The Characteristics and Its Potential Application Value of Pancreatic Ductal Adenocarcinoma with Single-source Dual Energy Spectral CT Imaging
-
摘要: 目的：本研究应用能谱CT扫描成像，研究胰腺导管腺癌的能谱定量多参数，探讨胰腺导管腺癌CT能谱成像的参数特点及潜在应用价值。方法：回顾性分析经病理证实为胰腺导管腺癌，并均行胰腺能谱CT动脉晚期、门静脉期增强扫描的61例患者。记录胰腺癌病灶和胰腺实质的单能量CT值、有效原子序数（Effective-Z）、碘（水）基值、水（碘）基值。采用Wilcoxon符号秩和检验（非正态分布）或配对t检验（正态分布）比较胰腺癌和胰腺实质分别在动脉晚期和门静脉期间相应上述CT能谱成像参数的差异，并绘制相应能谱曲线。结果：动脉晚期胰腺导管腺癌单能量CT值明显低于周围正常胰腺，胰腺导管腺癌门静脉期单能量CT值高于动脉期，低于周围正常胰腺，差异在低能量段相当显著；胰腺导管腺癌与胰腺实质动静脉期能量段越低差异越明显，能量段越高，差异越小；胰腺导管腺癌与胰腺实质动静脉期的单能量CT值、配对基物质碘（水）基值、Effective-Z所对应均化浓度值有显著性差异，具有统计学意义，水（碘）值差异无统计学意义。结论：胰腺导管腺癌CT能谱成像的能谱参数具有一定特征。动静脉期胰腺癌单能量CT值、碘（水）基值、有效原子序数均低于相应胰腺实质，动脉晚期低于门静脉期，能量段越低差异越明显。综合应用多能量段和能谱多参数成像有助于提高能谱CT密度分辨力，具有为小胰腺癌早诊断提供影像信息的潜在价值。Abstract: Objective: To study the quantitative multi-parameters of CT energy spectrum imaging of pancreatic ductal adenocarcinoma by using enhanced CT energy spectrum imaging, and to explore the parameter characteristics and potential application value of CT energy spectrum imaging of pancreatic ductal adenocarcinoma. Methods: Retrospective analysis was performed on 61 patients with pancreatic ductal adenocarcinoma confirmed by pathology, all of whom underwent enhanced CT scan of advanced arterial and portal vein phase. Single energy CT value, Effective atomic number (Effective-Z), iodine (water) base value and water (iodine) base value of pancreatic cancer lesions and pancreatic parenchyma were recorded. Paired t test (normal distribution) or Wilcoxon signed-rank sum test (non-normal distribution) were used to compare the differences of the above CT energy spectrum imaging parameters between the late arterial period and portal vein period, pancreatic cancer and pancreatic parenchyma, and to plot the corresponding energy spectrum curves. Results: The single energy CT value of pancreatic ductal adenocarcinoma in advanced arterial stage was significantly lower than that in peripheral normal pancreas. The single energy CT value of pancreatic ductal adenocarcinoma in portal vein stage was higher than that in arterial stage and lower than that in peripheral normal pancreas. The lower the low energy segment is, the more significant the difference is. The higher the energy segment is, the smaller the difference is. There were significant differences in single energy CT value, paired base substance iodine (water) base value and Effective-Z corresponding homogenization concentration between pancreatic ductal adenocarcinoma and pancreatic parenchyma in arteriovenous phase, while there was no significant difference in water (iodine) value. Conclusion: The dual-phase enhanced energy spectrum parameters of CT imaging of pancreatic ductal adenocarcinoma have certain characteristics. The single energy CT value, iodine (water) base value and effective atomic number of pancreatic cancer in arteriovenous phase were lower than those in corresponding pancreatic parenchyma, and those in arterial late phase were lower than those in portal vein phase. The lower the energy segment, the more obvious the difference. The comprehensive application of multi-band and energy spectrum multi parameter imaging is helpful to improve the CT density resolution of pancreatic ductal adenocarcinoma, and has the potential value of providing image information for early diagnosis of small pancreatic cancer.
-
Keywords:
- tomography /
- X-ray computed /
- spectral imaging /
- ancreatic neoplasms
-
胰腺导管腺癌的发病率在世界范围内呈持续上升态势[1-4]。胰腺导管腺癌患者初期无明显症状或无特异性症状，其早期诊断极为困难，大多数患者发现时已是中晚期，病死率较高[3-4]。肿瘤最大径与手术成功率和预后直接相关，小胰腺癌手术切除后5年生存率可达30％～60％，切除小于等于10 mm的胰腺癌病灶可将5年生存率提高到80％[3-4]，因此胰腺导管腺癌早发现和早诊治尤为重要。
目前常规CT、MR和体表超声等常用检查手段对小胰腺癌的及早发现存在局限性，较易漏诊[4]。肿瘤早期准确的定性诊断和治疗方案的合理制定是影响预后的主要因素，对指导临床具有重要价值。常规CT对胰腺导管腺癌的诊断主要是根据形态、密度及强化方式改变，而能谱CT成像通过多参数相结合反映物质特征[1-2, 5-13]，可对胰腺导管腺癌进行更全面的评估，在胰腺癌早期诊断方面具有潜在价值。目前CT能谱成像在胰腺疾病方面的研究主要集中在肿瘤鉴别诊断和最佳单能量图像方面，对能谱定量多参数特点研究极少。
本研究应用能谱CT增强扫描成像，研究胰腺导管腺癌的能谱定量多参数，探讨胰腺导管腺癌CT能谱成像的参数特点和在小胰腺早期诊断方面潜在应用价值。
1. 材料与方法
1.1 一般资料
收集2017年1月至2017年12月上海交通大学医学院附属瑞金医院因胰腺占位手术或穿刺的1064例患者资料。纳入标准：①行腹部能谱 CT多期增强扫描；②病理证实为胰腺导管腺癌。病例排除标准：①腺泡细胞癌、神经内分泌肿瘤及各种混合性肿瘤；②呼吸运动伪影大，图像质量差。1003例患者被排除，最终共61例患者纳入本研究。
回顾性分析纳入研究的61例患者一般资料，其中女33例，男28例；年龄34～77岁，平均（61±7）岁。
肿瘤分布：胰头颈部42例、胰体部9例、胰尾部10例。61例胰腺导管腺癌肿瘤，长径范围1～9 cm，平均值3.7 cm，小胰腺癌8例，其中6例位于胰头伴有胆总管梗阻，2例位于胰尾，小胰腺癌在本组中的占比13％。
1.2 检查方法
采用能谱CT（Discovery CT750 HD，GE Healthcare）行胰腺平扫、动脉晚期及静脉期双期增强能谱扫描。检查前15～30 min患者饮清水800～1000 mL充盈上消化道，减少气体伪影干扰。
扫描体位：仰卧位，在获取定位像之后，先进行腹部平扫，采用能谱模式增强扫描。经肘静脉采用机械注射器（Ulrich，GmbH&Co.KG）注射增强对比剂（Optiray 320），浓度为300 mgI/mL，总量按1.5 mL/kg体重，流率3～4 mL/s。动脉晚期（late arterial phase，Ap）扫描开始时间采用腹腔干水平腹主动脉内CT值监测（Smart Prep技术）trigger扫描，监测阈值为100～120 HU，达到阈值后延迟8 s开始扫描（平均时间为注射对比剂后25～35 s），门静脉期（portal venous phase，Pp）扫描开始时间为动脉期结束后30～40 s。
采用标准算法重建混合能量（quality check，QC）图像，选择一组层厚/层间距为1.250 mm图像载入能谱成像浏览器软件进行分析，可以得到能谱成像参数、能谱曲线。
1.3 图像分析方法
图像分析与测量在AW4.4（GE HealthCare）后处理工作站上由两名具有5年以上影像诊断经验的医师进行。将单能量图像载入能谱成像浏览器（GSI viewer）软件进行分析，病灶大小测量在3个标准平面（横断面、矢状面和冠状面）上进行，选择病灶最大径记录为病灶大小。
病灶测量时，选择病灶最大层面，取椭圆形或圆形感兴趣区（region of interest，ROI）放于病灶中央，尽量避开脂肪和血管，同时ROI面积尽量大。为了保证测量数据的准确性，对同一个病灶在不同层面连续测量3次取其平均值，ROI的大小，形态，位置保持一致。采用相应方法以相同感兴趣面积测量正常胰腺，同时测相应期相对应层面腹主动脉的对应值。将ROI的CT值除以相应期相腹主动脉的CT值，以均一化，并用nCT表示，以减少感兴趣区内胰腺血管、质地等因素的干扰，以使能谱参数值更趋于稳定。
1.4 统计学分析
采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。运用Wilcoxon符号秩和检验（非正态分布）或配对t检验（正态分布）比较胰腺导管腺癌和胰腺实质相应动脉晚期和门静脉期CT能谱成像参数的差异，P＜0.05为差异有统计学意义。绘制胰腺导管腺癌和正常胰腺组织在动脉期和门脉期的能谱曲线图。
2. 结果
2.1 胰腺导管腺癌双期增强能谱CT能谱参数表现特点
40～140 keV各单能量水平CT值动脉期胰腺导管腺癌明显低于周围正常胰腺，低能量段越低差异越明显，能量段越高，差异越小；胰腺导管腺癌门静脉期CT值高于动脉期，但低于对应期相周围胰腺实质，在低能量段具有显著差异，差异具有统计学意义（表1和图1）。动静脉期的配对基物质碘（水）基值、Effective-Z所对应均化浓度值有显著性差异并具有统计学意义，水（碘）基值差异无统计学意义（表2）。
表 1 胰腺导管腺癌在动静脉期相下40～140 keV水平的均一化CT值比值Table 1. Ratio of uniformized CT values at 40 keV to 140 keV level in pancreatic ductal adenocarcinoma at the arteriovenous stage能量/keV 均一化CT值比值 统计检验 Ap Pp t P 40 0.116±0.032 0.360±0.131 9.530 0.000 50 0.132±0.031 0.383±0.124 10.246 0.000 60 0.154±0.031 0.413±0.116 11.050 0.000 70 0.182±0.032 0.451±0.109 12.047 0.000 80 0.217±0.036 0.495±0.105 12.792 0.000 90 0.257±0.042 0.542±0.107 12.869 0.000 100 0.301±0.050 0.590±0.113 12.440 0.000 110 0.349±0.059 0.638±0.124 11.530 0.000 120 0.400±0.069 0.683±0.137 10.450 0.000 130 0.452±0.081 0.728±0.152 9.269 0.000 140 0.509±0.093 0.773±0.169 8.046 0.000 ![]()
图 1 动静脉双期胰腺导管腺癌患者的能谱曲线图ap：arterial phase 动脉期；pp：portal venous phase门静脉期；蓝色（apnormal）和绿色（ppnormal）分别表示正常胰腺实质动脉期和静脉期；黄色（aplesion）和紫色（pplesion）分别表示胰腺导管腺癌动脉期和静脉期。Figure 1. Energy spectrum curve of patients with arteriovenous biphasic pancreatic ductal adenocarcinoma表 2 胰腺导管腺癌在动静脉期相下配对基物质的均一化浓度比值Table 2. Ratio of homogeneous concentrations of paired basal substances in pancreatic ductal adenocarcinoma at the arteriovenous stage配对基物质 均一化浓度比值 统计检验 Ap Pp t P 碘（水）基值/（×102 μg/cm3） 0.084±0.036 0.309±0.151 5.995 0.000 水（碘）基值/（mg/cm3） 1.021±0.008 1.008±0.010 -1.803 0.088 有效原子序数（Effective-Z） 0.676±0.025 0.838±0.045 6.063 0.000 胰腺导管腺癌病灶的双期增强参数中，40～140 keV各单能量CT值、Effective-Z、碘（水）基值差异有统计学意义；胰腺导管腺癌与胰腺正常实质的动脉晚期及门静脉期40～140 keV各单能量水平、Effective-Z、碘（水）基值差异均有统计学意义（表1和表2）。
2.2 胰腺导管腺癌双期CT能谱曲线特点
胰腺导管腺癌能谱曲线特点：动脉期病灶40～140 keV各单能量CT值均位于周围正常胰腺的下方；门静脉期胰腺导管腺癌CT值提高进一步强化，能谱曲线各点均位于动脉期胰腺癌的上方，但低于其周围正常胰腺的强化程度（图1和图2）。
![]()
图 2 胰腺导管腺癌患者动脉期和静脉期能谱分析图像蓝色代表动脉期和静脉期病灶，红色代表动脉期和静脉期正常胰腺。Figure 2. Energy spectrum analysis images of patients with pancreatic ductal adenocarcinoma in arterial phase and venous phase3. 讨论
3.1 胰腺导管腺癌的双期增强CT能谱成像参数特点、能谱曲线
胰腺导管腺癌是一种相对乏血供性肿瘤，主要由纤维组织和肿瘤细胞组成，增强扫描时肿块呈不强化或轻度强化，而胰腺实质明显强化且均匀强化，故肿瘤本身在CT上常表现为低密度灶；若肿块内局部坏死时，则表现为低密度病灶内更低密度灶[10-13]。
本研究中胰腺导管腺癌门静脉期单能量CT、基物质碘（水）基值、Effective-Z高于动脉晚期，低于周围正常胰腺，低能量段差异显著，病灶在碘（水）基图上的对比度更具优势，差异有统计学意义；病灶门静脉期对应能谱参数高于动脉期说明胰腺导管腺癌呈渐进性强化特点，这与胰腺导管腺癌病灶内含有较多纤维组织成分有关。
胰腺导管腺癌CT能谱曲线显示，单能量CT值随着能量的增加而增加，同时单能量越低对应的CT值差异越大，即胰腺癌和胰腺组织的CT值在低能量段差值较大，意味着两者密度分辨率更高，更有助于显示病灶（图1）。
双期单能量曲线有特点，最佳单能量图像和碘基图的对比噪声比优于其他参数，尤其在检出小病灶方面突出。
小胰腺癌早诊断仍是目前诊断的难题，选择适当的能量段并联合能谱多参数成像有利于提高密度分辨率，可在小胰腺癌早诊断方面提供有效信息。肿瘤最大径与手术成功率和预后直接相关，小胰腺癌经手术成功切除后5年生存率可达30％～60％，因此早期检出、早期诊治尤为重要。
3.2 本研究的局限性
①回顾性分析，样本量有限；②未与其他肿瘤比较。今后有待于增加病种和病例进行深入研究，为胰腺病变鉴别诊断提供更多定量依据；③这个研究是局限于采用能谱成像来进行定量分析，未来还需要用于和常规CT定性分析的结果相比较
4. 结论
胰腺导管腺癌CT能谱成像双期增强能谱参数具有一定特点。动静脉双期胰腺癌单能量CT值、碘（水）基值、有效原子序数均低于相应胰腺实质动脉晚期低于门静脉期，能量段越低差异越明显，更有利于显示病灶。选择适当的能量段并联合能谱多参数成像有利于提高密度分辨率，具有为小胰腺癌早诊断提供有效信潜在价值。
-
![]()
图 1 动静脉双期胰腺导管腺癌患者的能谱曲线图
ap：arterial phase 动脉期；pp：portal venous phase门静脉期；蓝色（apnormal）和绿色（ppnormal）分别表示正常胰腺实质动脉期和静脉期；黄色（aplesion）和紫色（pplesion）分别表示胰腺导管腺癌动脉期和静脉期。
Figure 1. Energy spectrum curve of patients with arteriovenous biphasic pancreatic ductal adenocarcinoma
![]()
图 2 胰腺导管腺癌患者动脉期和静脉期能谱分析图像
蓝色代表动脉期和静脉期病灶，红色代表动脉期和静脉期正常胰腺。
Figure 2. Energy spectrum analysis images of patients with pancreatic ductal adenocarcinoma in arterial phase and venous phase
表 1 胰腺导管腺癌在动静脉期相下40～140 keV水平的均一化CT值比值
Table 1 Ratio of uniformized CT values at 40 keV to 140 keV level in pancreatic ductal adenocarcinoma at the arteriovenous stage
能量/keV 均一化CT值比值 统计检验 Ap Pp t P 40 0.116±0.032 0.360±0.131 9.530 0.000 50 0.132±0.031 0.383±0.124 10.246 0.000 60 0.154±0.031 0.413±0.116 11.050 0.000 70 0.182±0.032 0.451±0.109 12.047 0.000 80 0.217±0.036 0.495±0.105 12.792 0.000 90 0.257±0.042 0.542±0.107 12.869 0.000 100 0.301±0.050 0.590±0.113 12.440 0.000 110 0.349±0.059 0.638±0.124 11.530 0.000 120 0.400±0.069 0.683±0.137 10.450 0.000 130 0.452±0.081 0.728±0.152 9.269 0.000 140 0.509±0.093 0.773±0.169 8.046 0.000 
下载: 导出CSV
表 2 胰腺导管腺癌在动静脉期相下配对基物质的均一化浓度比值
Table 2 Ratio of homogeneous concentrations of paired basal substances in pancreatic ductal adenocarcinoma at the arteriovenous stage
配对基物质 均一化浓度比值 统计检验 Ap Pp t P 碘（水）基值/（×102 μg/cm3） 0.084±0.036 0.309±0.151 5.995 0.000 水（碘）基值/（mg/cm3） 1.021±0.008 1.008±0.010 -1.803 0.088 有效原子序数（Effective-Z） 0.676±0.025 0.838±0.045 6.063 0.000
下载: 导出CSV
-
[1] LI W X, MIAO F, XU X Q, et al. Pancreatic euroendocrine Neoplasms: CT spectral imaging in grading[J]. Academic Radiology, 2021, 28(2): 208−216. DOI: 10.1016/j.acra.2020.01.033.Epub2020Feb26.
[2] 高回青, 胡春洪, 郁义星, 等. 能谱CT定量分析在鉴别肝癌和肝脓肿中的价值[J]. 中华肝脏病杂志, 2016,24(9): 676−680. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1007-3418.2016.09.008. GAO H Q, HU C H, YU Y X, et al. Value of spectral CT-based quantitative analysis in differential diagnosis of liver cancer and liver abscess[J]. Chinese Journal of Hepatology, 2016, 24(9): 676−680. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1007-3418.2016.09.008. (in Chinese).
[3] 尹伟, 张倩雯, 许兵, 等. 宽探测器多层螺旋CT靶扫描技术在胰腺癌术前评估中的应用价值[J]. 中华胰腺病杂志, 2021,21(4): 276−281. DOI: 10.3760/cma.j.cn115667-20210304-00046. YIN W, ZHANG Q W, XU B, et al. Application value of wide detector CT target scanning technique in the preoperative evaluation of pancreatic cancer[J]. Chinese Journal of Pancreatology, 2021, 21(4): 276−281. DOI: 10.3760/cma.j.cn115667-20210304-00046. (in Chinese).
[4] 李楠, 吕瑛. 内镜超声在小胰腺癌中的诊断价值[J]. 中华胰腺病杂志, 2020,20(1): 8−11. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2020.01.002. LI N, LV Y. Diagnostic value of endoscopic ultrasound for small pancreatic cancer[J]. Chinese Journal of Pancreatology, 2020, 20(1): 8−11. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2020.01.002. (in Chinese).
[5] 谢环环, 林晓珠, 王晴柔, 等. 胰腺导管上皮腺癌的CT能谱成像定量参数特征[J]. 中华放射学杂志, 2017,51(3): 170−173. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2017.03.003. XIE H H, LIN X Z, WANG Q R, et al. The characteristics of pancreatic ductal adenocarcinoma with single-source dual energy spectral CT imaging[J]. Chinese Journal of Radiology, 2017, 51(3): 170−173. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2017.03.003. (in Chinese).
[6] 张静, 李宏磊, 张婷, 等. 能谱CT多参数成像在胰岛素瘤定位中的比较研究[J]. CT理论与应用研究, 2019,28(4): 471−476. DOI: 10.15953/j.1004-4140.2019.28.04.08. ZHANG J, LI H L, ZHANG T, et al. Comparison in localization of pancreatic insulinoma by the multiparameter of dual energy spectral CT imaging[J]. CT Theory and Applications, 2019, 28(4): 471−476. DOI: 10.15953/j.1004-4140.2019.28.04.08. (in Chinese).
[7] 张静, 林晓珠, 陈克敏, 等. MRI和能谱CT成像在胰岛素瘤诊断中的初步研究[J]. 临床放射学杂志, 2014,33(3): 368−372. DOI: 10.13437/j.cnki.jcr.2014.03.015. ZHANG J, LIN X Z, CHEN K M, et al. Comparative study of MRI imaging and spectral CT imaging in the diagnosis of insulinoma[J]. Journal of Clinical Radiology, 2014, 33(3): 368−372. DOI: 10.13437/j.cnki.jcr.2014.03.015. (in Chinese).
[8] 董海鹏, 林晓珠, 徐学勤, 等. 腺假性囊肿的CT能谱特征[J]. 中国医学计算机成像杂志, 2013,19(1): 53−56. DOI: 10.3969/j.issn.1006-5741.2013.01.013. DONG H P, LIN X Z, XU X Q, et al. Spectral CT imaging of pancreatic pseudo-cyst[J]. Chinese Computed Medical Imaging, 2013, 19(1): 53−56. DOI: 10.3969/j.issn.1006-5741.2013.01.013. (in Chinese).
[9] 林晓珠, 陈克敏, 吴志远, 等. CT能谱成像在鉴别胰腺寡囊型浆液性囊腺瘤与黏液性囊性肿瘤中的价值[J]. 中华放射学杂志, 2011,45(8): 713−717. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2011.08.002. LIN X Z, CHEN K M, WU Z Y, et al. Spectral CT imaging in differential diagnosis of pancreatic serous oligocystic adenoma and mucinous cystic neoplasms[J]. Chinese Journal of Radiology, 2011, 45(8): 713−717. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2011.08.002. (in Chinese).
[10] ZHANG L, SANAGAPALLI S, STOITA A. Challenges in diagnosis of pancreatic cancer[J]. World Journal of Gastroenterology, 2018, 24(19): 2047−2060. DOI: 10.3748/wjg.v24.i19.2047.
[11] SRISAJJAKUL S, PRAPAISILP P, BANGCHOKDEE S. CT and MR features that can help to differentiate between focal chronic pancreatitis and pancreatic cancer[J]. La Radiologia Medica, 2020, 125(4): 356−364. DOI: 10.1007/s11547-019-01132-7.Epub2020Jan13.
[12] BALCI N C, SEMELKA R C. Radiologic diagnosis and staging of pancreatic ductal adenocarcinoma[J]. European Journal of Radiology, 2001, 38(2): 105−112. DOI: 10.1016/s0720-048x(01)00295-9.
[13] El KAYAL N, LENNARTZ S, EKDAWI S, et al. Value of spectral detector computed tomography for assessment of pancreatic lesions[J]. European Journal of Radiology, 2019, 118: 215−222. DOI: 10.1016/j.ejrad.2019.07.016.Epub2019Jul16.
-
期刊类型引用(1)
1. 王慧，李睿，朱力. 能谱CT与非能谱CT在腹部扫描检查中辐射剂量改变的对比研究. 影像研究与医学应用. 2022(23): 115-117 . 
百度学术
其他类型引用(0)
计量
- 文章访问数: 280
- HTML全文浏览量: 42
- PDF下载量: 24
- 被引次数: 1
