鄭星星 馮峰 丁勇生 李月玥 李瑞

食管癌是全球第八大常見(jiàn)癌癥， 也是全球癌癥致死的第六大原因， 其在發(fā)展中國(guó)家的發(fā)病和死亡病例占了全球的80%以上[1]。CT 常規(guī)平掃（true noncontrast，TNC）和增強(qiáng)掃描是臨床常用的食管癌影像檢查方法，不僅可以清晰顯示病灶解剖學(xué)細(xì)節(jié)，還有助于定位及評(píng)價(jià)病灶與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系；但CT 常規(guī)檢查需要多期掃描，增加了病人的輻射劑量，而且食管本身及周圍器官對(duì)輻射有較高的敏感性，因此在充分發(fā)揮CT 檢查技術(shù)優(yōu)勢(shì)和保證影像質(zhì)量的同時(shí)，如何降低輻射劑量至關(guān)重要。 近年出現(xiàn)的雙源CT利用碘物質(zhì)分離技術(shù)可以將碘對(duì)比劑從CT 增強(qiáng)影像中去除，從而獲得類似于TNC 的影像，即虛擬平掃（virtual non-contrast，VNC）影像[2]。采用VNC 可減少1 次TNC，從而降低病人輻射劑量。以往研究[3-4]多報(bào)道VNC 在腎癌和胃癌檢查中的應(yīng)用，而應(yīng)用于食管癌的報(bào)道甚少。本研究通過(guò)比較雙源能譜CT VNC與TNC 影像對(duì)食管癌影像質(zhì)量的主觀及客觀評(píng)價(jià)差異，探討VNC 替代TNC 評(píng)估食管癌的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2019 年1—5 月南通大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院46 例食管鱗狀細(xì)胞癌病人的臨床及CT 影像資料，其中男33 例，女13 例，年齡50～88 歲，平均（67.2±8.2）歲。 所有病人均行TNC 及雙能量雙期（動(dòng)脈期及靜脈期）增強(qiáng)掃描。 病灶位于食管上段3 例，中段30 例，中上段2 例，中下段8 例，下段3 例。 納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)胃鏡或手術(shù)病理證實(shí)；②均為單發(fā)病灶；③無(wú)嚴(yán)重心臟、肝臟、腎臟功能衰竭及碘過(guò)敏史者。 排除標(biāo)準(zhǔn)： ①影像資料及臨床數(shù)據(jù)缺失或不完整；②影像質(zhì)量不佳，不能用于診斷。

1.2 設(shè)備與方法 采用Siemens Flash 雙源CT（Somatom Definition）行胸部加上腹部TNC 及雙能量雙期增強(qiáng)掃描。 所有病人檢查前禁食8～12 h，并于檢查前10～15 min 飲水800～1 000 mL 以充盈上胃腸道。 檢查取仰臥位， 掃描范圍從肺尖至腎上腺上極。 掃描參數(shù)：TNC 管電壓120 kV，管電流200 mA；動(dòng)脈期及靜脈期采用雙能掃描模式：A 球管， 管電流/管電壓210 mA/100 kV，B 球管162 mA/140 kV。矩陣512×512，F(xiàn)OV 300 mm×300 mm，層厚、層間距均為5 mm，螺距1.2，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s/r。 采用基于自動(dòng)實(shí)時(shí)衰減的專用管電流調(diào)制軟件 （CARE Dose 4D，Siemens）采集所有數(shù)據(jù)。用高壓注射器經(jīng)肘正中靜脈團(tuán)注對(duì)比劑碘海醇（含碘300 mg/mL,揚(yáng)子江藥業(yè)），劑量1.2 mL/kg 體質(zhì)量,注射流率3.0 mL/s。注射對(duì)比劑后，以主動(dòng)脈弓水平測(cè)量CT 值，監(jiān)測(cè)閾值達(dá)到100 HU 后， 延遲6 s 后開(kāi)始掃描觸發(fā)動(dòng)脈期，動(dòng)脈期后25 s 掃描靜脈期。 影像加權(quán)因子為0.5（即，按照100 kV 數(shù)據(jù)和140 kV 數(shù)據(jù)各占50%的比例，通過(guò)雙源CT 自動(dòng)計(jì)算后得到相當(dāng)于120 kV 的融合影像）。

1.3 圖像后處理 將所有雙源CT 數(shù)據(jù)重建成層厚、層間距均為1 mm 的薄層圖像，并傳到后處理工作站（Siemens Syngo-via VB10），應(yīng)用“VNC”程序進(jìn)一步分析。 參照藍(lán)等[5]的研究方法，選擇動(dòng)脈期的雙能量數(shù)據(jù)集進(jìn)行后處理。 首先將碘對(duì)比劑的融合比率調(diào)整到0,獲得初始VNC 圖像，設(shè)置與TNC 相同的窗位（300 HU）、窗寬（40 HU），然后將VNC 數(shù)據(jù)保存并導(dǎo)入3D 軟件，重組出與TNC 層厚、層間距相同的最終VNC 影像。

1.4 影像分析 由2 名分別有2 年和15 年診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師采用雙盲法獨(dú)立對(duì)工作站后處理影像進(jìn)行定性和定量分析， 若結(jié)果出現(xiàn)分歧則通過(guò)討論達(dá)成一致。

1.4.1 定性分析 影像評(píng)價(jià)基于影像偽影的嚴(yán)重程度、解剖學(xué)細(xì)節(jié)清晰度及5 分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[6]：5 分，解剖結(jié)構(gòu)及細(xì)節(jié)清晰，沒(méi)有明顯的噪聲，能明確評(píng)價(jià)；4 分，解剖結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)不太清晰， 噪聲和偽影增加；3 分，大部分解剖結(jié)構(gòu)清晰，細(xì)節(jié)不太清晰，噪聲和偽影很明顯，但基本能滿足診斷要求；2 分，解剖結(jié)構(gòu)不清晰，很難識(shí)別細(xì)節(jié)，噪聲和偽影非常明顯；1 分，解剖結(jié)構(gòu)模糊，細(xì)節(jié)無(wú)法識(shí)別，噪聲和偽影非常明顯?！?分的影像符合診斷要求。 由上述2 名觀察者記錄VNC 和TNC 影像上食管癌形態(tài)學(xué)特征， 包括病灶處的管壁增厚（食管管壁厚度>5 mm 為異常）、病灶與周圍主要組織（氣管及支氣管、主動(dòng)脈）的關(guān)系以及淋巴結(jié)有無(wú)腫大（淋巴結(jié)短徑>10 mm 為腫大）。

1.4.2 定量分析 在TNC 和VNC 橫斷面影像中病變最大層面的實(shí)性部分上選取面積為0.3～1.0 cm2相同興趣區(qū)，盡量避開(kāi)鈣化、壞死區(qū)域。 測(cè)量病變組織、同層面降主動(dòng)脈、胸椎椎體后方肌肉、皮下脂肪及空氣的平均CT 值、標(biāo)準(zhǔn)差（SD），測(cè)量3 次，取其平均值。 同時(shí)計(jì)算病灶信噪比（signal to noise ratio，SNR）及對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）。 計(jì)算公式為SNR=病灶CT 值/病灶SD，CNR=|病灶CT值－同層面椎后肌肉CT 值|/噪聲（以前胸壁皮下脂肪SD 值作為噪聲）。 在橫斷面影像上病灶最大層面測(cè)量最大管壁厚度，若該層面管壁均勻增厚導(dǎo)致管腔完全閉塞， 則以食管直徑的一半作為最大管壁厚度[7]，TNC 和VNC 中測(cè)量層面一致。

1.5 輻射劑量分析 常規(guī)CT 檢查為三期掃描模式， 輻射劑量為TNC 與雙期增強(qiáng)輻射劑量之和；雙能量雙期掃描模式則為雙期增強(qiáng)掃描的輻射劑量之和。 記錄2 種掃描模式的CT 劑量指數(shù)（CT dose index volume，CTDIvol）與 劑 量 長(zhǎng) 度 乘 積（dose length product，DLP），均為設(shè)備自動(dòng)生成。 計(jì)算有效劑量（effective dose,DE）＝DLP×K（換算因子），K 值為0.014[8]。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 符合正態(tài)分布的計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，2 組間比較采用配對(duì)樣本t 檢驗(yàn)；非正態(tài)分布的計(jì)量資料以中位數(shù) （四分位間距）[M（P25，P75）]表示，2 組間比較采用Wilcoxon 秩和檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以例表示，2 組間比較采用χ2檢驗(yàn)。 采用Kappa檢驗(yàn)分析2 名醫(yī)師影像質(zhì)量評(píng)分的一致性，κ<0.4表示一致性較差，0.4≤κ<0.75 表示一致性中等，κ≥0.75 表示一致性較好。 P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2 種影像上食管癌形態(tài)學(xué)特征的比較 2 種影像上所顯示的病灶形態(tài)學(xué)特征的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P>0.05），除了兩者所顯示的腫瘤與氣管、支氣管間隙分布的病灶數(shù)略有不同外， 其余各特征均完全一致（表1，圖1、2）。

2.2 影像質(zhì)量主觀評(píng)分比較及一致性分析 2 名觀察者對(duì)食管癌TNC 和VNC 影像質(zhì)量主觀評(píng)分均為3 分以上， 一致性均較好 （TNC，κ=0.957；VNC，κ=0.964），見(jiàn)表2。 2 名觀察者對(duì)TNC 影像的主觀評(píng)分中位數(shù)為5（4，5）分，對(duì)VNC 影像的評(píng)分中位數(shù)為5（4，5）分，評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-1.737，P=0.082）。

2.3 2 種影像上病灶處管壁厚度、 不同部位CT 值及影像質(zhì)量的比較 2 種影像上食管癌病灶處管壁厚度的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。 VNC 影像的降主動(dòng)脈、皮下脂肪CT 值均高于TNC（P<0.05），2 種影像上食管癌病灶、 椎體后肌肉和空氣的CT 值差 異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。 VNC 的SNR 高于TNC，而噪聲低于TNC（均P<0.05），2 種掃描方式的CNR差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表3。

表1 TNC 與VNC 影像上食管癌的形態(tài)學(xué)特征比較n=46，例

圖1 病人男，75 歲，食管鱗癌。 A、B 圖分別為TNC、VNC 影像，均顯示食管中段不規(guī)則增厚，局部管腔變窄，周圍脂肪間隙欠清（箭頭），病灶接觸胸主動(dòng)脈夾角為60°。 A、B 圖上病灶CT 值、噪聲、SNR、CNR 分別為45.00 HU、20.50、2.68、0.59 和43.75 HU、12.95、2.73、0.48，主觀評(píng)分均為4 分；C 圖，鏡下可見(jiàn)癌細(xì)胞分化良好，癌細(xì)胞較大，呈多角形或圓形，胞漿較多，核分裂象較少，診斷結(jié)果為高分化鱗狀細(xì)胞癌，侵及食管外膜層（HE，×200）。

圖2 病人男，73 歲，食管鱗癌。A、B 圖分別為TNC、VNC 影像，均較好顯示食管中段不規(guī)則增厚，局部管腔變窄，周圍脂肪間隙欠清，縱隔內(nèi)見(jiàn)腫大的淋巴結(jié)（箭頭）。 A、B 圖上病灶CT 值、噪聲、SNR、CNR 分別為41.50 HU、12.50、2.39、1.24 和46.10 HU、9.65、2.67、0.79。 主觀評(píng)分均為4 分。

2.4 2 種掃描方式輻射劑量的比較 雙能量雙期掃描的ED、CTDIvol、DLP 均低于常規(guī)三期掃描（均P<0.05），雙能量雙期掃描的輻射劑量減少了（3.46±0.87）mSv，見(jiàn)表4。

表2 2 名觀察者對(duì)食管癌VNC 與TNC影像主觀評(píng)分結(jié)果n=46

表3 VNC 與TNC 影像上病灶處管壁厚度、各部位CT 值和影像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的比較n=46

表4 2 種掃描方式的輻射劑量比較n=46

3 討論

雙源CT 采用2 個(gè)X 線球管和2 個(gè)探測(cè)器采集圖像， 改變了以往單一球管及探測(cè)器的圖像采集方式， 能夠快速掃描成像， 從而獲得2 組不同能量數(shù)據(jù)，利用物質(zhì)分離及基物質(zhì)成像技術(shù)，從增強(qiáng)影像中分離并去除碘，可得到VNC 影像，這種掃描方式不僅可減少輻射劑量，還能提供與TNC 影像質(zhì)量相當(dāng)?shù)奶摂M影像[9-10]。

CT 對(duì)顯示食管癌的管壁增厚、周圍組織侵犯及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有重要意義， 可為臨床診斷和術(shù)前分期提供可靠依據(jù)。 本研究中雙源CT VNC 與TNC 影像顯示食管癌病灶處的管壁增厚、 病灶與周圍主要組織（氣管及支氣管、主動(dòng)脈）的關(guān)系及淋巴結(jié)有無(wú)腫大特征的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義， 而且2 名觀察者對(duì)VNC 和TNC 影像質(zhì)量的主觀評(píng)分差異也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，均在3 分以上，表明VNC 和TNC 均有良好的影像質(zhì)量，能夠達(dá)到影像診斷要求。 VNC 和TNC 影像質(zhì)量對(duì)比分析在其他部位研究較多，Shi 等[11]對(duì)74 例胃癌病人的TNC 和VNC 影像質(zhì)量評(píng)分, 分別為（4.93±0.30）分和（4.15±0.70）分，其差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且VNC 影像評(píng)分均≥3 分。 Yun 等[12]比較76例顱內(nèi)動(dòng)脈瘤術(shù)后病人的常規(guī)CT 和雙源CT 影像質(zhì)量，結(jié)果顯示2 名觀察者對(duì)VNC 影像質(zhì)量評(píng)分均在4 分以上。 與本研究掃描部位相同的一項(xiàng)研究[13]對(duì)50 例臨床疑診縱隔淋巴結(jié)病變的病人行胸部雙能量CT 掃描,結(jié)果也顯示VNC 與TNC 的影像質(zhì)量無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,且均可滿足臨床診斷要求。由此表明VNC 技術(shù)在減少輻射劑量的同時(shí)不會(huì)影響主觀影像質(zhì)量。

本研究中VNC 與TNC 影像上食管癌病灶、椎體后肌肉及空氣平均CT 值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 與本研究中相同物質(zhì)（如肌肉）的CT 值分析也有相似報(bào)道，Chai 等[4]在TNC 與VNC 影像上測(cè)量95 例胃癌病人腰大肌CT 值，發(fā)現(xiàn)2 種掃描方式肌肉CT 值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 原因在于動(dòng)脈期影像上對(duì)比劑主要集中在動(dòng)脈血管中, 而組織和臟器毛細(xì)血管中的對(duì)比劑含量較少,因此VNC 影像上所得到的組織和臟器的CT 值更接近于TNC 影像[5]。而本研究中2種影像上降主動(dòng)脈及皮下脂肪CT 值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，Jamali 等[14]研究認(rèn)為無(wú)論評(píng)價(jià)哪種組織，測(cè)量的CT 值可以存在差異， 但都有其允許范圍， 一般為±15 HU。 本研究結(jié)果顯示兩種方式測(cè)量降主動(dòng)脈CT 值差異<15 HU， 皮下脂肪CT 值差異>15 HU，這與Javadi 等[15]對(duì)123 例胰腺癌病人行腹部常規(guī)CT和雙能量CT 檢查的研究結(jié)果一致。 其原因?yàn)椋孩匐p能量射線可能存在交叉，造成物質(zhì)分離及抑碘不足，導(dǎo)致極少部分碘仍然存在于VNC 影像中，且無(wú)法完全去除。 ②脂肪不屬于物質(zhì)分解算法的一部分。 對(duì)于食管癌病灶， 本研究結(jié)果顯示VNC 測(cè)量病灶CT值及管壁厚度與TNC 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。目前有關(guān)食管癌的類似研究少有報(bào)道， 有在其他部位應(yīng)用的一些報(bào)道，Navin 等[9]利用VNC 技術(shù)測(cè)量23 例腎臟疾病病灶CT 值，結(jié)果也顯示VNC 和TNC 影像病灶CT 值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 今后可以進(jìn)一步收集病例，驗(yàn)證VNC 技術(shù)在測(cè)量食管癌管壁厚度和CT 值方面的可行性。

CT 對(duì)食管癌病灶顯示的清晰程度可以通過(guò)影像的噪聲、SNR 和CNR 進(jìn)行分析。本研究中VNC 影像噪聲小于TNC，與Kaufmann 等[16]評(píng)估63 例腎臟、胰腺、 肝臟病變病人VNC 與TNC 的影像噪聲結(jié)果相符。 張等[17]比較35 例腮腺腫塊病人VNC 和TNC的病灶CNR 及SNR， 結(jié)果顯示VNC 的SNR 高于TNC，而CNR 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，本研究結(jié)果與其一致。 盡管以上報(bào)道中的疾病與本研究中的不同，但均可能是由于VNC 影像的后處理算法中光滑處理導(dǎo)致背景噪聲降低，病灶SNR 升高；此外，雙源CT 設(shè)置較低的電壓并運(yùn)用CARE Dose 4D 技術(shù)能夠提高SNR，從而提高病灶檢出率[4，9]。

通過(guò)迭代或者解析重建算法構(gòu)建最小輻射產(chǎn)生適當(dāng)?shù)挠跋褓|(zhì)量極其困難。 雙源CT 采用CARE Dose 4D 技術(shù)與VNC 技術(shù)結(jié)合獲得類似TNC 影像，不僅減少了非增強(qiáng)相位，還有效減少了輻射劑量，因此降低有效輻射劑量是VNC 影像的另一個(gè)潛在優(yōu)勢(shì)。本研究采用VNC 行雙期掃描比常規(guī)三期掃描的輻射劑量降低了（3.46±0.87）mSv。 同樣是對(duì)胸部疾病的研究，劉等[18]對(duì)50 例疑似肺癌病人進(jìn)行雙源CT 雙能量掃描， 結(jié)果顯示應(yīng)用VNC 技術(shù)的平均有效輻射劑量比常規(guī)三期掃描減少2.29 mSv。可見(jiàn)，采用VNC 技術(shù)雙期掃描替代常規(guī)三期掃描檢測(cè)食管癌，不僅可以減少一期常規(guī)平掃，還大幅度降低輻射劑量，并節(jié)約了掃描時(shí)間。

本研究尚存在一定局限性：①樣本量較少，只評(píng)估了食管癌及部分興趣區(qū)的CT 值， 未基于獲得的數(shù)據(jù)對(duì)病灶特征及分化等進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估， 有待于今后擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步完善； ②研究結(jié)果是采用雙球管雙能量能譜CT 掃描設(shè)備獲得的， 能否適用于其他能譜CT 機(jī)型（如，單源瞬時(shí)kVp 切換能譜CT）需在今后工作中進(jìn)一步研究。

總之，雙能量CT 掃描VNC 技術(shù)應(yīng)用于食管癌檢查時(shí)， 其得到的影像與TNC 影像的質(zhì)量相當(dāng)，不僅能滿足臨床診斷要求，而且可以簡(jiǎn)化檢查流程，降低輻射劑量，故其有望取代TNC 用于食管癌形態(tài)學(xué)評(píng)估。