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能谱CT成像在胃癌中的应用进展

类别:病因病理 日期:2020-9-9 4:40:47 人气: 来源:

  目前,胃癌死亡率居于我国恶性肿瘤的第二位。研究表明,其病灶大小、分化程度、胃壁的浸润深度、是否存在淋巴结转移等与临床治疗方案的选择、疗效评估及肿瘤的复发和预后密切相关。

  胃癌的确诊主要依靠胃镜检查,但对于胃镜已确诊为胃癌的患者,CT检查仍具有必要性。常规CT在胃癌判断(胃黏膜、黏膜下或浆膜外)、胃癌分期判定等方面具有一定优势,可为胃癌治疗方案的制订提供一定依据,避免一些不必要的探查。且随着胃口服对比剂的应用,胃组织在CT图像上的对比度增加,更有利于病灶的检出。但常规CT(平扫、增强扫描)对胃壁增厚的原因(肿瘤浸润或水肿导致)、病变范围的确定存在一定困难,且对浆膜面是否受侵、疗效的评估也缺乏精准的量化指标。而能谱CT成像作为一种新型的成像技术,较常规CT能够更好地显示形态学变化,同时也可以通过多参数成像、多定量参数来评价胃癌。现就能谱CT成像在胃癌中的应用进展予以综述。

  目前,临床的能谱CT设备主要为单源双能CT(拥有一套X线球管和探测器),其通过单球管双电压(80kVp和140kVp)的瞬时切换来实现能谱成像。能谱CT图像的重建是在原始数据空间进行,可直接对能量数据进行解析获得基物质图像,通过随能量变化的质量吸收函数得到单能量图像,并依据单能量下的CT值得到相应的能谱曲线。同时,能谱CT成像可匹配基于系统噪音统计模型的适应性统计迭代重建技术,更进一步图像噪音,明显减少辐射剂量。因此,能谱CT成像的应用可在一定程度上提高疾病诊断的准确性和可靠性。

  基物质图像的产生是基于能谱成像的物质分离技术,其中碘和水是最常用的标准基物质对,通过物质分离技术可获得碘基图及水基图。碘是CT增强对比剂中的主要成分,在碘基图中碘浓度(iodineconcentration,IC)得以量化,其变化可以间接反映组织微循环的改变。同时,考虑到不同个体之间存在差异(个体循环差异和注入对比剂的总剂量等),故目前以同层面主动脉IC值作为参考,获得标准化碘浓度(normalizediodineconcentration,NIC),从而使得不同个体更具可比性。

  单能量图像具有如下特点:较低单能量水平的图像可通过提高图像密度分辨率来提高组织间的对比度,有助于细小结构的显示和早期病变的检出;较高单能量水平的图像可通过降低图像的对比度来去除金属伪影。能谱曲线可反映不同物质随X线能量变化而衰减的不同特性,可间接代表不同的物质成分,从而为肿瘤组织来源的判断、良恶性鉴别、恶性肿瘤分级的判断等提供帮助。

  病理上,根据胃壁的浸润深度胃癌分为早期胃癌和进展期胃癌。其中,早期胃癌可行局部切除,患者预后良好,5年率可达到95%以上。田士峰等研究发现,能谱CT动脉期的碘伪彩图可通过颜色差异提升视觉感观,从而提高早期胃癌病灶的检出率。胡振洲等发现,早期胃癌在能谱CT的动脉期和静脉期增强中,其NIC、40~70keV能量区间的能谱曲线斜率均高于正常胃壁,且早期胃癌静脉期的NIC高于动脉期,推测其与胃癌延迟强化有关。可见,能谱CT成像(IC、能谱曲线等相关参数)较常规扫描能提高早期胃癌的检出率。而Meng等发现,早期胃癌和胃炎均会引起血管生成增多,且动脉期的NIC对两者的鉴别存在一定限度。

  王夏婉等发现,能谱CT成像静脉期胃癌的NIC和40~70keV、70~140keV、40~140keV能量区间的能谱曲线斜率均高于高度性间质瘤。唐琪等的研究显示,胃癌在动脉期时40keV下的单能量CT值和静脉期时40~120keV下的单能量CT值均高于胃原发性淋巴瘤。因此,能谱CT成像定量参数对胃癌与其他胃肿瘤的鉴别诊断具有一定价值。

  最新版的世界卫生组织病理分型将胃癌分为腺癌、腺鳞癌、髓样癌、肝细胞腺癌、鳞状细胞癌、未分化癌等,以腺癌最为常见。腺癌又分为高、中、低分化,其中低分化腺癌的预后多较差。中国临床肿瘤学会发布的原发性胃癌治疗指南指出,对于位于黏膜内的中、高分化腺癌,在无溃疡、无淋巴结转移的前提下可采用内镜下黏膜切除术,而低分化腺癌多采用D1或D2切除术。故术前准确评估胃癌分化程度对手术方案的制订和预后判断至关重要。

  唐皓等研究发现,能谱曲线可作为术前评估胃腺癌分化程度的指标,病灶的能谱曲线斜率大于正常胃壁,且能谱曲线斜率随腺癌分化程度的降低而增大。陈丽红等利用能谱CT成像参数鉴别中、高分化和低分化胃腺癌,结果显示在静脉期和实质期NIC可以对其进行有效鉴别,但在动脉期两者的NIC差异无统计学意义。而王夏婉等和Li等的研究结果与之相反。

  王夏婉等认为,这可能与该实验设置的动脉期延迟扫描时间较晚有关,提示适当延迟动脉期扫描时间可能会加大中、高分化胃腺癌与低分化胃腺癌的鉴别概率。Li等则认为,动脉期的NIC主要反映胃癌的毛细血管密度和血供情况,而静脉期的NIC可能反映血管内和血管外血供的流动及造影剂的滞留情况。此外,Lauren分型是依据胃癌的组织结构和生物学行为将其分为肠型、弥漫型和混合型。该分型简单有效,在反映胃癌生物学行为的同时,也可以体现胃癌的发病机制和发病病因。弥漫型和肠型胃癌的预后有较大差异,肠型胃癌的复发率较弥漫型高,但腹膜转移率较低,且肠型和弥漫型胃癌对化疗药物的性也不同,故术前对胃癌Lauren分型的确定对治疗方案的制订和预后至关重要。

  董杰等发现,能谱CT的能谱曲线keV)在肠型胃癌中最低,IC在弥漫型胃癌中最高。因此,能谱CT成像的定量参数可以进行弥漫型、肠型和混合型胃癌的鉴别诊断。

  目前,胃癌的TNM分期是评估患者预后、进行分期诊疗的最重要分期体系。普遍观点认为,胃癌的浸润深度和淋巴结转移情况是影响患者预后的重要因素,分期越晚提示预后越差、率越低。不同分期的胃癌治疗原则不同,如黏膜内癌多采用内镜下黏膜切除术,侵及黏膜下层多采用D1切除术,一旦有淋巴结转移和侵及黏膜下层(肌层或以上)多采用D2切除术,存在远处转移或重要脏器无法切除时,多采用姑息性手术治疗。因此,术前对TNM分期的准确评估至关重要。T3期胃癌常因胃浆膜面炎症反应所致周围脂肪间隙模糊而被误认为是浆膜面受侵,从而误诊断为T4a期胃癌。

  邢静静等以胃周脂肪组织为感兴趣区进行研究发现,动脉期和静脉期T4a期胃癌的NIC均高于T3期,且当静脉期NIC的阈值为-0.031时,其鉴别T3期和T4a期的灵敏度为81.0%,度为85.0%。Yang等认为,使用能谱CT中的IC值可判断胃癌浆膜面是否受到。Li等基于能谱CT图像上的机器学习算法得到同样的结果。以上研究均表明,能谱CT的相关技术可以定量判定胃浆膜面受侵情况。但对于病灶感兴趣区域的放置,受主观因素的影响大,故对放置者的临床经验有一定要求。另有研究发现,与常规CT相比,能谱CT判断胃癌T和N分期的总准确率高13.8%、19%,T1~T4各期准确率分别高3.5%、6.9%、9.2%、8.0%,提示能谱成像多参数有助于胃癌分期的判断。

  Zhou等研究指出,利用能谱CT成像中70keV单能量的CT值来诊断胃癌转移性淋巴结的准确率较高。既往研究发现,联合应用淋巴结短长径比值、IC值、NIC值和能谱曲线斜率可提高胃癌淋巴结转移诊断的准确率。许琦等以病理诊断为转移淋巴结进行参照,并通过能谱CT和双源双能CT诊断胃癌的转移淋巴结符合率,结果显示能谱CT与病理诊断的一致性更高。Li等采用基于能谱CT的列线图对胃癌转移淋巴结情况进行预测,并通过多因素分析发现静脉期的IC值是其预测因子,且综合肿瘤大小和Borrmann分型对预测胃癌转移淋巴结的准确性较高。

  Guo等研究显示,50%以上胃癌患者存在腹膜转移,但利用能谱成像评估胃癌腹膜转移的报道较少。可见,能谱CT较常规CT能明显提高胃癌的T和N分期诊断,且对淋巴结性质的鉴别和转移淋巴结的检出具有一定价值。

  临床上,部分胃癌患者因发现较晚或病变范围较大而失去了手术的机会时,多选择化疗、放疗等方式进行综合治疗。但不同的化疗方案针对不同的患者所产生的疗效差异较大,早期识别对于化疗方案是否有利于化疗方案的修改。Tang等对常规CT化疗前后胃癌直径的变化和能谱成像动、静脉期IC的变化对化疗效果的预测效能进行了对比,结果发现化疗前后动脉期IC变化的受试者工作特征曲线,明显高于测量肿瘤直径变化的曲线),说明能谱成像较常规扫描能更准确评估胃癌的化疗效果。

  微血管密度和脉管癌栓作为胃癌生长、和转移的影响因子,可反映肿瘤血管的生长速度,且与肿瘤恶性程度呈正相关,在抗肿瘤治疗中具有关键作用。刘玉良等研究发现,胃癌脉管癌栓者动脉期的碘含量较高,静脉期碘含量升高率较低,并认为NIC可作为评估脉管是否受侵的影响因素。Chen等发现,在低于T4期的进展期胃癌患者中,动脉期的NIC和微血管密度具有较强的关联(r=0.851);对于T4期以上的胃癌,静脉期的NIC和微血管密度具有较强的关联(r=0.656)。

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  人表皮生长因子受体2的异常扩增及其蛋白的过表达可导致细胞的恶性,故人表皮生长因子受体2的表达情况可以作为判断胃癌预后的指标。郭丹丹等研究发现,动脉期和静脉期能谱CT成像的人表皮生长因子受体2阳性组的NIC高于阴性组,且静脉期的NIC和人表皮生长因子受体2表达具有较强的相关性。因此,能谱CT成像的碘定量与部分胃癌物质表达因子具有一定的关联性,可反映化疗前后胃癌血供、恶性程度等指标的变化,具有临床应用价值。

  VNC是指通过能谱CT的物质分离技术获得的水基图。胃癌患者常需要进行多次复查,而VNC技术为如何既能减少患者的辐射剂量,又可以达到临床的诊断需求提供了一种新途径。Tian等发现,动脉期VNC对于胃癌的检出率高于常规CT,这可能由于分离碘剂后,有少许,导致VNC图像类似轻度强化图像,故提高了胃癌检出率,但其缺点为对于胃癌浆膜面的受浸润情况检出较差。

  Chai等发现使用VNC技术时,患者所受的辐射剂量较标准平扫+增强扫描减少约32%,但VNC图像对微钙化的显示欠佳,由于胃癌的钙化率较低,故对胃癌检出率的影响较小。上述研究结果提示,VNC图像的最佳对比噪音比优于常规平扫。因此,能谱CT成像的VNC技术在胃癌检查方面具有一定的应用价值。

  目前,CT血管成像已成为胃癌术前的常规检查方法,可以明确胃癌的供血动脉,有效指导腹腔镜手术,避免术中出血的发生。但CT血管成像需要使用对比剂,对比剂有发生不良反应的风险。故如何在不影响图像质量的情况下减少对比剂的用量,成为临床医师和患者关心的问题。能谱CT低剂量对比剂最佳单能量成像、低剂量对比剂和低管电压(双低扫描)结合适应性统计迭代重建等方法的应用,为减少对比剂用量提供了可行方法。田士峰等研究发现,与常规扫描+高剂量对比剂方案相比,常规能谱CT成像最佳单能量+低剂量对比剂扫描方案对胃癌细小动脉的显示更加清晰,同时减少了图像噪音及对比剂用量。

  Zhu等对比了常规CT扫描+高剂量对比剂及能谱CT60keV结合50%适应性统计迭代重建扫描+低剂量对比剂两种方案对腹部血管的显示情况,结果显示能谱CT60keV结合50%适应性统计迭代重建扫描+低剂量对比剂方案的总辐射剂量和总碘用量分别减少14.4%和14.9%,但两者对腹部血管显示的图像质量相似。

  能谱CT成像在胃癌相关指标的评估中已逐渐得到广泛应用。能谱CT成像具有多参数定量成像的优势,其中单能量成像、基物质成像(应用最广泛的为碘、水基物质分离)、能谱曲线(主要为斜率)等技术,对提高早期胃癌的检出率,进展期胃癌的鉴别诊断,评估胃癌的分型、分级、分期,评价胃癌的化疗效果,及降低患者对比剂用量和辐射剂量等具有一定的作用,大大提高了病灶的检出率及定性的准确率。未来,能谱CT成像将为多学科诊疗模式提供了新思。

  来源:常荷,田骞,张喜荣.宝石能谱CT冠状动脉成像的临床应用进展[J].医学综述,2019(16):3269-3273.

  

关键词:胃癌病理类型
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