CT能谱技术对伴有肝硬化的原发性肝癌优化成像的分析

王静等

[摘要] 目的 探讨CT能谱技术对伴有肝硬化的原发性肝癌成像图像质量的影响。 方法 对2013年1月～2014年1月在我院接受检查的16例伴有肝硬化的原发性肝癌患者的临床资料进行回顾性分析，通过进行CT能谱扫描，使用GSI（能谱分析软件）对能谱图分析，使用OPTIMAL CNR曲线最佳CRN单能量图像对肝脏的病变情况进行分析，分别算出单能量图像与混合能量图像的噪声比比值，然后使用t检验对其执行对比。 结果 在动脉期混合能量图像与最佳CNR单能量图像客观评价指标比较及门静脉期混合能量图像与最佳CNR单能量图像客观评价指标比较，差异均有统计学意义，由此可见单能量图像的成像质量要比混合能量图像的好很多，两组指标相比都有显著性差异（P<0.05）。 结论CT能谱技术可以显著提升在肝硬化基础上发展的原发性肝癌病变的图像品质，非常有利于提升诊断的准确率。

[关键词] CT能谱技术；原发性肝癌；肝硬化；能谱技术

[中图分类号] R735.7 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2015）08-0105-04

[Abstract] Objective To explore the effects of CT spectroscopy on image quality of primary hepatic carcinoma complicated with hepatic cirrhosis. Methods Clinical data of 16 patients with primary hepatic carcinoma complicated with hepatic cirrhosis who received examination in our hospital from January 2013 to January 2014 were retrospectively analyzed. CT spectroscopy was carried out， and the image was analyzed via GSI（an analysis software for spectroscopy）. The optimal CRN single energy image was obtained via OPTIMAL CNR curve， and the hepatic lesion was analyzed. Noise ratio of single energy image to mixed energy image was calculated respectively， and t-test was applied to compare the results. Results In the arterial phase mixed energy of image and the best CNR single energy image objective evaluation index and portal venous phase mixed energy of image and the best CNR single energy image objective evaluation index were statistically significant compared with single energy images， imaging quality so far better than mixed energy image， the indicators in the two groups had significant differences（P<0.05）. Conclusion CT spectroscopy is capable of significantly improving the imaging quality of primary two groups hepatic carcinoma developed from hepatic cirrhosis， which is of great value in enhancing the accuracy of diagnosis.

[Key words] CT spectroscopy； Primary hepatic carcinoma； Hepatic cirrhosis； Spectroscopy

由于原发性肝癌（伴有肝硬化）拥有发病率高、隐蔽性强、较多发、不易治疗、预后不良等特征，所以一直以来都是临床医生与影像科医生着重处理的疾病[1]。随着CT扫描技术的发展，动态强化CT扫描已成为诊断原发性肝癌的重要辅助方法之一，然而由于当前常规的CT扫描对伴有肝硬化的原发性肝癌病灶的早期诊断效果不够理想，如果只是利用提高造影剂的剂量、提升注射速度与延迟扫描时间等方式来提升诊断准确率，结果常常是不尽人意的[2]。本文现对2013年1月～2014年1月在我院接受检查的伴有肝硬化的原发性肝癌患者采用CT能谱技术进行成像的情况，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本组资料共计16例，均为2013年1月～2014年1月在我院接受检查的伴有肝硬化的原发性肝癌患者，其中男9例，女7例，年龄42～72岁，平均（59.9±3.8）岁。其中肝炎相关性肝硬化8例，酒精性肝硬化5例，胆源性肝硬化3例，所有患者病情均为首发，且都在进行CT扫描前与医院签领了知情同意书，所有病患都要通过术后病例活检与临床诊断来最终确诊。

1.2 CT能谱技术检查方法

采用美国GE公司生产的DiscoveryCT750 HD扫描仪。CT前30 min患者服用500 mL的泛影葡胺水，且都是从膈肌顶部水平扫描到肝下缘，平扫采用一般扫描模式，增强扫描门静脉期与动脉期时采用能谱扫描模式，延迟扫描时采用常规扫描模式[3]。所有扫描采用非离子造影剂，也就是浓度300 mg/mL、剂量80 mL、注射速度3.0 mL/s的碘普罗胺，增强扫描与延迟扫描的时间：动脉期增加成28 s，门静脉期是完成动脉期后的30 s，延迟期是完成门静脉期后的50 s。扫描层厚度5.0 mm，螺距0.984，扫描结束后得到层厚0.625 mm，140 kVp的混合能量图像与层厚为0.625 mm，65 keV的单能量图像。

利用GSI浏览器来处理动脉期、门静脉期的单能量图像，通过碘基图像的最大范围来查找病灶，通过OPTIMAL CNR曲线得出最佳CNR单能图像，利用感兴趣区法分别取与病灶在同一层面上的腹壁皮下脂肪组织、病灶附近肝组织、病灶的CT平均值，即分别在各个部位上测量3次，最后取其平均值，同样在门静脉期的混合能量图像（140 kVp）上也使用该方法来测量与病灶在同一层面上的腹壁皮下脂肪组织、病灶周围肝组织、病灶的CT平均值。

计算单能量图像与混合能量图像的对比度与噪声比，并把计算结果作为图像评价的客观指标。指标中的ROI0代表的是病灶的CT值，ROId代表的是病灶附近肝组织的CT值，SDn代表的是同层面图像上的平均噪声值，该研究所使用噪声都是与病灶在同一层面上的腹壁皮下脂肪组织[4]。

由影像科的3位医师（中级职称以上）使用三分法分别独立完成该组病患的CT扫描图像查看分析工作，其中三分法指的是通过好、普通、不好（对应数字为3、2、1）的评分方式来评价病灶清晰度、病灶边界和中心清晰度以及与病灶在同一层面上的肝组织噪声。查看分析图像时要将病灶放在相同的窗宽、窗位中进行，用观察结果的平均值做混合能量图像与单能量图像的主观评价指标[5]。

1.3 观察指标

观察并对比原发性肝癌患者在CT能谱技术的支持下检测得出的动脉期混合能量图像、最佳CNR单能量图像、门静脉期混合能量图像、最佳CNR单能量图像以及混合能量图像、最佳 CNR 单能量图像。

1.4 统计学处理

采用SPSS 13.0统计学软件。计量资料以（x±s）表示，采用t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1客观评价指标

动脉期混合能量图像与最佳CNR单能量图像客观评价指标比较，差异均有统计学意义，见表1。门静脉期混合能量图像与最佳CNR单能量图像客观评价指标比较，差异均有统计学意义。

2.2 主观评价指标

与上述数据类似，比较单能量图像和混合能量图像，虽然单能量图像中的病灶组织与病灶周围组织间的对比清晰度要明显高于混合能量图像，但是噪声也比较高。

3 讨论

肝硬化与伴有肝硬化的原发性肝癌的发病率较高。现阶段诊断这种肝癌的主要辅助方式是把动态增强CT扫描、MRI扫描与普通CT扫描进行对比，虽然其拥有很好的诊断效果与对比度，但是对于那些体质较差、年岁较高、配合能力不够好的患者来说，CT扫描的实用性显得更强些[6]。对于常规的动态增强CT扫描来说，从肝硬化发展成原发性肝癌的肿瘤细胞经常会表现出动脉期的强化程度不够、门静脉期与延迟期的密度下降不显著和病灶附近组织间的对比性不强等特点，非常容易出现误诊与漏诊，进而使患者错过最佳治疗期，严重制约预后。CT能谱技术的应用在很大程度上填补了CT常规技术的空白点[7]。CT能谱技术是一种新型的科学技术，虽然其在上世纪70年代时就已经被提出，但是由于科学技术还不够成熟，所以一直没有得到应用。之所以将CT能谱技术定义成新型技术，是因为其将常规的混合能量图像转变成了单能量图像，其不仅扫描到了常规图像，还扫描到了能谱的曲线、单能量的图像、有效的原子序数、基础物质的图像等，还能将物质分解，为组织做定性。CT能谱成像技术指的是在0.5 ms的时间内通过瞬时转换80 kVp与140 kVp的瞬时双电压来完成两组数据的采用，同时X线在依据已知物质能量变化关系的基础上，利用物质衰减曲线与两种能量的快速转换法来测算出另一物质对X射线的吸收量，绘制出单能量成像图[8]。由于CT能谱技术能够绘制出40～140 keV合计101个不一样能量的单能量成像图，所以该技术值得推广于各种疾病的诊断过程中。

3.1 能谱CT进一步优化了图像质量

在对比、优化健康肝组织与病变肝组织图像时，合适的噪声值与对比值可以使对比、优化工作事半功倍。有的学者认为低能量的图像可以提升图像的对比度（敏感度），但是伴随着对比度的提升，图像的质量会降低。也有些研究人士认为敏感度与图像质量不一定成反比，图像噪声值也不一定和图像能量成正比关系[9]。据有关研究证明，当CNR值在40～70 kVp范围内时大部分的图像质量呈现下降趋势，当CNR值在70～140 kVp范围内时大部分的图像质量呈现上升趋势，由此可推出当CNR值在70 kVp时，能量图像的质量与清晰度最佳[10]。所以当图像是70 keV图像时，可以通过完善图像质量来提升病灶与健康肝组织间的对比度，进而能够提升小肿瘤的检出率。因此，利用最佳CNR值得到的单能量图像不仅能够提升图像的对比度，还能照顾到图像中的噪声，为病灶的诊断提供更清晰、更准确的依据。

CT能谱技术的实现主要应用瞬时高低能量转换技术，只要扫描一次就能够得到与病灶相关的不同要求下的多种单能量图像与混合能量图像，然后通过OPTIMAL CNR曲线就得到病灶和病灶周围组织的最佳CNR单能量图像，进而展现出病灶的特征及病灶和病灶附近组织间的差异性。分析客观与主观评价的结论能够发现，利用OPTIMAL CNR曲线得到的单能量图像虽然能够增强肿瘤和肿瘤附近组织的对比度，但是伴随着能量下降，图像噪声也会显著提升[11]。而最佳CNR单能量图像却是一个能够使图像噪声与图像对比度实现平衡的能量图。另外经研究发现，在动脉期与门静脉期时，最佳CNR单能量图像主要集中在51～54 keV、66～70 keV的范围内，这也说明该图像并不是最低单能量图像[12]。

将动脉期和门静脉期的最佳单能量图像放在一起比较，则会发现图像的能级越低，噪声表现的就会越明显，另外基于肝脏肿瘤细胞的组织对比在动脉期时要比其在门静脉期时更为明显，所以其在动脉期的对比噪声表现出的幅度也就更大一些[13]。参与该次研究的16例中有3例的病灶在门静脉期表现出较高密度、等密度，因此还需要依据延迟期的图像来确诊，其余患者的病灶在动脉期时都呈现相对高密度，证明在确诊伴有肝硬化的原发性肝癌时动脉期图像的重要性（见封三图8）。此外，调节常规CT扫描的窗宽与窗位获取的图像远远不如CT能谱技术扫描出的最佳CNR图像，究其原因主要是因为：①虽然调整窗宽与窗位可以提升图像的对比度，但是其调整范围毕竟有限，致使调整后仍有很大一部分病灶不能被清晰地显现。②如果一味地提高对比度，图像的质量就会下降，进而会导致病灶不能被准确显示[14]。

3.2 肝癌治疗术后评估

由于肝癌病情的发展速度非常快，在临床上很多患者就诊时就是晚期或者是在肝硬化的基础上发展成了原发性肝癌，手术治疗的治愈率几乎为零，对于该类病患，现阶段正在大力推广肝动脉灌注化疗与碘油栓塞术的非手术治疗法，通过这些年的研究，该治疗方式的疗效不错[15]。尽管如此，但是还存在一些问题，如治疗后能否彻底切断癌细胞的供血、癌细胞在治疗后是否还存在活性。如果这些问题不能被及时解决，患者很有可能会错过进一步治疗的最佳时期。通常评价疗效时要依据常规CT扫描到的病灶内部与病灶周围的碘化油沉积状况来进行，碘油沉积的浓度、密度越高、越匀称，病灶的死亡率就愈高，而没有碘油沉积或者是碘油沉积不多的地方病灶存活率就愈高。同时由于栓塞剂容易对常规CT扫描图像产生干扰，容易在病变图像附近发生伪影，判断术后病灶变化情况时极易产生误导，如碘油沉积密度浓度高的区域内也可能有存活癌细胞，增强扫描门静脉期扫描到的病变也可能不是癌细胞而是炎性的肉芽组织，如果不能及时将碘油沉积区内的假阴性与炎性肉芽组织的假阳性辨别出来的话，就会造成误诊或漏诊。由于CT能谱技术采用的是碘水分离方式，其精度非常高，能够准确地将碘油沉积区和强化区显示出来，所以其能有效预防伪影造成的影响，并能够及时准确地为肝癌病患的术后治疗提供依据，另外CT能谱技术还能根据能谱曲线与碘含量等数据对癌细胞与栓塞部位作出定量评估。同时由于肝癌外科手术治疗后会在身体内植入金属物，所以给患者做术后常规CT扫描时，金属物的伪影也会影响病变的显示效果，而CT能谱扫描技术不仅能够有效消除金属物与硬化的伪影，还能显著提升单能量图像的清晰度与质量，所以其对残存癌细胞与复发癌细胞的发现率比较高。

总而言之，影像技术对于肝硬化及从肝硬化发展成原发性肝癌的诊断起着至关重要的辅助作用，不管是以前使用的常规CT扫描，还是发展后的动态增强CT扫描，还是现在大力推广的新型CT能谱技术，都是影像医生与临床医生的得力助手，是广大患者的福音。

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（收稿日期：2014-11-06）