CT能谱成像在胃腺癌分化程度评估中的应用价值

王夏婉， 高剑波， 柴亚如

·腹部影像学·

CT能谱成像在胃腺癌分化程度评估中的应用价值

王夏婉， 高剑波， 柴亚如

目的：探讨CT能谱成像(GSI)在评估胃腺癌分化程度中的应用价值。方法：87例经手术病理证实的胃腺癌患者，术前均行宝石CT能谱成像双期增强扫描，通过GSI Viewer分析软件获得病灶的能谱曲线，分别计算40～70、70～140及40～140 keV各能量区间的能谱曲线斜率。同时测量病灶的碘浓度，并计算标准化碘浓度(病灶碘浓度与同层腹主动脉碘浓度的比值)。根据病理分化程度将患者分为中高分化组(36例)和低分化组(51例)，采用t检验比较两组间能谱参数的差异。结果：动脉期：低分化腺癌和中高分化腺癌在40～70、70～140及40～140 keV能量区间的斜率分别为2.89±0.74和2.04±0.41(P=0.001)；0.41±0.12和0.28±0.08(P=0.004)；1.15±0.30和0.81±0.17(P=0.001)。静脉期：2组病变在3个能量区间的斜率分别为5.28±1.23和3.73±0.65(P=0.000)；0.79±0.20和0.53±0.12(P=0.001)；2.13±0.51和1.49±0.28(P=0.000)。低分化腺癌的能谱曲线斜率均大于中高分化腺癌。以静脉期40～70 keV能量区间的能谱曲线斜率的AUC(0.887)最大，以曲线斜率k=4.60作为阈值时，敏感度为70.6%，特异度为91.7%。动脉期和静脉期时低分化腺癌的碘浓度和标准化碘浓度比均高于中高分化腺癌，差异均有统计学意义(P<0.01)。以静脉期标准化碘浓度比的AUC(0.889)最大，以0.458作为诊断阈值时，敏感度为94.1%，特异度为78.3%。结论：胃腺癌病灶的碘浓度、标准化碘浓度比以及能谱曲线与其组织学分化程度具有相关性，CT能谱成像能为术前评估胃腺癌的分化程度提供新的指标。

体层摄影术，X线计算机； 能谱成像； 胃肿瘤； 组织分化

胃癌是消化道最常见的恶性肿瘤之一[1]，其预后与很多因素有关，有学者指出分化程度是影响胃癌患者预后的独立因素[2]。不同分化程度的胃癌在流行病学、生物学行为及预后等方面均有所不同，术前准确评估胃癌分化程度对治疗和预后具有重要指导意义[3]。目前影像学检查主要用于评估胃癌的浸润深度、淋巴结转移情况及TNM分期等，对其分化程度的研究及评估较少。而随着影像学技术的进展，有研究显示宝石CT能谱成像(gemstone spectral imaging，GSI)不仅能有效提高肿瘤术前临床分期的准确性，而且在区分肿瘤的组织学类型和肿瘤分级方面具有广阔的前景[4-5]。本研究旨在探讨GSI在术前评估胃腺癌分化程度中的应用价值。

材料与方法

1.病例资料

将2015年8月-2016年3月在我院行宝石CT检查的87例胃腺癌患者纳入研究，其中男51例，女36例，年龄24～83岁，平均57.6岁。所有患者经手术或胃镜活检病理证实，其中，中高分化腺癌36例，低分化腺癌51例；T1～T2期14例，T3～T4期73例。病例纳入标准：①临床资料完整，心、肝和肾功能正常，无碘剂过敏史；②均为首次诊断，手术前未接受任何放化疗及靶向治疗；③CT图像清晰，胃充盈良好，病灶显示佳；④检查前均获知情同意并签署知情同意书。

2.检查方法

检查前向患者及家属解释说明扫描时和扫描后的注意事项，并进行呼吸屏气训练。检查前3 d内不服用重金属药物，不进行食道钡餐等检查。检查前20 min饮清水800～1000 mL。使用GE Discovery 750HD宝石CT机，扫描范围自膈顶部至双肾下极水平。 先行常规平扫，再采用GSI模式行增强扫描。经右侧肘静脉注射对比剂欧乃派克(350 mg I/mL)，流率3.0 mL/s，剂量1.5 mL/kg；分别于注药后35 s和65 s行动脉期和静脉期扫描，扫描参数：GSI单能扫描模式，140和80 kVp，0.5 ms瞬时切换，自动管电流(360 mA)，0.8 s/r，螺距1.375。图像重建为单能量图像，采用标准软组织重建算法，层厚1.25 mm，层间距1.25 mm。

3.后处理分析

在GE AW4.6工作站利用GSI Viewer分析软件进行观察和测量。在生成的碘基图上选择肿瘤病灶最大层面勾画ROI(面积约为病灶面积的2/3)，对于胃壁无明显增厚或隆起的早期胃癌，则根据病灶的强化情况，选取明显强化处勾画ROI(面积为4mm2)，测量ROI和同层面腹主动脉的碘浓度(Iodine concentration，IC)，以两者的比值作为标准化碘浓度(NIC)。获得各ROI的能谱曲线，调整单能量值为40、70及140 keV，分别记录ROI的CT值。每个病灶测量3次取均值。测量时尽量避开坏死、钙化和因气-液平面交界而产生的伪影区，尽量保持ROI的大小、形状及位置一致。分别计算40～70、70～140和40～140 keV能量区间的能谱曲线的斜率，以各区间CT值之差与能量值之差的比值表示。

4.统计学分析

使用SPSS 21.0统计软件包，采用两独立样本t检验或t'检验，P<0.05为差异有统计学意义。绘制各指标的ROC曲线，计算曲线下面积(area under curve，AUC)，分析其诊断效能，并选择相应的最佳诊断阈值。

结 果

两组患者的IC和NIC测量值及比较见表1。低分化腺癌(图1a～b)在动脉期及静脉期的IC和NIC均高于中高分化腺癌(图2a～b)，差异有统计学意义(P<0.05)。

表1 51例低分化腺癌与36例中高分化腺癌IC及NIC的比较

低分化腺癌及中高分化腺癌在动脉期和静脉期的能谱曲线均呈下降型(图1c～d、2c～d)，低分化腺癌能谱曲线走行于中高分化腺癌上方，两者在40～70 keV时的差异较大 ，而在70～140 keV时曲线差异较小，但2条曲线始终不平行或交汇(图3～4)。低分化腺癌能谱曲线的斜率大于中高分化腺癌(表2)，差异均有统计学意义(P<0.05)。

表2 各能量区间下各组能谱曲线斜率比较

绘制动脉期及静脉期的IC、NIC和k值的ROC曲线(图5)，计算曲线下面积，结果见表3。动脉期NIC的诊断效能高于IC；以IC=11.87×102μg/mL作为阈值诊断中高分化腺癌和低分化腺癌时，敏感度为82.4%，特异度为66.7%；以NIC=0.114作为诊断阈值时，敏感度为76.5%，特异度为83.3%。静脉期NIC的诊断价值仍高于IC；以IC=23.71×102μg/mL作为阈值时，敏感度为70.6%，特异度为91.7%；以NIC=0.458作为诊断阈值时，敏感度为94.1%，特异度为78.3%。在动脉期及静脉期，各能量区间中均以40～70 keV时能谱曲线斜率的AUC最大，故选择此能量区间的能谱曲线斜率作为诊断指标，动脉期以k=2.35 作为阈值时，敏感度为76.5%，特异度为83.3%；静脉期以k=4.60作为阈值时，敏感度为70.6%，特异度为91.7%。

图1 女，69岁，贲门部低分化腺癌(ROI1)患者。a) 动脉期ROI碘基图； b) 静脉期ROI碘基图； c) 动脉期ROI的能谱曲线； d) 静脉期ROI能谱曲线。 图2 男，64岁，胃窦部高分化腺癌(ROI1)患者。a) 动脉期ROI碘基图； b) 静脉期ROI碘基图； c) 动脉期ROI能谱曲线； d)静脉期ROI能谱曲线。

图3 动脉期低分化腺癌和中高分化腺癌能谱曲线。 图4 静脉期低分化腺癌和中高分化腺癌能谱曲线。

表3 动脉期和静脉期各能谱参数的ROC曲线下面积

讨 论

胃癌是消化系统最常见的恶性肿瘤之一，如何术前明确胃癌的发生部位、累及范围、有无并发症以及评估术后治疗效果等一直是研究的热点。尽管目前纤维内窥镜是诊断胃癌的主要手段，但因活检取材的组织量有限，而且部分患者不能耐受这项检查，所以更需要一种检查过程简便、评价较全面的影像检查方法。宝石能谱CT的单能量成像可以有效规避射线硬化效应，从而能获得较常规CT扫描更稳定精确的CT值[6]。同时，能谱CT扫描可获得不同物质的特征性吸收曲线，进行物质分离，这一新技术能够更加准确、真实地揭示病灶在增强扫描过程中的碘浓度变化，为临床提供更多、更全面的反映病变特征的信息[6-8]。多项研究表明，利用能谱CT碘浓度值及能谱衰减曲线，可以对早期胃癌的原发病灶、在胃壁内的侵犯深度、肿瘤分期和病理分型及淋巴结转移等方面进行初步评估和判断[4-5,9-11]，从而提高CT对胃癌的诊断价值。而目前，综合利用能谱CT各项参数对胃癌分化程度进行评估的相关研究尚少。

本研究结果显示，低分化腺癌的碘浓度(IC)、标准化碘浓度(NIC)以及能谱曲线斜率k在动脉期、静脉期均高于中高分化腺癌，呈现出分化程度越低，各参数值越高的趋势。且本研究中动脉期及静脉期NIC的诊断效能均高于IC。这是因为碘浓度除与肿瘤分化程度有很大关系之外，还受对比剂总剂量、个体循环差异等因素的影响。因此，本研究以同层腹主动脉的碘浓度作为参照，获得标准化碘浓度比(NIC)，以排除干扰因素的影响。既往CT灌注成像评估胃癌血流灌注的研究结果表明，未分化胃腺癌的血管表面通透性显著高于分化型胃腺癌，分化程度越低，Patlak血容量值越高[12]。陈丽红等[13]推测可能不同分化程度胃癌的血供及微血管密度不同，分化越差，血管通透性越高，病灶的血流供应越多，增强检查时病灶局部碘对比剂浓度也就越高，故增强后碘基图测得的碘浓度越高，与分化好的胃癌病灶间有显著差异。本研究结果与既往的研究结果基本一致[12]。间接表明随着分化程度降低，病灶局部碘对比剂增多，进一步证实了GSI评估胃腺癌分化程度的可行性和准确性。

图5 各能谱参数诊断效能的ROC曲线。a) 动脉期IC及NIC的ROC曲线； b) 静脉期IC及NIC的ROC曲线； c) 动脉期及静脉期40～70keV能量区间能谱曲线斜率k的ROC曲线。

陈丽红等[13]的研究结果显示，在动脉期，低分化腺癌与中高分化腺癌的IC和NIC的差异均无统计学意义。而本研究结果显示，低分化腺癌与中高分化腺癌的IC和NIC在动脉期及静脉期的差异均有统计学意义。笔者认为这可能是与本研究中设置的动脉期扫描延迟时间较晚有关，提示动脉期扫描时适当延迟可能意义更大。

本研究结果还显示，与高能量水平(70～140 keV)相比，低能量水平(40～70 keV)时物质CT值的差异更大，诊断效能更高。并且静脉期的数据更具有统计学意义，静脉期各参数的诊断特异度和敏感度均高于动脉期，选择合适的阈值可使诊断敏感度大于70%，特异度大于90%。

但本研究仍存在许多不足之处：首先，样本量较小，因此本研究中将中分化与高分化腺癌归为一组，若进一步扩大样本量，进行更详尽的分组测量，结论可能更具有指导意义；另一方面，本研究重点为探索GSI扫描获得的各项能谱参数用于术前鉴别胃腺癌分化程度的价值，而未与常规CT增强扫描及形态学表现进行对比，这有待今后进一步深入研究。总之，GSI扫描获得的各项能谱参数如IC、NIC及能谱曲线等对于术前评估胃腺癌分化程度具有一定价值，可作为术前评估胃腺癌分化程度的新指标。

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Application of CT spectral imaging in evaluating the differentiation grade of gastric adenocarcinoma

WANG Xia-wan,GAO Jian-bo,CHAI Ya-ru.

Department of Radiology,the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,China

Objective:To explore the application value of CT gemstone spectral imaging (GSI) in evaluating the differentiation grade of gastric adenocarcinoma.Methods:Dual-phase enhanced CT scan using GSI mode was performed on 87 patients with gastric adenocarcinoma whose differentiation grades were confirmed by pathological results.The spectral curves were obtained using GSI Viewer software,and the slope (k) of spectral curve in three energy ranges of 40～70,70～140 and 40～140 keV was calculated respectively.Iodine concentration (IC) and normalized iodine concentration (NIC) of the lesions were also obtained.Patients were divided into high-moderate (n=36) and low differentiation group (n=51) based on the pathological differentiation grade,Statistical analysis was performed using independentttest.Results:On the arterial phase,the k values of the low differentiation group and high-moderate differentiation group at the energy range of 40～70,70～140 and 40～140keV were 2.89±0.74 vs 2.04±0.41 (P=0.001);0.41±0.12 vs 0.28±0.08 (P=0.004) and 1.15±0.30 vs 0.81±0.17 (P=0.001),respectively.On the portal venous phase,thekvalues of the two groups at the three energy ranges were 5.28±1.23 vs 3.73±0.65 (P=0.000);0.79±0.20 vs 0.53±0.12 (P=0.001) and 2.13±0.51 vs 1.49±0.28 (P=0.000),respectively.Thekvalue of the low differentiation group was larger than that of the high-moderate differentiation group.The AUCmax (0.887) of thekvalue was in the range of 40～70keV during the portal venous phase,and takingk=4.60 as threshold value,the sensitivity and specificity was 70.6% and 91.7%,respectively.The IC in low differentiation group was higher than that in high-moderate differentiation group on the arterial phase [(14.51±3.89)×102vs (9.97±2.22)×102μg/mL;P=0.001] and on the portal venous phase [(27.21±6.55)×102) vs (18.93±3.63) μg/mL;P=0.000].The NIC of low differentiation group was higher than that of high-moderate differentiation group (0.16±0.41 vs 0.11±0.31;P=0.005) on the arterial phase,and portal venous phase (0.61±0.14 vs 0.44±0.85;P=0.001).The AUCmax (0.889) of NIC was on the portal venous phase,and taking NIC=0.458 as threshold value,the sensitivity and specificity was 94.1% and 78.3% respectively.Conclusion:The spectral curve,IC and NIC of gastric cancer obtained by CT GSI are well correlated with the histological differentiation,and can become new indexes for evaluating the differentiation grade of gastric adenocarcinoma.

Tomography，X-ray computed； Spectral imaging； Stomach neoplasm； Histodifferentiation

450052 郑州，郑州大学第一附属医院放射科

王夏婉(1991-)，女，河南平顶山人，硕士研究生，主要从事腹部肿瘤影像学研究工作。

高剑波，E-mail：cjr.gaojianbo@vip.163.com

国家自然科学基金面上项目(81271573)

R814.42； R735.5

A

1000-0313(2017)04-0410-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.04.024

2016-11-12

2017-01-22)