歐陽(yáng)愛(ài)梅，蘇新友，魏兆龍

（濟(jì)南市中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心，山東 濟(jì)南 250013）

能譜CT是一種具有嶄新能譜成像功能的MSCT，它將CT從單參數(shù)（CT值）成像轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄥?shù)（不同keV下的CT值、多種基物質(zhì)密度和有效原子序數(shù)）成像，實(shí)現(xiàn)了CT質(zhì)的變革，成為CT研究的熱點(diǎn)。

目前臨床中能譜成像應(yīng)用較廣泛的主要是寶石能譜CT，自2009年底進(jìn)入臨床應(yīng)用以來(lái)，已經(jīng)在全身各系統(tǒng)病變的診斷中獲得了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)主要對(duì)寶石能譜CT在腫瘤診斷治療中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 能譜CT成像原理

CT是通過(guò)測(cè)量X線在物體中的吸收來(lái)進(jìn)行成像的，這種吸收又是通過(guò)光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)共同完成。由于這種物理過(guò)程的存在，人們發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)的吸收隨X線能量的變化而變化，不同物質(zhì)變化程度不同，而且任何物質(zhì)都有其特征性的X線吸收曲線。利用兩種不同能量的X線對(duì)同一種物質(zhì)進(jìn)行成像時(shí)，就有可能確定一個(gè)吸收曲線，繼而確定這個(gè)吸收曲線所對(duì)應(yīng)的物質(zhì)。依據(jù)已知的物質(zhì)（如碘、水）不同單能量下的X線吸收系數(shù)，可以計(jì)算并重建各種單能量（如40keV、41 keV、42 keV……140 keV）下的CT圖像，以及不同物質(zhì)（如碘、水）密度的CT圖像。這就是能譜CT成像的物理基礎(chǔ)[1]。能譜CT可以提高圖像質(zhì)量，消除硬化偽影，對(duì)病灶檢出、定性等均有很高的價(jià)值。

2 能譜CT成像設(shè)備

2005年西門子公司率先推出具有雙能量減影功能的雙源CT，使得CT能夠逐步向功能成像、多參數(shù)成像邁進(jìn)。而2009年GE公司推出的寶石能譜CT則使能譜成像技術(shù)更加成熟。

目前能譜CT成像設(shè)備主要分兩種，一種是以西門子公司為代表的雙源雙能CT，一種是以GE公司為代表的快速能量切換單源雙能CT。西門子雙源雙能CT使用A、B兩個(gè)X線球管和對(duì)應(yīng)的探測(cè)器同時(shí)掃描，A球管使用140 kVp、FOV 50 cm，B球管使用80 kVp、FOV 26～33 cm， 兩個(gè)球管的光束在機(jī)架中心點(diǎn)處相互垂直，首先對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行重建獲得和兩個(gè)管電壓對(duì)應(yīng)的圖像，在此重建圖像基礎(chǔ)上進(jìn)行定量分析，實(shí)現(xiàn)基本的物質(zhì)分離，因高低電壓的X射線源同時(shí)掃描，輻射劑量有所增加，同時(shí)因兩球管的視野不同，在肥胖患者中可能造成視野缺失[2]。GE快速能量切換單源雙能CT使用單探測(cè)器、單球管，以兩峰值管電壓瞬時(shí)切換為特點(diǎn)，F(xiàn)OV均為50 cm，能幾乎同時(shí)、同角度進(jìn)行雙能量采樣，通過(guò)直接對(duì)兩組球管電壓下獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離和定量，該方式對(duì)探測(cè)器即時(shí)區(qū)分高低能譜的能力要求極高。此外，光譜匹配性、穩(wěn)定性、通透性也需充分考慮。

寶石能譜CT，它選用了具有高純度和高通透物理特性的寶石作為探測(cè)器材料，使探測(cè)器性能得到很大提高。同時(shí)，基于最新的CT系統(tǒng)，包括最新探測(cè)器、DAS系統(tǒng)、球管系統(tǒng)、瞬時(shí)高壓發(fā)生器以及迭代重建技術(shù)，以瞬時(shí)kVp（80/140）切換和寶石探測(cè)器為核心，進(jìn)行物質(zhì)空間的吸收投影數(shù)據(jù)到物質(zhì)密度投影數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，從而在準(zhǔn)確的硬化效果校正的基礎(chǔ)上得到準(zhǔn)確的能譜成像，具有較高的空間和密度分辨率，能夠反映物質(zhì)的本質(zhì)。

3 能譜CT在腫瘤診療中的應(yīng)用

3.1 腫瘤病灶尤其是小病灶的早期檢出

與其他影像方法相比，能譜CT成像的空間分辨率和時(shí)間分辨率更高，同時(shí)可以避免硬化偽影和容積效應(yīng)，并可以提供對(duì)比噪聲比最佳的單能量圖像及碘基圖像，強(qiáng)化碘對(duì)比劑的顯示，從而避免小病灶的遺漏和誤診，提高小病灶和多發(fā)病灶的檢出率。尤其是肝臟腫瘤，因其發(fā)病率高，病變復(fù)雜多樣，部分良、惡性腫瘤的密度相仿，強(qiáng)化方式相似，有時(shí)CT難以檢出。葉曉華等[3]對(duì)42例肝臟腫瘤患者行腹部能譜三期增強(qiáng)檢查，發(fā)現(xiàn)除動(dòng)脈期肝血管瘤和肝轉(zhuǎn)移瘤在70 keV和140kVp圖像中的檢出率相同外，不同腫瘤在不同時(shí)相70 keV圖像中的檢出率（78%～100%）均高于140 kVp圖像（65%～96%），小病灶（<1 cm）的檢出率增加更為明顯（分別為57%～100%和14%～91%）。因此，他們認(rèn)為70 keV單能量圖像通過(guò)改善圖像質(zhì)量，增加腫瘤與肝實(shí)質(zhì)的對(duì)比，有利于肝臟腫瘤的檢出，對(duì)檢出小病灶更敏感。程路得等[4]研究發(fā)現(xiàn)寶石能譜CT的GSI模式掃描重建65 keV的單能圖像可明顯提高乏血供肝癌的檢出率。其它部位腫瘤也有類似發(fā)現(xiàn)，薛蘊(yùn)菁等[5]研究發(fā)現(xiàn)能譜CT單能量成像和物質(zhì)分離技術(shù)能提高甲狀腺微小癌的檢出率和準(zhǔn)確性。林曉珠等[6]通過(guò)研究，也得出相似的結(jié)論，即寶石能譜CT可能提高富血供小腫瘤的檢出率。

3.2 腫瘤性病變的定性和鑒別診斷

能譜CT分析平臺(tái)可以通過(guò)物質(zhì)分離技術(shù)、能譜曲線及有效原子序數(shù)，對(duì)組織成分來(lái)源進(jìn)行有效的鑒別，明確判斷對(duì)比劑（碘）的分布以及病灶囊性成分。能譜CT基物質(zhì)成像通過(guò)水基圖像、碘基圖像和鈣基圖像，可以判斷病灶是否有碘攝入及是否含水、含鈣等，這有助于對(duì)腫瘤來(lái)源性質(zhì)做出正確診斷。

我們知道，顱內(nèi)腫瘤常合并出血、囊變、鈣化，而新鮮出血、鈣化和對(duì)比劑有時(shí)由于密度相近（CT值相同）而難以鑒別，為顱內(nèi)腫瘤的診斷帶來(lái)一定的困擾。Kim等[7]的研究顯示結(jié)合能譜CT碘基物質(zhì)密度圖像和虛擬平掃圖像，可明確判斷顱內(nèi)出血灶和腫瘤病變，鑒別顱內(nèi)腫瘤出血和單純性出血。Kamalian等[8]的研究結(jié)果與之相似，能譜CT可以區(qū)分頭部出血、鈣化和對(duì)比劑，從而為中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的診斷和鑒別診斷提供更可靠的依據(jù)。

臨床上甲狀腺結(jié)節(jié)非常多見(jiàn)，約半數(shù)成人在影像學(xué)檢查中可發(fā)現(xiàn)甲狀腺結(jié)節(jié)，其中約7%屬于惡性。對(duì)良性甲狀腺結(jié)節(jié)僅需內(nèi)科治療或定期觀察，而惡性結(jié)節(jié)則需盡快手術(shù)切除，因此，及時(shí)正確判斷結(jié)節(jié)的良惡性非常重要。目前甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)的術(shù)前判斷主要依賴超聲、核醫(yī)學(xué)、MRI、CT等影像學(xué)檢查，特異性有限，即使聯(lián)合應(yīng)用誤判仍不可避免。寶石能譜CT能夠重建40～140 keV范圍內(nèi)的單能量圖像，并可進(jìn)行基于組織成分的物質(zhì)分離，定量測(cè)量組織內(nèi)水、鈣或碘等的含量，為甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性判斷提供了可靠的依據(jù)。李銘等[9]對(duì)97例新鮮的甲狀腺結(jié)節(jié)標(biāo)本進(jìn)行了能譜成像，統(tǒng)計(jì)分析顯示結(jié)節(jié)性甲狀腺腫和乳頭狀甲狀腺腺癌，濾泡狀腺瘤和乳頭狀甲狀腺腺癌之間的碘濃度和有效原子序數(shù)差異顯著（P<0.001），而正常甲狀腺組織之間的碘濃度和有效原子序數(shù)無(wú)顯著性差異（P>0.10）。

孤立性肺結(jié)節(jié)（SPN）一直是CT診斷的難題之一。以往主要靠肺結(jié)節(jié)的形態(tài)和灌注特征進(jìn)行鑒別，特異性一直不理想。能譜CT碘基圖像[10-11]可以快速準(zhǔn)確評(píng)估肺結(jié)節(jié)內(nèi)是否有碘（對(duì)比劑）的攝入，應(yīng)用碘含量測(cè)定，對(duì)鑒別不同來(lái)源的SPN有較大意義，可以提高SPN良惡性鑒別診斷的敏感性及特異性。

肝臟是腫瘤好發(fā)部位之一，肝臟腫瘤CT平掃均為低密度，增強(qiáng)后，其影像表現(xiàn)有一定的重疊，有時(shí)鑒別困難。Lv等[12]應(yīng)用GSI對(duì)49名患者進(jìn)行肝臟掃描，發(fā)現(xiàn)平掃時(shí)肝血管瘤的碘濃度、能譜曲線斜率和有效原子序數(shù)高于肝癌，鑒別肝癌和肝血管瘤的敏感性和特異性為61%和82%；聯(lián)合應(yīng)用門脈期的標(biāo)化碘濃度（NIC）和病灶與正常肝實(shí)質(zhì)碘濃度比值（LNR），鑒別肝血管瘤和伴肝硬化的肝癌的敏感性和特異性可達(dá)到97%和100%，鑒別肝血管瘤和不伴肝硬化的肝癌的敏感性和特異性達(dá)93%和96%。Yu等[13]則發(fā)現(xiàn)能譜CT成像有助于增加肝臟病變的檢測(cè)能力，并準(zhǔn)確區(qū)分肝臟局灶性結(jié)節(jié)增生和肝癌。

肝硬化及肝癌患者均會(huì)發(fā)生門脈血栓或門脈癌栓，兩者的鑒別非常重要，因?yàn)榘l(fā)生門脈癌栓的患者不適宜進(jìn)行肝切除手術(shù)、移植、介入等，遺憾的是兩者的影像學(xué)表現(xiàn)存在交集，不能準(zhǔn)確鑒別。Qian等[14]的研究顯示以門脈期栓子碘濃度（IT）1.12 mg/mL作為閾值，鑒別血栓和癌栓的敏感性和特異性分別為100%和88.9%，是一種很有前途的新方法。

胰腺漿液性囊腺瘤與黏液性囊性腫瘤的生物學(xué)行為不同，其臨床治療方案和預(yù)后也不相同，因此，術(shù)前明確胰腺囊性腫瘤的性質(zhì)對(duì)于制定臨床處理方案非常重要。但寡囊型漿液性囊腺瘤在大體形態(tài)及影像學(xué)表現(xiàn)上與黏液性囊性腫瘤較為類似，術(shù)前往往不容易區(qū)分。林曉珠等[15]對(duì)27例胰腺囊性腫瘤進(jìn)行能譜CT掃描，結(jié)果顯示多參數(shù)聯(lián)合（年齡、癥狀、病灶大小、40～50 keV的CT值、有效原子序數(shù)、動(dòng)脈晚期碘（水）濃度及門脈期鈣（水）濃度）鑒別診斷寡囊型漿液性囊腺瘤與黏液性囊性腫瘤的準(zhǔn)確率可達(dá)100%。這說(shuō)明能譜CT成像多參數(shù)聯(lián)合診斷可以準(zhǔn)確區(qū)分胰腺寡囊型漿液性囊腺瘤與黏液性囊性腫瘤。

3.3 腫瘤分期和預(yù)后評(píng)價(jià)

隨著腫瘤治療手段及技術(shù)的發(fā)展，對(duì)腫瘤影像診斷要求越來(lái)越高，惡性腫瘤的侵及范圍、有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等對(duì)腫瘤的TNM分期非常重要，關(guān)系到是否手術(shù)、手術(shù)方式以及綜合治療方案的選擇。

對(duì)于胃腸道腫瘤，常規(guī)CT僅能依靠壁的異常增厚、異常強(qiáng)化來(lái)診斷，對(duì)于瘤周水腫與腫瘤分界難以界定；對(duì)于漿膜是否受侵則主要依靠鄰近脂肪CT值的異常來(lái)判斷，有時(shí)較為困難。能譜CT具有更加豐富的物質(zhì)分析工具，能譜曲線、有效原子序數(shù)、單能量圖像等為腫瘤的分期提供了可靠的依據(jù)。Pan等[16]研究發(fā)現(xiàn)單能量圖像可以提高N分期的準(zhǔn)確性，定量碘濃度測(cè)量有助于判斷胃癌分化程度及轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)。潘梁等[17]研究顯示能譜成像對(duì)判斷胃癌術(shù)前T分期的準(zhǔn)確率（82.69%，43/52）較混合能量圖像（71.15%，37/52）顯著提高，認(rèn)為單能量圖像及能譜曲線有助于提高胃癌術(shù)前T分期的準(zhǔn)確率。陳麗紅等[18]認(rèn)為胃癌病灶內(nèi)的碘濃度和碘濃度比均與其組織學(xué)分化程度相關(guān)；GSI圖像中的碘濃度，尤其是標(biāo)化后的碘濃度比能為術(shù)前定量評(píng)估胃癌分化程度提供新的指標(biāo)。

骨腫瘤的診斷中，常規(guī)CT顯示骨質(zhì)破壞較好，但對(duì)密度差別小的結(jié)構(gòu)顯示不佳，且易受硬化偽影的影響，對(duì)骨轉(zhuǎn)移和軟組織侵犯的范圍缺乏有效的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。能譜CT單能量圖像及物質(zhì)分離技術(shù)，提高了組織對(duì)比，且可以消除硬化偽影的影響，顯示組織細(xì)節(jié)。龐婧等[19]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，惡性骨腫瘤軟組織浸潤(rùn)及瘤周軟組織能譜CT表現(xiàn)與病理學(xué)相一致，可以正確區(qū)分腫瘤軟組織浸潤(rùn)、瘤周水腫和正常肌肉組織。Tanami等[20]利用寶石能譜CT研究，發(fā)現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移在脂（骨）基圖像上的平均脂濃度明顯高于正常椎體的脂濃度，可以用來(lái)診斷骨轉(zhuǎn)移。

淋巴結(jié)有無(wú)轉(zhuǎn)移是腫瘤分期的重要一環(huán)。常規(guī)CT主要依靠淋巴結(jié)大小、數(shù)目、形態(tài)及強(qiáng)化方式作出是否轉(zhuǎn)移的判斷，準(zhǔn)確性不高，存在較多假陽(yáng)性及假陰性，而且不同的原發(fā)腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷標(biāo)準(zhǔn)也不一致。與反應(yīng)性增生不同，轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)正常結(jié)構(gòu)被腫瘤組織侵犯和代替，其細(xì)微結(jié)構(gòu)及生物學(xué)行為表現(xiàn)與原發(fā)腫瘤一致，因此通過(guò)能譜曲線、CT值直方圖、基物質(zhì)定量分析等不但可以對(duì)淋巴結(jié)性質(zhì)進(jìn)行判斷，還可以對(duì)腫瘤與淋巴結(jié)的組織同源性進(jìn)行判斷，為腫瘤的分期提供了新的思路。劉金剛等[21]應(yīng)用能譜CT對(duì)4種腫瘤的腫大淋巴結(jié)進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)淋巴瘤、肺腺癌、肺鱗癌及膽管癌的碘含量中，除肺腺癌與肺鱗癌之間，其它各組之間的碘濃度差異顯著。

3.4 放化療療效評(píng)價(jià)及治療后的隨訪

腫瘤治療過(guò)程中，療效評(píng)估對(duì)個(gè)體化治療方案及時(shí)的修改與調(diào)整至關(guān)重要，可以最大限度的減少或避免治療副反應(yīng)，提高療效。CT是最常用的腫瘤評(píng)估和隨訪的影像工具，常規(guī)CT通常根據(jù)腫瘤大小及CT值的改變來(lái)評(píng)價(jià)，其敏感性及準(zhǔn)確性非常有限。一方面，腫瘤治療后形成的纖維灶與腫瘤殘留或復(fù)發(fā)在常規(guī)CT鑒別上存在局限性，同時(shí)常規(guī)CT觀察到的腫瘤大小及CT值的變化往往滯后于功能性改變 （如局部血供的下降），難以早期評(píng)估療效。能譜CT成像綜合分析平臺(tái)可以進(jìn)行準(zhǔn)確的碘水密度定量測(cè)量，準(zhǔn)確反映腫瘤血供，從而提供放、化療敏感性等反映療效方面的信息。Sun等[22]通過(guò)測(cè)量肺實(shí)質(zhì)內(nèi)碘濃度的分布，發(fā)現(xiàn)能譜CT可以定量評(píng)估肺癌引起的血流改變。張寬[23]研究也發(fā)現(xiàn)能譜CT碘水密度值可應(yīng)用于肺癌的療效評(píng)估。另一方面，腫瘤治療后經(jīng)常因植入的粒子、胃腸膽道支架、介入栓塞、吻合器等的運(yùn)用形成硬化偽影，導(dǎo)致病灶無(wú)法清晰顯示，而能譜成像可以有效的去除硬化和金屬偽影。Stein等[24]研究發(fā)現(xiàn)單能量圖像可以明顯降低金屬植入物的偽影，清楚顯示椎管及周圍結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)被偽影掩蓋的殘存腫瘤或復(fù)發(fā)腫瘤。Brook等[25]研究認(rèn)為能譜CT成像可以明顯降低金屬性放療標(biāo)記的偽影，清晰顯示復(fù)發(fā)腫瘤。

總之，雖然能譜CT成像在腫瘤中的應(yīng)用剛剛起步，目前尚無(wú)進(jìn)行腫瘤和正常組織物質(zhì)成分區(qū)分的權(quán)威性標(biāo)準(zhǔn)，但是越來(lái)越多的研究顯示能譜成像在腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)、來(lái)源、分期及隨訪等方面有著重大的突破性作用，隨著該項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和物質(zhì)能譜曲線的識(shí)別和定義，必定會(huì)給腫瘤的診療和隨訪帶來(lái)很大的幫助。

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