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能谱CT在胃癌诊断应用中的新进展

2020-11-08 10:24 | 来源:未知 | 责任编辑:本站编辑

作者:李长健,朱广辉,蚌埠医学院第一附属医院放射科

 

胃癌是一种常见的消化道上皮组织来源的恶性肿瘤,受环境和生活方式等因素影响,其发病率呈不断升高趋势。据统计,目前胃癌的发生率在我国恶性肿瘤中居第四位,严重影响我国居民的健康及生活质量。

 

胃癌早期症状不明显,多数患者在出现临床症状时已进入晚期,因此术前准确评价胃癌组织学类型、病理分期以及转移情况可以为临床医师制订治疗方案提供影像支持及参考。数字化胃肠道造影、纤维内镜及传统CT是以往胃癌术前检查最常用的影像诊断手段,虽然各项检查均存在一定的诊断优势,但同时也存在一定的不足。随着胃癌诊断水平的不断提高,一些新的影像学检查技术(如能谱CT)开始应用于临床,它们可更好地对胃癌进行术前分期、病理分型及分化程度的判断,能提供更加清晰的图像质量和更低的辐射剂量,因此可以更好地了解胃癌术前影像学信息,从而为提高诊断效能提供重要支持。现就能谱CT在胃癌诊断中的研究新进展予以综述。

 

1.能谱CT概述

 

能谱CT可从功能学角度进行肿瘤诊断,具有多参数的成像特征,其关键技术之一为瞬时双keV切换,这种技术可持续生成101幅单能量图像,其在成像的原理、数据采集模式以及结果分析水平等方面较传统CT技术具有明显优势,可进行多种参数成像,其诊断效果明显优于普通多层螺旋CT单参数成像,同时可有效预防后者成像过程中的射线硬化效应问题,所得的物质衰减系数也较为稳定,因此对应的CT值也更加精确。

 

在进行疾病诊断时,能谱CT主要应用不同keV下单能量CT值、有效原子序数、能谱曲线等多种参数,可更好地满足相关疾病的检查和诊断要求。

 

1.1单能量成像与能谱吸收曲线

 

在进行高低双能切换过程中,能谱CT主要通过单一球管实现,对应的高低能量分别为80与140kVp,并据此获得连续不断的101幅单能量图像。在成像过程中,为更好地满足图像对比度和噪声性能要求,可进行不同单能量的调节,从而有效显示相关病变的细节和解剖情况。胡永志和梁媛研究表明,可通过Revolution能谱CT单能量技术对所得的CT图像进行处理,从而有效消除X线线束硬化伪影引发的干扰,提高图像的清晰度。

 

研究发现,对于腹腔脏器的图像对比度,70keV单能量图像的噪声明显降低,且与传统混合能量相比,其诊断的准确率更高。Lv等研究发现,单能量图像的能量降低,则所得图像质量有一定程度提高,有利于肝脏小结节性病灶的检出。物理实验发现,在不同的X线能量下,各种物质的X线吸收衰减性能也会出现相应的变化,在此基础上绘制能谱曲线,可对相关物质进行判断鉴别。

 

不同组织结构或病理类型的能谱曲线不同,相似或相同的能谱曲线可反映相同或相近的组织结构或病理类型。肿瘤性病灶与转移性病灶能谱曲线相似,且转移性病灶能谱曲线也可用来判断其起源。何磊等的研究表明,在低能量段,甲状腺恶性肿瘤与转移性病灶能谱曲线的CT值存在显著差异,而在提高单能量值后,对应的差异不断减小,据此可判断两者非同源。另外,若肿瘤组织与转移病灶能谱曲线平行,且不受不同单能量的影响,可判断两者同源。同时,也可基于各种物质的特征能谱曲线来确定血管中斑块的属性,如判断目标斑块中的钙化、脂质、血栓等,进行病变成分的诊断,从而更好地满足相关临床诊断的要求。

 

1.2物质分离、定量以及有效原子序数

 

能谱CT也可以实现物质分离和定量,在此过程中需要切换X线的能量,经过计算确定出物质的X线衰减系数,然后进行转换形成对应的图像,从而达到物质分离的目的。在此种检查技术中,水是最常见的CT成像基本物质,而对比剂的主要组分为碘,对应的水和碘的密度值变化区间较大,基本包含了人体不同组织结构的密度范围。能谱CT的物质分离对以碘为基物质的沉积敏感性很高,在碘浓度确定时,所得的结果也较为精确,可以保持较高的可靠性。

 

在进行肺组织的含碘量检测过程中,也可应用能谱CT成像碘基图来确定肺实质的解剖结构和病变情况,以及对应的血流动力学情况。研究表明,在肺动脉栓塞早期,肺实质的密度没有显著变化,对应的局部肺组织血流灌注降低,在此情况下传统的CT无法进行有效检测,而此区域对应的低灌注情况可通过碘基图表现出来。这种碘基图对肺灌注的敏感性较高,在肺栓塞评价方面具有很高的应用价值,且可准确判断远端微小血栓,故能谱CT碘基图在肺栓塞检查领域具有较好的应用前景。

 

梁德志等研究发现,在甲状腺结节检查中,能谱CT增强碘基图也具有较高的应用价值,其可对甲状腺结节的细节进行有效显示,同时在判断甲状腺结节良恶性方面诊断效能较高。郑健辉等研究发现,也可根据碘浓度来判断介入手术化疗后肝细胞性肝癌组织中的血供情况,从而为其治疗提供支持和依据。Pang等的研究显示,心肌梗死患者各阶段的碘浓度存在一定差异,在进行检查时,可根据需要设定对应的碘浓度变化区间,从而满足临床诊断要求。如果两种物质对X线的吸收系数一致,则两者对应的原子序数也一致。在确定物质的原子序数时,可通过X线扫描目标区域,然后通过计算机后处理技术确定。

 

目前,关于能谱CT在有效原子序数方面的研究较少,已有的研究大部分集中在定量分析结石成分相关方面。周云和钱仲余的研究表明,可通过能谱扫描技术确定尿路结石的平均有效原子序数,从而对结石的组成成分进行判断,在鉴别结石成分方面,其所得结果也较为准确。

 

2.能谱CT在胃癌诊断中的应用

 

胃癌是一种发病率较高的恶性肿瘤,对患者的健康存在很大威胁。胃癌的发病年龄多集中在50~70岁,30岁以下病例罕见,男女发病比例约为2∶1。胃癌是一种与生活方式密切相关的癌症,饮食结构的改变、工作压力的增加以及幽门螺杆菌的感染等原因,使得胃癌的发病呈年轻化趋势。能谱CT检查技术相较传统影像检查技术具有明显优势,其凭借多种参数成像以及低剂量扫描等优势已在胃癌的定性诊断、分期以及病理类型等方面得到广泛应用。

 

2.1TNM分期

 

2.1.1T分期

 

正常胃壁的组成成分主要包括浆膜层、肌层、黏膜下层及黏膜层等,在进行影像检查时,正常胃壁对应的CT图像可观察到一、二、三层结构,在出现病理变化后,其结构会发生变化,故可进行T分期的判断。国际抗癌联盟协会制订的第七版胃癌病理T分期标准为:T1a期,胃黏膜层受到肿瘤侵犯;T1b期,胃癌病灶侵犯黏膜下层;T2期,胃癌病灶侵犯黏膜下固有肌层;T3期,胃癌病灶侵犯浆膜下结缔组织;T4a期,胃癌病灶侵犯浆膜;T4b期,胃癌病灶侵犯邻近器官。

 

Kim等根据以上标准制订出相应的胃癌T分期CT诊断标准,具体为T1a期:肿瘤组织表现为黏膜层局灶性强化,同时可观察到完整的黏膜下层低密度带;T1b期:黏膜下低密度带受到侵犯,但深度<50%;T2期:黏膜下层低密度带受到明显的侵犯,深度超过病变的50%,但还可以识别出低密度带和观察到明显的外膜;T3期:胃壁全层增厚,但浆膜面光滑连续;T4a期:浆膜面形状出现明显变化,胃周脂肪间隙模糊;T4b期:观察不到正常胃周脂肪间隙,或附近的脏器也受到侵犯。

 

目前,术前影像学对胃癌的分期主要从形态学角度观察病灶侵犯到胃壁哪一层面的结构,而能谱CT相较传统CT能提供更为清晰的图像质量及多种参数用于胃癌的分期。Zhang等研究发现,与正常组织相比,胃癌胃周脂肪浸润处的碘浓度有一定程度提高,通过这种差别可对胃癌的浸润情况进行初步判断。

 

陈岩等分析了胃癌的浸润深度发现,能谱CT所得图像在判断胃壁的浸润深度方面的准确率更高,可较好地满足胃癌分期的相关要求。贾勇等分析了混合能量图像与能谱单能量图像在判断胃癌T分期方面的准确性,结果发现,两者总的准确度分别为68.97%和82.76%,差异有统计学意义,而对T1~T4各期的差异不显著。Pan等在判断胃癌的T分期时应用了最佳单能图像,结果发现,这种图像与常规混合能量图像的判断结果相比差异无统计学意义。

 

2.1.2N分期

 

胃癌可同时伴发淋巴结转移,但不同时期的这种转移比例存在一定差异。据统计,胃癌早期的淋巴结转移率为10%,进展期为74.8%,但进展期淋巴结转移的程度因个体差异差别较大。在选择胃癌手术方式时,主要依据为淋巴结的转移与否及转移范围。对已有淋巴结转移的胃癌患者,发生转移的淋巴结切除效果会对预后有直接影响,且决定了患者生存时间,而对未转移的淋巴结,这种影响更明显:如正常的淋巴结被过多清扫,患者的免疫功能会受到严重影响,同时创伤增大以及手术时间延长,会严重影响患者的预后;如果清扫的淋巴结少,则出现肿瘤复发的可能性会明显提高。因此,在术前应熟悉了解胃癌区域性淋巴结的分布情况,并进行严格的检查,判断其是否出现淋巴结转移。

 

庞丽芳等统计分析了胃管状腺癌和胃印戒细胞癌特定阶段的病灶碘含量发现,两者的差异有统计学意义,且在动脉期转移和非转移性淋巴结方面差异也较为显著。能谱CT成像的参数特点和肿瘤的同源性存在一定相关性,可据此对肿瘤的转移情况进行判断分析。Liu等研究发现,胃癌患者的术后生存时间主要受胃癌侵犯胃壁深度、淋巴结转移等因素的影响。许琦等研究发现,胃癌原发病灶与转移淋巴结的特征性能谱曲线类似,表现出一定的同源性,可据此判断胃癌淋巴结转移。Li等对比分析了不同方法判断肿瘤转移的效果,结果表明K聚类算法所得结果的准确性最高,通过这种方法对38个淋巴结样本进行判断准确度可达96.45%,明显髙于传统多层螺旋CT(82.09%)。

 

2.1.3M分期

 

胃癌最常见的远处转移途径为淋巴结及血液转移,胃癌主要的远处转移部位包括胰腺、肝脏和肺脏等。胃癌器官转移的CT征象具体表现为:①腹膜转移,可通过CT图像观察腹水情况、腹膜厚度以及腹膜的异常强化等。②肠管转移,可观察到管壁僵硬,肠壁厚度增加。③Krukenburg瘤,这种肿瘤主要由胃癌癌细胞种植到卵巢所致,进行CT检查时,可发现附件区出现了一定形状的肿块,且盆腔中可发现一定量的恶性积液。④肝脏的转移,检查可发现肝内结节状的低密度区,进行增强扫描则可发现明显的环形强化区。研究表明,多层螺旋CT在判断胃癌分期方面具有很高的准确性,可有效确定邻近组织器官的转移情况。

 

目前,关于能谱CT在胃癌远处转移方面的报道较少,但基于能谱CT的单能量成像及低剂量扫描等方面的优势,相信其将为胃癌远处转移提供更为直接有效的影像依据。

 

2.2分化程度

 

按照分化程度,世界卫生组织将胃癌分为高分化、中分化、低分化3型。分化程度可在一定程度上反映肿瘤的生物学行为,分化程度的高低代表肿瘤的恶性程度,分化程度越高或分化程度越好,说明肿瘤的形态及功能越接近正常组织;分化程度越低,恶性程度越高。

 

有学者发现,肿瘤血管渗透是肿瘤浸润性生长的主要原因之一,在肿瘤转移过程中,滋养血管的形成对肿瘤的生物学行为起重要作用。在肿瘤生长早期,肿瘤的营养大部分是从附近血管中获得,而在增加至一定体积后,这种方式无法满足其营养要求,在此条件下肿瘤细胞会分泌血管生长因子,并诱导出现新生血管。与正常血管相比,新生的血管壁通透性高,对造影剂的摄取量明显提高。胃癌组织的生物学行为与其分化程度存在一定的相关性,一般情况下分化差则癌细胞生长快,需要的营养多,分泌的血管生长因子多,从而加速了肿瘤血管的生成,在这些新生血管中,大部分为牙状,且血管直径也较小。

 

唐皓等研究发现,肿瘤的分化程度和碘含量呈负相关,故可以通过碘含量判定肿瘤的分化程度。董杰等研究发现,肿瘤的分化程度与对应胃癌的能谱参数存在一定相关性,在低分化程度条件下,对应的碘浓度、标准化碘浓度均更高,因此可通过CT能谱成像来进行肿瘤的分化程度判断,以更好地满足临床需求。

 

2.3病理类型及其他

 

胃癌有很多组织学分型,依据组织结构可划分为肠型、弥漫型和混合型。世界卫生组织按照组织来源将胃部肿瘤划分为上皮性、间叶性、淋巴源性和继发性肿瘤等几种类型,而胃癌为其中的第一个类型。胃癌可细分为腺癌、腺鳞癌、鳞癌等,各类型的病理特征存在显著差异。不同病理分型的胃癌,其恶性程度、转移情况、治疗方式及预后等均存在一定差异,因此在进行治疗时应根据病理类型选择合适的治疗方式。

 

有研究表明,在胃癌的病理诊断方面,宝石CT能谱成像技术效果好,具有较高的应用价值。杨璐研究发现,各类胃癌病灶的能谱CT定量参数水浓度值在动、静脉期差异无统计学意义,但在动脉期不同病理类型胃癌的碘浓度存在显著差异。Li等研究认为,不同病变组织和正常器官的化学结构不同,因而形成了不同的能谱衰减曲线,利用这一原理,可以鉴别不同的胃癌病理类型,分析其中的差异。

 

能谱CT除在胃癌分期、分化程度以及病理类型等方面广泛应用外,还在胃癌的鉴别诊断以及胃癌疗效评估等方面得到有效应用。如万娅敏等的研究表明,能谱CT在单能量值为51keV条件下,胃周动脉的图像更加清晰,图像质量明显优于常规混合能量图像。在胃周动脉评估方面,能谱CT检查所得结果对术前的预估有较高的参考价值,也为手术提供了影像学支持与依据。

 

3.小结

 

虽然能谱CT进入临床实践时间不长,但作为一项全新的技术,其凭借单能量成像、物质的组成与分离、能谱曲线、有效原子序数以及低剂量扫描等多种优势,有望在胃癌分期、分化程度及病理类型等方面带来更多定量信息;能谱CT的出现将CT诊断从形态学领域带入功能学领域。随着技术的不断进步及经验的积累,相信能谱CT将在胃癌及其他肿瘤诊断方面得到广泛应用,从而更好地为临床及患者服务。

 

来源:李长健,朱广辉.能谱CT在胃癌诊断应用中的新进展[J].医学综述,2020,26(06):1209-1213.


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