结直肠癌双层探测器光谱CT成像：转移性与非转移性淋巴结的对照研究

万幸，赵心竹，罗敏，杨忠现，刘于宝

结直肠癌患者中发生淋巴结转移者5年生存率仅为60%～68%，而无转移患者的5年生存率明显提高，可达80%～90%[1]。淋巴结转移情况是结直肠癌临床病理分期及确定治疗方案的重要依据，并影响患者的预后。CT检查常用于评估淋巴结转移情况，但其通常仅以形态和大小作为诊断标准，准确性不够高。双层探测器光谱CT(dual-layer detector spectral CT，DLCT)利用物质在不同X射线能量下吸收率不同来提供比常规CT更多的影像信息，可提供更多的测量参数，如40～200 keV单能级CT值、无水碘密度和有效原子序数等，这些定量参数可以更准确有效地区分不同的组织。本研究旨在探讨光谱CT成像技术在结直肠癌转移性淋巴结与非转移性淋巴结鉴别诊断中的价值。

材料与方法

1.研究对象

回顾性分析2019年12月-2020年11月在本院行腹部光谱CT增强检查且经术后病理证实的结直肠癌患者的临床和影像资料。纳入标准：①在术前2周内行腹盆部光谱CT增强扫描且图像数据完整；②未合并其它部位的肿瘤；③术前未进行过抗肿瘤治疗。排除标准：①淋巴结直径<4 mm或淋巴结内坏死范围较大导致无法勾画直径为3 mm的ROI；②CT图像质量不能满足评价要求，如存在金属伪影等。

41例患者经手术病理证实全部为腺癌，其中15例肿瘤病灶位于右半结肠，26例位于左半结肠及直肠。男30例，女11例，年龄20～83岁，中位年龄61岁。23例发现淋巴结转移，16例为N1期，7例为N2期；18例未发现淋巴结转移。经手术清扫和病理检查，最终选入113枚淋巴结，包括转移性淋巴结40枚、非转移性淋巴结73枚。

2.病理检查及分组

结直肠癌手术方式为病变肠段切除加区域淋巴结清扫。将术中清扫的区域淋巴结分为4个组：瘤周动脉组、直肠周围动脉组、结肠周围动脉组和肠系膜下动脉组。病理诊断中若某区域组中有1个或1个以上转移性淋巴结，则在CT图像上将该区域内淋巴结中最大的淋巴结作为转移性淋巴结，进行后续的数据测量和分析，该区域内的其它淋巴结不纳入研究。将N0期结直肠癌患者中直径≥4 mm的区域淋巴结纳入对照组。

3.扫描方法

使用Philips IQon Spectral CT机进行多期增强扫描。扫描前患者禁食4～6 h，扫描范围自橫膈顶至双侧耻骨联合下缘水平。扫描参数：120 kVp，自动管电流调制技术，准直器宽度64×0.625 mm，0.5 s/r，螺距0.929。使用双筒高压注射器经肘静脉注射对比剂碘普罗胺(370 mg I/mL)，剂量1.2 mL/kg，注射流率3.0 mL/s,对比剂注射完成后以3.5 mL/s流率注射生理盐水20 mL。采用对比剂自动跟踪触发技术启动扫描，触发ROI设置在膈肌层面的腹主动脉管腔内，触发阈值150 HU，动脉期扫描结束后35 s开始采集静脉期。

4.图像后处理和分析

基于光谱CT动、静脉双期扫描的原始数据进行图像重建，获得对应的碘浓度图、有效原子序数图和能谱曲线图。由两位长期从事腹部影像诊断的医师对CT资料进行分析，意见不一致时经讨论达成共识。在各类光谱图像上观察符合纳入标准的淋巴结，选取目标淋巴结最大的层面勾画ROI，面积10～30 mm2，注意避开囊变、钙化、血管和淋巴结边缘，动、静脉双期图像在相同层面进行测量，获得ROI的碘浓度 (iodine concentration，IC)和有效原子序数(effective atomic number，eff-Z)，并按公式(1)计算能谱曲线的斜率(λ)：

λ(HU)=(CT值40keV-CT值100keV)/60

(1)

5.统计学分析

使用SPSS 20.0软件进行统计学分析。光谱CT定量参数以均数±标准差表示，对各项参数进行正态分布及方差齐性检验，符合正态分布的计量资料的组间比较采用独立样本t检验，方差不齐时采用t’检验。对差异有统计学意义的参数进行多变量Logistic回归分析，筛选能预测转移性淋巴结的参数。采用ROC曲线评估各项预测参数的诊断效能，计算曲线下面积(AUC)和最佳鉴别阈值，以及相应的诊断敏敏度和特异度。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

结直肠癌患者转移性和非转移性淋巴结的光谱CT定量参数值的比较见表1和图1～2。转移性淋巴结在动、静脉双期图像上的碘浓度、有效原子序数及能谱曲线斜率均低于非转移性淋巴结，组间差异均具有统计学意义(P<0.05)。两类淋巴结在40～100 keV范围内的能谱曲线均呈下降型(图1d、h，2d、h)。

表1 转移性和非转移性淋巴结的光谱CT参数值

图1 男，58岁，乙状结肠癌(T3N2M0)。瘤周动脉组转移性淋巴结的双期增强CT及定量参数图。a)动脉期CT图像，显示淋巴结有强化(箭)；b)动脉期碘浓度图，淋巴结的碘浓度为1.38 mg/mL；c)动脉期有效原子序数伪彩图，淋巴结的原子序数为8.11；d)静脉期CT图像，显示淋巴结有强化(箭)；e)静脉期碘浓度图，淋巴结的碘浓度为1.52 mg/mL；f)静脉期有效原子序数伪彩图，淋巴结的原子序数为8.14；g)动脉期能谱曲线，斜率为1.73HU；h)静脉期能谱曲线，斜率为1.82HU。

图2 男，59岁，乙状结肠癌(T3N0M0)，瘤周动脉组非转移淋巴结的双期增强及定量参数图。a)动脉期图像，显示淋巴结有强化(箭)；b)动脉期碘浓度图，淋巴结的碘浓度为1.91 mg/mL；c)动脉期有效原子序数伪彩图，淋巴结的原子序数为8.24；d)静脉期图像，显示淋巴结有强化(箭)；e)静脉期碘浓度图，淋巴结的碘浓度为1.33 mg/mL；f)静脉期有效原子序数伪彩图，淋巴结的原子序数为8.05；g)动脉期能谱曲线，斜率为2.22HU；h)静脉期能谱曲线，斜率为1.72HU。

将组间差异具有统计学意义的双期光谱CT定量参数进行多变量Logistic回归分析，筛选出动脉期碘浓度和能谱曲线斜率为转移性淋巴结的独立预测因子。动脉期碘浓度判断淋巴结转移的AUC为0.795，敏感度为0.704，特异度为0.722；动脉期能谱曲线斜率的AUC为0.809，敏感度为0.778，特异度为0.722(图3)。

图3 光谱CT定量参数鉴别结直肠癌患者转移与非转移性淋巴结的ROC曲线。IC-A为动脉期碘浓度，λ-A为动脉期能谱曲线斜率。

讨 论

淋巴结转移是结直肠癌预后的独立危险因素[2]。术前准确预测淋巴结转移是决定肿瘤分级的重要因素，而且对结直肠癌患者的治疗决策也至关重要[3-4]。MRI作为评价结直肠癌的标准方式，准确性高，但是Ogawa等[5]的研究结果表明，MRI评估淋巴结状态可能会导致过度诊断。PET-CT能利用组织的代谢变化反映肿瘤及转移性淋巴结的状态，但良性肿瘤也可有相似的代谢变化，且淋巴结较小时可能显示不佳。光谱CT能提取更多关于组织密度和血供方面的参数，更具客观性和精准性。

临床实践中术前预测淋巴结转移主要依赖于淋巴结的直径[6]，常用的评价淋巴结转移的标准是任何直径大于10 mm的淋巴结或小于10 mm的3个及以上的淋巴结簇样聚集[7]。本研究未就淋巴结大小进行分析，是由于纳入的转移性淋巴结为区域组中较大的淋巴结，对大小进行统计分析可能会造成较大的偏差。然而，据Rodriguez-Bigas等[8]报道，大多数转移性淋巴结的直径小于5 mm。以大小作为标准来评估淋巴结的转移性准确性较低，因此有学者提出通过研究淋巴结的“成分”来提高诊断准确性。

光谱CT能定量评价淋巴结的特征，碘浓度可以直接反映淋巴结内的碘含量，并间接反映淋巴结的血供[9]。本研究中，转移性淋巴结在动、静脉期的碘浓度均显著低于非转移性淋巴结，与有些学者的研究结果基本一致[10-11]。可能是由于转移性淋巴结的肿瘤细胞通过淋巴管侵入淋巴结囊下窦，淋巴组织被浸润，进而被肿瘤细胞取代，导致髓质中血液供应不足并出现中心坏死。另外，转移性淋巴结中肿瘤组织内的新生血管中有较多畸形的大血管，使其增强表现为条状血管样强化，但因畸形血管并未能增加淋巴结内的血流灌注，故其强化程度并未增加。既往研究表明，碘浓度可用于判断甲状腺癌和肝癌继发淋巴结转移[12-13]。

能谱曲线反映的是组织内CT值的动态变化情况，每种组织类型都有其特征的能谱曲线斜率。本研究结果显示：转移性淋巴结的动脉期和静脉期能谱曲线的斜率均显著低于非转移性淋巴结，与Yang等[14]学者的研究结果类似。转移性淋巴结中肿瘤细胞浸润、坏死及肿瘤血管生成等病理改变导致组织异质性增加，与非转移性淋巴结在物质构成上存在较大差异。

有效原子序数由原子序数引申而来，能够精准分析组织内无机物的构成[15]。本研究中转移性淋巴结在动脉期和静脉期的有效原子序数均显著低于非转移性淋巴结，原因可能是淋巴结内癌组织成分导致其构成与正常淋巴组织差异较大。淋巴结静脉期强化程度减低，因而转移性与非转移性淋巴结之间光谱CT参数值的差距缩小，推测此为静脉期定量参数不能预测淋巴结良、恶性的原因。

本研究存在一定的局限性：第一，这是一项回顾性研究，样本量相对较小，因此可能存在一定的选择偏倚；第二，本研究中并未能将淋巴结的CT影像与病理检查一一对应，可能导致研究结果不够精准；第三，对于直径小于4 mm的淋巴结，由于无法勾画感兴趣区而被排除，且其内部的增强情况也难以在CT图像上识别，故缺少对小淋巴结的观察结果，样本范围不够广。

综上所述，本研究结果显示双层探测器光谱CT成像中动脉期的碘浓度及能谱曲线斜率对术前预测结直肠癌淋巴结转移具有一定的价值，为结直肠癌的淋巴结定性分析提供了新的思路。