双能CT在胰腺癌中的研究进展.pdf

国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪：453-456；461双能CT在胰腺癌中的研究进展温又佳，李倩，宋祖华，唐茁月，4*【摘要】胰腺癌是恶性程度极高的消化系统肿瘤，早期诊断困难。双能CT（DECT）可根据不同能量下物质衰减差异特性实现对物质的定性和定量分析，经后处理生成的系列能谱影像可满足组织结构和功能状态的量化检测，在胰腺癌的诊断、鉴别诊断、治疗评价及预后预测等方面展现出一定潜力。就DECT在胰腺癌的应用现状及研究进展进行综述。【关键词】胰腺癌；双能CT；鉴别诊断；疗效评估；预后预测中图分类号：R735.9；R816.5；R814.42文献标志码：AProgress of dual-energy CT in imaging of pancreatic cancerWEN Youjia1,2,3,4,LI Qian1,2,3,4,SONG Zuhua4,TANGZhuoyue1,2,3,4.1 Chongqing Medical University,Chongqing 400016,China;2 Chongqing Institute of Green and IntelligentTechnology,Chinese Academy of Sciences;3 Chongqing School,University of Chinese Academy of Sciences;4 Department ofRadiology,Chongqing General Hospital.Corresponding author:TANG Zhuoyue,E-mail:zhuoyue_【Abstract】Pancreatic cancer is highly malignant tumor of the digestive system,and early diagnosis is difficult.Dualenergy CT(DECT)can achieve qualitative and quantitative analysis of substances according to the different attenuationcharacteristics of substances under different energies.A series of energy spectrum images generated by post-processing canmeet the quantitative detection of tissue structure and functional status.DECT has shown certain potential in the diagnosis,differential diagnosis,treatment evaluation and prognosis prediction of pancreatic cancer.Application and research progressof DECT in pancreatic cancer are reviewed in this article.【Keywords】Pancreatic cancer;Dual-energy CT;Differential diagnosis;Response evaluation;Prognosis prediction ，23，46（4）：453-456；461作者单位：1重庆医科大学，重庆400016；2中国科学院重庆绿色智能技术研究院；3中国科学院大学重庆学院；4重庆市人民医院放射科通信作者：唐茁月，E-mail:zhuoyue_*审校者基金项目：重庆市科卫联合医学科研项目（2019ZDXM010）DOI:10.19300/j.2023.Z20361综述腹部放射学胰腺癌是恶性程度极高的消化系统肿瘤，发病率逐年升高，病死率居癌症之首1。起病隐匿、进展迅速等特点使其早期诊断、病情监测颇具挑战。常规CT扫描作为临床诊断胰腺癌的首选检查，主要依据形态学特征、强化程度及强化方式对病灶进行评估，而形态学特征的判定依赖于放射诊断医师的主观经验，且不同病变可能具有相似的强化程度或方式，故常规CT扫描评估胰腺癌存在一定局限性。双能CT（dual-energy CT,DECT）利用不同千伏条件下X线衰减值差异对物质进行区分及量化，一次扫描即可获得常规CT扫描所不具备的基物质图、虚拟单能谱影像（virtual monoenergetic image,VMI）及有效原子序数（Zeff）图等系列能谱影像，可提供更全面的形态学及功能学等相关量化信息2。目前DECT已逐步应用于胰腺癌的诊断、鉴别及疗效评估等方面。本文重点就DECT在胰腺癌的研究进展进行综述。1双能 CT 简介1.1原理不同物质的X线吸收曲线具有差异性，DECT利用这一特性以2种不同能量水平的X线实现物体成像，将高、低能2组数据集经投影数据域解析可获得不同能级X线衰减数据，经后处理即可获得系列能谱影像3。1.2常用系列能谱影像DECT常用系列能谱影像主要包括基物质图、VMI、能谱衰减曲线图和Zeff图。基于DECT物质分离算法可实现对水、碘、钙及尿酸钠等基物质的定量评估。虚拟平扫（virtual non-453国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪contrast,VNC）影像经抑制增强影像中碘物质密度后获得，其影像质量与常规CT平扫相当，辐射剂量显著减少4-5。碘图通过检测和量化碘浓度（iodineconcentration,IC）实现强化程度的定量分析，利用彩色编码技术形成碘融合彩色影像，可清晰显示病变异常碘浓聚进而反映其血流动力学改变6。经公式（IC兴趣区/IC同层主动脉）测算得到的标准化碘浓度（normalized iodine concentration,NIC）能减少因对比剂用量及其流速和个体血流动力学带来的影响，可更加客观地反映病灶真实血供情况7。VMI为高、低能量数据集经投影数据域解析后获得的单一能级影像，不同机型的单能量（keV）分布范围为40200keV不等8。低能级可提高影像信噪比9，利于区分病灶与组织间的细微差异；高能级可消除硬化伪影及金属伪影10。能谱衰减曲线以keV为横轴，以CT值为纵轴，代表组织CT值随X线光子能量变化的规律。不同组织间能谱曲线斜率（HU）各异，通过对比能谱衰减曲线形态及斜率有助于疾病的诊断、病理分型及预后预测的判定11-13。Zeff表示化合物或混合物的复合原子序数，可精确分析兴趣区的物质构成，对疾病的诊断及鉴别具有一定价值14-15。2DECT 在胰腺癌诊疗中的应用2.1诊断及鉴别诊断手术是可能根治胰腺癌的唯一有效手段，但多数病人因就诊时已处于中晚期而失去治愈性手术切除的机会。早期检出胰腺癌可避免错失最佳手术时机，对于病人预后具有重要意义。Noda等16对胰腺导管腺癌（pancreatic ductaladenocarcinoma,PDAC）病人胰腺实质期（pancreaticparenchymal phase,PPP）4075 keV能量范围内（以5 keV为间隔）VMI的定量指标进行比较，发现随着能级水平的降低，病灶CT值、信噪比（SNR）及对比噪声比（CNR）越来越高，病灶的长径、短径测量误差越来越小，提示低能级VMI显示病灶轮廓更清晰，测量病灶更精准。Nagayama等17进一步扩大能级范围至100 keV（以10 keV为间隔），对比PDAC病人的PPP和门静脉期（portal venous phase,PVP）VMI，同样证实随着能级水平的降低病灶的CNR逐渐升高。Beer等18发现PDAC病人动脉期和PVP低能级VMI（40、50 keV）中胰腺实质与病灶的SNR及CNR较线性融合图均有所改善。上述研究表明DECT是提高胰腺癌检出率的重要检查方式，低能级VMI通过增强病灶与背景间的细微衰减差异改善了显示胰腺癌灶的能力，但目前研究的胰腺癌灶长径均2 cm，有待研究者针对小胰腺癌灶进行相关探索。目前文献报道VMI显示胰腺癌灶的最佳期相及能级尚无统一标准，未来有待进一步探讨达成共识。Ebrahimian等19发现基于DECT动脉期VNC及碘图构建的定量参数模型与影像组学模型在鉴别胰腺良恶性疾病方面准确性相当，受试者操作特征曲线下面积（AUC）分别为0.900和0.940，提示相较于复杂的影像组学，DECT定量参数可提供一种更为简便的方法鉴别胰腺良恶性疾病，一定程度上可减少临床医师的诊断时间。但该研究样本量较少且未区分胰腺相关疾病的组织学亚型。慢性肿块型胰腺炎属慢性胰腺炎的特殊类型，与胰腺癌临床及影像学表现有一定重叠，但两者治疗方式和预后大相径庭20，因此准确鉴别两者对后续治疗具有重要指导意义。张丽红等21分别测量慢性肿块型胰腺炎组和胰腺癌组病灶动脉期和PVP的IC，结果显示慢性肿块型胰腺炎组双期IC均较胰腺癌组高，诊断符合率高达97.67%（84/86）。上述研究表明DECT可量化评估肿瘤血流动力学情况进而精确反映组织血供特点，提示DECT定量参数在胰腺癌诊断中颇具前景。目前尚缺乏鉴别胰腺癌与胰腺淋巴瘤、乏血供转移瘤、沟槽性胰腺炎及自身免疫性胰腺炎等疾病的相关研究，有待进一步探索。2.2淋巴结转移的评估淋巴结转移是影响胰腺癌病人预后的独立因素之一。转移性淋巴结清扫不彻底易导致术后复发，盲目扩大清扫范围则会增加病人出血等围手术期风险且总生存期（overallsurvival,OS）无明显延长22，故术前准确评估淋巴结转移对胰腺癌病人诊疗方案的选择及预后具有重要价值23。Le等24发现PPP淋巴结NIC相比常规影像学特征（如大小及形态等）能更好地评估PDAC淋巴结转移，AUC为0.670。李淑华等25对比淋巴结转移组和非转移组原发灶DECT定量参数（IC、NIC、HU和Zeff），结果发现动脉期NIC、静脉期NIC和平扫Zeff可作为术前预测PDAC淋巴结转移的影 像 生 物 标 志 物，AUC分 别 为0.844、0.709和0.766。有研究者26提取54例PDAC病人原发灶PPP的VMI及碘图影像组学特征，结果显示从70 keV影像提取的组学特征 T（代表病灶平均CT值与体积的乘积）与N分期呈负相关，敏感度高达96%。An等27基于PDAC原发灶VMI建立深度学习影像组学模型预测N分期并对OS分层分析发现，100+454国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪150 keV深度学习影像组学模型在预测淋巴结转移方面表现良好，测试集AUC达0.870，联合临床特征（CT报告的T分期、淋巴结状态、谷氨酰转肽酶及葡萄糖水平）后AUC进一步提升为0.920，并发现淋巴结转移高危组的OS明显低于低危组。综上，通过测定PDAC淋巴结和原发灶的NIC可反映血供情况进而提示能够反映组织坏死程度，Zeff则可提示病灶物质成分，有助于定量分析区域淋巴结内部异质性。进一步联合影像组学及人工智能可为PDAC的N分期提供更为客观详尽的影像学依据，弥补了常规CT形态学特征评价的局限性。需指出由于部分病人术前接受了放化疗，而这可能会影响淋巴结状态。2.3治疗后疗效的评估2.3.1化疗疗效评估目前临床主要基于实体肿瘤疗效评价标准评估胰腺癌治疗效果，但其主要以治疗前后病灶大小变化作为评估指标，不能全面反映疗效28。时光丽29将人原位胰腺腺癌细胞株BxPC-3植入20只裸鼠，观察组予0.1 mL贝伐珠单抗，对照组予等量生理盐水，28 d后行DECT三期增强扫描及肿瘤组织切片染色，结果显示观察组的NIC较对照组低，2组肿瘤三期NIC均与微血管密度呈显著正相关，相关系数分别为0.938、0.819和0.955。Kawamoto等30比较18例晚期PDAC病人化疗前后动脉期及PVP的IC和NIC，同样发现化疗后PDAC病灶碘摄取量较化疗前降低。Noda等31基于PPP的IC峰度和化疗前后IC变化值构建了IC诊断因子模型，其评估接受一线化疗方案治疗的PDAC病人化疗疗效的敏感度、特异度及AUC分别为0.977、0.706和0.889，提示IC诊断因子可作为评估PDAC病人化疗反应的影像生物标志物。综上，通过DECT碘图反映病灶摄碘能力及血供情况等微观变化，可实时监测PDAC病人化疗疗效，但目前相关研究尚处于初步探索阶段，缺乏针对化疗方案的亚组分析，而不同化疗方案可能影响上述试验结果，未来值得进一步深入研究。2.3.2术后并发症评估胰瘘为胰十二指肠切除术后最常见、最严重的并发症，严重影响病人生活质量，甚至造成病人早期死亡，预测术后胰瘘（postoperative pancreatic fistula,POPF）风险可辅助外科医师制定并及时调整围手术期诊疗方案32。Shi等33研究显示PPP与PVP的IC比值越高，组织纤维化程度越小，发生POPF的风险越大；进一步比较IC比值与相应期相CT值比值，发现IC比值预测POPF风险的准确度更高（78%和65%），提示IC比值可作为胰十二指肠切除术病人POPF术前客观影像生物标志物。该研究表明IC的动态变化可反映组织纤维化程度及胰腺质地情况，证实了DECT预测胰腺癌病人POPF风险的可行性，可辅助临床医师在围手术期对胰腺癌病人进行分层管理。目前尚缺乏DECT在腹腔出血、腹腔感染、胃排空延迟等术后并发症方面的相关研究，有待今后的研究发掘其潜在价值。2.3.3术后复发评估大部分胰腺癌术后病人都有非特异性术后软组织增生（postoperative soft tissueproliferation,PSF），PSF与胰腺癌局部复发灶影像学表现相似而两者临床治疗方式及预后截然不同34，准确识别胰腺癌局部复发灶对病人预后具有重要临床意义。Mathy等35对31例PDAC术后病人行动脉期、PPP及PVP三期DECT扫描，以随访和病理结果为参照标准，研究显示PVP局部复发灶相比非特异性PSF的平均IC显著要高（分别为1.47 mg/mL和0.96 mg/mL）。该研究表明术区组织碘基值可反映血流灌注情况，作为影像生物标志物可精准判定局部有无复发。目前DECT预测PDAC术后局部复发的相关研究较少，未来利用系列能谱影像并进一步联合CA-199等生化指标构建多模态模型可为其提供广阔的应用前景。2.4预后预测胰腺癌预后不良，5年相对生存率仅约11%36，准确预测胰腺癌病人预后可辅助临床医师选择合适的治疗方案，从而延长病人生存期。Fukukura等37发现基于DECT病灶平衡期IC计算的细胞外容积（extracellular volume,ECV）是期PDAC病人化疗后无进展生存期（progression-freesurvival,PFS）和OS的独立预测因子，与病人PFS和OS呈正相关，其截断值分别为18.6%和35.6%。该研究表明DECT碘图能准确测量PDAC内ECV，从而反映肿瘤实质与间质成分占比，实现对肿瘤侵袭性和化疗疗效的评估，提示DECT碘定量参数具有预测PDAC病人生存结局的潜力，未来可结合DECT其他定量参数进一步探索研究。3小结与展望综上，DECT对胰腺癌的早期诊断和淋巴结转移的评估具有一定优势，同时其在鉴别诊断、疗效及预后评估等方面也取得了一定进展。目前尚缺乏DECT在诊断小胰腺癌、预测胰腺癌病理分型、判定455国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪血管周围软组织成分等方面的研究。未来可更多凭借DECT的技术优势并联合深度学习、人工智能等新技术，有望为胰腺癌病人个体化精准医疗的实现提供参考依据。参考文献：1LIN L,LI Z,YAN L,et al.Global,regional,and national cancerincidence and death for 29 cancer groups in 2019 and trendsanalysis of the global cancer 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