修回日期: 2017-10-20
接受日期: 2017-11-04
在线出版日期: 2017-11-28
运用能谱计算机断层扫描(computed tomography, CT)分析不同分化程度食管鳞癌的参数特征, 并探讨其临床应用价值.
收集2015-06/2017-05期间, 经病理证实的71例食管鳞癌患者的临床资料进行回顾性分析, 并根据分化程度的不同, 分为低分化食管鳞癌(32例)和中高分化食管鳞癌(39例). 所有患者均于治疗前行能谱CT检查, 测量并记录各病灶的40 keV单能量CT值、能谱曲线斜率、碘浓度、水浓度及标准化碘浓度. 运用ROC曲线对差异显著的参数进行诊断效能分析.
低分化食管鳞癌的碘浓度、标准化碘浓度及能谱曲线斜率明显高于中高分化食管鳞癌, 差异均有统计学意义(均P<0.05); 低分化食管鳞癌的40 keV单能量CT值明显高于中高分化食管鳞癌, 差异均有统计学意义(均P<0.05); 以标准化碘浓度判断食管鳞癌分化程度的诊断效能最高, 曲线下面积 = 0.835, 临界值 = 0.365时, 敏感度 = 73.7%, 特异度 = 93.9%.
能谱CT为食管鳞癌分化程度的术前判定提供一种全新方法, 能定量分析食管鳞癌在不同分化程度下的能谱参数特征, 具有一定临床应用价值.
核心提要: 食管癌以鳞状细胞癌常见, 准确判定其分化程度对术式选择及生存率意义重大. 能谱计算机断层扫描(computed tomography, CT)是一种全新多参数成像方法,能定量分析肿瘤的物质成分. 本研究运用能谱CT对不同分化程度食管鳞癌的参数特征及价值进行初步探讨.
引文著录: 傅昭昭, 蔡志奇, 周志明, 龚如林, 陶敏敏. 不同分化程度食管鳞癌的能谱CT参数特征及其诊断效能. 世界华人消化杂志 2017; 25(33): 2967-2972
Revised: October 20, 2017
Accepted: November 4, 2017
Published online: November 28, 2017
To analyze the parameter characteristics of energy spectral computed tomography (CT) imaging of esophageal squamous cell carcinoma with different levels of differentiation, and to assess its clinical value.
The clinical data of 71 patients with esophageal squamous cell carcinoma diagnosed pathologically from June 2015 to May 2017 were retrospectively analyzed. According to tumor differentiation, the patients were divided into a poorly differentiated group (32 cases) and a moderately/well differentiated group (39 cases). All patients were examined by energy spectral CT before treatment. The 40 keV single energy CT value, slope of spectral curve, iodine concentration, water concentration, and standardized iodine concentration were recorded. The diagnostic efficiency of the parameters with significant difference was assessed by ROC curve analysis.
The iodine concentration, standardized iodine concentration, and slope of spectral curve of poorly differentiated esophageal squamous cell carcinoma were significantly higher than those of moderately/well differentiated esophageal squamous cell carcinoma (P < 0.05). The 40 keV single energy CT value of poorly differentiated esophageal squamous cell carcinoma was also significantly higher than that of moderately/well differentiated esophageal squamous cell carcinoma (P < 0.05). The diagnostic efficiency of standardized iodine concentration in esophageal squamous cell carcinoma was the highest; the area under the ROC curve was 0.835, with a sensitivity of 73.7% and a specificity of 93.9% at a cut-off value of 0.365.
Energy spectral CT allows for preoperative evaluation of differentiation of esophageal squamous cell carcinoma, and it can quantitatively analyze the spectral parameters of esophageal squamous cell carcinoma with different levels of differentiation.
- Citation: Fu ZZ, Cai ZQ, Zhou ZM, Gong RL, Tao MM. Energy spectral CT imaging of esophageal squamous cell carcinoma with different levels of differentiation: Parameter characteristics and diagnostic efficacy. Shijie Huaren Xiaohua Zazhi 2017; 25(33): 2967-2972
- URL: https://www.wjgnet.com/1009-3079/full/v25/i33/2967.htm
- DOI: https://dx.doi.org/10.11569/wcjd.v25.i33.2967
食管癌以鳞状细胞癌较为常见, 其在食管癌病理分型中占比约90%. 食管鳞癌分化程度的差异关系着术式选择、生存质量及生存率[1]. 传统计算机断层扫描(computed tomography, CT)是一种单参数成像方法, 其CT值实质为混合能量CT值, 易受射束硬化伪影及X线能量干扰而影响其准确性[2]. 能谱CT作为一种全新的多参数成像方法, 可同时获得单能量图像、基物质图像及能谱衰减曲线, 能更精确地定量分析肿瘤组织的物质成分[3,4]. 目前, 关于食管鳞癌的CT研究多集中在定位及分期方面, 而分化程度方面的研究鲜有报道[5]. 本研究运用能谱CT对不同分化程度的食管鳞癌进行多参数成像, 探讨其参数特征及临床应用价值, 以期为食管鳞癌的临床评估提供有价值的参考.
1.1.1 一般材料: 收集2015-06/2017-05期间, 在浦江第二医院接受胸部能谱CT检查且经病理证实的71例食管鳞癌患者作为研究对象. 所有患者的影像学及病理学资料均完整. 纳入标准: (1)能谱CT检查前均未接受任何形式的药物、手术及放射化学治疗; (2)食管鳞癌为单发病灶; (3)无碘过敏史; (4)能谱CT检查完成后1 wk内行肿瘤手术切除. 排除标准: (1)食管充盈不理想者; (2)伪影干扰明显, 图像不清晰者; (3)钡剂残留在食管内者. 年龄48-80岁, 平均年龄为62.25岁±6.22岁, 包括男性59例, 女性12例.
1.1.2 仪器: GE Discovery CT 750HD扫描仪, 扫描模式: CT能谱扫描模式, 探测器宽度: 0.625 mm×64 mm, 管电流: 550 mA, 管电压: 80、140 kVp瞬时切换, 速度: 0.8 s/r, 螺距: 螺距1.375. 经肘前静脉使用高压注射器以2.5 mL/s速度进行100 mL碘海醇(碘含量: 300 mg/mL)注射. 以主动脉弓CT值监测触发扫描技术进行动脉期扫描, 达到监测阈值(120 HU)后, 延迟8 s进行扫描.
1.2.1 能谱CT检查: 检查前准备: 禁食8-12 h, 嘱患者于检查前15 min饮水800-1000 mL.
1.2.2 图像后处理: 启动ADW4.5工作站并将重建图像传入, 使用GSI Viewer软件作图像数据的分析处理. 选取图像质量较高且肿瘤径线最大的扫面层面进行感兴趣区(ROI)勾画, ROI面积为肿瘤面积的2/3, 避开肿瘤出血坏死、钙化、伪影及食管内容物等, 各期ROI在选定位置、范围大小方面均应保持一致, 同时进行主动脉ROI的选定(与肿瘤处于同一扫面层面). 系统将自动获得基物质图像及40-140 keV单能量图像. 测量并记录肿瘤的40 keV单能量CT值、水浓度、碘浓度及主动脉的碘浓度, 计算标准化碘浓度(肿瘤的碘浓度/主动脉的碘浓度)及能谱曲线斜率[(40 keV单能量CT值-100 keV单能量CT值)/60].
统计学处理 采用SPSS19.0统计学分析软件处理数据. 计量资料以mean±SD表示, 组间比较采用独立样本t检验. 运用ROC分析差异显著参数的诊断效能. P<0.05为差异有统计学意义.
71例食管鳞癌患者, 根据术后病理结果分化程度不同[6], 分为低分化食管鳞癌及中高分化食管鳞癌. 32例低分化食管鳞癌, 年龄48-77岁, 平均年龄为61.63岁±6.34岁, 其中27例男性, 5例女性; 39例中高分化食管鳞癌(5例高分化食管鳞癌), 年龄50-80岁, 平均年龄为62.77岁±6.16岁, 其中32例男性, 7例女性.
低分化食管鳞癌的水浓度与中高分化食管鳞癌比较, 差异无统计学意义(P>0.05); 低分化食管鳞癌的碘浓度、标准化碘浓度及能谱曲线斜率明显高于中高分化食管鳞癌, 差异均有统计学意义(均P<0.05); 低分化食管鳞癌的40 keV单能量CT值明显高于中高分化食管鳞癌, 差异均有统计学意义(均P<0.05)(图1, 表1).
| 病理类型 | 水浓度(mg/mL) | 碘浓度(mg/mL) | 标准化碘浓度 | 斜率 | 40 keV单能量CT值(HU) |
| 低分化(32例) | 1068.97±25.96 | 15.07±3.80 | 0.43±0.15 | 1.51±0.26 | 221.30±28.43 |
| 中高分化(39例) | 1063.38±26.89 | 12.57±3.66 | 0.32±0.16 | 1.14±0.28 | 199.55±25.58 |
| t值 | 0.884 | 2.815 | 2.986 | 5.811 | 3.390 |
| P值 | 0.380 | 0.006 | 0.004 | 0.000 | 0.001 |
标准化碘浓度判断食管鳞癌分化程度的诊断效能最高, 曲线下面积为0.835, 临界值(灵敏度+特异度-1最大时所对应的参数值) = 0.365时, 敏感度为73.7%, 特异度为93.9%(表2).
| 参数 | 曲线下面积 | 临界值 | 敏感度(%) | 特异度(%) | 95%置信区间 |
| 标准化碘浓度 | 0.835 | 0.365 | 73.7 | 93.9 | 0.737-0.932 |
| 碘浓度(mg/mL) | 0.794 | 15.1900 | 74.2 | 82.5 | 0.683-0.905 |
| 能谱曲线斜率 | 0.775 | 1.3150 | 65.9 | 90.0 | 0.666-0.885 |
| 40 keV单能量CT值(HU) | 0.767 | 204.0300 | 65.0 | 87.1 | 0.656-0.877 |
食管癌是较为常见的消化系恶性肿瘤之一, 其在我国具有较高的发病率和死亡率, 而且近年来有着年轻化的趋势, 对人们健康构成严重威胁[7,8]. 目前, 钡餐及胃镜仍然是食管癌的主要筛查诊断方法, 然而CT检查在食管癌筛查诊断中的应用越来越受到临床重视. 传统CT作为一种单参数成像方法, 其诊断模式局限于食管癌的形态、大小、结构、密度及增强特征等形态学及生物学表现, 并由此判定其对邻周围器官组织的侵犯情况和是否发生淋巴结转移[9]. 随着CT技术的发展, 能谱CT作为一种全新影像学方法应用于肿瘤研究, 其具有多参数成像技术特点, 可同时拥有时间、空间、能量以及理化性质分辨率, 获得多种能谱CT参数: 基物质图像、基物质浓度值、单能量CT值(40-140 keV下)、能谱衰减曲线以及能谱曲线斜率等[10,11], 极大地丰富了CT检查信息.
单能量CT值是特定能量水平的X线入射器官组织后获得衰减图像, 并在该图像上测定的CT值, 较传统CT的混合能量CT值更精确客观[12]. 大量研究显示低千电子伏水平所获得的单能量图像较高千电子伏水平所获得的单能量图像具有更高的组织对比分辨能力[13]. 因此, 本研究采用40 keV水平的单能量CT值对食管鳞癌进行分析研究. 结果显示, 低分化食管鳞癌40 keV单能量CT值高于中高分化食管鳞癌, 差异有明显统计学意义, 提示40 keV单能量CT值能反映不同分化程度食管鳞癌对X线的吸收特征, 有助于鉴别诊断食管鳞癌的分化程度. 原因可能是40 keV属于低能量水平, 该能量水平的X线能有效避免因能量过高、穿透力过大而掩盖不同分化程度食管鳞癌间的物质成分细微差异, 能改善图像的信噪比和对比噪声比, 从而提高图像质量及组织对比度[10,13].
能谱衰减曲线其实质为器官组织的CT值衰减曲线, 反映了X线入射器官组织后所发生的衰减状况, 是由器官组织的化学分子结构特性所决定, 因此器官组织的化学分子结构差异, 将产生不同的能谱衰减曲线, 并通过能谱曲线斜率进行定量分析[14]. 本研究结果中, 低分化食管鳞癌的曲线斜率明显高于中高分化食管鳞癌, 且均为负值, 提示低分化食管鳞癌的能谱衰减曲线与中高分化食管鳞癌之间存在着明显差异, 两者的能谱曲线走势均呈递减型, 但是低分化食管鳞癌走势较为陡直, 中高分化食管鳞癌走势即较为平缓. 运用能谱衰减曲线差异有助于鉴别两者的不同组织成分. 原因可能是食管鳞癌分化程度不同, 导致其内部血供和分子化学构成不同[15].
在能谱CT检查中碘和水是常用组合, 并以碘、水作为基物质进行物质分离, 通过获得碘基图, 测定碘含量, 客观反映器官组织对碘的摄取状态, 从而准确分析其血流灌注状态[16]. 本研究中, 低分化食管鳞癌水浓度与中高分化食管鳞癌比较, 差异不明显, 而碘浓度以及标准化碘浓度即存在明显差异, 提示不同病理分化程度的食管鳞癌存在着血流灌注状态差异. 运用碘浓度及标准化碘浓度有助于食管鳞癌不同分化程度的区分. 本研究结果显示, 与中高分化食管鳞癌比较, 低分化食管鳞癌具有更高的碘浓度及标准化碘浓度, 说明低分化食管鳞癌血供较中高分化食管鳞癌丰富. 原因可能是食管鳞癌在不同的分化状态下, 其病灶组织微血管密度存在着差异导致不同血供特征. 微血管密度的大小定量反映了病灶组织内部新生微小血管的生成情况, 而食管鳞癌的病理分化程度级别越低, 其微小血管生长越旺盛, 微血管密度越大, 血供越丰富, 对应的碘浓度及标准化碘浓度越高[17].
本研究ROC结果显示, 以标准化碘浓度判断食管鳞癌分化程度的诊断效能最高, 曲线下面积为0.835, 明显高于碘浓度的0.794. 原因可能是碘浓度水平不仅与食管鳞癌组织的病理分化程度有密切关系, 而且受组织血液灌注和扫描条件差异等多方面因素的制约影响, 而标准化碘浓度是一个比值, 通过与肿瘤处于同一扫面层面的主动脉进行对照计算获得, 有效减少上述因素对碘浓度测值的干扰影响[18,19]. 标准化碘浓度的截断值为0.3650时, 敏感度为73.7%, 特异度为93.9%, 提示标准化碘浓度具有一定的临床应用价值
总之, 食管鳞癌在不同分化状态下具有不同的能谱CT参数特征, 其中以标准化碘浓度判断食管鳞癌分化程度的诊断效能最高, 具有较优的临床应用价值. 能谱CT作为一种多参数成像方法, 能定量评估食管鳞癌的组织分化程度, 为食管鳞癌的临床治疗和预后判定提供一定的参考.
食管癌在我国具有较高的发病率和死亡率, 近年来具有年轻化趋势. 传统计算机断层扫描(computed tomography, CT)是一种单参数成像方法, 其诊断模式局限于食管癌的形态、大小、结构、密度及增强特征等形态学及生物学表现. 而能谱CT即具有多参数成像技术特点, 可获得多种能谱CT参数并定量分析肿瘤的物质成分. 运用能谱CT定量分析不同分化程度食管鳞癌的参数特征可为临床治疗及预后判定提供有价值的参考.
运用影像学方法在术前无创性早期准确判断食管癌的组织病理类型、分化程度、TNM分期仍然是目前研究的热点和重点,这与食管癌的治疗方案、预后评估、生存质量及生存率等密切相关. 传统CT检查对食管癌术前TNM分期准确性较高, 但对判定食管癌的组织病理类型和分化程度存在局限性. 目前关于食管癌的CT研究多集中在定位及分期方面, 而组织病理类型和分化程度方面的研究鲜有报道.
食管鳞癌的定位及分期方面的CT研究报道较多,大量研究结果显示CT检查对食管癌术前TNM分期准确性较高.
目前, 关于食管鳞癌分化程度方面的能谱CT研究鲜有报道. 本研究运用能谱CT对不同分化程度的食管鳞癌进行多参数成像, 探讨其参数特征, 并运用ROC曲线分析差异显著参数的诊断效能, 明确其临界值, 为临床提供参考.
食管鳞癌在不同分化状态下具有不同的能谱CT参数特征, 其中以标准化碘浓度判断食管鳞癌分化程度的诊断效能最高, 具有较优的临床应用价值. 能谱CT作为一种多参数成像方法, 能定量评估食管鳞癌的组织分化程度, 为食管鳞癌的临床治疗和预后判定提供参考依据.
能谱CT成像: 利用物质在不同X射线能量下产生的不同的吸收来提供比常规CT更多的影像信息;
单能量图像: 模拟了物体在单色X射线源的情况下可能获得的图像;
能谱曲线: 物质或结构的衰减(即CT值)随X射线能量变化的曲线;
ROC曲线(受试者工作特征曲线): 反映敏感性和特异性连续变量的综合指标, 以敏感性为纵坐标、(1-特异性)为横坐标绘制而成, 曲线下面积越大, 诊断准确性越高.
本研究探讨能谱CT对不同分化程度食管鳞癌的诊断价值, 立意新颖, 具有一定先进性. 设计合理, 方法科学, 结果可靠, 讨论深入, 逻辑性强, 为食管鳞癌分化程度的术前诊断分析提供了依据, 具有一定的临床应用和参考价值.
白彬, 主任医师, 哈尔滨医科大学附属第二医院介入科; 管樑, 主任医师, 上海交通大学医学院附属瑞金医院核医学科; 李健丁, 主任医师, 山西医科大学第一医院放射科; 吕维富, 教授, 主任医师, 安徽省立医院影像科; 龙学颖, 副主任医师, 中南大学湘雅医院放射科; 翟博, 副主任医师, 哈尔滨医科大学附属第四医院普通外科
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手稿来源: 自由投稿
学科分类: 胃肠病学和肝病学
手稿来源地: 浙江省
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编辑: 马亚娟 电编:李瑞芳