì)進行分離[12]，常用來配對的基物質(zhì)有水、碘、鈣、尿酸等。能譜CT碘基圖是通過物質(zhì)分離的原理，將碘成分從其他物質(zhì)中分離出來，臨床上對比劑的主要成分是碘，在灌注成像中，通過對碘的定量分析，可以間接反映腫瘤及周圍組織血液動力學(xué)變化[13-14]。惡性腫瘤是血管生成依賴性疾病，肺內(nèi)惡性腫瘤細胞自身可以產(chǎn)生血管內(nèi)皮生長因子，可使腫瘤組織原有的宿主血管增殖與分裂速度加快，從而生成大量分化不成熟的幼稚腫瘤血管[15]。在血管內(nèi)皮生長因子的作用下，使微血管的通透性增加，因此惡性腫瘤的血管容量及血流量明顯升高。而結(jié)核球及其他良性腫瘤一般生長緩慢，內(nèi)部血供稀少，進入組織內(nèi)的對比劑很少，而且對比劑擴散速度慢。有研究表明，通過碘基圖，對病灶及周圍組織內(nèi)碘的定量分析對鑒別診斷肺癌及其他良性腫塊有一定的價值[16]。吳維等[17]對33例肺內(nèi)結(jié)節(jié)、腫塊患者病灶內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIC)分析，炎性腫塊及惡性腫塊在動脈早期及延遲期的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，對鑒別診斷肺結(jié)節(jié)、腫塊具有較高的價值。Sun等[18]研究發(fā)現(xiàn)，通過對碘的定量分析，能夠更加準(zhǔn)確的反映肺組織的灌注狀態(tài)。Xiao等[19]通過對42例良性肺結(jié)節(jié)及20例惡性肺結(jié)節(jié)患者對比分析，發(fā)現(xiàn)惡性肺結(jié)節(jié)患者在動脈期及靜脈期的碘含量及標(biāo)準(zhǔn)碘含量明顯高于良性肺結(jié)節(jié)患者。李夢穎等[20]通過能譜CT肺灌注血容量圖像對30例肺癌患者癌周灌注進行定量分析研究指出，中心型肺癌更易引發(fā)癌周肺組織的缺血改變，引起大面積的灌注缺損。另外在肺癌的分型上，Kang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，肺鱗癌的腫瘤細胞較腺癌生長更加迅速，但瘤體內(nèi)微血管的生成較腺癌少，增強后進入瘤體的碘的攝入量較少，通過動脈期碘基圖的定量分析，指出動脈其鱗癌的碘含量小于腺癌。許彬等[22]通過對小細胞肺癌與非小細胞肺癌能譜CT增強掃描研究，發(fā)現(xiàn)兩種肺癌能譜成像上碘含量不同的特征，可以初步區(qū)分小細胞肺癌與非小細胞肺癌，為影像學(xué)鑒別診斷提供一定的參考價值。肺癌鈣化較為少見，多無定型，分布彌散，CT值偏低，以往CT影像不易發(fā)現(xiàn)，但能譜CT利用物質(zhì)分離技術(shù)，可以對不同類型肺癌瘤體內(nèi)鈣含量進行定量分析。Johson等[23]認為，鱗癌瘤體偏大，腫瘤內(nèi)部微血管分布不均，且瘤細胞易發(fā)生變性壞死，局部酸堿度相應(yīng)的產(chǎn)生改變，較其他類型肺癌更易發(fā)生鈣質(zhì)沉積。有學(xué)者通過對不同類型肺癌患者腫瘤組織鈣含量的定量分析，驗證了鱗癌的鈣含量高于腺癌及小細胞肺癌，為肺癌的分型提供了新的依據(jù)[24]。

2.4 能譜曲線 能譜曲線是物質(zhì)在不同keV射線下的CT值的變化規(guī)律，不同組織來源的病灶其能譜曲線不同，能譜CT成像可以獲得反應(yīng)組織器官、病變特征和規(guī)律的能譜曲線，通過對能譜曲線特點的分析，可以區(qū)分正常組織及腫瘤病灶，提高腫瘤檢出率，確定腫瘤性質(zhì)及來源，林曉珠等[25]利用寶石能譜CT定位、定性診斷肝腎間隙腫瘤，發(fā)現(xiàn)能譜CT能夠提高富血供小腫瘤的檢出率，并且利用能譜曲線可以對不同組織類型的腫瘤進行鑒別。Lv等[26]研究也發(fā)現(xiàn)，能譜技術(shù)是能夠提高鑒別小肝癌及肝臟微小血管瘤的敏感性，通過肝臟及血管瘤的不同的能譜曲線，可以用于其鑒別診斷。徐彬等[22]通過對小細胞肺癌及非小細胞肺癌的能譜曲線及40 KeV及70 KeV的能譜曲線斜率的差異性比較，能夠?qū)⑵涑醪借b別區(qū)分。田彤彤[24]通過對不同病理類型肺癌患者回顧性研究發(fā)現(xiàn)，在低能量水平(50～100 Kev)時，鱗癌病灶的CT值明顯低于腺癌及小細胞癌，而此能量水平腺癌能譜曲線斜率是小于小細胞癌。通過對不同組織來源的肺癌具有不同的能譜曲線，可以對不同類型的肺癌進行初步鑒別。

2.5 有效原子序數(shù)(Effective-Z) 有效原子序數(shù)是指如果某元素對X線的質(zhì)量衰減系數(shù)與某化合物或混合物的質(zhì)量衰減系數(shù)相同，該元素的原子序數(shù)稱為某化合物或混合物的有效原子序數(shù)。能夠反映組織或病變內(nèi)部無機物的有效原子序數(shù)，從而對物質(zhì)的成分進行定性分析。肺癌侵犯正常肺組織后，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了相應(yīng)變化：鱗癌易存在角化及細胞間橋，腺癌具有腺樣分化或黏液產(chǎn)生，兩種組織在能量水平的質(zhì)量衰減系數(shù)將發(fā)生不同變化。王雪梅等[27]在分析肺鱗癌與腺癌的有效原子序數(shù)后，得出平掃肺鱗癌的Effective-Z略高于腺癌。

3 展望

寶石能譜CT是當(dāng)前CT發(fā)展的趨勢之一。雖然目前寶石能譜CT在肺癌的應(yīng)用及研究還處在初步探索階段，但隨著研究的深入，它在肺癌診斷方面的優(yōu)勢越加凸顯。寶石能譜CT成像能夠為肺癌的影像學(xué)診斷提供了更加完善的多參數(shù)及功能性成像，豐富了CT成像技術(shù)，提高了診斷的敏感性及準(zhǔn)確度，降低了患者的輻射劑量。并且能夠根據(jù)不同類型肺癌的能譜特征進行初步的鑒別診斷，為肺癌的影像學(xué)診斷及鑒別診斷提供了新的平臺。

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Value of gemstone spectral imaging in the diagnosis and classification of lung cancer.

ZHOU Jing-yi,HUANG Jing-bai.The First Affiliated Hospitialof Yangtze University,Jingzhou 434000,Hubei,CHINA

Lung cancer is one of the most common malignanttumors in the world.With the rapid development of medical imaging,the diagnosis of lung cancer stillhas limitations.Gemstone Spectral Imaging(GSI),as a new imaging method,has developed CT from morphological research to functional areas.With multi-parameter imaging function,GSI can not only display lesions and identify specific pathological tissue or tumor,but also is valuable in location,identification and classification of tumor.This review summarizes the value of GSIin the diagnosis and classification oflung cancer.

Lung cancer;Gemstone spectralimaging(GSI);Diagnosis;Classification

R734.2

A

1003—6350（2017）09—1478—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.09.035

2016-05-06)

黃勁柏。E-mail：935944809@qq.com