能谱CT参数值对食管鳞癌放疗疗效的评估价值

杜亭亭，钟唐力，杨 华（通信作者）

（1重庆市中医院放射科 重庆 400021）

（2绵阳市中心医院放射科 四川 绵阳 621000）

食管癌（esophageal cancer，EC）是全球第7大最常见的癌症，是恶性肿瘤相关死亡的第6大原因，其5年生存率为15%～20%[1]。我国EC的发病率较高，其中90%的患者为食管鳞状细胞癌（esophageal squamous cell carcinoma，ESCC）[2]。手术治疗是早期EC治疗的主要手段。然而部分EC患者确诊时已为中、晚期，失去了手术机会，其采用的治疗方法主要为放疗或放化疗。相关研究表明，30%患者对放疗敏感性良好能达到临床缓解，25%患者对放疗敏感性欠佳[3]。早期预测缓解及不能缓解患者，给予患者个性化治疗策略，能够最大限度地控制肿瘤生长，减少患者放疗副反应，改善其生活质量。随着CT技术的不断发展，能谱CT在临床上得到了广泛的应用，既往研究表明，能谱CT参数模型对肿瘤患者治疗效果具有较好的评估价值[4]。第3代双源Force CT具有一般能谱CT普遍优势，本研究旨在探讨第3代双源CT参数值对ESCC放疗疗效的评估价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年5月—12月绵阳市中心医院放射科收治的118例（T2N0M0-T4N2M1）ESCC患者为研究对象，其中90例，女性28例；年龄47～86岁，平均年龄（66.39±8.18）岁；EC位于胸上段31例，中段77例，下段10例；入院后行单纯放疗21例，化疗7例，同步放化疗87例及序贯放化疗3例。本研究符合《赫尔辛基宣言》要求。

纳入标准：①确诊为ESCC者；②患者初发病灶；③依从性较好者。排除标准：①临床资料缺失或不完整者；②碘剂过敏患者；③其他食道疾病患者。

1.2 方法

第3代双源Force CT扫描：所有患者在第3代双源Force CT扫描前禁食8～12 h，并利用仰卧位进行常规扫描定位图像。扫描范围为从胸部入口到贲门入口，在开始增强扫描之前，给予患者注射对比剂，一般使用高压注射器以3.0 mL/s的注射速率通过肘静脉注射80 mL对比剂碘克沙（320 mgI/mL）80 mL。③使用第3代双源Force CT检查所有患者。使用能谱纯化技术、双能量扫描模式，双源CT系统的A球管，管电压为90 kV，管电流180 mAs，B球管，管电压在Sn 150 kV、管电流为专用的基于实时衰减的自动实时管电流调制软件。

ROI值测量：①注射对比剂后，患者在屏住呼吸的同时动脉期扫描采用智能追踪技术，主动脉弓水平设为感兴趣（ROI）。②当CT值达到监测阈值120 HU后并延迟8 s开始进行动脉期扫描，平均延迟时间为注射造影剂后25～30 s，静脉期扫描在注射造影剂后55～60 s。图像采集层的厚度为0.5 mm，螺旋间距为1.1 mm，旋转时间为0.25 s。③使用原始数据（扫描参数分别为90 kV的50%和Sn 150 kV的50%）重建120 kV的合成图像。获取数据传送至西门子工作站syngo.via，打开双能量软件动脉期薄层图像选择相应程序。④于EC病灶最大层面及相邻上下两层面画ROI，ROI不少于病灶最大面积的50%，相邻上下两层面复制该感兴趣区以确保ROI一致性。动脉期图像对食道癌病变的显示优于静脉期，因此选取动脉期对病变进行测量以使测得的能谱参数相对可靠。测量时尽可能地避开肿瘤内部的坏死、周围的伪影及血管等。

1.3 观察指标

（1）通过计算获取该患者病灶电子密度、有效原子序数、单能量下CT平均值、虚拟VNC值、归一化碘浓度、标准化碘浓度及斜率K等值并取各值平均值以减少误差。①电子密度=病灶最大层面（n-1）ROI电子密度+病灶最大层面（n）ROI电子密度+病灶最大层面（n+1）ROI电子密度/3；②有效原子序数=病灶最大层面（n-1）ROI有效原子序数+病灶最大层面（n）ROI有效原子序数+病灶最大层面（n+1）ROI有效原子序数/3；③单能量下CT平均值（40 keV CT值+50 keV CT值+60 keV CT值+……+180 keV CT值/15）=病灶最大层面（n-1）ROI单能量下CT平均值+病灶最大层面（n）ROI单能量下CT平均值+病灶最大层面（n+1）ROI单能量下CT平均值/3；④虚拟VNC值=病灶最大层面（n-1）ROI虚拟VNC值+病灶最大层面（n）ROI虚拟VNC值+病灶最大层面（n+1）ROI虚拟VNC值 /3；⑤归一化I浓度=病灶最大层面（n-1）ROI归一化IC值+病灶最大层面（n）ROI归一化IC值+病灶最大层面（n+1）ROI归一化IC值/3；⑥标准化碘浓度（EC病灶测得的碘值/同层面腹主动脉测得的碘值）=病灶最大层面（n-1）ROI标准化碘值+病灶最大层面（n）ROI标准化碘值+病灶最大层面（n+1）ROI标准化碘值/3；⑦斜率K（90 keV CT值-Sn 150 keV CT值/150-90）=病灶最大层面（n-1）ROI斜率K值+病灶最大层面（n）ROI斜率K值+病灶最大层面（n+1）ROI斜率K值/3。

（2）放射治疗效果评估：患者在放化疗结束出院的一个月之内复查，选择胸部增强CT扫描联合食管造影。2位放射科医师（主治及以上）在胸部影像学领域拥有3～7年的经验，进行图像分析。分为缓解组（完全缓解、部分缓解）及未缓解组（进行性疾病、稳定疾病）。① 缓解组评定标准：患者放疗结束后食管造影为完全缓解或部分缓解，且胸部增强CT扫描提示病灶最大层面厚度≤1.2 cm，淋巴结体积≤1.0 cm3，无新发灶及转移灶。②未缓解组评定标准：患者放疗结束后食管造影为进行性疾病或稳定疾病，或胸部增强CT扫描提示病灶最大层面厚度大于1.2 cm，或淋巴结体积大于1.0 cm3，或有新发病灶和转移灶。③钡餐造影：选取立位，取65 mL气钡混悬液口服，多体位摄片，观察病变范围。④钡餐造影疗效评估：参考《食管癌规范化诊疗指南》评估，完全缓解为病灶彻底消失，钡剂通过良好，管腔有轻度狭窄或未见狭窄，管壁稍强直，黏膜变厚，或恢复至正常状态；部分缓解为病灶消失≥30%，未见扭曲、腔外溃疡，钡剂通过良好，边缘光滑度欠佳，可见小龛影；稳定为病灶无明显缩小，狭窄严重，充盈缺损明显；进展为有新病灶形成。临床诊断转移性淋巴结的标准按照recist 1.1标准即治疗前2个星期之内行CT检查，CT扫描时基线测量的淋巴结（单个）的短径值≥15 mm，经2 个周期的治疗后其短径值减小30%以上。淋巴结体积的计算为短径的3次方。

1.4 统计学方法

采用SPSS 21.0统计软件进行数据处理。不符合正态分布的计量资料采用中位数（四分位数间距）表示，组间比较应用Mann-Whitney检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，组间比较采用χ2检验；等级资料组间比较采用Z检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 缓解组、未缓解组的临床资料比较

118例患者中，82例缓解，36例未缓解。缓解组、未缓解组ESCC患者的性别、肿瘤位置、治疗模式、原发肿瘤T、区域淋巴结N、远处转移M、年龄、电子密度资料比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 缓解组与未缓解组患者临床资料比较[n（%）]

表1（续）

2.2 缓解组、未缓解组的年龄及ROI各参数比较

ESCC患者缓解组、未缓解组的有效原子序数、单能量下CT平均值、虚拟VNC值、归一化碘浓度、标准化碘浓度及斜率K等能谱CT参数值比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。缓解组ESCC患者的有效原子序数、单能量下CT平均值、虚拟VNC值、归一化碘浓度、标准化碘浓度及斜率K均高于未缓解组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见图1～图2、表2。

表2 缓解组、未缓解组食管鳞癌患者的平均年龄及ROI各参数比较

图1 食管鳞癌缓解组

图2 食管鳞癌未缓解组

3 讨论

EC是一种常见的恶性肿瘤，血管丰富，代谢旺盛。一般以全身和局部相结合的手段治疗，对于无法手术患者，临床常采用多中心、多学科联合治疗方案，主要治疗手段为放化疗，通过使用放射治疗设备来辐射ESCC病灶肿瘤细胞。放射治疗的原理是高温会直接导致细胞损伤或破坏细胞内结构，从而导致细胞凋亡。通过直接破坏由氧化产生的细胞内碳氢化合物和自由基的形成进一步干扰DNA的合成，以抑制肿瘤细胞的增殖。辅助化疗药物可直接破坏肿瘤细胞DNA或肿瘤细胞膜成分。研究表明，EC症患者接受同步放化疗治疗后，目标肿瘤细胞显示凋亡，细胞增殖过程为肿瘤细胞增殖被阻断，细胞数量减少，目标病变显示出动脉血管坏死，因此整个肿瘤均显示坏死、减少或消失[5]。

ESCC是常见的EC类型，临床上对ESCC放疗效果的评估一般是观察肿瘤细胞是否生长；通常采用病灶内微血管密度来判断病灶微血管的情况以反映肿瘤细胞生长的指标，肿瘤病灶内微血管密度抑制越显著，放疗效果越好[6-7]。病灶组织的微血管密度与该处病灶的氧合情况紧密相关，氧气是由血管内血流输送，病灶组织微血管密度越高，血流越丰富，氧合越高[8-9]，乏氧会导致放疗敏感性降低，其中慢性乏氧对放疗敏感性的降低尤为显著。在慢性乏氧状态下，处于S期细胞数量明显增加，凋亡细胞减少，对射线抗拒基因诱导表达，因此放疗敏感性降低。因此ESCC病灶微血管密度越高，血流越丰富，氧合越好，乏氧细胞越少，放疗敏感性越好。而ESCC病灶微血管密度越低，血流越差，乏氧细胞越高，放疗敏感性越差[10-13]。

随着CT技术的不断发展，能谱CT在临床上得到了广泛的应用[14-15]。在应用非侵入性检查方法及特有的能谱纯化技术，不仅降低患者辐射剂量，而且能够创建不同的图像类型和定量分析。通过更改能量，可以更改对比度-噪声比，更清晰地显示微小病灶。此外能谱曲线对肿瘤的性质、来源都能起到鉴别作用。碘图对病灶中小血管分布能间接反映。早期、准确评价EC患者放疗疗效，对EC患者选择个体化治疗、调整治疗策略有重要的临床价值。第3代双源Force CT是临床常用的能谱CT，对造影剂及金属伪影消除良好，且ROI各值的测量有更简单、方便、经济且易推广的优点[16-18]。本研究采用第3代双源Force CT参考值对患者进行评估结果显示，放疗前缓解组、未缓解组ESCC患者的性别、肿瘤位置、治疗模式、原发肿瘤T、区域淋巴结N、远处转移M、年龄、电子密度资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。缓解组ESCC患者在有效原子序数、单能量下CT平均值、虚拟VNC值、归一化碘浓度、标准化碘浓度及斜率K均高于未缓解组，差异有统计学意义（P＜0.05）。分析原因为，EC病灶是由于正常食管壁组织被癌细胞浸润，而癌细胞细胞结构内DNA和RNA均较正常细胞高，蛋白质合成也较正常细胞多，EC病灶物质成分发生改变[19-20]。病灶中小血管密度增加和血管内皮细胞不完整会导致更高的碘积累，病灶微血管内血流流速加快，导致含氧量增加，继而导致放疗敏感性相应增强[21-22]，因此放疗前EC患者缓解组有效原子序数、单能量下CT平均值、虚拟VNC值、归一化碘浓度、标准化碘浓度及斜率K较放疗前EC患者未缓解组高。

综上所述，能谱CT的有效原子序数、单能量下CT平均值、虚拟VNC值、归一化碘浓度、标准化碘浓度及斜率K对ESCC患者放疗疗效的评估有一定的参考价值，可为指导、调整EC患者个性化治疗提供参考依据。