能譜CT在鑒別甲狀腺結節性質中的應用進展

李康倩，陳麗賢 ，陳盛，馮曉儀，黃玉娃 綜述 朱新進，2 審校

1.湛江市廣東醫科大學，廣東 湛江 524000；2. 佛山市第二人民醫院影像中心，廣東 佛山 528000

在過去的幾十年中，全球甲狀腺惡性腫瘤的發病率逐漸上升，隨著影像技術的發展，甲狀腺癌的發現率也越來越高[1，2]。 甲狀腺良惡性結節難以區分，正確分析甲狀腺病變性質，能為患者的診療方式及預后評估提供有利依據，提高病患生存率。能譜CT的引進，為甲狀腺腫瘤鑒別診斷、評估頸部淋巴結轉移及療效評估等方面提供了新技術。本文簡要介紹甲狀腺結節常規檢查方法、能譜CT的原理并對能譜CT 在甲狀腺結節診療方面的研究進展進行綜述。

1 甲狀腺結節常規檢查方法

細胞針穿刺細胞學(FNAC)是鑒別甲狀腺腫瘤最為準確、最有診斷價值的方法之一[3]，但由于為有創性檢查，且假陰性率較高。影像學檢查已成為目前診斷甲狀腺結節的首選無創性檢查方法。目前常用的影像學檢查項目有超聲、CT、MRI、同位素掃描等。超聲檢查作為當前診斷甲狀腺疾病的首選影像檢查方式，不僅能探及某些臨床未能觸及的結節，還能明確結節是否伴有微鈣化[4-5]。隨著超聲新興技術的研發，如超聲彈性成像技術可對組織進行量化研究[6]且可間接反映癌組織的增殖能力[7]，這對腫瘤的早期發現提供科學且有較高價值的依據，但不足之處在于較大地依賴于檢查者的臨床經驗及操作技術，且檢查范圍上有所限制。MRI 檢查具有軟組織對比度高、多參數、多序列成像的特點，不僅能較好的提供病灶的形態學信息及了解甲狀腺病變對鄰近組織浸潤及淋巴結轉移情況，而且近年來彌散加權成像也作為定量分析參數被廣泛應用于診斷甲狀腺病變[8-9]，但是由于MRI掃描時間較長，受呼吸及吞咽等影響較大并且對鈣化顯示不敏感，具有一定局限性。同位素掃描反映結節對放射性元素的吸收攝取和分布情況，能夠清楚甲狀腺病灶性質及功能的大致情況，但在臨床工作中核素主要用以尋找甲狀腺癌術后原位復發灶及其全身轉移灶[10]，不建議常規用于原發甲狀腺腫瘤的定性診斷。CT 檢查具有多方位成像的特點，通過建立冠狀位及矢狀位成像來清晰的了解病灶的空間特點。常規CT 能從甲狀腺結節的邊緣、鈣化粗細、強化水平、是否緊鄰切緣以及頸側淋巴結轉移[11]等方面來分辨其良惡性，且CT紋理分析熵值水平能較客觀提示結節的惡性程度[12]，但由于軟組織分辨能力不足，對于一些甲狀腺微小病灶無法做到早期診斷。

2 能譜CT的成像原理

能譜CT的基本工作原理是不同物質在X射線衰減系數上的差異，任何物質均有其對應的特征吸收曲線[13]，可在高、低管電壓(通常80/140 kVp)瞬時切換采集數據，得到的原始數據經后處理重建，從而獲得重建圖像或定量分析等[14]。與常規CT 相比，能譜CT 圖像具有較低的噪聲、較佳的對比噪聲比及信噪比[15-16]，因此圖像質量更好。目前能譜CT 定量分析技術主要分為：單能量成像、物質分離技術、能譜曲線和有效原子序數。

2.1 單能量成像與物質分離技術 單能量成像是指物質接受不同單能量水平的X 射線并經衰減后形成的影像。能譜CT 能夠獲取不同千電子伏(kilo electronvolt，keV)，即40～140 keV水平的101組單能量圖像，可以通過調節keV改善圖像質量，從而得到質量較好、噪聲較低的圖像，可顯著提高病灶的對比度[17]。研究表明，在65 keV 或70 keV 時，有助于提高微小甲狀腺癌、小肝癌等病灶的檢出率[18-19]。能譜CT的物質分離技術原理：任意一種物質對光子的吸收系數可以由配比后的基物質對的組合來表示，該物質與基物質對產生的X線衰減效應是一致的，即某一種未知物質的衰減系數可以用已知的基物質對的密度來表達，從而獲得匹配的基物質圖[20-21]。臨床上最常用的基物質對組合為碘—水、鈣—碘等，可應用于不同物質的強化識別、進行物質定量、虛擬平掃等[22]。

2.2 能譜曲線與有效原子序數 由不同化學成分組成的物質在不同X線能量水平下對應的CT值所繪制成的相關曲線，即為能譜曲線。理論上每種物質具有其對應的特征性曲線，通過計算能譜曲線的斜率可鑒別腫瘤的良惡性、同源性以及病理分型[23]。人體組織的吸收系數是X射線能量和原子序數的函數，當某元素對X 線的吸收系數等于某化合物的吸收系數時，該元素的原子序數即代表這個化合物的有效原子序數。目前有效原子序數主要應用于物質成分的分析、分離物質等[24-27]。

3 能譜CT在甲狀腺結節診療中的應用

3.1 能譜CT 在鑒別甲狀腺結節良惡性中的應用 諸多的研究表明，能譜定量參數分析在疾病診斷及鑒別、分類等方面起著重要的臨床指導作用[28-29]，盡管能譜成像技術應用研究的時間僅有十年余。通過對能譜CT 各項參數進行檢測，如碘含量(Iodine Concentration，IC)、標準碘含量(Normalized iodine concentration，NIC)、能 譜 曲 線 斜 率(Slope of Spectral HU curve，λHU)、有效原子序數(Effective Atomic Number，Eff-Z)等，發現甲狀腺良惡性腫瘤間各項數據存在差異或波動較大，盡管診斷效能不同，但均具有較高的參考意義。能譜CT的引進及應用，將CT從傳統的形態學診斷發展為物質成分分析的功能學定量診斷。

牛桂華等[30]和邵偉光等[31]研究報道，甲狀腺功能異常與人體攝入的碘量相關，根據測量正常人體甲狀腺碘含量的研究，已證實利用碘基圖測量的碘值能較客觀地反映甲狀腺真實的碘含量，可據此告知甲狀腺功能異常患者應該多吃還是少吃富含碘的食物。此外，LI等[32]對97例甲狀腺結節術后的標本進行碘濃度測量，結果顯示惡性結節的碘含量低于良性結節的碘含量，提出甲狀腺結節中的碘含量可以作為良惡性鑒別的定量指標，碘濃度臨界值≤-0.26 mg/mL 具有較高的特異性和準確性，分別為93.55%、91.12%，為在體研究提供良好的參考證據。

大部分研究認為，能譜CT 后處理的結果顯示甲狀腺癌IC 值低于甲狀腺良性病灶和(或)正常甲狀腺組織，但每個學者測量平掃及強化的數據對鑒別甲狀腺良惡性結節的定量及定性分析評價并不一致：有學者[33-35]研究平掃及增強三期數據中良惡性組的IC值兩兩比較差異均有統計學意義(P＜0.05)；而薛蘊菁等[36]提出平掃期良惡性組間的IC值差別無統計學意義，增強期兩組間IC值有統計學意義；李紅文等[37]發現靜脈期良惡性組間的IC值比較無統計學意義，而平掃期及動脈期兩組IC值差異顯著；李琳等[38]認為靜脈期惡性組IC 值低于良性組，以IC 閾值小于3.2 mg/mL 時，判斷為甲狀腺癌具有較高的診斷效能。引起上述結論的病理基礎為：癌灶內的甲狀腺濾泡細胞主要為癌組織破壞和(或)纖維結締組織所替代，癌灶中雖有腫瘤刺激下較豐富的新生血管，但其浸潤性生長會破壞鄰近的脈管與濾泡細胞等組織，破壞程度大于生長速度，因此IC 較低。而甲狀腺良性結節主要是由濾泡上皮細胞增生及膠質潴留組成，增生的濾泡細胞仍存留部分攝碘功能，因此其IC輕度下降。由于腫瘤細胞分化程度不同，碘濃度值可能不同，當乳頭狀癌分化良好時仍具有一定的攝碘功能，其碘含量不會降的很低；當結節性甲狀腺腫伴囊變時，其碘濃度可變得較低[37]。結節強化后的碘濃度主要與細胞攝碘能力和腫瘤新生血管豐富程度相關，平掃時結節密度較均勻，測量碘值時無法避開肉眼小囊變區域，可能會造成碘含量有所下降，而在結節增強后實性與囊性部分可較明顯區分開，再加上脈管內的碘量，結節的碘含量可明顯增加，所以會造成平掃期及增強期的結論不一。而動靜脈期的差異可能與造影劑總劑量、延遲時間有關，目前還未統一較好的掃描方式及參數。

為減少對比劑總劑量、個體循環差異的影響，有學者選取了同層面頸總動脈碘含量進行了標準化，一些學者[34-35，39]認為甲狀腺惡性結節的NIC 值在增強期均低于甲狀腺良性結節，NIC 值的診斷效能較單純的IC更有意義。部分學者[36，38]則認為僅在靜脈期良惡性組的NIC值差異有統計學意義，可能與動脈期延遲時間較短、注射速率較慢、總劑量偏少、個別患者循環能力較弱有關，或者靜脈期時甲狀腺病變及正常組織內的對比劑分布較均勻，此時可較好的體現病變組織的攝碘能力及血供情況。除了碘基圖以外，有文獻報道，通過在鈣基圖測量甲狀腺結節的鈣濃度來進行結節的定性診斷，也能取得與碘基圖相近的65.6%的敏感度，而特異度略高為91.9%[40]，但由于鈣基圖在甲狀腺良惡性結節的定性分析研究尚處于初探階段，臨床應用有一定限制性，需要大量數據支持研究。

能譜CT掃描可以虛擬計算出某物質在隨光子能量變化下衰減的CT 值，可以繪制一條體現不同病灶和器官結構對于不同單能量X 線衰減的特征性曲線，通過曲線的斜率大小及形態高低來定量分析病變組織的化學成分。SRINIVASAN 等[41]、SUN 等[42]認為計算能譜曲線斜率有助于診斷病灶的性質。朱迪等[43]發現甲狀腺良惡性結節及正常甲狀腺三組間的λHU 值具有明顯的區別，認為不同類型的甲狀腺結節內的細胞組織不盡相同，因此可產生相應形態的能譜特征曲線。在李紅文等[37]研究中，良性結節曲線向下較陡峭，斜率多為正值，而惡性結節曲線走行相對緩升，斜率多為負值，個別甲狀腺腫斜率為負值，可能與細胞內脂質的存在相關[44]。

部分學者認為良惡性結節的有效原子序數亦有參考價值，李紅文等[37]認為平掃期、動脈期惡性組的有效原子序數較低，與對照組的有較明顯差異，其中動脈期診斷效能稍高于平掃期。李文等[34]發現僅平掃期兩組間的有效原子序數有可比性，認為平掃時較客觀地反映病變組織原本的化學分子結構，而增強后組織成分受對比劑影響可能發生相應的變化，這與LI等[32]提出的結論相似。

另外，有學者[18]提出利用能譜后處理技術將單能量圖與碘基圖融合后，病灶邊緣可以更清楚顯影出來，有利于發現細小病變。單能量圖像在呈示病灶細節信息方面比較有優勢，而碘基圖對碘的顯示較敏感，融合兩者圖像既保證了圖像質量及對比噪聲比都處于最佳狀態，又能更好地反映病灶對碘的攝取及分布情況，更容易發現碘缺損區域，利于提高細小病變的確診率。

以上學者利用能譜CT鑒別分析甲狀腺結節的病變性質，所得結果并不一致，可能由于納入標準不盡相同、樣本量不足等，導致結果有偏移，且對比劑類型、掃描參數等也不完全相同導致了結果有些出入，但實驗結果都說明了能譜CT對鑒別甲狀腺良惡性結節有著越來越重要的臨床應用研究意義，許多研究提示綜合考慮能譜CT各定量參數及形態特征更有利于提高診斷的準確率。值得說明的是，上述研究的良性組大多是結節性甲狀腺腫和腺瘤，而未將良性炎癥結節即甲狀腺炎納入其內。由于甲狀腺炎分類較多，且臨床癥狀及影像表現與甲狀腺惡性腫瘤相似，鑒別二者有難度。目前能譜CT在診斷甲狀腺炎方面研究較少，期待繼續完善。

3.2 鑒別不同病理類型甲狀腺癌 甲狀腺惡性腫瘤的病理分型主要有四大類：乳頭狀癌、濾泡癌、髓樣癌及未分化癌，最常見為分化及預后相對較好的乳頭狀癌，甲狀腺惡性結節能譜CT的相關研究大多數亦為甲狀腺乳頭狀癌，而其余類型較少報道。李琳等[45]對不同病理類型的甲狀腺癌研究顯示，不同病理類型的甲狀腺病灶IC、NIC以及λHU值從高到低排列分別為濾泡癌、髓樣癌、乳頭狀癌及未分化癌，未分化癌的能譜參數分別與其余三組作比較差異均有統計學意義，且研究發現乳頭狀癌、濾泡癌、髓樣癌能譜曲線較陡峭，而未分化癌能譜曲線較低平，可較直觀地區分未分化癌與其他類型癌。IC值與腫瘤病理基礎的相關性：濾泡癌主要以濾泡上皮細胞增生為主，濾泡細胞攝取和儲存碘的能力強，且具有豐富的新生微血管，IC 值高。髓樣癌腫瘤間質有較豐富的脈管組織以及淀粉樣物質沉著[46-47]，血管能增加腫瘤強化程度，但淀粉樣物質未強化，相對地降低了腫瘤強化，IC 值次于濾泡癌。乳頭狀癌較其他類型癌分化良好，癌灶內脈管結構及濾泡組織共同影響攝碘量和儲碘量，因此IC值差異較大[36-38，43]。由于未分化癌惡性程度高，具有侵及性的生長方式，破壞周圍正常濾泡上皮細胞導致攝碘能力差[48]，所以IC值較低。

3.3 評估甲狀腺癌頸部淋巴結轉移 甲狀腺癌頸側轉移性淋巴結是甲狀腺惡性腫瘤復發的重要風險之一。相關研究證明，能譜CT 成像的多參數定量分析對于鑒別甲狀腺癌頸側轉移性淋巴結有著重要的臨床指導意義[49-51]。何慕真等[49]研究發現，因頸側轉移性淋巴結的化學成分與甲狀腺惡性腫瘤的類似，可以利用能譜曲線分析可疑的頸側淋巴結與甲狀腺原發腫瘤是否為同一來源，通過對甲狀腺乳頭狀癌良惡性淋巴結的研究顯示，轉移組與未轉移組增強期的NIC值、λHU值比較均有顯著性差異，其中動脈期NIC臨界值為25.8%，其敏感度、特異度分別為90.3%、96.6%。該作者認為轉移淋巴結內部結構發生改變，較未轉移淋巴結含有更多新生血管且對比劑充盈速度快，因此于動脈期測量碘濃度對鑒別有無轉移性淋巴結更具有研究價值。而金弋人等[50]則認為靜脈期惡性組淋巴結的λHU值較高，與良性組淋巴結的有較明顯差異，λHU值最佳閾值為0.78時，其敏感度、特異度分別為62.7%、59.1%，當綜合分析形態學、λHU 值，診斷惡性淋巴結的敏感度提高到76.5%，特異度達到81.8%。同時LI等[51]聯合能譜CT各定量參數(包括IC值、NIC 值、λHU 值)可以提高頸側淋巴結轉移的診斷效能，敏感性和準確性分別為92.9%、90.9%。上述總結得出，能譜CT 多參數之間與形態學相互聯合應用更有利于評估甲狀腺癌頸部淋巴結轉移情況，有助于臨床擬定甲狀腺癌術前診療方案。

3.4 評估甲狀腺癌治療效果 分化型甲狀腺癌(differentiated thyroid cancer，DTC)行甲狀腺全切或次全切除術后，其殘留甲狀腺組織的大小及轉移灶的數目和部位等均影響術后復發率[52]，若再行131I清除術后殘留甲狀腺組織(簡稱清甲)，可以獲得較好的治療效果[53]。能譜CT 可以分析殘留組織的碘濃度水平及其變化，用以甲狀腺癌治療評估。張晶晶等[54]通過對甲狀腺術后殘留組織的研究，發現殘留組織惡變時與正常甲狀腺組織的碘含量有顯著差異(P＜0.05)，與既往研究甲狀腺良惡性結節間的碘含量差異相似，由此說明IC 值對判斷甲狀腺癌術后殘留組織是否復發亦有臨床意義。有文獻報道清甲成功率與多方面因素相關，其中131I 劑量及殘留甲狀腺大小為主要因素[55]，可作為清甲前預判成功率的可靠依據。另外，張晶晶等研究采用一種新的評價指標——碘含量之差(Di)，即131I 治療前后DTC 剩余組織的碘濃度的差值，Logistic回歸分析發現，Di 值與其首次131I 治療成功率成正相關，原因可能為清甲治療后殘留組織內的濾泡細胞受131I短程距離β-射線輻射而喪失了攝碘功能[56]，治療后的碘含量較治療前的明顯下降，為清甲后評價療效提供另一種評估方法。

4 小結

綜上所述，能譜CT的多參數成像的獨特優勢，使其在鑒別甲狀腺結節良惡性、甲狀腺癌病理分型、評估頸部淋巴結轉移情況以及療效評價等方面體現了較高的實用性價值。能譜CT的引進，將CT從常規的形態特征診斷轉變為物質分析的多參數定量診斷，但許多研究也還是建議綜合分析能譜參數與形態學特點更有利于鑒別診斷。目前諸多學者對能譜CT各定量參數的最佳閾值及診斷效能尚未有明確的共識，需要通過更多的研究數據不斷改進與優化，因此能譜CT成像在甲狀腺良惡性結節診療方面的臨床研究價值需要更深入探討及進一步推廣。