双层探测器光谱CT定量参数对结直肠病变的诊断价值初步探讨

黄健 盛二燕 黄芳 陈菁华 太仓市中医医院放射科 （江苏 苏州 215400）

内容提要： 目的：旨在探讨双层探测器光谱CT（DESCT）定量参数在结直肠病变良恶性和分化程度鉴别中的诊断价值。方法：回顾性分析92例病理证实的结直肠病变患者光谱CT图像，分别测量并比较各组光谱参数值，并采用ROC曲线分析其诊断效能。结果：恶性组光谱参数值均高于良性组（P＜0.05），不同分化程度结直肠癌之间光谱参数值无明显统计学意义（P＞0.05）。结论：DESCT定量参数对于鉴别结直肠病变良恶性具有一定的诊断价值，且光谱曲线斜率诊断效能最佳，但是对结直肠癌分化程度鉴别诊断价值不高。

近年来，随着人们饮食结构和生活习惯的改变，结直肠病变发病率越来越高，结直肠病变的诊断多依赖于影像学检查，常规计算机体层成像（Computed Tomography，CT）作为结直肠病变的临床首选影像学检查，然而存在成像参数单一、软组织分辨度较低等局限性。磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）虽然对结直肠病变解剖结构以及病变显示较为清楚，但是存在检查时间长、患者有禁忌证的无法检查等局限性。双层探测器光谱CT（Dual-Layer Detector Spectral CT，DESCT）作为一种崭新的检查手段越来越多地运用于临床，其多参数成像能为多种疾病的诊断提供更多、更全面的信息。目前，DESCT对结直肠病变的研究主要集中于判断结直肠癌转移性淋巴结、结直肠癌T分期的研究等方面，但是对结直肠病变良恶性以及分化程度的研究报道极少[1,2]。因此，本研究旨在初步探讨光谱CT定量参数在结直肠病变良恶性和分化程度鉴别中的诊断价值。

1.资料与方法

1.1 临床资料

回顾性分析2021年7月～2022年3月本院就诊并经过手术病理证实或者纤维内镜活检的符合条件的结直肠病变92例，其中，男性58例，女性34例，年龄46～84岁，平均（65±12）岁。恶性组均为腺癌，共74例，根据2010版世界卫生组织结直肠癌病理组织学分级标准[3]分为低分化组（0～49%腺管形成）13例，中分化组（50%～95%腺管形成）39例，高分化组（＞95%腺管形成）22例。根据发病部位分为直肠癌44例，升结肠癌10例，结肠肝区癌3例，横结肠癌3例，降结肠癌2例，直-乙交界处癌6例，乙状结肠癌6例。良性组分为结直肠腺瘤10例，结直肠息肉8例。

纳入标准：①所有患者均术前在光谱CT上进行了全腹部增强CT检查；②所有病例未做过抗肿瘤治疗或手术治疗；③所有患者检查前签署知情同意书，能够配合整个检查过程；④临床资料完善，CT图像清晰。排除标准：①CT增强扫描前进行过抗肿瘤治疗（放、化疗等）或手术治疗；②临床资料不完善，图像质量差，不能达到诊断或后处理要求（如钛夹和运动伪影等）。

1.2 方法

采用荷兰Philips Healthcare IQon spectral CT机进行扫描，患者在行CT检查前1周内未服用钡餐或其他重金属，CT扫描当天患者需空腹4h以上，前10～20min饮用600～1000mL水，充分扩张胃和十二指肠。对患者予以双相全腹部增强CT扫描，区域包括从患者的膈肌以下至耻骨联合以上。使用UIrich高压注射器，以0.8～1.0mL/kg的剂量和2.5～3.0mL/s的注射速率向患者注射碘佛醇（350mg/mL）。动脉期（Arterial Phase，AP）和门静脉期（Venous Phase，VP）分别于注射造影剂后的25s和40s扫描。扫描参数管电压120kV，管电流162mAs，层厚5mm，层间距5mm，螺距为1，FOV为350mm，矩阵512×512。

1.3 图像后处理分析

将所有图像数据传输至能级专用工作站（Spectral Diagnostic Suite，SPDS；Philips Healthcare），对所有病例进行能谱后处理，在后处理工作站中实时获得40keV虚拟单能量图像（Virtual Monoenergetic Images，VMI）、有效原子序数（Effective Atomic Number，Zeff）图、碘密度图和光谱曲线斜率。选取肿瘤显示最大的层面，将感兴趣区域（Region of interest，ROI）放置在肿瘤上，ROI的选择需避开坏死、钙化、或气体液体造成的充盈缺损，测量重复三次取平均值，使用复制粘贴功能，以确保得到的重建图像之间ROI的大小和位置是相同的。分别获得两组病例动脉期和静脉期的40keVHU值、Zeff值、碘密度值和能谱曲线斜率（λ HU），其中40～90keV的CT值用于计算光谱HU曲线的斜率：λ HU=[(HU(40keV)-HU(90keV)]/50。所有数据由两名经验丰富的放射科诊断医师采用双盲法独立完成，最后统计结果经讨论后达成一致意见。

1.4 统计学分析

采用SPSS26.0进行统计学分析，计数资料用±s表示，对研究资料进行正态性检验和方差齐性检验，计量资料符合正态分布的，采用t检验比较组间差异；不符合正态分布的采用非参数检验；计数资料采用χ2/Fisher精确检验比较两组间差异。对符合统计学意义的参数采用ROC曲线创建并确定阈值，计算其诊断效能。

2.结果

2.1 动脉期两组光谱参数值比较

动脉期（表1）和静脉期恶性组40keV CT值、Zeff值、碘密度值、λ HU均高于良性组（均P＜0.05）。不同分化程度之间结直肠癌光谱参数值均不具有统计学差异（P＞0.05）。低分化组结直肠癌动脉期40keVCT值约105.86±40.89，Zeff值 约7.73±0.25， 碘密度值约（0.78±0.45）mg/mL，λ HU 约1.08±0.62；中分化组结直肠癌动脉期40keVCT值 约111.32±32.46，Zeff 值约7.80±0.21， 碘密度值约（0.85±0.34）mg/mL，λ HU约1.40±0.53；高分化组结直肠癌动脉期40keVCT值约123.07±28.52，Zeff值约7.88±0.15，碘密度值约（0.99±0.28）mg/mL，λ HU约1.61±0.57。

表1 .动脉期两组光谱参数值比较(±s)

表1 .动脉期两组光谱参数值比较(±s)

组别40kevHU Zeff值碘密度值(mg/mL)λ HU良性组71.64±23.58 7.58±0.13 0.49±0.21 0.76±0.29恶性组 113.90±33.13 7.81±0.21 0.88±0.35 1.41±0.58 t-5.091-4.546-4.470 4.558 P 0.000 0.000 0.000 0.000

2.2 ESCT各定量参数对良恶性结直肠病变诊断效能

DESCT各定量参数最佳阈值和诊断效能见表2，各光谱参数中，仅λ HU对良恶性鉴别诊断具有较高的诊断效能，AP期AUC为0.85，截断值0.78，灵敏度0.72，特异度0.94，VP期AUC为0.92，截断值1.3，灵敏度0.91，特异度0.87。

表2 .DESCT各定量参数对良恶性结直肠病变诊断效能

2.3 典型病例分析

病例1，男，69岁，直肠腺瘤。图1为静脉期。图1a显示，40 keV VMI图示病灶CT值为（99.2±23.4）HU（红箭头）；Zeff图示病灶Zeff值为7.77±0.1（图1b）；碘密度图示病灶碘密度值为（0.80±0.2）mg/mL（图1c）；能谱曲线斜率示病灶斜率为(77.5-42.5)/50=0.7（图1d）。

图1 .男，69 岁，直肠腺瘤，图1a～d 为静脉期

病例2，男，68岁，直肠腺癌（中分化）。图2为静脉期。图2a显示，40 keV VMI图示病灶CT值为（151.1±25.9）HU（红箭头）；Zeff图示病灶Zeff值为8.13±0.1（见图2b）；碘密度图示病灶碘密度值为（1.47±0.2）mg/mL（见图2c）；能谱曲线斜率示病灶斜率为(160-50)/50=2.2（见图2d）。

图2 .男，68 岁，直肠腺癌（中分化），图2a～2d 为静脉期

3.讨论

目前虽然结直肠镜检查仍是诊断结直肠病变的“金标准”，但是该检查有创，存在肠穿孔、感染、出血等风险[4]。而及时、准确的诊断对患者制定治疗策略及预后评估至关重要，CT检查作为临床实践中结直肠病变的首选影像学检查，弥补了结直肠镜检查的不足，具有成像速度快，安全，可清晰显示结直肠病变的范围和程度，可进行各种后处理等优势[5]。DESCT相对于其他类型的普通CT的主要优点是，可以进行光谱多参数成像和定量分析，无需预先设定双能协议就可以自动生成所有的光谱数据集，与其他光谱技术相比，无需前瞻性选择患者、无旋转时间限制、全视野、无交叉散射和减少辐射剂量，从而可以使临床工作流程更加高效[6]。但目前DESCT光谱定量参数在结直肠病变良恶性和分化程度鉴别诊断中的应用研究尚不多见。

DESCT单能量图像范围为40～200keV，在低keV水平产生的低噪声可以降低图像的伪影、提高图像的信噪比和对比噪声比，在40keV水平的VMI上，具备更好的软组织密度分辨力，有助于提高病灶的检出率，特别是富血供的病灶[7]。Zeff图通过为每个像素加入物质成分信息，将各体素对应的有效原子序数用色彩量化成伪彩图，从而更直观地显示病变区域和正常组织[8]。碘密度图为各体素所含的碘浓度的分布图，可用显示正常和异常组织的灌注状态；能谱曲线图代表不同物质成分的CT值随着能级的变化特征，根据曲线形态及斜率的不同可对病灶及正常组织的成分差异进行鉴别[9]。

由于结直肠癌患者早期缺乏典型临床症状，确诊时多已进展为中晚期，因此寻找结直肠肿瘤的准确诊断方法、加强早期筛查并提升诊断准确率对结直肠肿瘤治疗、预后极为重要[10]。本研究通过DESCT光谱多参数图像来定量评估结直肠病变的良恶性，发现恶性组各光谱参数值均高于良性组，分析原因可能与恶性组肿瘤的血管分布有关，恶性组倾向于生长更多的血管，以营养和支持其自身的快速生长，从而导致更高的碘摄取相关值。另外，本研究得出各光谱参数中，仅光谱曲线斜率对结直肠病变良恶性的鉴别诊断具有较高的诊断效能，AP期AUC为0.90，截断值0.78，灵敏度0.72，特异度0.94，VP期AUC为0.92，截断值1.3，灵敏度0.91，特异度0.87，原因可能与恶性组血管通透性高，恶性组织内CT值的动态变化快有关[11]。结直肠癌的预后与分化程度密切相关，不同分化程度的结直肠癌在流行病学和生物学行为上是不同的，而本研究发现不同分化程度结直肠癌之间光谱参数定量值差异变化不大，说明仅通过光谱参数值不能预测出结直肠癌的分化程度，可能还需要结合其他临床及血生化指标进行进一步综合分析。

本研究存在一些局限性：①样本量较少，并且是一项单中心研究，可能存在一定选择偏倚，将来需要扩大样本量进行多中心研究；②仅纳入结直肠腺癌和结直肠腺瘤或息肉病例，并未对其他类型结直肠良恶性病变进行分类研究，今后需要进一步分类深入探讨；③采用手动勾画感兴趣区，测量数值和ROI选择上存在一定误差。

综上所述，DESCT定量参数对于鉴别结直肠病变良恶性具有一定的诊断价值，且光谱曲线斜率诊断效能最佳，但是对结直肠癌分化程度鉴别诊断价值不高。