徐曉莉，宋 偉，隋 昕，宋 蘭，黃 耀，王 曉，金征宇

中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京100730

肺癌是國內外最常見的惡性腫瘤，高居男女性惡性腫瘤發(fā)病率、死亡率的首位[1]。CT檢查在肺癌檢出、鑒別診斷、分期及治療評估中至關重要。傳統(tǒng)胸部增強CT可提供病變形態(tài)學征象及強化方式、程度等信息，通常為肺癌患者的首選檢查。但臨床上，CT征象評估為定性評價，存在主觀性，且不同病變CT征象存在重疊，使評價準確性受限。此外，測量病變強化值時，由于所勾畫的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)在兩次CT掃描圖像上無法完全重疊，測量誤差不可避免。雙能量CT應用兩種不同能量的X線束掃描，可獲得物質選擇性圖像(碘圖、虛擬平掃圖像)或能譜圖像(單能譜圖像)，一站式進行形態(tài)學定性、碘參數(shù)定量分析，后者僅需勾畫1次ROI，且可一定程度上反映腫瘤血管生成水平及代謝改變[2]。近年來，雙能量CT在腫瘤評估方面的應用成為熱點[3]，本文針對雙能量CT技術及近年來在肺癌中的應用、未來發(fā)展前景進行概述。

雙能量CT基本原理及技術優(yōu)勢

基本原理傳統(tǒng)單能量CT是通過多色譜X射線源采集圖像，基于組織結構的密度值或病變與背景對比度差異檢出、鑒別病變。雙能量CT是在兩種不同能量譜下采集圖像，基于物質對不同能量X線的光子衰減的差異，經后處理可獲取物質選擇性圖像及能譜圖像，包括碘圖、虛擬平掃、有效原子序數(shù)圖像、單能譜圖像、能譜曲線等，能夠一站式提供病變定性、定量信息。另外，單能譜圖像還可改善對比噪聲比、減少偽影，有利于病變檢出和定性[4]。

雙能量CT的優(yōu)勢(1)輻射劑量：雙能量CT的圖像采集是在高、低2個能量譜下獲得，實際患者所接受的輻射劑量并未成倍增長。另外，雙能量CT的多種技術可降低輻射劑量[5- 6]。目前，雙源雙能量CT的輻射劑量已經減少到接近于/低于常規(guī)單能量CT，但單源雙能量CT無法應用自動管球電流、電壓調制技術，因此輻射劑量略高[7]。最近，Kim等[8]應用縱隔體模分析了雙能量CT低劑量掃描對測量碘相關參數(shù)的影響，結果表明，碘相關CT值、70 keV CT值及碘濃度均不受劑量影響，測量值穩(wěn)定，展現(xiàn)出雙能量CT低劑量掃描的應用潛能。(2)虛擬平掃：目前研究認為，虛擬平掃能夠提供常規(guī)平掃信息，可基本滿足臨床診斷要求，并且減少了輻射暴露及檢查時間。但由于濾過和重建算法不同，虛擬平掃與真正平掃的圖像質量并非完全相同[9]。(3)對比劑用量減少：低keV水平X線束顯示碘密度增高，可增加含碘強化結構的對比度，包括血管和強化的組織結構，而高keV水平會使開花偽影減少。因此，與120 kV單能量CT檢查碘負荷相比，雙能量CT可在保持同樣血管和組織對比度的情況下，使碘負荷降低[5]。(4)多參數(shù)、定量評估：雙能CT能夠有效識別和量化在病理過程中出現(xiàn)的異常物質成分或造影劑，提供客觀、定量的多參數(shù)信息，包括碘濃度、單能譜CT值、能譜曲線斜率、有效原子序數(shù)等[10]，有研究發(fā)現(xiàn)肺癌雙能量CT參數(shù)與肺灌注CT參數(shù)有一定相關性，且前者輻射劑量明顯減低，提示其具備較高臨床應用潛能[11]。(5)虛擬單能譜成像：與單能量CT的多色譜影像相比，虛擬單能譜圖像能更好地顯示線束細微的對比度，提高對比噪聲比，減輕線束硬化偽影、金屬偽影，優(yōu)化圖像質量，便于常規(guī)臨床診斷信息的提取[12]。

雙能量CT常用參數(shù)不同廠家生產的雙能量CT商業(yè)名稱不同，西門子雙能量CT多稱為雙能CT，GE雙能量CT稱為能譜CT，實際上通指雙能量CT。目前，應用于臨床的雙能量CT設備主要包括：西門子雙源雙能量CT(雙管球、單探測器)、GE單源快速管電壓切換雙能量CT(單管球、單探測器)及飛利浦光譜CT(又稱“三明治”探測器雙能量CT，單管球、雙探測器)[3]。雙源CT的管電壓有以下幾種組合：80/140 kV(第1代)，80/Sn140 kV，100/Sn140 kV(第2代)及70/Sn150 kV、80/Sn150 kV、90/Sn150 kV、100/Sn150 kV(第3代)，第2代、第3代雙源CT系統(tǒng)在高能X線球管前端安裝了錫濾線板，可更好地分離高低能譜X射線。單源快速管電壓切換雙能量CT應用80和140 kV管電壓快速切換進行掃描。光譜CT 應用120或140 kV管電壓掃描，兩個探測器由不同物質組成，上層吸收并測量低能光子，下層吸收高能光子[3，6]。

雙能量CT在肺癌中的應用及發(fā)展前景

肺結節(jié)鑒別診斷多位學者的相關研究肯定了雙能量CT在肺結節(jié)良惡性鑒別方面的應用價值。Hou等[13]應用能譜CT動、靜脈雙期掃描鑒別肺良惡性腫塊，測量病變中心及外周感興趣區(qū)70 keV單能譜CT值、碘濃度(iodine concentration，IC)、標準化碘濃度(normalized iodine concentration，NIC)及能譜曲線斜率(slope of spectral attenuation curves，λHU)，結果表明，肺癌病變中心區(qū)70 keV單能譜CT值、NIC及λHU雙期均低于炎性腫塊，肺癌外周與中心區(qū)70 keV單能譜CT差值高于炎性腫塊，與腫瘤內部壞死較多有關。其中，靜脈期病變中心區(qū)NIC在良惡性鑒別腫塊中診斷效能最高，受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線下面積為0.96，NIC以0.34為界值，診斷敏感度86%，特異度100%。另有學者應用類似方法鑒別肺部良惡性病變，不同之處在于該研究將ROI置于病變密度相對均勻的區(qū)域，結果表明，惡性病變70 keV單能譜CT值、NIC及λHU均高于良性病變，靜脈期NIC鑒別良惡性病變診斷效能最高，ROC下面積為0.96，NIC以0.3為界值，敏感度達93.8%，特異度85.7%[14]。以上研究均可定量反映出肺惡性病變內部血供及毛細血管通透性高于良性病變的特性，與既往肺結節(jié)動態(tài)灌注研究[15]結果一致。此外，Schmid-Bindert等[16]發(fā)現(xiàn)，非小細胞肺癌碘相關CT值與PET-CT 最大標準攝取值呈中等相關，認為雙能量CT可能是評估病變代謝活性、療效反應的有效手段。

磨玻璃密度結節(jié)(ground glass opacity，GGO)內部含氣體、密度不均，常規(guī)增強CT難以評估其有無強化及強化程度。雙能量CT除了可評估實性結節(jié)，還可評價GGO強化程度。通過改變后處理中3種基物質設定(將碘、軟組織和脂肪改為碘、軟組織和氣體)，可避開病變內氣體對測量的影響，使碘相關參數(shù)測量準確，有效反映病變強化程度，為GGO鑒別診斷及侵襲性評價提供客觀定量的評估手段[17-18]。

評價肺癌侵襲性及鑒別肺癌亞型近年來，雙能量CT在肺癌侵襲性、分化程度評估及肺癌亞型鑒別中的應用成為研究熱點。有學者應用能譜CT掃描探究非小細胞肺癌血管生成表達因子與雙能量定量參數(shù)之間的相關性，發(fā)現(xiàn)病變血管內皮生長因子或低氧誘導因子- 1α與雙能量參數(shù)呈正相關，相關系數(shù)0.4～0.6，提示雙能量CT定量參數(shù)能夠一定程度上反映病變血管生成水平及預后[19-20]。Son等[18]應用雙源CT探究碘定量參數(shù)鑒別侵襲性肺腺癌與非侵襲性或微小浸潤型腺癌的應用價值，結果表明虛擬平掃可預測磨玻璃密度肺腺癌的侵襲性，當聯(lián)合碘增強圖像評價時，診斷效能可進一步提高，由0.888提高至0.959。另外，Shimamoto和Iwano[21]分析了不同分化程度肺癌實性結節(jié)的雙能量參數(shù)有無差異，發(fā)現(xiàn)雙能量參數(shù)能夠反映腫瘤分化程度，分化差者碘濃度較低，可能與腫瘤內部壞死及纖維化程度較高有關。在肺癌亞型評估方面，有學者應用雙源雙能量CT或能譜CT定量參數(shù)鑒別肺腺癌與鱗癌，均認為雙能量CT參數(shù)對二者有鑒別價值[22-23]，但Li等[24]研究表明，肺腺癌與鱗癌IC、NIC差異均無統(tǒng)計學意義，結果存在爭議，未來尚需大樣本、前瞻性研究進一步驗證。另外，目前尚缺乏有關雙能量CT鑒別小細胞肺癌與非小細胞肺癌、非小細胞肺癌基因突變亞型的應用研究，未來可進一步拓展研究。

肺癌分期肺癌準確分期有助于臨床早期制定治療方案、評估預后，雙能量CT在腫瘤TNM分期中呈現(xiàn)出一定優(yōu)勢。T分期方面，Shimamoto等[25]研究認為肺癌實性結節(jié)雙能量CT參數(shù)可預測肺癌局部侵犯，包括血管、淋巴道或胸膜受累，ROC分析診斷效能達0.781。N分期方面，Li等[24]應用雙源CT掃描分析了61例非小細胞肺癌患者縱隔淋巴結碘濃度與轉移的相關性，結果表明轉移淋巴結的IC、NIC均低于非轉移性淋巴結，IC、NIC診斷肺癌淋巴結轉移的敏感度分別達80%、75%，特異度65%、75%。饒艷鶯等[26]進一步分析縱隔淋巴結碘濃度聯(lián)合淋巴結短徑評估縱隔淋巴結轉移的診斷效能，結果表明結合兩種診斷標準，敏感度可達87.5%，特異度96.2%。近期，Rizzo等[27]應用雙能量CT評估轉移、非轉移淋巴結碘分布、碘攝取量的差異，發(fā)現(xiàn)轉移性淋巴結碘含量明顯低于非轉移性淋巴結，該研究進一步分析了淋巴結的病理結構，發(fā)現(xiàn)非轉移性淋巴結內部血供不均，由中心向外周遞減，而轉移性淋巴結內腫瘤血管畸變、僅單層內皮構成，腫瘤將淋巴結正常血管結構推向外周，使其強化程度趨于均勻，但血供水平低于非轉移性淋巴結，與雙能量測量結果一致。此外，雙能量CT還可用于評價肺癌M分期，例如遠處骨轉移[28-29]，未來還可探究雙能量CT對肺癌其他部位遠處轉移的鑒別價值。

治療療效評估肺癌療效評估是雙能量CT非常有發(fā)展前景的應用方向之一，尤其在抗血管靶向治療方面。常規(guī)肺癌療效評估手段為實體瘤療效評價標準(response evaluation criteria in solid tumors，RECIST)，依據病變徑線變化判斷治療療效。但在靶向治療過程中，腫瘤易出現(xiàn)囊變、出血、壞死及假性增大，RECIST會誤認為病變進展，致使療效評價不準確。雙能量CT可以簡單、有效地提供不同病變或病變治療前后的碘含量參數(shù)，定量反映腫瘤內血管生成水平及其變化。Baxa等[30-31]應用雙期雙能量CT掃描，評估靶向治療前后非小細胞肺癌、化療前后淋巴結碘攝取值變化，以RECIST為金標準，分為有效組、無效組，發(fā)現(xiàn)治療后有效組碘攝取值明顯降低，而無效組變化不大或升高，與RECIST一致。此外，初治前有效組肺癌碘含量明顯高于無效組，可用于預測治療療效。除評估靶向治療外，另有學者應用雙能量CT評估肺癌放療、化療療效，同樣證實雙能量參數(shù)在評價、預測肺癌放療或化療療效的應用價值[32-33]。

肺功能評估準確評估肺通氣灌注功能，對臨床評價肺癌患者術前、術后肺功能有重要意義。多項研究表明，雙能量CT碘增強圖像可有效評估肺灌注功能，其評價準確性甚至優(yōu)于核素灌注顯像[34]。另外，通過觀察肺實質碘濃度及血管內充盈缺損，雙能量CT碘增強圖像還有助于早期檢出肺癌患者肺栓塞、評估預后。由于氙氣的原子序數(shù)與碘相近，有相似的X光吸收特性，因此，經氣道吸入氙氣，行氙氣增強肺通氣顯像，可評價肺通氣功能[7]。盡管氙增強雙能量CT有較好應用前景，但由于技術難度大、氙氣昂貴、可引起呼吸抑制等劣勢并未廣泛應用。穩(wěn)定的氪或氙與氪的混合氣體可能更安全，但目前仍處于研究階段[35]。

總結與展望

雙能量CT掃描程序簡便、快速，可一站式獲取包括CT形態(tài)學征象、客觀定量參數(shù)在內的多種信息，相對常規(guī)CT評估更客觀、準確，在肺癌鑒別診斷、分期、治療評估及肺功能評價等方面具有一定的應用前景。

目前，雙能量CT在肺癌中的應用尚處于研究階段，且存在相關研究空白，包括肺GGO的檢出、鑒別診斷、肺癌基因突變亞型的鑒別、肺癌多種治療療效評估的可行性等，需進一步挖掘雙能量CT在肺癌中的應用潛能。此外，仍需驗證碘相關參數(shù)測量的一致性、穩(wěn)定性，包括觀察者間、觀察者內一致性等。在技術方面，光子計數(shù)探測器CT成為當前的技術研究熱點，通過計算離散光子的相互作用及每種能量下單個光子的吸收程度，光子探測器能夠獲取更多細節(jié)信息，使對比噪聲比增加、空間分辨率更高、物質分解能力更優(yōu)、輻射劑量更低。但目前光子計數(shù)CT臨床應用經驗非常有限[3]。未來，隨著雙能量CT數(shù)據后處理算法、掃描序列的優(yōu)化及光子計數(shù)探測器技術的發(fā)展，有望獲得更準確、詳細的病變信息及更廣泛的應用?？傊?，雙能量CT的技術進步及其在肺癌應用中的不斷探索，有助于充分驗證雙能量CT的臨床實用價值及適用范圍，進而推動雙能量CT評估肺癌的臨床應用。