能谱CT诊断直肠癌浆膜外浸润

李淑娟，杨鹏飞，鲁仁财，张夏，韩丹，赵卫

昆明医科大学第一附属医院医学影像科，云南昆明 650032；

直肠癌是最常见的胃肠道恶性肿瘤之一，也是造成癌症相关死亡的第二大原因[1]。直肠癌准确的术前分期不仅影响治疗方案的选择，也是评估患者预后的主要因素。传统CT、MRI判断直肠癌是否发生浆膜外浸润主要依据肿瘤的形态学表现，常不能准确区分肿瘤周围炎症反应、纤维增生以及肿瘤对周围组织的浸润，是导致直肠癌术前分期，尤其是对直肠癌是否发生浆膜外浸润判断错误的常见原因[2-3]。目前，CT双能量技术应用于判断直肠癌是否发生浆膜外浸润的研究较少，本研究拟探讨能谱CT定量参数判断直肠癌浆膜外浸润的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2013年11月-2017年8月在昆明医科大学第一附属医院行双源CT双能量扫描，并经手术病理证实的结肠癌患者62例，其中男36例，女26例；年龄33～83岁，平均（56.4±15.6）岁。纳入标准：①所有患者术前未行任何治疗，检查前均签署知情同意书；②患者行全腹部双能量CT双期增强扫描；③CT检查与手术间隔时间小于2周；④术后病理资料完整；⑤直肠癌肠周有足够的脂肪组织供碘浓度值测量。排除标准：①严重心、肺、肾功能不全；②造影剂过敏者。

1.2 仪器与方法 采用Siemens双源CT（Somatom Definition），扫描范围自膈顶至耻骨联合下缘。行常规平扫及双能量动脉期、门静脉期增强扫描。平扫管电压120 kVp，管电流250 mAs，开启CARE Dose4D，CARE kV，球管旋转时间0.5 s，准直器层厚128.0 mm×0.6 mm，重建间隔0.7 mm。增强扫描：Bolus Tracking，监测层面腹腔干，CT值达150 HU后延迟5 s扫动脉期，动脉期后 22 s扫描静脉期，造影剂为碘海醇（350 mgI/ml）1.2 ml/kg，注射速度3 ml/s，跟注30～40 ml生理盐水。A、B管球Sn140 kV、100 kV，230 mAs、190 mAs。

1.3 图像后处理 采用Liver VNC、Monoenergetic软件（Siemens MMWP version2008A）得到动、静脉期碘图及能谱曲线图，分别测量感兴趣区（ROI）动、静脉期碘浓度，能谱曲线斜率（K）=40-100 keV CT值/60。ROI置于病变最大层面紧贴肠壁外缘5 mm范围内，测量病变肠段周围脂肪组织碘浓度值，绘制能谱曲线，并计算K值。ROI为圆形，直径<5 mm，分别在病变3点、6点、9点钟方向进行测量，测量3次取平均值，然后计算3个位置所测得值的平均值作为测量结果。测量时避开伪影区及肉眼可辨的血管。依据病理结果将所收集病例分为仅浆膜受侵组和浆膜外浸润组。

1.4 统计学方法 采用 SPSS 21.0软件，采用Kolmogorov-Smirnov分析计量资料是否符合正态分布。符合正态分布的计量资料以±s表示，不符合正态分布者以中位数表示。增强扫描动、静脉期两组碘浓度、K值比较采用独立样本t检验。对两组间差异有统计学意义的参数进行受试者工作特性（ROC）曲线分析，并计算曲线下面积（area under curve，AUC），P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理结果 62例直肠癌患者中，发生浆膜外浸润25例，仅浆膜受侵未突破浆膜37例。浆膜外浸润组共活检淋巴结160枚，发生转移76枚；仅浆膜受侵组共活检淋巴结193枚，发生转移35枚。

2.2 两组肠周脂肪组织碘浓度比较 动、静脉期浆膜受侵组与浆膜外浸润组肠周脂肪组织碘浓度差异有统计学意义（P<0.05），见图1A、B、图2A、B及表1。

表1 不同期相两组肠周脂肪组织碘浓度比较（mgI/ml）

2.3 两组肠周脂肪组织能谱斜率比较 动、静脉期仅浆膜受侵组与浆膜外浸润组肠周脂肪组织 K值差异有统计学意义（P<0.05），见图1C、图2C及表2。

表2 不同期相两组肠周脂肪组织K值比较

2.4 动、静脉期碘浓度、K值诊断直肠癌浆膜外浸润的效能 ROC曲线分析发现，动脉期碘浓度判断直肠癌浆膜外浸润的诊断阈值为 0.56 mgI/ml，AUC=0.837，敏感度为60.7%，特异度为95.2%。静脉期碘浓度AUC=0.707，敏感度为46.4%，特异度为90.5%，诊断阈值为0.46 mgI/ml（图3）。动脉期K值AUC=0.684，诊断阈值为0.381，敏感度为57.1%，特异度为81.0%。静脉期K值AUC=0.674，诊断阈值为0.357，敏感度为50.0%，特异度为85.7%。

图1 男，83岁，直肠中-高分化腺癌，侵及浆膜层未突破。动脉期病变肠壁浆膜面尚光滑，周围脂肪间隙尚清晰（A）；动脉期肠周脂肪组织碘含量为0.3 mgI/ml（B）；直肠周围脂肪组织能谱曲线图示K值为0.38（C）

图2 女，36岁，直肠高-中分化腺癌，侵及肠壁全层达外膜，侵及肠周脂肪组织。动脉期见直肠壁增厚，浆膜面毛糙，肠周脂肪间隙模糊（A）；动脉期直肠周围脂肪组织碘含量为1.2 mgI/ml，高于直肠癌仅侵及浆膜组（B）；直肠周围脂肪组织能谱曲线图示K值为0.53（C）

图3 动脉期碘浓度（A）和K值（B）ROC曲线，AUC分别为0.837、0.684，显示动脉期碘浓度较K值具有较高的效能

3 讨论

浆膜层是限制肿瘤外侵的良好屏障，肿瘤一旦穿透浆膜层，癌组织生长速度明显加快，周围组织、血管及淋巴管更易受侵犯，淋巴结和远处转移的几率明显增加，肿瘤复发率随之升高，直肠癌5年生存率也将减低[4]。因此，准确的术前分期是临床医师对直肠癌患者进行有效诊疗的第一步[5]。以往对于直肠癌是否发生浆膜外浸润的研究主要集中于 CT形态学判断，影响判断准确性的主要因素是肿瘤周围的炎症反应和纤维化，其影像学征象常表现为病变肠壁浆膜面模糊不清，周围脂肪组织内见条索影，上述征象与肿瘤突破浆膜面，发生浆膜外浸润的征象相似，不易区分，也是造成直肠癌过度分期的主要原因[6-7]。MRI具有较高的分辨率，但区分直肠癌肠周脂肪组织内单纯炎症、纤维化引起的条索影和由含有肿瘤细胞引起的条索影存在一定的困难[8]。传统CT诊断直肠癌分期的敏感度高达77%，但特异度却极低，仅为3%[9]。本研究利用双源CT碘图可定量测量病灶内碘浓度，准确分析轻微强化的病灶[10-11]，能谱曲线可反映组织化学成分某些特征，为疾病诊断提供新的思路[12-13]。直肠癌患者即使无肠道准备，双能量 CT也可作为结直肠癌患者术前准确分期的方法[14]。

本研究中，动、静脉期直肠癌发生浆膜外浸润组与仅浆膜受侵组肠周脂肪组织碘浓度均存在差异，且浆膜外浸润组肠周脂肪组织碘浓度含量动、静脉期均高于仅浆膜受侵组，其原因可能是肿瘤的生长依赖于血管生成，恶性肿瘤中血管数急剧增多[15-16]，直肠癌作为一种恶性肿瘤，其发生浆膜外浸润的脂肪组织中肿瘤实质细胞和血管多于直肠癌仅浆膜受侵组，尽管直肠癌仅浆膜受侵组肠周脂肪组织炎症反应也会导致局部微血管增多，但这些正常微血管数量较肿瘤微血管少，增强扫描时，其强化程度虽可增加，但强化程度较发生浆膜外浸润者低，提示碘作为CT增强对比剂的主要成分，通过测定组织中的碘含量，可反映组织内血流灌注情况[17]，这也是直肠癌浆膜外浸润组肠周脂肪组织碘浓度高于仅浆膜受侵组的原因。动脉期碘浓度在判断直肠癌是否发生浆膜外浸润时的敏感度及特异度均较静脉期高，可能与肿瘤细胞主要由动脉供血，静脉期肿瘤供血动脉中碘浓度下降有关。本研究中动、静脉期测量直肠癌仅浆膜受侵组肠周脂肪组织碘浓度值与陈吉虎等[4]的结果相似，表明利用碘浓度判断直肠癌是否发生浆膜层侵犯较为准确。本研究结果显示，动、静脉期浆膜外浸润组及仅浆膜受侵组能谱曲线为下降型，动、静脉期能谱曲线K值判断直肠癌发生浆膜外浸润 AUC均>0.5，表明动、静脉期能谱曲线 K值在判断直肠癌浆膜外浸润有一定价值，但动、静脉能谱曲线K值在判断直肠癌浆膜外浸润时其敏感度及特异度均较动、静脉期碘浓度低，可能是因为能谱曲线是物质随 X线能量变化衰减产生，不同种类物质随X线衰减后产生其相应的能谱曲线，故直肠癌浆膜外浸润组及仅浆膜受侵组动、静脉期能谱曲线K值差异有统计学意义。但相同或类似的组织结构和病理类型会产生相同或相似的能谱曲线[18]，直肠癌浆膜外浸润组肠周脂肪组织也可能存在与直肠癌仅侵及浆膜层组相似的炎症反应，故导致动、静脉期能谱曲线 K值在判断直肠癌浆膜外浸润时敏感度及特异度均较碘浓度低。孙灿辉等[19]运用CT动态增强扫描，通过测量直肠癌肿块及肠周组织CT值，计算直肠癌肿块与肠周组织的差值来判断直肠癌是否发生浆膜外浸润，尽管该方法具有一定的准确性，但其所测得的 CT值可能会受到部分容积效应的影响，而且测量 CT值对于增强扫描动、静脉期病灶中所含造影剂量较小改变的敏感度低于双能量 CT碘浓度测量。

本研究运用双源CT双能量技术，通过测量碘浓度，计算能谱曲线K值，比较直肠癌浆膜外浸润及直肠癌仅浆膜受侵组碘浓度及K值的差异，为判断直肠癌是否发生浆膜外浸润提供了新的研究方向，为临床直肠癌术前选择治疗方案提供更多信息。然而，本研究纳入病例数较少，未将直肠癌仅侵及浆膜下者纳入研究，也未对直肠癌未发生浆膜外浸润但表现为肠周脂肪组织明显炎性水肿者与直肠癌发生浆膜外浸润者进行单独研究，在后续研究中尚需扩大样本量进一步深入探讨。