胃癌能谱CT 成像的技术优化及诊断价值

陈琼珠 李 娴 沈一濂 蓝日辉 宋玉全 蒙秋华＊

（广州医科大学附属第一医院，广东 广州 510120）

0 引言

胃癌是癌症导致死亡的第二大原因，中国作为胃癌高发地区，约占全球胃癌人口的42%。现阶段，普通CT 是临床评价胃癌TNM 分期的重要手段。但能谱CT 能提供比常规CT 更多图像信息，并有效消除伪影、提高图像清晰度和解剖细节辨析度，对胃癌病灶的显示、分期、病理分型及分化程度的判断更具优越性。如何较好地发挥这些优势，优化能谱CT 的成像参数成为我们思考的问题。本项目通过比较胃癌能谱CT 在40～70 keV 单能量图及彩色编码碘融合图的显示效果来优化成像模式，并提高胃癌诊断信息的价值。

1 材料与方法

1.1 病例资料

选取2019 年6 月至2020 年11 月之间，在广州医科大学附属第一医院因胃痛、黑便等症状行腹部增强能谱CT 检查的患者，术前均未行放化疗。40 例患者经病理活检证实为胃腺癌，包括男25 例，女15 例，年龄31～83 岁，平均为（60.5±11.5）岁。

40 例病例中，28 例行手术切除，术后病理诊断均为胃腺癌，其中浸润胃壁达外周脂肪组织的共18 例，位于黏膜层和肌层的共10 例；另外12 例为胃镜活检，病理诊断为胃腺癌。本研究所有病例图像及胃癌病灶显示清楚，受检者均于检查前准备良好并签署知情同意书。

1.2 检查方法

所有病例均行GE 能谱CT 检查（Revolution CT256，GE Healthcare，USA）。扫描参数：管电压80 和140 kVp 瞬时切换，自动毫安秒技术，转速0.5 s/r，螺距0.992，探测器宽度80mm，矩阵512×512，扫描层厚0.625 mm，标准算法重建，层厚和层间距均为1.25mm。扫描方法：腹部平扫和增强三期扫描，扫描范围由膈顶至胃下缘，碘克沙醇（320 mgI/ml）1.2 ml/kg，流速4～4.5 ml/s，使用对比剂追踪触发技术，触发点为平膈面降主动脉（阈值180HU），动脉期后延时20 s 门脉期扫描，再延时40 s 静脉期扫描。

1.3 图像后处理

在AW4.7 工作站上，将原始数据导入能谱分析软件GSIvolume viewer，得到40～70 keV 的单能量图及对应融合图。融合图采用Rainbow 融合模式，碘图窗宽100 Hu，窗位30 Hu，融合图窗宽400 Hu，窗位40 Hu，色阶范围80～-20。在胃癌病灶内测量CT 值，ROI 选取实性成分，避开坏死、钙化、大血管和硬化伪影区域。在同层面竖脊肌位置，选取ROI 测量CT 值和标准差。ROI 范围在10～30 mm，形状和位置在动脉期和门脉期测量中保持一致。分别在40 keV 和70 keV 两组融合图上选取远离胃癌病灶的正常胃壁作为对照组。

1.4 数据测量计算和图像分析

测量和计算包括：（1）在40～70 keV 的双期图像上，每间隔10 keV 测量和计算病灶的CT 值、竖脊肌的CT 值、病灶信噪比（signal-noiseratio，SNR）。（2）病灶的对比噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR），计算公式：CNR=CT 值（病灶）-CT 值（同层面竖脊肌）/SD噪声值。SD 噪声值为同层面竖脊肌CT 值的标准差；（3）比较不同keV 时的CNR，并记录每个病灶最大CNR 值所对应的keV 值（即最佳keV 值）；（4）将最佳keV 值的单能量图及融合图、70 keV 单能量图及融合图（相当于120 kV 混合能量图），进行ROC 曲线主观评价。

三位放射科医师在同一窗宽窗位对40 和70 keV单能量图与融合图进行评价，为最大限度减少主观经验和阅片方法的影响，40 例胃癌病灶的40 和70 keV融合图及其对应的远离胃癌病灶的正常胃壁图像分两次阅片，病例被编为1～40 号，每个病例都有4 组图像：门脉期40 keV 融合图、70 keV 融合图及其远离胃癌病灶的正常胃壁图像。记录三位医师阅片的编号顺序和每例的图像种类并评分，包括：肯定是、可能是、不确定、可能不是和肯定不是，分别记作5～1 分，并作相应评分汇总，结果采用三位医师总评分的平均分。

1.5 统计学分析

使用SPSS 22.0 进行统计学分析，在动脉期和门脉期双期图像上，对胃癌病灶在双期图像上的CNR和SNR 进行独立样本t 检验。当p＜0.05 时，表示存在统计学差异。40 和70 keV 单能量图与融合图采用SPSS 22.0 软件进行ROC 分析，并绘制ROC 曲线图。

2 结果

2.1 最佳keV、SNR、CNR

40 例胃癌病灶中，在同一窗宽窗位水平下，40～70 keV 图像中，门静脉期40 keV 单能量图像的CNR效果最佳（图1），40 keV 单能量图像的动脉期和门静脉期平均CNR 分别为2.82±1.52 和5.01±2.35。门脉期最佳CNR 值高于动脉期，因此其显示病灶增强效果最佳，病灶与正常组织间的密度差异最大，可以更好显示病灶的轮廓和边缘。

图1 女，61 岁，胃窦癌，门脉期70 keV（a 图）和40 keV 单能量图像（b 图），病灶在40 keV 单能量图中与周围组织分界最清晰。

图1 胃窦癌

2.2 门脉期70 keV、40 keV 单能量图和融合图ROC 曲线分析

采用门静脉期70 及40 keV 单能量融合图（图2）作ROC 分析的主观评价，70 及40 keV 融合图曲线的Az 为0.875 和0.908，两种图像的曲线下面积Az 不同，有显著统计学差异（配对t 检验，P＜0.05）。因此，40 keV 融合图能更好显示胃癌病灶（图3）。

图3 40 keV 和70 keV 融合图的ROC 曲线比较

图2 女，61 岁，胃窦癌，门静脉期70 keV 单能量融合图（a 图）和40 keV 单能量融合图（b 图）对比。

图2 胃窦癌对比

3 讨论

3.1 双能量CT 多参数在胃癌诊断中的价值

双能量CT 扫描成像与传统CT 扫描不同，其通过后处理可得到多个参数如碘基图和水基图、能谱曲线、多个keV 单能量图和融合图等。这些参数结合CT形态学特征能够提高早期胃癌的检出率、有助于早期胃癌的定性及定量诊断。碘基图中的碘浓度间接反映肿瘤血供情况，可用于肿瘤诊断、化疗疗效及肿瘤分化程度的评估。安岁萌等研究发现，肿瘤分化程度越低，摄取碘越多，标准化碘浓度越大，与细胞异型性增加存在明显联系。单能量图像为单一能量水平下的X 线衰减图像，物质的衰减系数取决于其本身密度，可有效消除硬化伪影，改善图像质量，并得到准确的CT 值，不受扫描模式等因素影响，结果更为一致和可靠，可提高准确率。吉玉刚等研究发现，低keV 时可以将不同组织间的细微差别加以放大，从而有利于不同组织的鉴别。

3.2 不同keV 单能量图与融合图的优选及胃癌诊断的应用

CT 能谱成像重建出的不同keV 单能量图像，对图像噪声的影响和对病变组织的辨析度不同。张静等人发现，胰岛素瘤在动脉期及门静脉期最佳单能量图像分别集中在44～60 keV 和45～70 keV 两个区间。王鑫毅等认为，胃癌平均CNR 曲线显示动脉期最佳CNR 在60 keV，门脉期最佳CNR 在50 keV，门脉期的CNR 值要高于动脉期，门脉期可得到更好的对比和噪声值。本研究中，胃癌病灶在动脉期和门脉期均以40 keV 单能量图显示最佳，其中门脉期显示更佳。门脉期40 keV 和70 keV 融合图进行主观评价的ROC 曲线比较，40 keV 融合图的Az 高于70 keV 融合图。提示门脉期40 keV 单能量图及融合图的CNR 最高，其融合图能更好显示胃癌病灶，可增加诊断信息。本研究发现门脉期40 keV 单能量图较动脉期40 keV单能量图的CNR 高。本研究得到70 keV 和40 keV 融合图均有较高的诊断效能，可能和选取的病例肿瘤浸润范围较为局限有一定关系，另外病例的评分标准相对简单也有关系，进一步的研究需要增加病例的数量，尝试发现其他更有效的能谱参数增加诊断信息。

综上所述，能谱CT 门静脉期的40 keV 单能量图的CNR 值较高，病灶与正常组织间差异较大，其彩色编码碘融合图图像质量也较好，能提高胃癌病灶的显示和诊断信息。