賈鑫鑫 JIA Xinxin

程 濤 CHENG Tao

CT能譜成像評估食管鱗癌的分化程度

賈鑫鑫 JIA Xinxin

程 濤 CHENG Tao

目的 分析食管鱗癌的CT能譜參數(shù)特征，探討CT能譜成像在術(shù)前鑒別診斷不同分化程度的食管鱗癌的價值。資料與方法 回顧性分析67例經(jīng)胃鏡或手術(shù)病理證實的食管鱗癌患者，于術(shù)前行寶石CT能譜增強掃描，測量并比較低分化鱗癌與中高分化鱗癌病灶的水濃度、碘濃度、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度（NIC）、能譜衰減曲線斜率K及40~140 keV（間隔10 keV）不同單能量水平對應(yīng)的CT值。結(jié)果 病理證實低分化鱗癌16例，中高分化鱗癌51例。低分化鱗癌與中高分化鱗癌的碘濃度、NIC、斜率K及單能量40~60 keV下的CT值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；兩組水濃度及單能量70~140 keV下的CT值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。ROC曲線分析顯示NIC的診斷效能高于碘濃度；當(dāng)?shù)鉂舛戎禐?5.36 mg/ml時，判斷分化程度的敏感度為44%，特異度為88%，曲線下面積為0.65；當(dāng)NIC為0.38時，判斷分化程度的敏感度為69%，特異度為80%，曲線下面積為0.72。結(jié)論 不同分化程度的食管鱗癌具有不同的能譜特征參數(shù)及能譜曲線，寶石CT能譜能夠為術(shù)前評估食管鱗癌的分化程度提供一種新的多參數(shù)成像方法。

食管腫瘤；癌，鱗狀細(xì)胞；體層攝影術(shù)，X線計算機；CT能譜；細(xì)胞分化

食管癌的病理分型中約90%為鱗狀細(xì)胞癌，少數(shù)為腺癌和惡性程度較高的未分化癌[1]。對于食管癌，術(shù)前行影像學(xué)檢查的主要目的在于明確腫瘤的部位及術(shù)前分期等，較少關(guān)注其分化程度。王青等[2]報道不同分化程度的食管鱗癌采用相同的治療方法后其生存率不同。食管癌傳統(tǒng)的影像學(xué)檢查方法主要為X線鋇餐造影、常規(guī)CT檢查等，而常規(guī)CT為混合能量（kVp），CT值易受X線能量的影響，射束的硬化偽影常導(dǎo)致CT值測量不準(zhǔn)確[3]。寶石CT能譜作為一種新的影像學(xué)檢查方法，能同時獲得基物質(zhì)密度圖像、40~140 keV的101個連續(xù)的單能量圖像和不同物質(zhì)的能譜衰減曲線，在一定程度上實現(xiàn)了物質(zhì)的定性和定量分析[4,5]。CT能譜綜合分析平臺有助于實現(xiàn)腫瘤的定位、定性和分級方面的診斷[6-8]。本研究擬初步探討寶石CT能譜多參數(shù)成像技術(shù)評估食管鱗癌分化程度的價值，為臨床醫(yī)師術(shù)前對食管癌患者進(jìn)行全面評估提供更多的參考。

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集2013-04~12在安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院行胸部CT能譜增強掃描的67例患者，均經(jīng)術(shù)后病理證實為食管鱗癌，且病理及影像學(xué)資料完整，于CT掃描前均行胃鏡檢查。納入標(biāo)準(zhǔn)：①胃鏡檢查結(jié)束后3 d以上；②行CT能譜掃描之前未接受任何治療；③無碘過敏史及其他相關(guān)檢查禁忌證；④病變均為單發(fā)，并于CT掃描結(jié)束后1周內(nèi)行外科手術(shù)切除。排除標(biāo)準(zhǔn)：①食管充盈欠佳或局部有偽影干擾者；②經(jīng)透視發(fā)現(xiàn)食管或腸管內(nèi)有鋇劑殘留者；③根據(jù)術(shù)后病理結(jié)果，因分組病例數(shù)少而不符合統(tǒng)計學(xué)要求者。其中男61例，女6例；年齡40~81歲，平均（65.09±8.72）歲。

1.2 CT能譜掃描 檢查前禁食8~12 h，掃描前10~15 min肌內(nèi)注射654-2 20 mg，并囑患者飲清水800~1000 ml充盈上消化道，上檢查床后用吸管再服清水200~300 ml。采用GE Discovery CT 750HD掃描儀行胸部螺旋掃描，42例患者加行上腹部掃描：采用CT能譜掃描模式，速度0.8 s/r，螺距1.375，探測器寬度0.625 mm×64，管電壓為140 kVp和80 kVp之間0.5 ms瞬時切換，管電流550 mA，采用高壓注射器經(jīng)肘前正中靜脈注射碘海醇注射液（300 mgI/ml）80~100 ml，注射速度2.5 ml/s。動脈期掃描采用主動脈弓水平內(nèi)CT值監(jiān)測（Smart Prep）觸發(fā)掃描技術(shù)，監(jiān)測閾值設(shè)為120 HU，達(dá)到閾值后延遲8 s開始掃描，平均延遲時間為注射對比劑后25~30 s。

1.3 圖像后處理 將兩組重建圖像傳至ADW 4.5工作站，啟動GSI Viewer軟件進(jìn)行分析。選擇圖像質(zhì)量較好的病灶的最大層面，并尋找腫塊的實性部分勾畫感興趣區(qū)（ROI），大小為病灶面積的1/2~2/3，軟件自動生成單能量40~140 keV圖像及碘、水基物質(zhì)圖像（圖1、2）。選定ROI，同時選取與病灶同一層面的主動脈選定ROI，測量主動脈的碘濃度，每個病灶測量3次取平均值，測量時盡量避開壞死、偽影、食管內(nèi)容物及食管周圍血管等，盡量使ROI的位置、大小及形狀保持一致。圖像數(shù)據(jù)測量包括：①在單能量圖像上分別測量病灶在40~140 keV（間隔10 keV）不同單能量水平對應(yīng)的CT值，并計算其平均值，畫出兩組病灶的能譜衰減曲線；②在基物質(zhì)圖像上分別測量增強掃描時病灶的水濃度、碘濃度、與病灶同一層面主動脈的碘濃度，并計算標(biāo)準(zhǔn)化后的碘濃度（normalized iodine concentration, NIC），NIC=病灶的碘濃度/同一層面主動脈的碘濃度；③能譜衰減曲線斜率（K）：K=（單能量40 keV下CT值－單能量100 keV下CT值）/60。

1.4 病理分類標(biāo)準(zhǔn) 食管鱗癌的分級標(biāo)準(zhǔn)采用3級分類法[2]：I級：高分化；II級：中分化；III級：低分化。介于兩級之間者歸入高一級，如介于I~II者歸入II級，因本組高分化鱗癌的病例數(shù)較少，故將高分化鱗癌與中分化鱗癌合并為一組。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 18.0軟件，低分化食管鱗癌與中高分化食管鱗癌的碘濃度、NIC、水濃度、斜率K及單能量40~140 keV（間隔10 keV）下CT值比較采用成組t檢驗，P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。繪制ROC曲線評估碘濃度及NIC對低分化食管鱗癌與中高分化食管鱗癌的鑒別診斷效能。

2 結(jié)果

2.1 病理結(jié)果 本組67例患者中，低分化鱗癌16例，男13例，女3例；年齡55~81歲，平均（69.19±6.86）歲；中高分化鱗癌51例，男48例，女3例，其中高分化鱗癌7例；年齡40~78歲，平均（63.80±8.89）歲。

2.2 40~140 keV下單能量CT值 在單能量40~60 keV下低分化鱗癌與中高分化鱗癌CT值差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=4.467、4.305、4.632, P<0.01），在單能量70~140 keV下兩者CT值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=1.980、1.974、1.708、1.378、1.351、1.021、0.970、0.746, P>0.05）。見圖1。

2.3 能譜曲線 將低分化鱗癌與中高分化鱗癌在不同單能量（40~140 keV）下對應(yīng)的CT值在同一坐標(biāo)系中重新生成能譜衰減曲線，發(fā)現(xiàn)兩組平均能譜衰減曲線均呈遞減型，低分化鱗癌組位于上方，中高分化鱗癌組位于下方；能量越低，兩組間的CT值差異越大，在單能量40~100 keV下兩組CT值差異較明顯，而在單能量110~140 keV下兩組曲線逐漸接近，見圖1。

圖1 低分化食管鱗癌與中高分化食管鱗癌的能譜衰減曲線

2.4 基物質(zhì)濃度值及斜率K 低分化鱗癌與中高分化鱗癌組間碘濃度、NIC及斜率K差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（t=2.555、2.933、3.578, P<0.05）；兩組水濃度差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=1.617, P>0.05），見表1。ROC曲線分析顯示，低分化鱗癌及中高分化鱗癌的碘濃度和NIC曲線下面積分別為0.65和0.72，NIC的診斷價值高于碘濃度；當(dāng)?shù)鉂舛戎禐?5.36 mg/ml時，判斷分化程度的敏感度為44%，特異度為88%；當(dāng)NIC為0.38時，判斷分化程度的敏感度為69%，特異度為80%，見圖2~4。

表1 低分化與中高分化食管鱗癌基物質(zhì)濃度值及能譜曲線斜率K比較

圖2 碘濃度和NIC診斷食管鱗癌分化程度的ROC曲線

圖3 男，58歲，低分化食管鱗癌。能譜衰減曲線呈下降型（A）；70 keV單能量圖像示食管壁不規(guī)則增厚（箭），局部管腔狹窄（B）；水基圖像（C）和碘基圖像（D）測得的水濃度和碘濃度值分別為（1054.57±13.44）mg/ml和（13.06 ±4.43）mg/ml；病理示食管低分化鱗癌，大小3.5 cm×1.5 cm，侵及全層（HE, ×100, E）

圖4 男，60歲，中分化食管鱗癌。能譜衰減曲線圖呈下降型，隨著千電子伏值升高，其對應(yīng)的CT值逐漸下降（A）；70 keV單能量圖像（矢狀位）示食管壁明顯增厚并局部形成軟組織腫塊（箭），管腔閉塞（B）；碘基圖像（C）測得病灶的碘濃度為（11.04±3.53） mg/ml，同層面胸主動脈的碘濃度為（36.64±3.66 ）mg/ml；病理示浸潤潰瘍型中分化鱗癌，浸潤至外膜層，癌細(xì)胞呈巢狀分布伴角化（HE, ×100, D）

3 討論

全世界每年超過40萬人死于食管癌，其中約50%發(fā)生在中國[9]，嚴(yán)重危害著人類的健康。目前食管癌的檢查方法仍以鋇餐及胃鏡檢查為主，隨著螺旋CT的普及應(yīng)用，CT應(yīng)用于消化道的檢查越來越廣泛，而目前食管癌術(shù)前行CT檢查的目的主要是顯示病變對鄰近組織、器官的侵犯及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等。杜國忠等[10]報道，術(shù)前CT判斷食管癌有無外侵的準(zhǔn)確率為90%~95%；術(shù)前判斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確率、敏感度及特異度分別為65.7%、35.1%、78.7%。然而在食管癌不同病理分級的鑒別診斷方面，以往常規(guī)CT研究較少。寶石CT能譜作為一種全新的影像學(xué)檢查方法，較常規(guī)CT實現(xiàn)了多參數(shù)成像，使得CT在原有的時間分辨率及空間分辨率的基礎(chǔ)上又增加了能量分辨率和理化性質(zhì)分辨率。CT能譜成像所涉及的參數(shù)包括40~140 keV下101個連續(xù)的單能量CT值及由此構(gòu)成的能譜衰減曲線、多種基物質(zhì)圖像及相應(yīng)的基物質(zhì)濃度值等。目前國內(nèi)已有很多學(xué)者開始應(yīng)用CT能譜成像技術(shù)來分析同一疾病不同病理類型之間以及同一病理類型不同分化程度的腫瘤之間的差異，并取得了初步結(jié)果[11,12]。然而應(yīng)用CT能譜比較不同分化程度的食管鱗癌的研究鮮有報道，本研究在此方面進(jìn)行了初步探索。

單能量CT值是指處于某一能量水平的X線束穿過某種物質(zhì)后產(chǎn)生的衰減圖像上所測得的CT值，其更為精確，且低千電子伏水平的單能量圖像具有較好的組織對比力[13]。本研究結(jié)果顯示，在單能低千電子伏（40~60 keV）下低分化食管鱗癌與中高分化食管鱗癌的CT值差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），且在單能量40 keV下兩者差異最為明顯；在單能量70~140 keV下兩者CT值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），提示低能量圖像在食管癌分化程度的鑒別診斷中起到重要的作用。

能譜衰減曲線即物質(zhì)的CT值衰減曲線，指X線束穿過某種物質(zhì)后的衰減情況，是由組成物質(zhì)的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)所決定的；不同化學(xué)分子構(gòu)成的組織，其CT值衰減曲線也不相同，故可以用CT值衰減曲線的差異來區(qū)分不同的組織[14]。能譜曲線可以用曲線斜率K值進(jìn)行定量評估。本研究中，低分化食管鱗癌與中高分化食管鱗癌的能譜曲線不同，能量越低，兩者間的CT值差異越大，在單能量110~140 keV下兩者的能譜曲線幾乎重疊；兩者間的能譜曲線斜率也不相同，低分化組的曲線斜率大于中高分化組，其原因可能與低分化食管鱗癌與中高分化食管鱗癌的血供及化學(xué)組成不同有關(guān)。

在醫(yī)學(xué)影像檢查中，碘和水是CT能譜成像常用的組合，因為它包含了從軟組織到含碘對比劑等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中常見物質(zhì)的范圍[15]。本研究中選取碘-水作為基物質(zhì)對，發(fā)現(xiàn)低分化組與中高分化組的水濃度無顯著差異，碘濃度和NIC均有顯著差異。碘濃度除與腫瘤的分化程度有較大關(guān)系外，還受掃描條件及個體循環(huán)差異等因素的影響。因此，本研究選取與病灶同一層面的主動脈作為參照，獲得病灶的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度，以降低干擾因素對碘濃度的影響。本研究結(jié)果也顯示NIC的診斷效能高于單純的碘濃度指標(biāo)。

本研究中，低分化食管鱗癌的碘濃度值和NIC均高于中高分化食管鱗癌，腫瘤分化程度越低，其碘濃度值和NIC越高，與陳麗紅等[12]在CT能譜成像定量評估胃癌分化程度中的研究結(jié)果一致，其原因可能是不同分化程度的食管癌其血供及微血管密度（MVD）不同。MVD可以定量反映腫瘤血管的生成狀態(tài)，惡性程度越高的腫瘤，腫瘤血管生長越迅速，MVD越大，血供越豐富[12]。汪洋等[16]發(fā)現(xiàn)MVD與食管癌的組織學(xué)分級有關(guān)，組織學(xué)分化越差，MVD越大。本研究中，分化越差的食管鱗癌其碘濃度和NIC越高，可能與不同分化程度的食管鱗癌的血供和MVD不同有關(guān)。

總之，不同分化程度的食管鱗癌其能譜特征參數(shù)及能譜曲線不同，CT能譜綜合分析平臺能夠為術(shù)前評估食管鱗癌的分化程度提供一種多參數(shù)成像方法。但本組高分化食管鱗癌僅有7例，樣本量較小，未進(jìn)行單獨分組研究，研究組間的樣本量不同，未對不同病理類型的食管病變進(jìn)行研究，而且未進(jìn)行CT平掃與增強掃描間的對比研究，尚需今后增加樣本量進(jìn)一步深入研究。

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（本文編輯 馮 婕）

CT Spectral Imaging for Evaluating the Differentiation Degree of Esophageal Squamous Carcinoma

PurposeThe parameter features of esophageal squamous carcinoma on CT spectral imaging were analyzed to investigate the value of CT spectral imaging for the preoperative differential diagnosis of esophageal squamous carcinoma differentiation degree.Materials and MethodsSixty-seven patients with esophageal squamous carcinomas confirmed by endoscopy or surgical pathology was retrospectively analyzed, all the patients enrolled underwent contrast enhanced CT spectral scan before operation, water concentration, iodine concentration, standardized iodine concentration (NIC), the slope K of spectral curve and the corresponding CT value of monochromatic images 40-140 keV (with an interval of 10 keV) of the lesions from low differentiated and high differentiated esophageal squamous carcinoma were measured and compared.ResultsSixteen poorly differentiated and 51 well-moderately differentiated cases of squamous carcinoma were confrmed by pathological results. Statistically signifcant differences of iodine concentration, NIC, the slope of spectral curve K and the mean CT value of monochromatic images 40-60 keV were found between the two groups (P<0.01); differences of water concentration and CT values under 70-140 keV between the two groups were not statistically signifcant (P>0.05). ROC curve analysis showed that the diagnostic efficacy of NIC was higher than that of iodine concentration; when the iodine concentration was 15.36 mg/ml, the sensitivity and specifcity was 44% and 88%, AUC was 0.65; when NIC was 0.38, the sensitivity and specifcity for the diagnosis of differentiation degree was 69% and 80%, and AUC was 0.72.ConclusionEsophageal squamous carcinoma with different differentiation degree have different spectral characteristic parameters and curves, as a result, CT spectral imaging is able to provide a new multi-parameter imaging method for the preoperative evaluation of esophageal squamous carcinoma differentiation degree.

Esophageal neoplasms; Carcinoma, squamous cell; Tomography, X-ray computed; CT spectral imaging; Cell differentiation

安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院影像科 安徽合肥 230001

程 濤

Department of Radiology, Anhui Provincial Hospital, Anhui Medical University, Hefei 230001, China

Address Correspondence to: CHENG Tao

E-mail: taocheng2022@163.com

R735.1；R730.42

2014-03-04

修回日期：2014-07-23

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2014年 第22卷 第8期：602-606

Chinese Journal of Medical Imaging

2014 Volume 22(8): 602-606

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.08.013