能谱CT等渗甘露醇胃肠低张造影诊断直肠癌分期

王传彬 WANG Chuanbin程 涛 CHENG Tao

论著

能谱CT等渗甘露醇胃肠低张造影诊断直肠癌分期

王传彬 WANG Chuanbin
程 涛 CHENG Tao

作者单位 安徽医科大学附属省立医院影像科 安徽合肥 230001

目的探讨能谱CT成像结合口服等渗甘露醇胃肠低张造影对直肠癌术前T、N分期的诊断效能。资料与方法47例经手术病理证实的直肠癌患者，均于CT检查前行口服等渗甘露醇溶液胃肠低张造影，并在能谱成像模式下行腹盆腔CT平扫及双期增强扫描，应用能谱分析软件获取直肠癌的最佳对比噪声比图像，评估T分期并与术后病理T分期进行对照；分别采用传统方法和能谱曲线法评估N分期并与术后病理N分期进行对照。结果① 47例患者均顺利完成检查，直肠充盈及病灶显示满意；②最佳单能量图像诊断直肠癌T分期的符合率为83.0%（39/47），与病理T分期相关性一般（Kappa=0.713，P＜0.001）；③传统方法诊断N分期的准确度、敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为78.72%、80.95%、76.92%、73.91%、83.33%，与病理N分期相关性一般（Kappa=0.574，P＜0.001）；能谱曲线法诊断N分期的准确度、敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为89.13%、75.00%、100.00%、100.00%、83.87%，与病理N分期相关性较好（Kappa=0.772，P＜0.001）。能谱曲线法对N分期预测的Youden指数高于传统方法（0.64比0.58）。结论 口服等渗甘露醇胃肠低张造影可提供良好的直肠背景，是一种安全可靠的直肠检查方法，结合能谱CT成像可显示病灶细节和判断淋巴结的同源性，从而有助于更准确地判断直肠癌术前T、N分期。

直肠肿瘤；体层摄影术，X线计算机；甘露醇；等渗溶液；肿瘤分期

直肠癌是消化道常见的恶性肿瘤之一，近年其发病呈逐年上升及年轻化趋势[1]。手术是直肠癌的主要治疗方式，如何选择治疗方案及预后与术前准确分期密切相关。2009年美国国立综合癌症网络（national comprehensive cancer network，NCCN）直肠癌指南明确提出准确的T、N分期对个体化治疗方案的选择具有重要意义，指南表明只要达到T3～4期或出现区域淋巴结转移的患者均应在术前进行新辅助放化疗[2]。CT 和MRI是目前最常用的两种影像评估方法，但总体研究结果并不理想。本研究基于充分的肠道准备，探讨能谱CT在直肠癌术前T、N分期的优势，以提高术前分期的准确性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选择2014年3—12月安徽医科大学附属省立医院收治的60例直肠癌患者，均经手术病理证实，剔除图像质量不佳、肠周结构紊乱者，最终纳入47例，其中男28例，女19例；年龄21～79岁，平均（59±12）岁。所有患者术前均未接受任何治疗，并于检查后1周内行外科手术治疗，术后病理明确T、N分期。手术按照全直肠系膜切除术原则，其中Miles 术16例，Dixon术24例，Hartmann术7例。

1.2 仪器与方法

1.2.1 检查前准备 包括：①清洁肠道：检查前2 d进食少渣及流质饮食，检查前一晚给予3 g番泻叶口服以清洁肠道，检查当天空腹；②肠道充盈及低张：以蒸馏水2000 ml稀释20%甘露醇250 m1配制成2.5%等渗甘露醇溶液2250 ml，嘱患者每次喝250 ml，90 min内分9次匀速喝完，无禁忌证者于扫描前15～20 min肌内注射盐酸山莨菪碱10～20 mg；③扫描前进行呼吸配合训练。

1.2.2 检查方法 采用宝石能谱CT（GE Discovery CT 750 HD）扫描仪，先进行平扫，然后采用高压注射器经外周静脉注入碘海醇注射液（300 mgI/ml）80～100 ml （1.2 ml/kg），流速3.0～4.5 ml/s，在能谱CT扫描（gemstone spectral imaging，GSI）模式下行双期增强扫描，动脉期30 s扫描，静脉期70 s扫描。扫描范围自膈顶至耻骨联合上缘水平。扫描参数：管电压80～140 kVp（0.5 ms瞬时切换），管电流600 mA，球管转速0.8 s/rot，准直器宽度为40 mm，螺距1.375∶1，层厚、层距5 mm，视野36 cm，标准软组织算法重建。扫描结束自动重建出常规混合能量图像（QC图像）和70 keV单能量图像，层厚0.625 mm。

1.3 图像评估 由2名经验丰富的主治医师采用双盲法进行图像分析。直肠癌TNM分期按照2009年美国癌症学会修订的第7版结直肠癌TNM分期标准[3]。因CT无法分辨直肠的各层结构，因此将T1、T2期合并为T1～2期。此外，本研究有或无淋巴结转移，因此分为N0组和N1～2组。

1.3.1 病理T分期标准 T1期：肿瘤局限于黏膜及黏膜下层；T2期：肿瘤达肌层；T3期：肿瘤穿透肌层达直肠周围脂肪；T4期：肿瘤侵犯其他邻近器官。

1.3.2 CT-T分期标准 T1～2期：病变段肠壁光整，肠周脂肪间隙清晰；T3期：病变段肠壁不光滑，凹凸不平，肠周脂肪间隙模糊；T4期：肿瘤侵犯周围脏器。

1.3.3 病理N分期标准 Nx：无法评估有无淋巴结转移；N0：无淋巴结转移；N1：1～3个淋巴结转移；N2：4个及4个以上淋巴结转移。

1.3.4 传统方法N分期标准 淋巴结短径＞5 mm；或淋巴结短径＜5 mm但边缘模糊，形态不规则，增强扫描后呈不均匀强化；成簇淋巴结≥3枚。

1.3.5 能谱曲线N分期标准 根据公式（1）计算能谱曲线斜率K，当原发灶与淋巴结的曲线斜率差＜0.2时[4]，认为直肠癌与淋巴结的能谱曲线走行一致，有淋巴结转移；反之则无转移。

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，计算直肠癌T、N分期的诊断准确度、敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值，以及N分期的Youden指数；将直肠癌CT-T分期、CT-N分期结果与病理T分期、N分期结果进行Kappa检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 组织病理学检查及T、N分期 47例直肠癌患者均顺利完成胃肠道造影检查，直肠扩张及对比良好；其病理组织类型、分化程度、术后T分期和N分期情况见表1。

2.2 能谱CT-T分期 见表2。其中2例T1～2期高估为T3期，3例T3期低估为T1～2期，1例T3期高估为T4期，2例T4期低估为T3期。最佳单能量图像诊断直肠癌T分期的符合率为83.0%（39/47），与病理T分期相关性一般（Kappa=0.713，P＜0.001）。

传统方法N分期和能谱曲线N分期结果见表3、4，其中传统方法N分期有6例N0期高估为N1～2期，4例N1～2期低估为N0期；能谱曲线N分期有5例N1～2期低估为N0期，见图1～4。传统方法诊断N分期与病理N分期相关性一般（Kappa=0.574，P＜0.001），能谱曲线法诊断N分期与病理N分期相关性较好（Kappa=0.772，P＜0.001）。能谱曲线法对N分期预测的Youden指数高于传统方法（0.64比0.58）。

表1 47 例直肠癌患者的病理类型、分化程度及术后T 分期、N 分期

图1 女，66岁，中分化直肠腺癌，T2N0期。病变段肠壁（星号）浆膜面光整，肠周脂肪间隙清晰，诊断为T1～2期，与病理结果一致；肠周2枚淋巴结（箭、箭头）短径分别为6.7 mm、6.8 mm，以传统方法均判断为转移性淋巴结（A）；2枚淋巴结的曲线斜率均为2.93，与直肠癌的曲线斜率（1.67）相差＞0.2，故以能谱曲线法则判断为阴性淋巴结，与病理结果一致，此外，这2枚淋巴结的能谱曲线相同，表明为同一性质来源可能（B）

图2 男，70岁，中-低分化直肠腺癌，T4N2期。肠周2枚淋巴结（箭、箭头）短径分别为4.5 mm、6.2 mm，以传统方法分别判断为非转移淋巴结（箭）和转移淋巴结（箭头，A）；2枚淋巴结的曲线斜率均为1.72，与直肠癌的曲线斜率（1.70）相差＜0.2，故以能谱曲线法均判断为转移性淋巴结，与病理结果一致（B）

图3 男，53岁，中分化直肠腺癌，T3N0期。肠腔充盈良好，肠周对比清晰，病变段肠壁左缘毛糙，见尖角样突起（箭），术前诊断为T3期，与病理结果一致

图4 男，70岁，中-低分化直肠腺癌，T4N2期。上段直肠癌，肿瘤累及膀胱顶部（箭），术前诊断为T4期，与病理结果一致

表2 能谱CT-T分期与病理结果对照及诊断效能

3 讨论

多层螺旋CT扫描速度快、分辨率高并具有强大的后处理技术，广泛应用于消化道疾病的诊治，并且在直肠癌术前评估中有重要作用[5]。然而，由于直肠本身解剖和功能因素的影响，其管腔常处于不清洁、收缩及蠕动状态，对直肠病变的显示产生较大影响，故清洁肠道后并使直肠充分充盈是检查成功的关键。能谱CT技术是近年的研究热点，但关于能谱CT成像结合口服等渗甘露醇直肠低张造影的研究较少，其对直肠癌分期的诊断价值值得探讨。

表3 传统方法N分期、能谱曲线N分期与病理结果对照

表4 传统方法N分期和能谱曲线N分期与病理结果对照的诊断效能

3.1 口服等渗甘露醇溶液胃肠道低张造影的价值 对于临床怀疑为直肠癌而行CT检查的患者，目前常用的准备方法是经直肠注水或气体，使局部直肠充分扩张，该方法效果良好，但由于涉及患者隐私，而且插管角度和深度不恰当易触碰肿瘤而造成肿瘤细胞脱落；此外，针对部分怀疑为直肠癌而实际为直肠以外肠管的病变，若不能充盈全部肠管，极易导致早期小病灶和多发病灶漏诊[5]。甘露醇味微甜，配成等渗溶液后不易被肠道吸收，经口服后患者容易接受，并可加快肠道蠕动，可有效缩短肠管充盈时间至1.5 h[6]。山莨菪碱副作用轻微，肌内注射15～20 min后可有效抑制肠蠕动产生的伪影。本组47例直肠癌患者经此法准备后进行CT扫描，图像显示全胃肠道均充分扩张，低密度的肠腔、强化的肠壁及腹腔脂肪组织之间对比良好，直肠肿瘤的腔内、外结构均显示清晰，能够轻松满足诊断要求及临床需要，并且患者无明显不适及并发症，均与既往研究结果[5-6]相符。

3.2 能谱CT诊断直肠癌T分期的价值 2009年，NCCN直肠癌指南提出准确的T分期对个体化治疗方案的选择具有重要意义，并认为只要达到T3～4期的患者均应于术前进行新辅助放化疗[1]，同时临床上大多数直肠癌均为T2期和T3期，因此CT分期的主要问题是鉴别T2期和临界T3期，鉴别两者较可靠的征象是肠壁外缘是否光整、有无肿瘤结节突入肠周脂肪，而病变肠管周围产生的索条或毛刺影并不足以作为肿瘤外侵的依据[7]，因为局部炎症、纤维化或血管病变均可产生此征象，是过度分期的主要原因。

能谱成像采用单球管瞬时切换技术实现了在0.5 ms内进行高低电压瞬时切换，从而产生40～140 keV的101个单能量图像，并可通过GSI viewer软件获取对比噪声比最佳的单能量序列图像，有效避免了X线的硬化伪影和容积效应，增加了病灶与周围组织的对比度，有助于观察肠壁浆膜面结构及显示外侵肿瘤结节，从而提高分期的准确性[5]。本组病例通过等渗甘露醇胃肠道低张造影结合直肠癌最佳CNR为65 keV的单能量图像，使得肿瘤与正常肠壁、肠腔对比良好，诊断直肠癌T分期的总符合率达83.0%（39/47），其中T1～2、T3、T4期的准确度分别为89.4%、83.0%、93.6%，均较既往文献[1-2]报道的传统CT-T分期的准确度有所提高，但与部分文献报道的直肠癌局部浸润高分辨MRI得到的结果仍有差距，尤以T3期为著[7-8]。结合CT图像与病理所见，本组2例T1～2期高估为T3期，可能与直肠周围炎症或呼吸伪影有关；1例T3期高估为T4期，可能与直肠周围直肠间隙狭窄及受CT固有分辨率影响有关；3例T3期低估为T1～2期，可能是由于肿瘤为早期T3期，对直肠壁的浸润灶微小有关，因而在浆膜外无任何改变。

3.3 能谱曲线与传统方法诊断直肠癌N分期的对比目前传统CT判断淋巴结是否转移尚无统一标准，较常用的指标包括淋巴结大小、密度、形态、强化及聚集方式[9]。淋巴结大小是目前最常用、最可靠的指标，其准确率为53%～85%[10]，但转移性淋巴结大小的临界值定为多少尚无统一标准，大部分学者以具体某个淋巴结短径作为标准，如10 mm、7 mm、5 mm、3 mm[11]；少数学者认为任何可发觉的淋巴结都应判断为转移。在早期解剖学研究中，Tsikitis等[11]认为超过50%的转移淋巴结短径＜5 mm，Kim等[12]认为86%的转移性淋巴结短径＜10 mm，部分短径＜5 mm，可见单纯依靠淋巴结大小并不能准确判断淋巴结的性质，容易错估微小的转移淋巴结。

关于淋巴结的形态、密度及强化方式，杨智钧等[10]认为，当淋巴结形态不规则、出现明显坏死或不均匀强化时，应判定为转移。然而在实际研究中，短径在1 cm以下的淋巴结几乎均为圆形或类圆形，并且很少出现坏死，增强扫描几乎均为均匀强化，良恶性淋巴结之间的差别甚微，本组仅1例出现环形强化的淋巴结。对于淋巴结聚集方式，周纯武等[9]认为≥3个的成簇淋巴结转移的可能性较大。本研究结合既往解剖学研究经验以淋巴结短径≥5 mm作为淋巴结转移的标准，并辅以形态、密度、强化、聚集方式等综合判断作为传统方法，诊断N分期的准确度、敏感度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别为78.72%、80.95%、76.92%、73.91%、83.33%，与既往研究结果[8-10]相符。

能谱曲线是物质随着X线能量变化而衰减产生的特定曲线，每一种物质均有其特有的能谱曲线[4]，并且在有限的疾病分类中，相同或类似的组织结构和病理类型具有相同或相似的曲线，因此能谱曲线在一定程度上能够判断物质的同源性，从而克服了仅依赖淋巴结形态学的传统诊断模式。由于转移癌与原发灶具有相近的组织特性及血供特点，能谱曲线在一定程度上可以从物质角度区分不同原因引起的淋巴结肿大，如转移性淋巴结、炎性淋巴结、反应性增生淋巴结或淋巴瘤等[1-2]，从而提高N分期的准确性。

本研究通过调整能量滚动条至淋巴结的最佳单能量水平，明显提高了图像质量及小淋巴结的检出率，并且忽略淋巴结的大小，使得所有能够放置ROI的短径＜5 mm的淋巴结均得到检验，解决了传统方法中将短径＜5 mm的淋巴结均定性为阴性的弊端，明显减少了假阴性结果，最终本研究以能谱曲线法判断N分期的准确度、特异度及阳性预测值分别为89.13%、100.00%、100.00%，均较传统方法明显提高，但本研究中能谱曲线法诊断N分期的敏感度及阴性预测值分别低于和稍高于传统方法，其原因可能是部分过小的转移淋巴结由于体积较小，所放置的ROI因受周围容积效应的影响而无法准确涵盖淋巴结的真实信息，使得能谱曲线发生变化而误判。因此，本研采用Youden指数这一能够综合考虑敏感度和特异度的指标，其较准确度能够更全面地反映检查手段的诊断效能[13-14]，本研究中能谱曲线法对N分期预测的Youden指数高于传统方法（0.64比0.58），故可推断能谱曲线法对直肠癌N分期的总体诊断效能优于传统方法。

然而，能谱曲线有其自身局限性，由于部分淋巴结坏死明显，在增强扫描后呈环形强化，对此类淋巴结无法放置准确的ROI，此时传统方法优于能谱曲线法，本组中有1例直肠区域淋巴结呈环形强化，因此未纳入能谱曲线组。

本研究的局限性在于：①样本量不足，未能将口服等渗甘露醇法与经典的直肠灌肠法进行对比研究；②未能将能谱CT评估直肠癌术前分期的价值与MRI进行对比研究。上述不足需要在今后的研究中扩大样本量和相关研究来完善。

总之，口服等渗甘露醇溶液胃肠低张造影结合能谱CT成像能够全方位显示直肠癌的大小、形态、位置、强化程度及腔内外侵犯情况，特别是在病灶细节及判断淋巴结同源性方面具有独特优势，进而能够为临床提供更准确的直肠癌术前T、N分期，是一种值得推荐的直肠癌术前检查方法。

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（本文编辑 张春辉）

Spectrum CT with Isotonic Mannitol Gastrointestinal Hypotonic Radiography in the Staging of Rectal Carcinoma

PurposeTo evaluate the diagnostic efficiency of spectral CT imaging combined with oral isotonic mannitol gastrointestinal hypotonic radiography in the diagnosis of preoperative T and N staging of rectal carcinoma.Materials and MethodsForty-seven patients with rectal cancer confirmed by surgery and pathology were included in this study,all the subjects underwent oral isotonic mannitol gastrointestinal hypotonic radiography prior to CT scan,then abdominal and pelvic plain and double-phase contrastenhanced CT scan in the spectral imaging mode was performed,the optimal contrastto-noise ratio imaging were got by the spectrum analysis software,then T-stage was evaluated and compared with pathological T-stage; N-stage was evaluated using both traditional method and the spectral curve method,and compared with pathological N-stage.Results①All the 47 patients were able to successfully complete the examination and the rectal filling and lesion display were satisfactory; ②the best diagnostic accuracy of T-stage by the monochromatic images was 83.0% (39/47),which had a general correlation with pathologic results (Kappa=0.713,P＜0.001); ③the accuracy,sensitivity,specificity,positive predictive value and negative predictive value of N-stage by the traditional method were 78.72%,80.95%,76.92%,73.91% and 83.33%,respectively,which had a general correlation with pathologic results (Kappa=0.574,P＜0.001); the accuracy,sensitivity,specificity,positive predictive value and negative predictive value of N-stage by the Spectral curve method were 89.13%,75.00%,100.00%,100.00% and 83.87%,respectively,which had a fair correlation with pathologic results (Kappa=0.772,P＜0.001). Spectral curve method had higher Youden index for N-stage evaluation than traditional method (0.64 vs. 0.58).ConclusionOral isotonic mannitol gastrointestinal hypotonic radiography can provide a good rectal background,and it is a safe and reliable method for rectal examination,when combined with spectrum CT imaging,it is able to display the detail of lesions and identity the homology of lymph nodes,which might help to make more accurate preoperative T,N staging of rectal carcinoma.

Rectal neoplasms; Tomography,X-ray computed; Mannitol; Isotonic solutions; Neoplasm staging

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.11.011

程 涛

Department of Radiology,Anhui Provincial Hospital,Anhui Medical University,Hefei 230001,China

Address Correspondence to: CHENG Tao E-mail: taocheng2022@163.com

R735.3+7；R730.42

2015-08-22

修回日期：2015-10-23

中国医学影像学杂志2015年 第23卷11期：839-843

Chinese Journal of Medical Imaging 2015 Volume 23(11): 839-843