能谱CT在甲状腺癌中的应用及研究进展

王倩，尹桂秀

(青海大学附属医院影像中心，青海 西宁)

0 引言

甲状腺结节是一种常见的内分泌疾病，值得关注的是甲状腺癌的发病率近几年逐年上升，研究证实，甲状腺癌的预后一般较好，早期准确诊断病变性质并采取相应的治疗是改善预后的关键，超声、CT是目前诊断甲状腺结节常用的影像学检查方法，临床上目前以B超为主要检查手段，但B超会由于医生的能力水平和经验造成诊断的不准确性。早期准确鉴别甲状腺结节的良恶性对选择临床治疗方法、手术方式有重要意义[1]。近年来，能谱CT成像在疾病中的应用越来越广泛，与常规CT技术相比较，能谱CT将单参数成像转变成多参数成像，将混合能量成像转变成单能量成像，具有单能量成像、物质分离与定量分析等优势，为提高甲状腺结节诊断的准确率提供了新的手段。

1 能谱CT成像的基本原理

CT能谱成像是一种新型的成像技术，与传统CT的X线球管发射多色光束相比，能谱CT的主要优点是它可以在0.25～0.5ms内进行高(140keV)、低(80keV)两种能量的瞬时切换，并同时获得这两种能量状态下的数据，通过复杂的计算机算法将两种不同的能量数据进行组合，从而评估物质在不同能量下的衰减情况[2]。并且利用其四大平台(单能量图像、能谱曲线、物质定量与分离、有效原子序数)为疾病的诊断提供丰富的能谱参数信息。

1.1 单能量成像

能谱CT在极短的时间内进行高、低两种能量的瞬时切换并同时获得这两种能量的数据，再以此确定体素在40～140keV能量范围内的衰减系数，进而重建多个虚拟单能量图像。低能量水平下的单能量成像可以增加对比增强扫描病灶内碘的对比度(接近碘的k边缘)，但随着能量的降低，图像的噪声增加[3]。高能量水平下的单能量成像可以减少光束硬化，提高信噪比，减少金属伪影[4]。

1.2 原子序数、物质定量与分离

双能CT将材料分解成其组成元素的能力依赖于X射线衰减的能量和元素依赖性。

在诊断能量范围内，物质对X射线的衰减主要是由于光电效应和康普顿散射，康普顿效应对光子能量的依赖性最小，而光电效应对X射线能量的依赖性很强。光电效应具有很强的能量依赖性，这种效应依赖于构成组织元素的原子序数(Z)，原子序数高的元素，如碘(z553)和钙(z520)，具有很强的光谱特性，很容易从原子序数低的物质(如H、C、N和O)中区分出来；[2,5]由于X射线的衰减主要取决于这两种相互作用机制，任何材料的衰减系数都可以表示为两种基础材料衰减系数的线性组合[6]，也就是说任何一种物质的衰减都可转化为其他两种基两种物质的衰减，通过此原理实现物质的分离，通过分离后的基物质进行物质的定量分析。通常选择衰减高低不同的两种物质组成基物质对，如碘和水、钙和水、脂肪和碘等，其中碘和水是最常用的基物质对。

1.3 能谱曲线

不同物质随着X线能量的不同会呈现出不同的X线吸收衰减能力，每种物质都有各自对应的特征性的X线吸收曲线，根据此原理获得能谱曲线[7]。不同的组织结构与病理类型能谱曲线特征不同，不同的能谱曲线反应不同的组织类型，可以利用能谱曲线斜率对物质进行定量评价。

2 能谱CT在甲状腺癌中的应用

2.1 能谱CT在甲状腺良、恶性结节鉴别中的应用

甲状腺结节的发病率逐年上升，其中约7%为恶性结节[8]，甲状腺良、恶性结节的治疗和处理方法不同，对于良性结节，药物治疗及定期观察随访为首要原则，而恶性结节一般均需手术治疗，有报道显示术前误诊率高达40%～70%[9]，因此早期准确诊断至关重要。目前细针穿刺是甲状腺结节最可靠的诊断方法，但细针穿刺是一种有创检查，在操作过程中有可能出现出血、神经损伤等风险，并且可能由于针太细，采集细胞标本不够而出现较高的假阴性率，因此其他无创检查技术在甲状腺结节的诊断中必不可少[8]。甲状腺上皮细胞通过摄碘合成甲状腺激素，能谱CT可以通过能谱CT通过测定甲状腺内的碘含量，可以评估近期甲状腺的摄碘功能及体内碘储存量，甲状腺结节的形成可能影响碘的吸收和利用，其程度取决于结节的性质。在孟名柱等[10]的研究中，甲状腺良、恶性能谱曲线形态与正常甲状腺组织相一致，但位置在正常甲状腺组织能谱曲线的下方，恶性甲状腺结节的曲线斜率较良性结节小，这有助于甲状腺良恶性结节的鉴别，程远[11]研究表明甲状腺恶性组的碘含量低于良性组，这对甲状腺结节性质的鉴别有一定价值。许定华等[12]通过回顾性分析采用能谱CT检查并经病例证实的甲状腺结节患者41例，发现动脉期、静脉期及延迟期甲状腺良性结节的标准化碘摄取量较恶性结节的标准化碘摄取量高，且根据ROC曲线，三期中延迟期的诊断效能最高。也有研究指出，能谱参数与结节常规形态学结合可以提高诊断的准确性[13]，这为甲状腺良恶性结节的鉴别诊断提供有价值的信息，为临床甲状腺癌的诊断提供了帮助。

2.2 能谱CT在甲状腺癌淋巴结转移中的应用

甲状腺癌最易出现淋巴结的转移，特别是甲状腺乳头状癌，有研究显示，淋巴结转移是局部复发和癌症特异性死亡的危险因素[14]，因此术前准确评估淋巴结病变是非常重要的。已有多个研究表明，能谱CT的多参数成像有助于转移淋巴结的鉴别。金弋人等[15]研究发现，在静脉期原发灶与转移淋巴结的能谱曲线斜率差异无统计学意义，与非转移淋巴结的能谱曲线斜率差异有统计学意义，这提示转移淋巴结与原发病灶之间的同源性，对甲状腺癌转移淋巴结的判断有一定的价值。Xuewen Liu等[14]研究发现静脉期能谱曲线斜率与动脉期标准化碘浓度相结合，在术前甲状腺淋巴结转移诊断中有较高的准确性，提示能谱参数可作为常规CT及超声的补充，用于鉴别甲状腺淋巴结转移。

2.3 能谱CT在优化肿瘤供血动脉成像质量中的应用

能谱CT的单能量成像技术，可最大程度减少因混合能量X线引起的射束硬化伪影，在甲状腺扫描中颈肩部硬化伪影会降低图像质量，影响图像观察，进而影响诊断效果，而能谱CT最佳单能量成像可有效抑制硬化伪影，优化成像质量，提高图像对比度。周新杰等[16]通过应用能谱CT检查头颈CTA患者的能谱数据，分析60keV 、75keV单能量下甲状腺供血血管的显示情况，发现能谱CT的单能量成像技术可提高血管成像质量，60keV的单能量图像质量优于75keV单能量图像，曹锋等[17]研究发现最佳单能量图像较混合能量图像可清晰显示甲状腺肿瘤供血血管的起源、走形、变异等情况，可为术前甲状腺供血血管的评估提供更为精准的影像学数据。

2.4 能谱CT在不同病理类型甲状腺癌中的应用

甲状腺癌的病理类型主要包括乳头状癌，滤泡状癌，髓样癌及未分化癌等4种，其中乳头状癌最为常见，约占甲状腺癌的80%～85%，病理类型不同的甲状腺恶性肿瘤，其临床表现、影像学特征，生物学行为，及预后等方面均有差异，因此正确的诊断对治疗及预后评估非常重要，目前，国内外对不同病理类型甲状腺癌的能谱参数的研究很少，李琳等[18]研究发现乳头状癌、滤泡癌及髓样癌的碘浓度、能谱曲线斜率高于未分化癌和淋巴瘤，但其研究中除乳头状癌外其他病理类型的样本量较少，对于结果应谨慎解释。不同病理类型甲状腺癌的能谱参数特点在今后有必要扩大样本量继续研究。

3 小结

综上所述，能谱CT凭借其多参数成像的独特优势在甲状腺癌的应用中有较大价值，为临床早期诊断、治疗及手术能提供更丰富的影像信息，相信随着技术的进步及研究的深入，能谱CT将在临床中发挥更广泛的作用。