CT 能量成像在甲状腺疾病诊断中的研究进展

王玉堂，祖涵瑜，黄娅楠，黄俊霖，姜兴岳（通信作者）

（滨州医学院附属医院放射科 山东 滨州 256603）

甲状腺疾病是内分泌系统的常见病。比如甲状腺结节，其发病率逐年上升，其中，女性的发病率又高于男性[1-5]。有统计显示，甲状腺结节中的10%～15%为恶性[6]；另有统计表明甲状腺癌在全球癌症发病率中排名达第九名[7]。故准确诊断甲状腺疾病的性质对患者之后的治疗方式的选择以及预后具有重要意义。能量CT 其中的多参数对于甲状腺病变良恶性的鉴别以及是否有淋巴结转移的诊断、虚拟平扫（VNC）技术对于减少辐射剂量方面具有重要的临床意义。本文简要介绍CT 能量成像的基本原理以及该技术在甲状腺疾病诊断中的应用。

1 CT能量成像的基本原理及实现途径

1.1 基本原理

对于不同的X 线能量，物质吸收X 线的性质是不同的[8]。能量越高，X 线被吸收得越少，即物质的吸收随X 线能量变化而变化。同时，对于不同的物质而言，每种物质的吸收曲线也是不一样的，比如低原子质量的物质（如软组织）吸收的X 线随着能量变化的程度不大；但是高原子质量的物质（比如骨骼、碘对比剂等）随能量变化就会比较大。故在2 个能量上分别测2 次，就可确定一个吸收曲线，再找出和这个吸收曲线对应的物质，则可以估算出它到底是什么物质[9-12]。

1.2 实现途径

CT能量成像主要可以通过三种不同的方式获得[13-16]：第一种是双源CT（dual source CT，DSCT）。双球管高低电压同时但不同向扫描，此种方法有2 套球管-探测器，在机架内以大约90°的角度排列。一个球管发射高kVp 的X 线，另一个则发射低kVp 的X 线，2 套球管分别独立采集数据信息，进行双能减影分析。第二种是切换单一X 射线源管电压的峰值水平，要么在高、低不同管电压水平下进行2 次连续扫描；要么采用单球管瞬时kV 切换技术（这就是能谱CT 的核心技术）。第三种方法是通过单管双层探测器法获得双能数据，即把能量的分离工作放在探测器层面完成。

2 能谱成像多参数分析在甲状腺疾病定性诊断中的应用

在临床上，超声是诊断甲状腺疾病的重要检查方法，但是超声检查会比较依赖检查者的工作经验，所以主观性较强。CT 是甲状腺检查的另一种重要方法，其中能谱CT 是近年来的新技术之一，可以结合它的多参数[如碘浓度（IC）、标准碘浓度（NIC）、能谱曲线斜率（λHU）等]分析技术来进行甲状腺病灶的定性诊断。

2.1 碘浓度

能谱CT 之所以能够通过碘浓度区别开良、恶性，是因为甲状腺癌的滤泡细胞被癌细胞取代，滤泡细胞被破坏，所以摄取碘以及存储碘的能力下降，导致了恶性病灶的碘浓度较低；而甲状腺良性病灶的滤泡细胞被破坏得不如恶性病灶严重，仍然具有摄碘及存储碘的功能，所以良性病灶的碘浓度相对恶性结节较高，这是能谱CT 可以通过碘含量区分开甲状腺良恶性病灶的病理基础[17]。

2.2 标准碘浓度

由碘浓度衍生出另一个参数，即标准碘浓度。它是指甲状腺病灶的碘浓度/颈总动脉的碘浓度。有研究者认为标准化碘浓度可以消除不同个体之间的差异所导致的误差，实现不同个体之间归一化比较[18-19]。

2.3 能谱曲线

指物质的CT 值随着X 线能量变化而变化的曲线，从曲线上可以看到40 keV ～140 keV 每个能量点的平均CT 值。每一种物质都有它特定的能谱曲线，所以可以据此来推断不同的病理类型，类似的能谱曲线可以提示同样的或者类似的病理类型。

2.4 能谱曲线斜率

在临床上，可以用一定范围内的曲线斜率来进行定量评估。这就是能谱曲线斜率。

基于上述原理，不少研究者研究后证实，良恶性病变在碘浓度这一参数上确实存在差异，良性病灶的碘浓度高于恶性病灶[20-21]。不仅碘浓度有差异，标准化碘浓度也有差异[22-24]。另有研究者研究后证实，能谱曲线斜率在良恶性上也有差异，如孟欢[25]研究后认为通过能谱CT 扫描，良、恶性甲状腺病灶在能谱曲线斜率上有差异性，这些差异具有参考价值。

通过这些研究，可以知道能谱成像多参数分析技术在甲状腺结节定性诊断中有很高的应用价值，可以凭此来区分开甲状腺病变的良恶性，这项技术可以在临床进一步推广应用。

3 VNC在减少甲状腺辐射剂量、替代真实平扫中的应用

甲状腺的平扫可以初步评估甲状腺及淋巴结的大小、形态以及有无病变等信息，而VNC 则为代替真实平扫（TNC）提供可能。

VNC：通过水、碘分离技术获得水基图，在水基图上不会显示碘，故在增强扫描时就可利用水基图部分代替平扫图像[26-27]。这样就可以少进行一次平扫，减少了扫描次数，这为降低辐射剂量提供了可能。

有研究者认为VNC 与TNC 图像质量相当，这些研究者认为VNC 可以满足临床需要[28-30]。胡镭等[31]更是进一步指出VNC 与TNC 两者在检出钙化数目上无显著差异，其发现两种方法测得的甲状腺结节病灶的CT 值虽然有差异，但是差异较小仍可用于临床。但是，有研究者提出了相反的看法，认为VNC 可能会忽略一些钙化；且在信噪比和甲状腺结节等的对比度噪声比（CNR）方面，TNC 明显高于VNC，所以研究者在考虑到信噪比、CNR 的不同时，特别是考虑到钙化检出率的降低时，他们认为VNC 图像不能直接替代TNC 图像[32]。

对于VNC，虽然不同研究者在某些方面有不同的观点，但是对于VNC 降低辐射剂量这一优势，所有研究者均持肯定态度。

这些研究表明，VNC 技术为减少辐射剂量提供了新的选择；但是能否直接替代TNC 尚有一定争议。

4 能谱成像多参数分析技术在恶性甲状腺疾病颈部淋巴结转移中的应用

颈部淋巴结很丰富，可以占到人体淋巴结总数的40%。颈部淋巴结转移癌比较常见，恶性原发灶主要位于头颈部的原发性病变，其中甲状腺癌的颈部淋巴结转移是最常见的病变之一[33]。

对于甲状腺癌的淋巴结转移，例如，甲状腺乳头状癌（papillary thyroid carcinoma，PTC）的发病率近年来显著增加，且PTC 具有很强的淋巴结转移倾向，对于PTC，区域淋巴结转移的发生率为30%～80%[34-35]；再如甲状腺髓样癌（medullary thyroid carcinoma，MTC）患者中有11%～93%存在颈部淋巴结转移[36]。

尽早且准确地诊断甲状腺癌的淋巴结转移情况对于下一步的治疗非常重要。对于甲状腺癌的淋巴结转移，有研究认为，超声虽然具有显示原发肿瘤的优势，但对于诊断咽后、胸骨后和纵隔间隙的淋巴结转移方面也受到限制，这是因为超声难以观察这些切面[37]。而CT 扫描在显示胸骨后区、上纵隔区或气管食管沟的淋巴结方面优于超声。因此，CT 扫描已成为甲状腺癌诊断的重要术前方法[38]。而能谱CT 可以利用多参数分析技术来判断是否发生了淋巴结转移。

有不少研究者认为，淋巴结转移组与未转移组两组的碘浓度、标准碘浓度以及能谱曲线斜率等参数在动、静脉期的差异均有统计学意义，转移组的这些定量参数均高于非转移组要高，所以可以通过这些参数来区分开两者[39-42]。可见，多参数分析技术在淋巴结转移中的诊断上具有临床应用价值。

进一步而言，能谱CT 利用这些参数不仅可以区分开是否有甲状腺癌发生淋巴结转移，更有学者进一步研究指出还可以一定程度上区分转移淋巴结的不同的病理类型，目前而言，该方向研究尚少，但仍然提供了一个诊断及研究的参考方向[43]。

5 总结与展望

综上所述，随着能量CT 技术的迅速发展，其在甲状腺的应用中逐渐成熟。能谱CT 的多参数分析技术在甲状腺病变的性质诊断以及确定淋巴结转移上具有重要的临床意义，可以通过分析多参数来鉴别甲状腺结节的良、恶性并可鉴别淋巴结有无转移，这为下一步的临床治疗提供了重要的参考价值。VNC 技术毋庸置疑可以减少辐射剂量，但是能否直接取代TNC，不同研究者看法不同，有的研究者认为VNC 可以满足临床需要；有的研究者则持有不甚相同的观点。希望将来VNC 技术可以进一步研究并在临床上推广应用。总体来说，目前研究显示能量CT 在甲状腺疾病诊治中具有很大的临床价值，相信随着能量CT 的进一步发展，该技术在甲状腺疾病的诊断中会发挥更大的作用。