能譜CT在預(yù)測結(jié)直腸癌微衛(wèi)星不穩(wěn)定狀態(tài)中的應(yīng)用

張紅霞，田為中，劉從彬

（1.南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院，江蘇 南通 225001；2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬泰州人民醫(yī)院，江蘇 泰州 225300）

結(jié)直腸癌（colorectal cancer,CRC）是消化道常見的惡性腫瘤之一，目前手術(shù)切除以及放化療是結(jié)直腸癌最有效的治療方法，NCCN 認(rèn)為結(jié)直腸癌的治療以及預(yù)后與組織病理學(xué)檢查結(jié)果——微衛(wèi)星不穩(wěn)定（microsatellite instability，MSI）狀態(tài)息息相關(guān)，對于MSI 患者其預(yù)后往往更好，并且不能在化療藥物氟尿嘧啶中獲益。NCCN 認(rèn)為所有結(jié)腸及直腸癌患者均應(yīng)行MSI 檢測，并且只能在CLIA 認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行[1]。目前，不是所有醫(yī)院及患者都有條件進(jìn)行MSI 檢測，此外對于新輔助放化療患者術(shù)前能否應(yīng)用氟尿嘧啶的判斷也有一定的局限性，因此術(shù)前尋找可靠的方法判斷MSI 狀態(tài)十分必要。本研究回顧性分析了術(shù)后病理結(jié)果證實(shí)為結(jié)直腸癌患者的能譜CT 圖像，試圖尋找能譜參數(shù)與MSI 的關(guān)系，從而為臨床治療以及預(yù)后判定提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性收集了2019 年7 月至2021年1月經(jīng)本院病理確診為結(jié)直腸癌的患者共71例。將71 例患者根據(jù)組織病理學(xué)檢查分為微衛(wèi)星不穩(wěn)定組（MSI）和微衛(wèi)星穩(wěn)定組（ microsatellite stability， MSS）。患者納入標(biāo)準(zhǔn)（1）術(shù)后病理證實(shí)為結(jié)直腸癌的患者；（2）術(shù)前在我院同一臺螺旋CT 上行能譜CT 平掃及增強(qiáng)檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）在術(shù)前及CT 檢查前接受過任何治療；（2）術(shù)后病理結(jié)果不完整（尤其是未進(jìn)行免疫組化MSI 的檢查）；（3）圖像質(zhì)量較差及病灶較小（最短直徑小于5 mm）。本研究獲醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)實(shí)施。

1.2 CT 檢查方法 采用螺旋CT (GE Healthcare,Milwaukie, United States)掃描儀，檢查前患者需禁食至少6 小時，并需接受摒氣訓(xùn)練，采用仰臥位、腳先進(jìn)。增強(qiáng)造影劑選用碘海醇（300mg/L，GE醫(yī)療，中國上海），采用高壓注射器由前臂肘前靜脈注入，注射速率為2.5ml/s，注射總量為80 ～120 ml（1.5ml/kg）。掃描參數(shù)：高、低能量（140 kVp 和80 kVp）快速（0.25ms）切換，管電流自動調(diào)節(jié)，X 線球管轉(zhuǎn)速0.5s/r，掃描層厚為5mm，層間距為5mm，自動重建為1.25mm 層厚及層間距的圖像，螺距為0.992。采用Smart Phase 閾值觸發(fā)技術(shù)開始動脈期掃描（監(jiān)測層面置于降主動脈，觸發(fā)閾值為120HU），動脈期掃描之后延遲40s 行靜脈期掃描。

1.3 圖像分析 將原始平掃及增強(qiáng)圖像傳入GE后處理工作站（GE AW4.7），參考以往研究，僅選用平掃以及增強(qiáng)靜脈期的原始圖像，使用工作站的GSIViewer 軟件進(jìn)行感興趣區(qū)（ROI）勾畫，勾畫時選擇病灶最大層面以及其鄰近上下兩個層面的實(shí)性部分，盡量避開肉眼可見的壞死出血部分，同一病人病灶的三層ROI 大小、形狀相同，另外同時對三個層面所對應(yīng)的髂外動脈或主動脈進(jìn)行測量，最終獲得的能譜參數(shù)包括單能量40 keV 及100 keV 下的CT 值、水濃度、碘濃度、Z值以及通過計(jì)算所得的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度（normalized iodine concentration，NIC) =碘濃度病灶÷碘濃度動脈血管和斜率 K=(HU40-HU100)÷(100-40)。三次測量取平均值。（圖1）

圖1 患者，男，67 歲，直腸中低分化腺癌，免疫組化為MSI。a-f 分別為靜脈期40KeV 原始圖、100KeV 原始圖、碘圖、水圖、病灶矢狀位圖及病灶和左側(cè)髂動脈的能譜曲線圖，病灶測量結(jié)果：40KeV 下CT 值228.41HU，100 keV下CT 值56.47HU、水濃度1029.21、碘濃度24.07mg/ml、Z值8.99、NIC值0.78及斜率K值2.87。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)對兩組患者的能譜參數(shù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布者以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)比較兩組間的差異；不符合正態(tài)分布則以中位數(shù)(四分位數(shù)間距)表示，采用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)兩組間差異。繪制各項(xiàng)參數(shù)的受試者工作特征曲線（receive operating characteristic curve，ROC），計(jì)算曲線下面積（areas under the ROC curve，AUC），分析各項(xiàng)能譜參數(shù)區(qū)分MSI 及MSS 兩組患者的最佳閾值及診斷效能。采用SPSS22.0 軟件進(jìn)行分析，P＜0.05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

本研究一共搜集了71 例結(jié)直腸患者，其中男45 人，女26 人，平均年齡66.9 歲，MSI 組18 人，MSS 組53 人（表1）。差異性分析中，靜脈期MSI組單能量40KeV 及100KeV 下的CT值、碘濃度、Z值和斜率K 均明顯低于MSS 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；平掃未發(fā)現(xiàn)兩組間各能譜參數(shù)的差異（表1）。ROC 曲線分析顯示，靜脈期斜率K 區(qū)分兩組的曲線下面積最大，AUC 為0.727，敏感性73.6%，特異性72.2%，閾值2.894（表2）。

表1 結(jié)直腸癌患者能譜CT參數(shù)差異性分析

表2 能譜CT參數(shù)的ROC曲線分析

3 討論

能譜CT 成像相比于傳統(tǒng)CT 成像，它以雙 X線管球及雙千伏峰值快速切換為基礎(chǔ)，在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩種能量的快速切換，使得 CT成像由傳統(tǒng)的混合能量成像轉(zhuǎn)變?yōu)?0～140KeV 的單能量成像，單能量成像可以獲得更好的圖像質(zhì)量及信噪比。傳統(tǒng)CT 測得的CT 值為均值，而能譜CT所測得的CT 值與碘對比劑濃度的相關(guān)性更好[2]。本研究發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)靜脈期單能量40KeV 及100KeV 下的CT 值在MSI 組及MSS 組之間存在顯著差異，ROC 曲線分析AUC 分別為0.725 和0.668，閾值分別為241.615HU 和47.810HU。有研究認(rèn)為MSI 組患者黏液腺癌多見，MSS 組患者非黏液腺癌多見[3]。黏液腺癌由于黏液成分的存在，往往腫瘤密度更低，腫瘤內(nèi)血管分布比例相對更少，從而增強(qiáng)掃描CT 值更低。雖然本研究沒有對患者組織病理類型進(jìn)行分類，但是最終結(jié)果MSS 組患者CT 值明顯低于MSS 組同樣與前人研究的MSS 擁有相對較低的密度值相一致。由此可以根據(jù)單能量下的CT值來區(qū)分MSI與MSS。

碘濃度值是在GSIViewer 軟件所分離的碘基物質(zhì)分離圖像上勾畫病灶的感興趣區(qū)所得，增強(qiáng)圖像上它反映了該區(qū)域內(nèi)組織對碘對比劑的攝取，進(jìn)而反應(yīng)了腫塊的血供情況，為腫瘤的診斷、鑒別診斷及術(shù)前分期提供更多有效依據(jù)[4]，本研究中，靜脈期MSI 組碘濃度明顯低于MSS 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；ROC 曲線分析，AUC 為0.723，閾值為25.513。以往研究發(fā)現(xiàn)， 與 MSS 腸癌組織相比， MSI 腸癌組織血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)率較低，新生血管較少[5]，本研究組同樣認(rèn)為MSI 組患者血供較少，增強(qiáng)時碘濃度的攝取相對較低。

有效原子序數(shù)可以定量描述不同物質(zhì)的 X 射線吸收率的變化，從而反映不同組織所含成分的差異。物質(zhì)的有效原子序數(shù)需要通過間接方法獲取，當(dāng)某元素X 線吸收序數(shù)與某物質(zhì)吸收衰減系數(shù)相同時，該元素的原子序數(shù)就是該物質(zhì)的有效原子序數(shù)。本研究中平掃并未發(fā)現(xiàn)兩組間有效原子序數(shù)Z的差別，但在增強(qiáng)靜脈期中發(fā)現(xiàn)MSI組Z 值明顯低于MSS 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；ROC 曲線分析，AUC 為0.717，閾值為9.038。Z 值在平掃圖像上通常反應(yīng)了組織本身物質(zhì)的不同[6]，但是在增強(qiáng)圖像上，加入了碘對比劑，對腫瘤本身成分有所掩蓋，因此在靜脈期所測得的有效原子序數(shù)的差別，一定程度上也反應(yīng)了腫瘤本身對碘的攝取量。

增強(qiáng)掃描中碘濃度代表了病灶內(nèi)碘含量的總和，而能譜曲線反應(yīng)了病灶內(nèi)碘含量隨能量變化而變化的特性，能譜曲線反應(yīng)了物質(zhì)能量衰減的特性，斜率K 代表了能譜曲線的特征，根據(jù)以往研究[7]，選擇了40～100KeV 的能量變化作為K 值；研究發(fā)現(xiàn)靜脈期MSI 組K 值明顯低于MSS 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；ROC 曲線分析，AUC 為0.727，閾值為2.894。因此認(rèn)為MSI 組及MSS 組患者病灶的組成有所不同。

本研究中，兩組患者在平掃圖像上研究的能譜參數(shù)均未見明顯差異，說明平掃時兩組之間的差異不足以將其區(qū)分，這與Wu 等[7]認(rèn)為僅僅依賴于腸癌本身的組織成分去評價(jià)MSI 狀態(tài)是不夠的相一致，因此平掃的能譜曲線不足以去診斷MSI。

本研究尚存在不足之處，第一，樣本量相對較少，尤其是MSI 組患者，后期會繼續(xù)擴(kuò)充樣本量；第二，研究只對增強(qiáng)靜脈期的能譜參數(shù)進(jìn)行了研究，動脈期及延遲期的能譜參數(shù)在兩組之間的差異性我們了解不多。

綜上，靜脈期能譜CT 參數(shù)在結(jié)直腸癌術(shù)前微衛(wèi)星不穩(wěn)定狀態(tài)的預(yù)測中具有一定的應(yīng)用價(jià)值，一定程度上為臨床醫(yī)生治療方案的選擇提供依據(jù)。