能谱CT在评价植入125I放射粒子治疗肺癌的早期疗效中的应用

张铭 沈加林



能谱CT在评价植入125I放射粒子治疗肺癌的早期疗效中的应用

张铭 沈加林

目的 初步探讨能谱CT参数在植入125I放射粒子治疗肺癌的早期疗效评估中的应用。方法 收集经临床和病理证实的肺癌患者50例，其中腺癌35例，鳞癌15例。分别于CT引导下植入125I放射粒子治疗前及治疗后早期(<1个月)进行能谱CT增强扫描，获得动脉期、静脉期图像，得到碘基物质图像、水基物质图像、70keV水平的单能量图像和能谱曲线斜率，并对治疗前后的数据进行对比分析。结果 50例患者病灶经植入125I放射粒子治疗后的碘基值(iodine content,IC)、70keVCT值、能谱曲线斜率均较前明显减低，差异有统计学意义(P均<0.05)，水(碘)基含量均低于治疗前，动脉期水基值治疗前后的差异无统计学意义(P>0.05)，而静脉期水基值治疗前后的差异有统计学意义(P<0.05)。结论 能谱CT可反映125I放射粒子治疗前后病灶的血供特点及灌注程度变化，有助于125I放射粒子治疗肺癌的早期疗效评估。

肺癌；疗效评估；能谱CT；碘基值

全球每年因肺癌而死亡的病例达120万[1]依据中国肿瘤登记中心最新披露的研究数据显示，在我国肺癌的发病率与死亡率呈不断上升趋势，均已排在第一位[2]。125I放射粒子植入已经成为肺部恶性肿瘤的重要治疗手段。但是，肺部恶性肿瘤患者植入125I放射粒子治疗后疗效的早期评价依然缺乏较好的方法。宝石能谱CT(Discovery CT750 HD, GE Healthcare，Milwaukee，USA)最近几年才开始进入临床，通过其特有的物质分离技术，可分离出多种不同基物质图像数据(如水、碘、钙、脂肪等)，并且可以定量测定并分析基物质浓度值。本组研究回顾性分析50例肺癌患者125I放射粒子植入治疗前后的能谱CT相关参数，以初步探讨能谱CT相关参数在评价125I放射粒子植入治疗肺癌早期疗效中的应用价值。

资料与方法

一、一般资料

搜集上海交通大学医学院附属仁济医院东院肿瘤介入科2013年10 月至2014 年11月经病理证实的肺癌50例患者，其中男33例，女17例，年龄45-76岁，平均年龄(63±5.8)岁，包括腺癌34例，鳞癌16例；所有患者均行CT引导下经皮穿刺125I放射粒子植入治疗，并分别于粒子植入治疗前及治疗后1个月左右进行能谱CT检查。

二、检查方法

采用GE Healthcare Discovery HD 750 CT，对所有患者于粒子植入前及植入后行能谱CT增强扫描，即动脉期以及静脉期增强扫描。扫描参数如下：两种不同的管电压80kVp 与140kVp 瞬时切换，管电流600mA，层厚1.25mm，间隔1.25mm，矩阵512×512，螺距1.375 ∶1，转速0.8s/r。增强扫描使用非离子型对比剂优维显300mgI/mL，剂量70mL，加入30mL生理盐水，注射速度为4.0mL/s，动脉期、静脉期扫描时间分别为注射造影剂后25、55s。患者均签署知情同意书。

三、测量与分析

能谱CT扫描后的图像被传送到专业工作站AW4.4 上(GE Health-Care，USA)进行处理分析，生成碘—水基物质图像，载入宝石能谱成像浏览器(GSI viewer)软件上，选择碘基图像并对图像进行分析及数据测量：ROI占病灶实性成分70%以上，尽量避开囊变、坏死、钙化、血管区及粒子伪影区。测量ROI动脉期、静脉期70keV CT值(HU)，碘(水)基质浓度值及水(碘)基质浓度值(g/L)。在能谱图像上(40-140keV)获得病灶CT值衰减曲线，计算能谱曲线斜率，计算公式：斜率=(HU40keV-HU100keV)/|40keV-100keV|。

四、统计学分析

结 果

肺癌经125I放射粒子植入治疗前、后的能谱相关参数分析结果(见表1、图1)。经125I放射粒子植入治疗后，病灶动脉期、静脉期的碘(水)浓度、70keV水平CT 值及相关能谱曲线斜率均较治疗前减低，差异均有统计学意义(P均<0.05)。水(碘)基含量低于治疗前，动脉期差异无统计学意义(P>0.05)，静脉期差异有统计学意义(P<0.05)。

表1 肺癌经125I粒子植入治疗前后能谱CT相关参数

讨 论

125I粒子植入治疗是将放射性粒子永久性植入肿瘤病灶，利用其持续释放出的低能量γ射线，可有效杀灭肿瘤细胞并控制肿瘤细胞的再增殖、再修复。目前已成为不可切除肺癌和部分转移性肺肿瘤的有效治疗手段[3-4]。目前临床上主要应用常规胸部CT扫描[5],根据实体肿瘤治疗评价标准(RECIST)及WHO标准，主要以肿瘤病灶的体积的变化来评价治疗疗效。但是肿瘤组织代谢及生理功能的变化要早于肿瘤组织形态的变化。随着技术的发展以及研究的深入，对以形态学测量为基础的WHO及RECIST评估方法质疑之声越来越多[6]。这就使得临床迫切需要一种功能学的评价指标，可以在早期准确的对患者的125I粒子治疗效果做出评价。

能谱CT成像是近年来新兴的双能量成像技术，采用单X线管瞬时切换技术，获取2组不同能量数据，同时分别生成40-140 kev水平下的101组单能量图像，并得到物质的能谱曲线及物质分离图像，如水基图、碘基图等[7]。单能量图像不但能较好的消除硬化伪影，改善普通CT的CT值漂移，而且可以提高密度分辨率及信噪比，使病灶的显示更清晰[8-9]。放射性粒子会带来金属伪影，普通CT在测量肿块CT值时经常受到影响，而能谱CT单能A、B 粒子治疗前后能谱曲线；C、D 粒子治疗前后70KevCT值；E、F 粒子治疗前后碘(水)基图；G、H 粒子治疗前后水(碘)图量图像很好的解决这个问题[9]。物质的能谱曲线代表的是物质的CT值与X线能量的相关关系，反映的是该物质的衰减特性，不同的能谱曲线理论上对应着不同的物质。因人体组织含有大量的水，而造影剂又含有碘元素，故本组研究以碘一水作为基物质进行能谱成像，可较为准确、客观的反映病灶特点，并可对其进行定量分析[11-12]。

图1 患者男，62岁，左肺下叶腺癌

本研究对50例肺癌患者分别于125I粒子植入治疗前及治疗后的早期行能谱CT扫描，收集处理能谱相关数据，发现经植入125I放射粒子治疗后的碘基含量(iodine content, IC)、70keVCT值、能谱曲线斜率均较前明显减低。肺癌病灶由血管、肿瘤实质及间质组成，主要由支气管动脉供血，而恶性肿瘤大部分是血管生成依赖性疾病[13]，其血管分支较多、分布广泛，碘对比剂较易渗入至细胞外间隙，因此强化程度较高[14]，相应的病灶内的碘基质浓度也较高。肿瘤病灶经植入125I粒子治疗后，肿瘤局部因射线杀伤出现坏死，导致供血血管减少，血液灌注量下降，强化程度及碘基质浓度均相应降低。

在本研究中70keV图像测量CT值变化最显著。CT值测量受X线硬化效应[15]及125I放射粒子伪影影响，使常规扫描CT值测量不准确。特别是放射性粒子造成的金属伪影严重影响图像质量，为诊断及复查带来严重困难。能谱扫描得到相对纯净的单能量图像加上伪影消除技术(MARs)技术，能明显减轻伪影的影响，使CT值的测量更为精确[16]。在能量水平不同时，物质的衰减也不同，在某个特定的能量水平，肿瘤病灶与其周围实质脏器之间的衰减差别达到最大并且噪声最低，这一特定能量水平即为该病灶的最佳keV值，在该能量水平下的图像具有最佳对比噪声比，使病灶的检出率明显提高。研究显示在70keV 能量水平下图像的对比噪声比较高，而噪声较低[12]。因此本研究以70keV能量水平下得到的单能图像来分析病灶治疗前后相关参数的变化。本研究选取同一层面胸主动脉作对比参照，用病灶的碘基值除以同期同一层面的胸主动脉碘基值，获得标准化碘浓度，以减低个体差异对碘基值的影响。

能谱曲线是不同能量的X线束穿过物质后的CT值衰减曲线，因此理论上不同的组织的成分，其对应的衰减曲线也不相同，因此可应用能谱曲线的不同来区分不同组织成分[17]。谱曲线的差异一般以能谱曲线的斜率表述。因此，我们以(40-100keV)这一段能谱曲线斜率作为分析指标。肺癌病灶经植入125I治疗后，我们发现能谱曲线的斜率发生变化，依据之前的理论，说明病灶组成物质发生变化，可能是治疗后，病灶出现坏死以及血供、组织成分发生改变。水基值治疗后较治疗前降低，可能与肿瘤细胞坏死，血供减少，含水量也相应减少有关。而动脉期含水量的差异并无统计学意义，可能是因为动脉期扫描时间设置较早，适度延长动脉期扫描时间可能结果更准确。

本研究尚存在几项不足，首先本研究仅对肺癌植入125I放射粒子治疗后早期疗效进行评估分析，未对远期疗效用能谱CT进行分析研究。今后拟在病人术后进行长期随访。第二，未对肺癌病例各个病理分型做深入研究。

总之，能谱CT的单能量图像、能谱曲线、碘浓度、水浓度等相关参数在治疗前后的变化，代表病灶在治疗前后血供、组织成分的改变，对植入125I粒子治疗肺癌的早期疗效评估有一定的参考价值。

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Application of spectral CT in evaluating the early effect of CT-guided125I radioactive seed implantation for lung cancer

ZHANGMing,SHENJia-lin

RenjiHospitalAffiliatedtoMedicalCollegeofShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200127,China

Objective To explore the value of spectral CT in early efficacy evaluation of CT-guided125I radioactive seed implantation for lung cancer. Methods The study selected 50 patients with lung cancer, including 35 cases of adenocarcinoma and 15 cases of squamous carcinoma. All the patients were given CT-guided125I radioactive seed implantation before and early after treatment (<1month). By enhanced CT scan, their iodine-substance images, water-based images, 70keV energy CT value and energy spectrum curve slope at pulmonary artery phase and venous phase were acquired, and the differences of these parameters before and after treatment were statistically analyzed. Results The iodine (water) content at arterial phase and venous phase and energy spectrum curve slope of the lesions after125I seed implantation treatment were lower than those before treatment (allP<0.05). The water (iodine) content at arterial phase and venous phase was lower than that before treatment, but the difference at arterial phase were not statistically significant (P>0.05), and the difference at venous phase were statistically significant (P<0.05). Conclusion Spectral CT can reflect the changes of blood supply and perfusion degree of lung cancer before and after125I seed implantation treatment, which is helpful to evaluating the early efficacy of CT-guided125I seed implantation for lung cancer.

lung cancer; curative effect evaluation; energy spectrum CT; iodine value

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.02.003

200127 上海，上海交通大学医学院附属仁济医院肿瘤介入科

沈加林，E-mail:shengarlin@sina.com

2016-06-24]