双层探测器光谱CT 对前列腺癌的诊断价值

刘雅楠，王金凤，乔 英*

（1.山西医科大学医学影像学院，太原 030001；2.山西医科大学第一医院CT 影像科，太原 030001）

0 引言

前列腺癌（prostate cancer，PCa）是中老年男性最常见的恶性肿瘤之一，居男性第二大常见癌症和第五大癌症死亡原因[1]，且近年来随着人们平均寿命的延长及体检意识的提高，发病率逐年上升。Gleason评分能反映PCa 的侵袭性，其中Gleason 评分≥7 分的临床有意义前列腺癌（clinically significant prostate cancer，CsPCa）的危险性较大、预后较差。临床上主要通过前列腺穿刺活检确诊PCa，但前列腺穿刺为有创性检查，可引起血尿、感染等并发症。PCa 的影像学检查主要是MRI 及超声检查，但都存在一定的局限性，其中MRI 检查的费用较高、检查时间长、患者舒适感欠佳，且禁忌证较多；而超声图像空间分辨力低、视野小，容易受邻近肠道内气体的影响，高度依赖于操作者，特异度低，并且不能进行肿瘤的分期[2-3]。近年来，大量研究已证明双能CT 较常规CT 能明显提高软组织分辨力及病变显著性，弥补了传统CT 的不足，并且有助于PCa 及前列腺增生结节的鉴别诊断[4-5]，为PCa 的检查提供了新的思路。基于此，本研究旨在探讨PCa 病灶显示最佳的双层探测器光谱CT 图像，同时进一步探讨光谱CT 对CsPCa 的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取我院2019 年10 月至2022 年7 月经穿刺或手术病理证实并在治疗前均行盆部的双层探测器光谱CT 动静脉双期增强扫描检查的47 例PCa 患者，年龄52～83 岁，平均（71.9±6.0）岁。排除标准：（1）影像学检查在治疗或穿刺后进行；（2）没有图像或图像不完整；（3）患者临床病理资料不完整；（4）患者存在其他恶性肿瘤病史或手术史。根据Gleason 评分将47 例患者分为CsPCa 组（Gleason 评分≥7 分）及临床无意义PCa 组（clinically insignificant prostate cancer，CisPCa）（Gleason 评分=6 分），2 组分别为28例和19 例，并记录患者血清总前列腺特异性抗原（T-PSA）。本研究通过伦理委员会审批。

1.2 检查方法

采用双层探测器光谱CT（Philips IQon Spectral CT）对PCa 患者进行检查，扫描参数：管电压120 kVp，管电流采用自动控制技术自动调节，转速0.5 s/r，螺距0.969。采用高压注射器于肘正中静脉以2.5～3.5 mL/s 流速注射碘克沙醇（320 mg/mL），用量依据患者体质量计算（1～1.2 mL/kg），随后按同样流速注射40 mL 生理盐水。分别于注射对比剂后25～30 s、65～70 s 获取动脉期、静脉期图像。

1.3 图像分析与评价

采用Philips IntelliSpace Portal 工作站进行后处理，以1 mm 层厚进行重建，获取动静脉期常规120 kVp 混合能量图像（polyenergetic image，PI）及40～70 keV 虚拟单能量图像（virtual monoenergetic image，VMI）、碘密度图、碘覆盖图及有效原子序数图，测量病灶的CT 值、碘密度值（iodine concentration，IC）及有效原子序数值（Zeff），并根据公式分别计算标准化碘浓度（normalized iodine concentration，NIC）及动脉增强分数（arterial enhancement fraction，AEF）：NIC=病灶的碘浓度/腹主动脉的碘浓度，AEF=（动脉期碘值/静脉期碘值）×100%。然后由2 名诊断经验分别为2 a 和5 a 的放射科医师基于以上图像进行独立盲法阅片，评价图像质量，若意见不一致由第三位具有20 a 诊断经验的高年资放射科医师确定。

1.3.1 图像质量客观评价

在120 kVp PI、40～70 keV VMI 上选择肿瘤最大层面，分别在正常前列腺实质、前列腺病灶及臀部皮下脂肪绘制面积大小相同的感兴趣区（region of interest，ROI），ROI 要尽可能远离血管及周围组织，并通过复制粘贴保证ROI 大小不变。然后测量ROI 的CT值和标准差，重复测量3 次，取平均值。以臀部皮下脂肪的标准差（SD）为图像噪声，计算肿瘤的信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）及对比噪声比（contrastto-noise ratio，CNR）：SNR=病灶的CT 值/SD，CNR=（病灶CT 值-正常前列腺实质CT 值）/SD。

1.3.2 图像质量主观评价

由上述2 位医师双盲、独立地对以上图像进行评价，并采用5 分制进行评分，评分内容包括病变显著性（1 分：几乎看不见；2 分：微妙可见；3 分：可见；4 分：明确可见；5 分：病灶显著）及诊断信心（1 分：明确无；2 分：可能无；3 分：不确定；4 分：可能有；5分：明确有）。

1.4 统计学分析

采用SPSS 26.0 软件进行统计学分析，正态分布的计量资料以均数±标准差表示，整体比较采用单因素方差分析，两两比较采用独立样本t 检验。非正态分布资料用中位数（四分位间距）表示，整体比较采用Kruskal-Wallis H 检验，两两比较采用Mann-Whitney U 检验。2 名放射科医师主观评分的一致性采用加权Kappa 分析。采用ROC 曲线分析光谱CT定量参数对CsPCa 的诊断效果。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像分析与评价

47 例患者中有29 例因排尿困难就诊，8 例因血尿就诊，其余10 例患者因其他原因检查时偶然发现前列腺异常而行进一步检查。47 例患者常规CT 增强扫描发现有7 例患者前列腺强化密度不均匀，6例形态异常，5 例前列腺内有可疑的异常强化影，怀疑有前列腺癌，余均未发现有明显异常。而在这47例患者的光谱CT 图像中均能看到异常病灶，其中32 例患者表现为斑片状或片状高强化影，余15 例患者表现为结节或肿块状明显强化影（如图1、2 所示）。

图1 CisPCa 患者的常规CT 及光谱CT 图像

图2 CsPCa 患者的常规CT 及光谱CT 图像

2.1.1 客观评价结果

静脉期PCa 病灶的CT 值、IC 及Zeff均高于动脉期（P＜0.05），即PCa 病灶于静脉期强化最明显，见表1。而静脉期40 keV VMI 的CT 值、SNR 及CNR最大，优于静脉期120 kVp PI 及50、60、70 keV VMI，差异具有统计学意义（P 均<0.05），见表2。

表1 动静脉期CT 值、IC 及Zeff 值的比较

表2 图像质量客观评价比较

2.1.2 主观评价结果

静脉期40 keV VMI 的病变显著性及诊断信心评分均高于静脉期120 kVp PI、50～70 keV VMI、碘密度图及有效原子序数图（P 均＜0.05），但其与碘覆盖图之间差异没有统计学意义（P 分别为0.100、1.000），见表3。2 名医师之间的一致性评价良好（Kappa=0.613）。

表3 图像质量主观评分比较 单位：分

2.2 光谱参数对CsPCa 的诊断效能

CisPCa 组及CsPCa 组具体资料及比较结果见表4。CisPCa 组的PSA 水平、病灶大小、AEF 及动脉期的光谱CT 定量参数值均小于CsPCa 组，差异有统计学意义（P 均＜0.05），而2 组之间的静脉期光谱CT 定量参数没有明显差异（P 均＞0.05）。光谱CT 定量参数诊断CsPCa 中以动脉期IC 及AEF 值的AUC值最大，分别为0.793、0.752，二者之间差异没有统计学意义（P＞0.05），临界值分别为0.515、35.82；动脉期IC 及AEF 联合PSA 诊断的AUC 值高于二者的单独诊断，差异具有统计学意义（P＜0.05），见表5、图3。

表4 CisPCa 组及CsPCa 组的临床指标及能谱参数

表5 动脉期IC、AEF、PSA 及三者联合诊断CsPCa 的效能比较

图3 动脉期IC、AEF、PSA 及三者联合诊断CsPCa 的ROC

3 讨论

PCa 是中老年男性发病率和致死率最高的恶性肿瘤之一，严重威胁中老年男性的生命健康，特别是危险性较大的CsPCa，其病情进展快，死亡率及复发率较高，早期诊断及早期治疗CsPCa 对提高患者预后、改善患者生存率具有重要意义。常规CT 由于软组织分辨力较低，在临床上较少用于PCa 的检查[6-7]。双层探测器光谱CT 作为一种新型能谱CT 成像技术，能在一次扫描时获得多参数成像，得到多种影像学信息，从组织特征和功能信息等方面定量及定性地诊断病变，在提高病变的检出敏感性、定性准确性等方面具有明显优势[8]。因此本文主要探讨双层探测器光谱CT 对PCa的临床应用价值，找出PCa 显示最佳的能谱图像，并分析光谱CT 定量参数对CsPCa 的诊断价值。

本研究发现静脉期40 keV VMI 的客观与主观图像质量最佳，明显优于静脉期120 kVp PI 及50～70 keV VMI，与之前的研究结果一致[8-12]，主要是因为低能级虚拟单能量图像以光电效应为主，使病灶的CT 值无限接近碘的k 缘值，增加了组织间对比度，提高了软组织分辨力，所以40 keV VMI 较常规CT 明显提高了对PCa 病灶的检出率及病变显著性，能够识别常规CT 成像不可见或难以检测的PCa，具有较高的应用价值。因此光谱CT 增强检查有望成为PCa 患者一种新的影像学检查方法，或作为存在MRI 检查禁忌证患者的补充检查手段，较MRI 具有更高的空间分辨率，并且光谱CT 在检测PCa 的同时，还能“一站式”帮助评估患者的全身状况，包括骨转移、淋巴结转移及其他脏器受累情况，帮助患者减少检查流程、节省检查时间及费用。而且光谱CT 较常规CT 对早期骨转移及淋巴结转移更敏感，同时CT 的薄层图像能清楚地观察前列腺周围的血管解剖结构，有助于指导临床手术，降低手术过程中的出血风险。

本研究结果显示，CsPCa 患者的PSA 水平、病灶大小以及动脉期光谱定量参数值均大于CisPCa 组，原因可能与PCa 为富血供病变，恶性程度越高、分化越差的病变会生成更多的血管以供肿瘤生长有关，因此CsPCa 较CisPCa 血供更丰富，与先前的研究结果一致[13-14]；PSA 是前列腺柱状上皮细胞和腺细胞分泌的一类糖蛋白，上皮细胞癌变会破坏血-上皮屏障，导致PSA 直接进入血液循环使血清中PSA 水平升高，血清PSA 水平与恶性程度呈正相关，恶性度越高，PSA 水平也越高[15-16]；而CsPCa 及CisPCa 组的静脉期定量参数值的差异无统计学意义，可能是CsPCa组中部分晚期的病变生长速度较快，体积较大，血管受到挤压，肿瘤内发生坏死导致ROI 内测得的平均数值较低或是部分病变呈快进快出型强化导致的；ROC 曲线分析显示，光谱CT 定量参数中以动脉期IC及AEF 的AUC 值最大，其二者联合临床指标PSA对CsPCa 具有较高的诊断价值，有助于术前早期诊断CsPCa，帮助临床决策，对CsPCa 使用更积极的治疗方法，如联合疗法来提高患者预后，减少复发，同时减少对非CsPCa 的过度治疗。

本研究存在一定的局限性：（1）本研究为单中心、回顾性研究，可能存在选择偏倚。（2）研究样本数较少，有望继续做前瞻性研究或用更大的样本量进一步验证。（3）研究只局限于PCa 的患者，今后将纳入前列腺良性病变患者进行进一步研究。

综上所述，双层探测器光谱CT 较常规CT 能明显提高对PCa 的显示效果，其中静脉期40 keV VMI显示PCa 病灶最佳。且光谱CT 定量参数有助于CsPCa 的诊断，具有较高的临床价值，为PCa 的术前无创检查提供了新思路。