引用本文： 謝淋旭, 曾涵江, 李崢艷, 劉曦嬌, 帥桃, 黃子星, 伍兵, 宋彬. 光譜CT在胃腸道疾病診斷中的應用現狀. 中國普外基礎與臨床雜志, 2023, 30(11): 1313-1318. doi: 10.7507/1007-9424.202308066 復制
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能量CT成像是指在多種能量條件下獲取物質衰減信息的一種成像技術，該技術可以采集2個或更多能量下的物質衰減數據，通過計算機后處理模擬出單一能量X射線穿過人體的衰減情況，并可依據光子能量吸收的差異來區別不同原子序數的物質，進而對不同組織進行鑒別和分類[1-2]。能量CT成像技術包括雙源雙能CT、單源瞬時管電壓切換雙能量CT、單源序列掃描雙能量CT、雙層探測器光譜CT（以下將“雙層探測器光譜CT”簡稱為“光譜CT”）等。近年來，光譜CT成像成為影像學的研究熱點之一。光譜CT在胃腸道疾病中的應用已有了不少的研究，相關研究主要在胃腸道活動性出血評估、缺血性腸病診斷、炎癥性腸病活動性評估、腫瘤定性、療效評估、去除消化道蠕動偽影等方面的應用，并且低能量段（＜70 keV）虛擬單能級圖像（以下將此簡稱為“低keV圖像”）、碘密度圖和虛擬平掃圖像在胃腸道疾病診斷中的優勢已經得到了證實。筆者現對上述應用現狀作一綜述。
1 光譜CT簡介
能量CT于20世紀70年代被提出，當時由于其掃描時間過長、后處理算法對高低管電壓準確匹配困難等原因而無法應用于臨床。經過近30年的技術革新，該技術才在臨床上得到陸續研究及應用[3]。光譜CT由于上下兩層探測器完全匹配，實現了40～200 keV全能量段的低噪聲控制，可獲取組織的多種參數，在測定特定物質成分、增強組織對比、消除硬化偽影、減少輻射劑量等方面表現出一定優勢。光譜CT的主要后處理參數有：① 虛擬單能級圖像，即通過高、低能兩套數據計算模擬出單一X射線球管的管電壓照射下生成的X射線光子能量（用“keV”表示）圖像[2]及光譜曲線；② 物質分離圖像，包括虛擬平掃圖像、碘密度圖、鈣抑制圖、尿酸圖等，這些后處理是基于對特定物質成分如碘、鈣、尿酸等的識別，并從圖像上去除或分離上述物質對CT值的貢獻，從而模擬出不含或突顯特定物質成分的圖像；③ 有效原子序數圖、電子云密度圖等，系各體素物質的有效原子序數值、電子云密度加權圖像，在追溯病灶組織學起源上有一定應用價值。
2 光譜CT在胃腸道疾病診斷中的應用現狀
2.1 評估胃腸道活動性出血
活動性出血是胃腸道急危重癥之一，其早期發現和診斷對于治療方式的選擇及預后具有非常重要的意義。在傳統CT中，高密度的造影劑外滲進入消化道且在門靜脈期和延遲期出現范圍擴大是診斷消化道活動性出血的主要根據，影響其診斷效能的主要因素是消化液對外滲碘劑的稀釋及腔內的高密度物質干擾（含鎂、鉍等口服消化道藥物，高密度食物殘渣，鈦夾、縫線等手術材料等），尤其當出血量較低時，傳統CT診斷消化道出血的難度明顯增加。
光譜CT低keV圖像因為更靠近碘K緣（指碘在33 keV能量水平時其射線衰減曲線具有銳利的不連續性，其臨界水平稱“K緣”），能夠明顯提高含碘組織的對比度[4]。通過最大差異化含碘組織在圖像上的密度，可以顯著提高腔內微量或少量碘造影劑滲出的檢出率。光譜CT掃描的碘密度圖和虛擬平掃圖像聯合應用，可以在后處理時直接從圖像中去掉碘的部分，或者直接定量評估碘的含量和形態，從而鑒別腸內容物高密度物質和溢出于腸腔的碘對比劑，以提高胃腸道出血的診斷準確性，降低假陽性率[5]。使用光譜CT虛擬平掃圖像代替傳統CT平掃圖像能更好地降低圖像的噪聲，提高信噪比，還能減少活動性胃腸道出血在增強CT檢查中約30%的X射線輻射劑量和對比劑碘負荷量[6-8]。
總的說來，光譜CT通過提高含碘組織對比度以增加胃腸腔內微量或少量碘造影劑滲出的檢出率，鑒別腸內容物高密度物質和溢出于腸腔的碘對比劑，還能減少檢查過程中輻射的劑量及對比劑的碘負荷量。
2.2 缺血性腸病的診斷
腸壁缺血是常見的急腹癥之一，其臨床表現常無特異性，主要依靠影像學檢查確診。腸壁缺血的診斷和治療的延誤常造成病變腸段壞死切除、全身炎癥反應綜合征等。增強CT是診斷腸壁缺血的首選影像檢查方法，在急性發作的早期，增強CT檢查僅表現為腸壁增厚、密度減低伴腸系膜周圍滲出等。以上表現是伴有腸壁炎癥反應的多種腸道疾病的共同影像學征象，但該病治療最關鍵的窗口期恰恰是在繼發性腸壞死尚未發生即影像學表現還無特異性時[9]，而在這個窗口期，往往腸壁強化程度的減低不明顯，或被認為是腸壁水腫所致，難以成為診斷腸壁缺血的充分證據。
光譜CT的碘密度圖和低keV圖像可以最大程度地突顯正常腸壁和缺血性腸壁的強化差異。Potretzke等[10]的研究表明，光譜CT 51 keV圖像上灌注段和缺血段之間的衰減差異幾乎是傳統CT圖像上的2倍；另一項研究[11]也提出，40 keV圖像更能兼顧圖像的重復性和缺血腸段與正常腸段間的強化差異，減少偽影，并增加醫師對圖像判斷的一致性；此外，40 keV單能級圖像上腸系膜上動脈的成像質量也顯著優于常規圖像[12]，亦可提高腸系膜上動脈病變引起的缺血性腸病的診斷效能。
盡管各研究間因為研究目的不同、儀器設備差異、統計誤差等，在缺血性腸病光譜CT檢查的最優參數上未達成一致，但低keV圖像可以強調缺血腸段與正常灌注腸段間的視覺差異，從而提高缺血性腸病的檢出率的觀點得到了廣泛認可[13-15]。
2.3 評估克羅恩病的炎性活動性
克羅恩病是一種非特異性慢性免疫性腸炎，病程具有活動期和緩解期交替的特點[16]，其臨床診斷及隨訪的重點是腸壁的炎性活動性評估。生物制劑在臨床上已經廣泛用于克羅恩病的治療[17]，但其療效具有明顯的個體差異且存在耐藥的可能。因此，對克羅恩病的炎性活動性的準確評估是指導臨床用藥的重要依據。影像學檢查在克羅恩病的炎性活動性評估中發揮著重要作用。近年來，光譜CT在這方面的應用逐漸增多。1例典型克羅恩病患者的光譜CT檢查結果見圖1。
圖1
示一21歲男性患者因反復腹痛、腹瀉2年就診并接受腹部光譜CT檢查的典型案例
a：門靜脈期常規增強CT圖像（冠狀位）；b：門靜脈期40 keV單能級圖像（冠狀位）；c：門靜脈期碘密度圖（冠狀位）；d：門靜脈期有效原子序數圖（冠狀位）。綠色圓圈感興趣區代表正常節段腸壁，紅色圓圈感興趣區為病變節段腸壁。該患者最終臨床診斷為克羅恩病（克羅恩病活動指數評分417.53分）。該病例中40 keV單能級圖像顯示腸道克羅恩病的活動性病變優于常規CT圖像，碘密度圖與有效原子序數圖對腸壁的可視化均進一步提升
克羅恩病的腸道炎性活動性與碘密度圖及光譜曲線有關，標化碘濃度和光譜曲線斜率隨著腸道炎癥在腸鏡下嚴重程度的增加而顯著增高。Kim等[18]的研究表明，碘濃度與傳統指標如腸道增強方式、主觀增強程度、腸系膜脂肪浸潤等相比，是與克羅恩病活動性指數相關的唯一自變量，可用于監測克羅恩病的炎性活動性。Lee等[19]的研究表明，最低單能量圖像（40 keV虛擬單能級圖像）可以提供更佳的信噪比，將該單能級圖像加入傳統混合能量圖像后可顯著提高診斷活動期克羅恩病的效能，3名醫師診斷活動期克羅恩病的總體受試者操作特征曲線下面積由0.891提高至0.951。光譜CT預測腸道活動和嚴重性的準確性、敏感性和特異性均高于常規CT，標化碘濃度和光譜曲線與克羅恩病的內鏡評分顯著相關[20-21]。Dane等[22]還進一步證實了碘密度可以用于區分有無炎性活動性、是否伴有狹窄、是否為穿透性克羅恩病等。
碘密度圖中的標化碘濃度和光譜曲線斜率在上述研究中被證明是評估克羅恩病炎性活動性的有效指標，可以提高光譜CT評估克羅恩病炎性活動程度的準確性。
2.4 胃腸道腫瘤的評估
增強CT是胃腸道腫瘤的主要檢查方法，而腸道疾病影像學診斷的困擾之一是腸內容物的干擾。臨床上復雜多變的情況使得大部分患者無法實現在檢查前良好的腸道準備，這導致了傳統CT檢查對腸道息肉和早期癌檢出率較低。雖然臨床上也可用碘或鋇劑標記糞便應對腸道準備不足的患者以實現電子糞便清潔，但電子糞便清潔通常會導致偽影，從而降低圖像質量。
光譜CT檢查可以通過更好地識別和分離碘和鋇劑來提高電子糞便清潔后檢查的圖像質量[23-24]。光譜CT的碘密度圖及碘濃度、低keV圖像、有效原子序數圖像、虛擬平掃圖像等在胃腸道腫瘤的診斷中體現出一定的優勢[25]。典型病例的腹部光譜CT檢查結果見圖2。
圖2
示一79歲女性患者因腸鏡檢查提示直腸潰瘍型新生物而接受腹部光譜CT檢查的圖像
a：門靜脈期常規增強CT圖像；b：門靜脈期40 keV單能級與有效原子序數融合圖，可清晰顯示直腸病變（紅色圓圈）未突破漿膜；c：40 keV單能級圖像；d：碘密度圖；e：能量衰減曲線，見直腸周圍間隙淋巴結（綠色曲線）與直腸病變（紅色曲線）的能量衰減曲線表現平行，提示為轉移性淋巴結。術后病理證實為直腸腺癌T3N1a
光譜CT技術在發展的早期階段，相關胃腸道腫瘤的研究多集中在傳統的腫瘤良惡性鑒別、術前分期、療效評估等方面。Al-Najami等[26]在研究光譜CT鑒別直腸良惡性腫瘤方面的性能時發現，有效原子序數值在良、惡性腫瘤間差異有統計學意義（8.48 mg/mm3比8.93 mg/mm3，P=0.03），良性腫瘤的碘濃度低于惡性腫瘤（17.53 100 μg/cm3比18.07 100 μg/cm3），但差異未見有統計學意義（P＞0.05）。譚晶文等[27]研究表明，40 keV虛擬單能級圖像在術前診斷局部進展期（T3～T4期）直腸癌的準確性和特異性方面明顯高于傳統CT圖像，其準確性和特異性分別為83.7%和58.8%。
學者對光譜CT在胃腸道腫瘤術前淋巴結轉移方面的應用進行了大量的研究。在胃腸道腫瘤的術前評估中，判斷淋巴結是否轉移是疾病管理的基礎。目前，CT是評估直腸癌淋巴結轉移最主要的方法，但其特異性較低，盡管有包括超聲、CT、MRI、正電子發射CT在內的多種影像學方法，但仍然沒有一個更優的方案以滿足臨床診斷、評估和隨訪的需求[28]。陳琰等[29]研究表明，除常規CT參數如淋巴結短徑、邊緣、強化均勻度外，淋巴結的碘濃度、有效原子序數值在良、惡性區域淋巴結間比較差異有統計學意義（P＜0.001），其中由淋巴結短徑和有效原子序數值構建的回歸模型在鑒別良、惡性淋巴結方面有較高的診斷效能（受試者操作特征曲線下面積為0.935）。Qiu等[30]的研究發現，能譜曲線斜率、碘水比及標化碘濃度在良、惡性淋巴結間比較差異有統計學意義，而二者的有效原子序數值則差異沒有統計學意義，這可能與原發腫瘤、光譜CT掃描儀或淋巴結大小的差異有關。萬幸等[31]的研究表明，動脈期的碘濃度和能譜曲線斜率為直腸癌轉移性淋巴結的獨立預測因子。潘馨夢等[32]研究了光譜CT的有效原子序數及碘濃度對胃癌淋巴結轉移的預測價值，結果發現，胃癌淋巴結轉移者門靜脈期的有效原子序數及碘濃度均顯著高于無淋巴結轉移者，有效原子序數及碘濃度對預測胃癌淋巴結轉移的受試者操作特征曲線下面積分別為0.88和0.83。
孟德杰等[33]證實了光譜CT碘濃度參數在評估晚期胃癌化學藥物治療效果中具有一定的臨床價值，研究納入的胃癌患者在化學藥物治療前后接受光譜CT成像，結果顯示，化學藥物治療后進展組病變在治療前后靜脈期CT值增高率及碘濃度增高率均增加（P＜0.05）。
隨著光譜CT在胃腸道腫瘤領域的應用逐步擴大，其診斷價值也進一步體現，例如確定腫瘤的組織學起源。此類腫瘤常常累及相同區域的組織并引起類似的繼發改變，在常規影像學檢查中難以確定其來源。如起源于胃食管交界處的鱗癌和腺癌都表現為高增強，盡管腺癌相較于鱗癌內部的新生血管更多，但這種差異在傳統增強CT檢查上難以辨別，光譜CT通過碘密度圖及碘濃度測量值可以將這種差異量化，從而鑒別病灶的組織學來源。近年來，有一些研究[34-36]表明，對于發生在胃食管交界處的腫瘤，標化碘濃度以及動脈期低 keV圖像能有效提高鑒別胃食管交界處鱗癌和腺癌的準確性及特異性。發生于壺腹部的腫瘤可以是來源于十二指腸的腺癌、胰頭腺癌及膽總管腺癌，Wei等[37]的研究證明，碘密度圖及碘濃度值在這三者間的差異有統計學意義，可以提高三者間的鑒別診斷效能。發生于小腸的腺癌與淋巴瘤在傳統增強CT檢查上因有著類似的強化表現而鑒別困難，但二者的臨床治療方案卻存在較大差異，Yang等[28]的研究表明，在動脈期的碘濃度及標化碘濃度在鑒別小腸腺癌與小腸淋巴瘤方面有較高的準確性。亦有研究嘗試將光譜CT應用在胃腸道間質瘤的危險度分類上，如Zhang等[38]研究發現，光譜CT定量分析有助于提高術前高危和非高危胃腸道間質瘤病理風險分類的準確性，尤其是高危組的標化碘濃度及能譜曲線斜率均高于非高危組。Mao等[39]納入了135例術前行光譜CT檢查的胃腺癌患者，計算了腫瘤不同能級的CT值、碘濃度值、有效原子序數值等定量參數，并與術后病理的Ki-67指數進行相關性分析，結果表明，碘濃度與Ki-67表達成正相關，電子云密度與它呈負相關。光譜CT的參數還可以用于分析直腸癌脈管侵犯、分化程度等生物學特征[40]。
可見，光譜CT可以提供更多參數，在一定程度上可以提高胃腸道腫瘤的良和惡性鑒別、術前分期的準確性，但其臨床應用價值還需進一步驗證。光譜CT在判斷腫瘤組織學起源、胃腸道間質瘤危險度分級、分析腫瘤生物學特征等方面亦有一定嘗試，但同樣需要更多大樣本的研究進一步證實。
2.5 胃腸道蠕動偽影
胃腸道蠕動偽影常會影響影像醫師在CT圖像上對腸腔內及腸周的觀察。在光譜CT中，胃腸道蠕動偽影圖像類似于水樣密度高度衰減后產生的表現，而無水碘圖中水樣組織能得到最大限度地抑制，因而可以明顯減少蠕動偽影，從而提高相鄰臟器疾病診斷的準確性，降低由蠕動偽影導致的假陽性率和假陰性率[41]。
3 總結與展望
光譜CT成像是使用低和高單能射線能量能級圖像中組織的衰減差異來更好地突顯強化組織、提高組織間對比度等，以優化CT的解剖學評估，同時虛擬平掃圖像、碘密度圖、光譜曲線、有效原子序數圖、電子云密度等多種后處理參數，可實現對特定物質成分的定性分離及定量評估[31-33]。目前，有不少的基礎及臨床研究對光譜CT成像對各類疾病的診斷標準和鑒別閾值進行了一定的探索[15, 27, 34-35]，但由于不同設備和不同算法之間存在差異，這使得它在臨床上跨平臺共用標準并達成統一共識仍存在一些困難，但這些研究結果為胃腸道疾病的診斷、鑒別診斷及評估提供了新的思路及參考標準。相信未來光譜CT在胃腸道疾病中的臨床應用會逐漸趨于深入和完善。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：宋彬和劉曦嬌負責文章選題；謝淋旭、曾涵江、李崢艷、劉曦嬌及帥桃負責文獻收集及整理；謝淋旭、曾涵江及劉曦嬌負責文章撰寫；黃子星、伍兵及劉曦嬌負責文章修改、審閱。
能量CT成像是指在多種能量條件下獲取物質衰減信息的一種成像技術，該技術可以采集2個或更多能量下的物質衰減數據，通過計算機后處理模擬出單一能量X射線穿過人體的衰減情況，并可依據光子能量吸收的差異來區別不同原子序數的物質，進而對不同組織進行鑒別和分類[1-2]。能量CT成像技術包括雙源雙能CT、單源瞬時管電壓切換雙能量CT、單源序列掃描雙能量CT、雙層探測器光譜CT（以下將“雙層探測器光譜CT”簡稱為“光譜CT”）等。近年來，光譜CT成像成為影像學的研究熱點之一。光譜CT在胃腸道疾病中的應用已有了不少的研究，相關研究主要在胃腸道活動性出血評估、缺血性腸病診斷、炎癥性腸病活動性評估、腫瘤定性、療效評估、去除消化道蠕動偽影等方面的應用，并且低能量段（＜70 keV）虛擬單能級圖像（以下將此簡稱為“低keV圖像”）、碘密度圖和虛擬平掃圖像在胃腸道疾病診斷中的優勢已經得到了證實。筆者現對上述應用現狀作一綜述。
1 光譜CT簡介
能量CT于20世紀70年代被提出，當時由于其掃描時間過長、后處理算法對高低管電壓準確匹配困難等原因而無法應用于臨床。經過近30年的技術革新，該技術才在臨床上得到陸續研究及應用[3]。光譜CT由于上下兩層探測器完全匹配，實現了40～200 keV全能量段的低噪聲控制，可獲取組織的多種參數，在測定特定物質成分、增強組織對比、消除硬化偽影、減少輻射劑量等方面表現出一定優勢。光譜CT的主要后處理參數有：① 虛擬單能級圖像，即通過高、低能兩套數據計算模擬出單一X射線球管的管電壓照射下生成的X射線光子能量（用“keV”表示）圖像[2]及光譜曲線；② 物質分離圖像，包括虛擬平掃圖像、碘密度圖、鈣抑制圖、尿酸圖等，這些后處理是基于對特定物質成分如碘、鈣、尿酸等的識別，并從圖像上去除或分離上述物質對CT值的貢獻，從而模擬出不含或突顯特定物質成分的圖像；③ 有效原子序數圖、電子云密度圖等，系各體素物質的有效原子序數值、電子云密度加權圖像，在追溯病灶組織學起源上有一定應用價值。
2 光譜CT在胃腸道疾病診斷中的應用現狀
2.1 評估胃腸道活動性出血
活動性出血是胃腸道急危重癥之一，其早期發現和診斷對于治療方式的選擇及預后具有非常重要的意義。在傳統CT中，高密度的造影劑外滲進入消化道且在門靜脈期和延遲期出現范圍擴大是診斷消化道活動性出血的主要根據，影響其診斷效能的主要因素是消化液對外滲碘劑的稀釋及腔內的高密度物質干擾（含鎂、鉍等口服消化道藥物，高密度食物殘渣，鈦夾、縫線等手術材料等），尤其當出血量較低時，傳統CT診斷消化道出血的難度明顯增加。
光譜CT低keV圖像因為更靠近碘K緣（指碘在33 keV能量水平時其射線衰減曲線具有銳利的不連續性，其臨界水平稱“K緣”），能夠明顯提高含碘組織的對比度[4]。通過最大差異化含碘組織在圖像上的密度，可以顯著提高腔內微量或少量碘造影劑滲出的檢出率。光譜CT掃描的碘密度圖和虛擬平掃圖像聯合應用，可以在后處理時直接從圖像中去掉碘的部分，或者直接定量評估碘的含量和形態，從而鑒別腸內容物高密度物質和溢出于腸腔的碘對比劑，以提高胃腸道出血的診斷準確性，降低假陽性率[5]。使用光譜CT虛擬平掃圖像代替傳統CT平掃圖像能更好地降低圖像的噪聲，提高信噪比，還能減少活動性胃腸道出血在增強CT檢查中約30%的X射線輻射劑量和對比劑碘負荷量[6-8]。
總的說來，光譜CT通過提高含碘組織對比度以增加胃腸腔內微量或少量碘造影劑滲出的檢出率，鑒別腸內容物高密度物質和溢出于腸腔的碘對比劑，還能減少檢查過程中輻射的劑量及對比劑的碘負荷量。
2.2 缺血性腸病的診斷
腸壁缺血是常見的急腹癥之一，其臨床表現常無特異性，主要依靠影像學檢查確診。腸壁缺血的診斷和治療的延誤常造成病變腸段壞死切除、全身炎癥反應綜合征等。增強CT是診斷腸壁缺血的首選影像檢查方法，在急性發作的早期，增強CT檢查僅表現為腸壁增厚、密度減低伴腸系膜周圍滲出等。以上表現是伴有腸壁炎癥反應的多種腸道疾病的共同影像學征象，但該病治療最關鍵的窗口期恰恰是在繼發性腸壞死尚未發生即影像學表現還無特異性時[9]，而在這個窗口期，往往腸壁強化程度的減低不明顯，或被認為是腸壁水腫所致，難以成為診斷腸壁缺血的充分證據。
光譜CT的碘密度圖和低keV圖像可以最大程度地突顯正常腸壁和缺血性腸壁的強化差異。Potretzke等[10]的研究表明，光譜CT 51 keV圖像上灌注段和缺血段之間的衰減差異幾乎是傳統CT圖像上的2倍；另一項研究[11]也提出，40 keV圖像更能兼顧圖像的重復性和缺血腸段與正常腸段間的強化差異，減少偽影，并增加醫師對圖像判斷的一致性；此外，40 keV單能級圖像上腸系膜上動脈的成像質量也顯著優于常規圖像[12]，亦可提高腸系膜上動脈病變引起的缺血性腸病的診斷效能。
盡管各研究間因為研究目的不同、儀器設備差異、統計誤差等，在缺血性腸病光譜CT檢查的最優參數上未達成一致，但低keV圖像可以強調缺血腸段與正常灌注腸段間的視覺差異，從而提高缺血性腸病的檢出率的觀點得到了廣泛認可[13-15]。
2.3 評估克羅恩病的炎性活動性
克羅恩病是一種非特異性慢性免疫性腸炎，病程具有活動期和緩解期交替的特點[16]，其臨床診斷及隨訪的重點是腸壁的炎性活動性評估。生物制劑在臨床上已經廣泛用于克羅恩病的治療[17]，但其療效具有明顯的個體差異且存在耐藥的可能。因此，對克羅恩病的炎性活動性的準確評估是指導臨床用藥的重要依據。影像學檢查在克羅恩病的炎性活動性評估中發揮著重要作用。近年來，光譜CT在這方面的應用逐漸增多。1例典型克羅恩病患者的光譜CT檢查結果見圖1。
圖1
示一21歲男性患者因反復腹痛、腹瀉2年就診并接受腹部光譜CT檢查的典型案例
a：門靜脈期常規增強CT圖像（冠狀位）；b：門靜脈期40 keV單能級圖像（冠狀位）；c：門靜脈期碘密度圖（冠狀位）；d：門靜脈期有效原子序數圖（冠狀位）。綠色圓圈感興趣區代表正常節段腸壁，紅色圓圈感興趣區為病變節段腸壁。該患者最終臨床診斷為克羅恩病（克羅恩病活動指數評分417.53分）。該病例中40 keV單能級圖像顯示腸道克羅恩病的活動性病變優于常規CT圖像，碘密度圖與有效原子序數圖對腸壁的可視化均進一步提升
克羅恩病的腸道炎性活動性與碘密度圖及光譜曲線有關，標化碘濃度和光譜曲線斜率隨著腸道炎癥在腸鏡下嚴重程度的增加而顯著增高。Kim等[18]的研究表明，碘濃度與傳統指標如腸道增強方式、主觀增強程度、腸系膜脂肪浸潤等相比，是與克羅恩病活動性指數相關的唯一自變量，可用于監測克羅恩病的炎性活動性。Lee等[19]的研究表明，最低單能量圖像（40 keV虛擬單能級圖像）可以提供更佳的信噪比，將該單能級圖像加入傳統混合能量圖像后可顯著提高診斷活動期克羅恩病的效能，3名醫師診斷活動期克羅恩病的總體受試者操作特征曲線下面積由0.891提高至0.951。光譜CT預測腸道活動和嚴重性的準確性、敏感性和特異性均高于常規CT，標化碘濃度和光譜曲線與克羅恩病的內鏡評分顯著相關[20-21]。Dane等[22]還進一步證實了碘密度可以用于區分有無炎性活動性、是否伴有狹窄、是否為穿透性克羅恩病等。
碘密度圖中的標化碘濃度和光譜曲線斜率在上述研究中被證明是評估克羅恩病炎性活動性的有效指標，可以提高光譜CT評估克羅恩病炎性活動程度的準確性。
2.4 胃腸道腫瘤的評估
增強CT是胃腸道腫瘤的主要檢查方法，而腸道疾病影像學診斷的困擾之一是腸內容物的干擾。臨床上復雜多變的情況使得大部分患者無法實現在檢查前良好的腸道準備，這導致了傳統CT檢查對腸道息肉和早期癌檢出率較低。雖然臨床上也可用碘或鋇劑標記糞便應對腸道準備不足的患者以實現電子糞便清潔，但電子糞便清潔通常會導致偽影，從而降低圖像質量。
光譜CT檢查可以通過更好地識別和分離碘和鋇劑來提高電子糞便清潔后檢查的圖像質量[23-24]。光譜CT的碘密度圖及碘濃度、低keV圖像、有效原子序數圖像、虛擬平掃圖像等在胃腸道腫瘤的診斷中體現出一定的優勢[25]。典型病例的腹部光譜CT檢查結果見圖2。
圖2
示一79歲女性患者因腸鏡檢查提示直腸潰瘍型新生物而接受腹部光譜CT檢查的圖像
a：門靜脈期常規增強CT圖像；b：門靜脈期40 keV單能級與有效原子序數融合圖，可清晰顯示直腸病變（紅色圓圈）未突破漿膜；c：40 keV單能級圖像；d：碘密度圖；e：能量衰減曲線，見直腸周圍間隙淋巴結（綠色曲線）與直腸病變（紅色曲線）的能量衰減曲線表現平行，提示為轉移性淋巴結。術后病理證實為直腸腺癌T3N1a
光譜CT技術在發展的早期階段，相關胃腸道腫瘤的研究多集中在傳統的腫瘤良惡性鑒別、術前分期、療效評估等方面。Al-Najami等[26]在研究光譜CT鑒別直腸良惡性腫瘤方面的性能時發現，有效原子序數值在良、惡性腫瘤間差異有統計學意義（8.48 mg/mm3比8.93 mg/mm3，P=0.03），良性腫瘤的碘濃度低于惡性腫瘤（17.53 100 μg/cm3比18.07 100 μg/cm3），但差異未見有統計學意義（P＞0.05）。譚晶文等[27]研究表明，40 keV虛擬單能級圖像在術前診斷局部進展期（T3～T4期）直腸癌的準確性和特異性方面明顯高于傳統CT圖像，其準確性和特異性分別為83.7%和58.8%。
學者對光譜CT在胃腸道腫瘤術前淋巴結轉移方面的應用進行了大量的研究。在胃腸道腫瘤的術前評估中，判斷淋巴結是否轉移是疾病管理的基礎。目前，CT是評估直腸癌淋巴結轉移最主要的方法，但其特異性較低，盡管有包括超聲、CT、MRI、正電子發射CT在內的多種影像學方法，但仍然沒有一個更優的方案以滿足臨床診斷、評估和隨訪的需求[28]。陳琰等[29]研究表明，除常規CT參數如淋巴結短徑、邊緣、強化均勻度外，淋巴結的碘濃度、有效原子序數值在良、惡性區域淋巴結間比較差異有統計學意義（P＜0.001），其中由淋巴結短徑和有效原子序數值構建的回歸模型在鑒別良、惡性淋巴結方面有較高的診斷效能（受試者操作特征曲線下面積為0.935）。Qiu等[30]的研究發現，能譜曲線斜率、碘水比及標化碘濃度在良、惡性淋巴結間比較差異有統計學意義，而二者的有效原子序數值則差異沒有統計學意義，這可能與原發腫瘤、光譜CT掃描儀或淋巴結大小的差異有關。萬幸等[31]的研究表明，動脈期的碘濃度和能譜曲線斜率為直腸癌轉移性淋巴結的獨立預測因子。潘馨夢等[32]研究了光譜CT的有效原子序數及碘濃度對胃癌淋巴結轉移的預測價值，結果發現，胃癌淋巴結轉移者門靜脈期的有效原子序數及碘濃度均顯著高于無淋巴結轉移者，有效原子序數及碘濃度對預測胃癌淋巴結轉移的受試者操作特征曲線下面積分別為0.88和0.83。
孟德杰等[33]證實了光譜CT碘濃度參數在評估晚期胃癌化學藥物治療效果中具有一定的臨床價值，研究納入的胃癌患者在化學藥物治療前后接受光譜CT成像，結果顯示，化學藥物治療后進展組病變在治療前后靜脈期CT值增高率及碘濃度增高率均增加（P＜0.05）。
隨著光譜CT在胃腸道腫瘤領域的應用逐步擴大，其診斷價值也進一步體現，例如確定腫瘤的組織學起源。此類腫瘤常常累及相同區域的組織并引起類似的繼發改變，在常規影像學檢查中難以確定其來源。如起源于胃食管交界處的鱗癌和腺癌都表現為高增強，盡管腺癌相較于鱗癌內部的新生血管更多，但這種差異在傳統增強CT檢查上難以辨別，光譜CT通過碘密度圖及碘濃度測量值可以將這種差異量化，從而鑒別病灶的組織學來源。近年來，有一些研究[34-36]表明，對于發生在胃食管交界處的腫瘤，標化碘濃度以及動脈期低 keV圖像能有效提高鑒別胃食管交界處鱗癌和腺癌的準確性及特異性。發生于壺腹部的腫瘤可以是來源于十二指腸的腺癌、胰頭腺癌及膽總管腺癌，Wei等[37]的研究證明，碘密度圖及碘濃度值在這三者間的差異有統計學意義，可以提高三者間的鑒別診斷效能。發生于小腸的腺癌與淋巴瘤在傳統增強CT檢查上因有著類似的強化表現而鑒別困難，但二者的臨床治療方案卻存在較大差異，Yang等[28]的研究表明，在動脈期的碘濃度及標化碘濃度在鑒別小腸腺癌與小腸淋巴瘤方面有較高的準確性。亦有研究嘗試將光譜CT應用在胃腸道間質瘤的危險度分類上，如Zhang等[38]研究發現，光譜CT定量分析有助于提高術前高危和非高危胃腸道間質瘤病理風險分類的準確性，尤其是高危組的標化碘濃度及能譜曲線斜率均高于非高危組。Mao等[39]納入了135例術前行光譜CT檢查的胃腺癌患者，計算了腫瘤不同能級的CT值、碘濃度值、有效原子序數值等定量參數，并與術后病理的Ki-67指數進行相關性分析，結果表明，碘濃度與Ki-67表達成正相關，電子云密度與它呈負相關。光譜CT的參數還可以用于分析直腸癌脈管侵犯、分化程度等生物學特征[40]。
可見，光譜CT可以提供更多參數，在一定程度上可以提高胃腸道腫瘤的良和惡性鑒別、術前分期的準確性，但其臨床應用價值還需進一步驗證。光譜CT在判斷腫瘤組織學起源、胃腸道間質瘤危險度分級、分析腫瘤生物學特征等方面亦有一定嘗試，但同樣需要更多大樣本的研究進一步證實。
2.5 胃腸道蠕動偽影
胃腸道蠕動偽影常會影響影像醫師在CT圖像上對腸腔內及腸周的觀察。在光譜CT中，胃腸道蠕動偽影圖像類似于水樣密度高度衰減后產生的表現，而無水碘圖中水樣組織能得到最大限度地抑制，因而可以明顯減少蠕動偽影，從而提高相鄰臟器疾病診斷的準確性，降低由蠕動偽影導致的假陽性率和假陰性率[41]。
3 總結與展望
光譜CT成像是使用低和高單能射線能量能級圖像中組織的衰減差異來更好地突顯強化組織、提高組織間對比度等，以優化CT的解剖學評估，同時虛擬平掃圖像、碘密度圖、光譜曲線、有效原子序數圖、電子云密度等多種后處理參數，可實現對特定物質成分的定性分離及定量評估[31-33]。目前，有不少的基礎及臨床研究對光譜CT成像對各類疾病的診斷標準和鑒別閾值進行了一定的探索[15, 27, 34-35]，但由于不同設備和不同算法之間存在差異，這使得它在臨床上跨平臺共用標準并達成統一共識仍存在一些困難，但這些研究結果為胃腸道疾病的診斷、鑒別診斷及評估提供了新的思路及參考標準。相信未來光譜CT在胃腸道疾病中的臨床應用會逐漸趨于深入和完善。
重要聲明
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