徐曉莉，宋 偉，隋 昕，宋 蘭，黃 耀，王 曉，金征宇

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京100730

肺癌是國內(nèi)外最常見的惡性腫瘤，高居男女性惡性腫瘤發(fā)病率、死亡率的首位[1]。CT檢查在肺癌檢出、鑒別診斷、分期及治療評估中至關(guān)重要。傳統(tǒng)胸部增強CT可提供病變形態(tài)學(xué)征象及強化方式、程度等信息，通常為肺癌患者的首選檢查。但臨床上，CT征象評估為定性評價，存在主觀性，且不同病變CT征象存在重疊，使評價準(zhǔn)確性受限。此外，測量病變強化值時，由于所勾畫的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)在兩次CT掃描圖像上無法完全重疊，測量誤差不可避免。雙能量CT應(yīng)用兩種不同能量的X線束掃描，可獲得物質(zhì)選擇性圖像(碘圖、虛擬平掃圖像)或能譜圖像(單能譜圖像)，一站式進(jìn)行形態(tài)學(xué)定性、碘參數(shù)定量分析，后者僅需勾畫1次ROI，且可一定程度上反映腫瘤血管生成水平及代謝改變[2]。近年來，雙能量CT在腫瘤評估方面的應(yīng)用成為熱點[3]，本文針對雙能量CT技術(shù)及近年來在肺癌中的應(yīng)用、未來發(fā)展前景進(jìn)行概述。

雙能量CT基本原理及技術(shù)優(yōu)勢

基本原理傳統(tǒng)單能量CT是通過多色譜X射線源采集圖像，基于組織結(jié)構(gòu)的密度值或病變與背景對比度差異檢出、鑒別病變。雙能量CT是在兩種不同能量譜下采集圖像，基于物質(zhì)對不同能量X線的光子衰減的差異，經(jīng)后處理可獲取物質(zhì)選擇性圖像及能譜圖像，包括碘圖、虛擬平掃、有效原子序數(shù)圖像、單能譜圖像、能譜曲線等，能夠一站式提供病變定性、定量信息。另外，單能譜圖像還可改善對比噪聲比、減少偽影，有利于病變檢出和定性[4]。

雙能量CT的優(yōu)勢(1)輻射劑量：雙能量CT的圖像采集是在高、低2個能量譜下獲得，實際患者所接受的輻射劑量并未成倍增長。另外，雙能量CT的多種技術(shù)可降低輻射劑量[5- 6]。目前，雙源雙能量CT的輻射劑量已經(jīng)減少到接近于/低于常規(guī)單能量CT，但單源雙能量CT無法應(yīng)用自動管球電流、電壓調(diào)制技術(shù)，因此輻射劑量略高[7]。最近，Kim等[8]應(yīng)用縱隔體模分析了雙能量CT低劑量掃描對測量碘相關(guān)參數(shù)的影響，結(jié)果表明，碘相關(guān)CT值、70 keV CT值及碘濃度均不受劑量影響，測量值穩(wěn)定，展現(xiàn)出雙能量CT低劑量掃描的應(yīng)用潛能。(2)虛擬平掃：目前研究認(rèn)為，虛擬平掃能夠提供常規(guī)平掃信息，可基本滿足臨床診斷要求，并且減少了輻射暴露及檢查時間。但由于濾過和重建算法不同，虛擬平掃與真正平掃的圖像質(zhì)量并非完全相同[9]。(3)對比劑用量減少：低keV水平X線束顯示碘密度增高，可增加含碘強化結(jié)構(gòu)的對比度，包括血管和強化的組織結(jié)構(gòu)，而高keV水平會使開花偽影減少。因此，與120 kV單能量CT檢查碘負(fù)荷相比，雙能量CT可在保持同樣血管和組織對比度的情況下，使碘負(fù)荷降低[5]。(4)多參數(shù)、定量評估：雙能CT能夠有效識別和量化在病理過程中出現(xiàn)的異常物質(zhì)成分或造影劑，提供客觀、定量的多參數(shù)信息，包括碘濃度、單能譜CT值、能譜曲線斜率、有效原子序數(shù)等[10]，有研究發(fā)現(xiàn)肺癌雙能量CT參數(shù)與肺灌注CT參數(shù)有一定相關(guān)性，且前者輻射劑量明顯減低，提示其具備較高臨床應(yīng)用潛能[11]。(5)虛擬單能譜成像：與單能量CT的多色譜影像相比，虛擬單能譜圖像能更好地顯示線束細(xì)微的對比度，提高對比噪聲比，減輕線束硬化偽影、金屬偽影，優(yōu)化圖像質(zhì)量，便于常規(guī)臨床診斷信息的提取[12]。

雙能量CT常用參數(shù)不同廠家生產(chǎn)的雙能量CT商業(yè)名稱不同，西門子雙能量CT多稱為雙能CT，GE雙能量CT稱為能譜CT，實際上通指雙能量CT。目前，應(yīng)用于臨床的雙能量CT設(shè)備主要包括：西門子雙源雙能量CT(雙管球、單探測器)、GE單源快速管電壓切換雙能量CT(單管球、單探測器)及飛利浦光譜CT(又稱“三明治”探測器雙能量CT，單管球、雙探測器)[3]。雙源CT的管電壓有以下幾種組合：80/140 kV(第1代)，80/Sn140 kV，100/Sn140 kV(第2代)及70/Sn150 kV、80/Sn150 kV、90/Sn150 kV、100/Sn150 kV(第3代)，第2代、第3代雙源CT系統(tǒng)在高能X線球管前端安裝了錫濾線板，可更好地分離高低能譜X射線。單源快速管電壓切換雙能量CT應(yīng)用80和140 kV管電壓快速切換進(jìn)行掃描。光譜CT 應(yīng)用120或140 kV管電壓掃描，兩個探測器由不同物質(zhì)組成，上層吸收并測量低能光子，下層吸收高能光子[3，6]。

雙能量CT在肺癌中的應(yīng)用及發(fā)展前景

肺結(jié)節(jié)鑒別診斷多位學(xué)者的相關(guān)研究肯定了雙能量CT在肺結(jié)節(jié)良惡性鑒別方面的應(yīng)用價值。Hou等[13]應(yīng)用能譜CT動、靜脈雙期掃描鑒別肺良惡性腫塊，測量病變中心及外周感興趣區(qū)70 keV單能譜CT值、碘濃度(iodine concentration，IC)、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(normalized iodine concentration，NIC)及能譜曲線斜率(slope of spectral attenuation curves，λHU)，結(jié)果表明，肺癌病變中心區(qū)70 keV單能譜CT值、NIC及λHU雙期均低于炎性腫塊，肺癌外周與中心區(qū)70 keV單能譜CT差值高于炎性腫塊，與腫瘤內(nèi)部壞死較多有關(guān)。其中，靜脈期病變中心區(qū)NIC在良惡性鑒別腫塊中診斷效能最高，受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線下面積為0.96，NIC以0.34為界值，診斷敏感度86%，特異度100%。另有學(xué)者應(yīng)用類似方法鑒別肺部良惡性病變，不同之處在于該研究將ROI置于病變密度相對均勻的區(qū)域，結(jié)果表明，惡性病變70 keV單能譜CT值、NIC及λHU均高于良性病變，靜脈期NIC鑒別良惡性病變診斷效能最高，ROC下面積為0.96，NIC以0.3為界值，敏感度達(dá)93.8%，特異度85.7%[14]。以上研究均可定量反映出肺惡性病變內(nèi)部血供及毛細(xì)血管通透性高于良性病變的特性，與既往肺結(jié)節(jié)動態(tài)灌注研究[15]結(jié)果一致。此外，Schmid-Bindert等[16]發(fā)現(xiàn)，非小細(xì)胞肺癌碘相關(guān)CT值與PET-CT 最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值呈中等相關(guān)，認(rèn)為雙能量CT可能是評估病變代謝活性、療效反應(yīng)的有效手段。

磨玻璃密度結(jié)節(jié)(ground glass opacity，GGO)內(nèi)部含氣體、密度不均，常規(guī)增強CT難以評估其有無強化及強化程度。雙能量CT除了可評估實性結(jié)節(jié)，還可評價GGO強化程度。通過改變后處理中3種基物質(zhì)設(shè)定(將碘、軟組織和脂肪改為碘、軟組織和氣體)，可避開病變內(nèi)氣體對測量的影響，使碘相關(guān)參數(shù)測量準(zhǔn)確，有效反映病變強化程度，為GGO鑒別診斷及侵襲性評價提供客觀定量的評估手段[17-18]。

評價肺癌侵襲性及鑒別肺癌亞型近年來，雙能量CT在肺癌侵襲性、分化程度評估及肺癌亞型鑒別中的應(yīng)用成為研究熱點。有學(xué)者應(yīng)用能譜CT掃描探究非小細(xì)胞肺癌血管生成表達(dá)因子與雙能量定量參數(shù)之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)病變血管內(nèi)皮生長因子或低氧誘導(dǎo)因子- 1α與雙能量參數(shù)呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)0.4～0.6，提示雙能量CT定量參數(shù)能夠一定程度上反映病變血管生成水平及預(yù)后[19-20]。Son等[18]應(yīng)用雙源CT探究碘定量參數(shù)鑒別侵襲性肺腺癌與非侵襲性或微小浸潤型腺癌的應(yīng)用價值，結(jié)果表明虛擬平掃可預(yù)測磨玻璃密度肺腺癌的侵襲性，當(dāng)聯(lián)合碘增強圖像評價時，診斷效能可進(jìn)一步提高，由0.888提高至0.959。另外，Shimamoto和Iwano[21]分析了不同分化程度肺癌實性結(jié)節(jié)的雙能量參數(shù)有無差異，發(fā)現(xiàn)雙能量參數(shù)能夠反映腫瘤分化程度，分化差者碘濃度較低，可能與腫瘤內(nèi)部壞死及纖維化程度較高有關(guān)。在肺癌亞型評估方面，有學(xué)者應(yīng)用雙源雙能量CT或能譜CT定量參數(shù)鑒別肺腺癌與鱗癌，均認(rèn)為雙能量CT參數(shù)對二者有鑒別價值[22-23]，但Li等[24]研究表明，肺腺癌與鱗癌IC、NIC差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，結(jié)果存在爭議，未來尚需大樣本、前瞻性研究進(jìn)一步驗證。另外，目前尚缺乏有關(guān)雙能量CT鑒別小細(xì)胞肺癌與非小細(xì)胞肺癌、非小細(xì)胞肺癌基因突變亞型的應(yīng)用研究，未來可進(jìn)一步拓展研究。

肺癌分期肺癌準(zhǔn)確分期有助于臨床早期制定治療方案、評估預(yù)后，雙能量CT在腫瘤TNM分期中呈現(xiàn)出一定優(yōu)勢。T分期方面，Shimamoto等[25]研究認(rèn)為肺癌實性結(jié)節(jié)雙能量CT參數(shù)可預(yù)測肺癌局部侵犯，包括血管、淋巴道或胸膜受累，ROC分析診斷效能達(dá)0.781。N分期方面，Li等[24]應(yīng)用雙源CT掃描分析了61例非小細(xì)胞肺癌患者縱隔淋巴結(jié)碘濃度與轉(zhuǎn)移的相關(guān)性，結(jié)果表明轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的IC、NIC均低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，IC、NIC診斷肺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的敏感度分別達(dá)80%、75%，特異度65%、75%。饒艷鶯等[26]進(jìn)一步分析縱隔淋巴結(jié)碘濃度聯(lián)合淋巴結(jié)短徑評估縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷效能，結(jié)果表明結(jié)合兩種診斷標(biāo)準(zhǔn)，敏感度可達(dá)87.5%，特異度96.2%。近期，Rizzo等[27]應(yīng)用雙能量CT評估轉(zhuǎn)移、非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)碘分布、碘攝取量的差異，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)碘含量明顯低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，該研究進(jìn)一步分析了淋巴結(jié)的病理結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)內(nèi)部血供不均，由中心向外周遞減，而轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)內(nèi)腫瘤血管畸變、僅單層內(nèi)皮構(gòu)成，腫瘤將淋巴結(jié)正常血管結(jié)構(gòu)推向外周，使其強化程度趨于均勻，但血供水平低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，與雙能量測量結(jié)果一致。此外，雙能量CT還可用于評價肺癌M分期，例如遠(yuǎn)處骨轉(zhuǎn)移[28-29]，未來還可探究雙能量CT對肺癌其他部位遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的鑒別價值。

治療療效評估肺癌療效評估是雙能量CT非常有發(fā)展前景的應(yīng)用方向之一，尤其在抗血管靶向治療方面。常規(guī)肺癌療效評估手段為實體瘤療效評價標(biāo)準(zhǔn)(response evaluation criteria in solid tumors，RECIST)，依據(jù)病變徑線變化判斷治療療效。但在靶向治療過程中，腫瘤易出現(xiàn)囊變、出血、壞死及假性增大，RECIST會誤認(rèn)為病變進(jìn)展，致使療效評價不準(zhǔn)確。雙能量CT可以簡單、有效地提供不同病變或病變治療前后的碘含量參數(shù)，定量反映腫瘤內(nèi)血管生成水平及其變化。Baxa等[30-31]應(yīng)用雙期雙能量CT掃描，評估靶向治療前后非小細(xì)胞肺癌、化療前后淋巴結(jié)碘攝取值變化，以RECIST為金標(biāo)準(zhǔn)，分為有效組、無效組，發(fā)現(xiàn)治療后有效組碘攝取值明顯降低，而無效組變化不大或升高，與RECIST一致。此外，初治前有效組肺癌碘含量明顯高于無效組，可用于預(yù)測治療療效。除評估靶向治療外，另有學(xué)者應(yīng)用雙能量CT評估肺癌放療、化療療效，同樣證實雙能量參數(shù)在評價、預(yù)測肺癌放療或化療療效的應(yīng)用價值[32-33]。

肺功能評估準(zhǔn)確評估肺通氣灌注功能，對臨床評價肺癌患者術(shù)前、術(shù)后肺功能有重要意義。多項研究表明，雙能量CT碘增強圖像可有效評估肺灌注功能，其評價準(zhǔn)確性甚至優(yōu)于核素灌注顯像[34]。另外，通過觀察肺實質(zhì)碘濃度及血管內(nèi)充盈缺損，雙能量CT碘增強圖像還有助于早期檢出肺癌患者肺栓塞、評估預(yù)后。由于氙氣的原子序數(shù)與碘相近，有相似的X光吸收特性，因此，經(jīng)氣道吸入氙氣，行氙氣增強肺通氣顯像，可評價肺通氣功能[7]。盡管氙增強雙能量CT有較好應(yīng)用前景，但由于技術(shù)難度大、氙氣昂貴、可引起呼吸抑制等劣勢并未廣泛應(yīng)用。穩(wěn)定的氪或氙與氪的混合氣體可能更安全，但目前仍處于研究階段[35]。

總結(jié)與展望

雙能量CT掃描程序簡便、快速，可一站式獲取包括CT形態(tài)學(xué)征象、客觀定量參數(shù)在內(nèi)的多種信息，相對常規(guī)CT評估更客觀、準(zhǔn)確，在肺癌鑒別診斷、分期、治療評估及肺功能評價等方面具有一定的應(yīng)用前景。

目前，雙能量CT在肺癌中的應(yīng)用尚處于研究階段，且存在相關(guān)研究空白，包括肺GGO的檢出、鑒別診斷、肺癌基因突變亞型的鑒別、肺癌多種治療療效評估的可行性等，需進(jìn)一步挖掘雙能量CT在肺癌中的應(yīng)用潛能。此外，仍需驗證碘相關(guān)參數(shù)測量的一致性、穩(wěn)定性，包括觀察者間、觀察者內(nèi)一致性等。在技術(shù)方面，光子計數(shù)探測器CT成為當(dāng)前的技術(shù)研究熱點，通過計算離散光子的相互作用及每種能量下單個光子的吸收程度，光子探測器能夠獲取更多細(xì)節(jié)信息，使對比噪聲比增加、空間分辨率更高、物質(zhì)分解能力更優(yōu)、輻射劑量更低。但目前光子計數(shù)CT臨床應(yīng)用經(jīng)驗非常有限[3]。未來，隨著雙能量CT數(shù)據(jù)后處理算法、掃描序列的優(yōu)化及光子計數(shù)探測器技術(shù)的發(fā)展，有望獲得更準(zhǔn)確、詳細(xì)的病變信息及更廣泛的應(yīng)用?？傊p能量CT的技術(shù)進(jìn)步及其在肺癌應(yīng)用中的不斷探索，有助于充分驗證雙能量CT的臨床實用價值及適用范圍，進(jìn)而推動雙能量CT評估肺癌的臨床應(yīng)用。