钟 艺，余 强，何知杨，宁友劝，彭 娟，吕发金

（重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016）

0 引言

近年来，甲状腺癌发病率逐年上升，甲状腺乳头状癌（papillary thyroid carcinoma，PTC）是甲状腺癌最常见的病理类型，属低度恶性肿瘤，虽然预后好，但易发生颈部淋巴结转移，且颈部淋巴结转移是局部复发的重要危险因素[1]。因此，甲状腺结节的早期筛查、定性诊断及颈部淋巴结转移情况的准确评估，对PTC 患者临床治疗方法及手术方案的选择有重要的指导意义[1]。

细针穿刺细胞学是PTC 术前诊断最重要的方法之一，但为有创性检查，存在局部出血的风险，且取样不佳时有较高的假阴性。超声、CT 及MRI 是PTC 术前诊断常用的无创性检查方法，其中，超声是首选检查方法，但其准确性易受个人经验及操作技术的影响，且对深部病灶及淋巴结转移的评估有一定局限性[1-3]；CT 虽能更全面显示病变与周围结构的关系，但软组织分辨能力差，难以发现微小病灶[4]；MRI 软组织对比度更高，但对钙化灶不敏感，且易产生运动伪影。因此，PTC 术前诊断需一种更全面、准确性更高的检查方法。

双能量CT 作为一种先进的成像技术，基于物质对不同能量X 射线光子的吸收差异，通过一次扫描可同时获得物质在高、低2 种能量X 射线下的衰减数据。此外，通过虚拟单能量成像、能谱曲线、物质分离及有效原子序数等常用技术对数据进行后处理分析，可获得单能量图、基物质图及有效原子序数图等能谱图像，有利于组织解剖结构及病灶形态的显示；还可同时获得感兴趣区域（regions of interest，ROI）的碘浓度（iodine concentration，IC）、标化碘浓度（normalized iodine concentration，NIC）、能谱曲线斜率λHU及有效原子序数Zeff等多种能谱定量参数，对病灶的组织成分差异性进行功能学定量分析。因此，双能量CT 将形态与功能相结合，可一站式为疾病的诊断提供更全面的诊断线索。随着双能量CT 迅速发展，大量文献报道了其在头颈部肿瘤术前诊断等方面的应用价值[5-6]，并且影像组学的出现，使其在头颈部肿瘤诊断等方面的应用得到更进一步的发展。本文将对双能量CT 在PTC 诊断中的应用进行综述。

1 双能量CT 在PTC 诊断中的应用研究

1.1 鉴别甲状腺良恶性结节

PTC 是发病率最高的甲状腺恶性结节。国内外相关研究中纳入的甲状腺恶性结节以PTC 为主，因此，对甲状腺结节良恶性的定性诊断，有利于PTC 的早期筛查，是PTC 临床诊断工作中的重要步骤。

双能量CT 通过虚拟单能量成像技术获得较低能级的单能量图像，能够显著改善头颈部解剖结构及微小病灶的显示[7-8]。有研究者认为，62～75 keV 的单能量图像能显著改善病灶与正常甲状腺的对比噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR）（如图1 所示），有助于甲状腺微小病灶的检出，而且在65 keV 单能量图像上甲状腺微小乳头状癌（直径小于1 cm）的检出率可从混合能量图像的91.4%提升到97.1%[4]。此外，赵雯等[9]认为通过双能量CT 的物质分离技术得到的碘基图可以更清楚地显示甲状腺结节形态及包膜的情况（如图2 所示）。因此，单能量图像与碘基图二者可相互补充，为甲状腺结节的定性诊断提供更全面的形态学诊断线索。

图1 甲状腺右叶微小乳头状癌的混合能量图像及65 keV 单能量图像[4]

图2 甲状腺左叶PTC 的动脉期混合能量图像及碘基图[9]

通过双能量CT 的IC、NIC、λHU及Zeff等多种能谱参数，可定量分析病灶的组织成分差异性，为鉴别甲状腺良恶性结节提供除形态学以外的更多诊断线索。

大部分研究认为甲状腺恶性结节平扫期IC 低于良性结节[10-12]，这可能由于PTC 缺少正常形态的滤泡上皮细胞，其碘摄取低于存在正常滤泡结构的良性结节[11]。但各研究对增强各期IC 诊断价值的评价差异较大，有研究者认为甲状腺恶性结节增强各期IC 均低于良性结节[13]，而Gao 等[14]则认为增强后甲状腺恶性结节IC 高于良性结节，这可能与扫描时间、增强后个体循环及对比剂注射量的差异影响实验结果的准确性有关。有研究者提出用同层面颈动脉IC对甲状腺结节IC 进行标准化得到NIC，可减少个体差异所致的实验结果偏差，且大部分研究中甲状腺恶性结节NIC 低于良性结节[9，15-17]；而有的研究认为良恶性结节间动脉期、静脉期及延迟期NIC 差异均有统计学意义[15]；赵雯等[9]则认为，仅静脉期NIC 在甲状腺良恶性结节间差异有统计意义，以NIC＜0.76为恶性结节的诊断阈值，敏感度为74.61%，特异度为75.40%，AUC 值达0.91。此外，由于甲状腺恶性结节癌细胞及纤维间质成分相对丰富，血供及碘摄取量较良性结节低，CT 值衰减较良性结节缓慢，因此，甲状腺恶性结节各期相λHU均小于良性结节，有助于甲状腺结节良恶性的定性诊断[12，18]。但对于平扫及增强后Zeff的诊断价值各研究结论差异较大，Jiang等[19]认为甲状腺恶性结节平扫期及动脉期Zeff均大于良恶结节（P＜0.05），有助于甲状腺结节的定性诊断；而李文等[18]则认为平扫期更能真实地反映甲状腺结节的组织特异性，甲状腺恶性结节平扫期Zeff小于良性结节（P＜0.01），对甲状脉结节的定性有较高诊断价值。

有文献指出，将能谱定量参数与常规形态学征象、甲状腺功能指标等多因素联合，可进一步提高双能量CT 对甲状腺结节良恶性的诊断效能[10，16，20]。金弋人等[10]发现平扫IC 联合CT 形态学征象及促甲状腺激素水平诊断甲状腺结节良恶性的准确率从单独应用平扫IC 的75%提升到81.6%；刘妮等[16]发现甲状腺结节静脉期NIC 联合CT 及超声形态学征象，对甲状腺结节良恶性的诊断准确率可达84.44%，较单用NIC（80%）、超声（76.67%）、CT 形态学（73.3%）的准确率高。但目前对双能量CT 联合其他影像学检查的研究较少，有待进一步研究。

1.2 评估PTC 颈部淋巴结转移情况

PTC 颈部淋巴结转移是导致局部复发的重要风险之一[21]。常规CT 及超声诊断淋巴结有无转移主要依靠淋巴结的短径、形态、钙化、囊变等征象，主观性较强，且PTC患者易发生颈部小淋巴结转移，形态学征象常不典型，因此诊断价值有限[3，22]。而双能量CT 可为术前评估PTC 患者颈部淋巴结转移情况提供除淋巴结形态学征象外更全面的定性、定量诊断线索。

1.2.1 直接评估颈部淋巴结转移

通过定量分析颈部淋巴结的双能量CT 能谱参数，可对PTC 患者颈部淋巴结的转移情况进行直接评估。由于PTC 患者颈部转移淋巴结血供较非转移淋巴结丰富，在大部分研究中转移淋巴结的IC、NIC、λHU及Zeff较非转移淋巴结高[23-26]，但平扫及增强后各能谱参数的诊断阈值及诊断效能在各研究中存在差异。

He 等[24]认为PTC 患者转移淋巴结动脉期及静脉期的NIC 及λHU均大于非转移淋巴结（如图3 所示），其中动脉期NIC 为最佳诊断参数，以25.8%为诊断阈值，其敏感度、特异度、准确率分别为90.3%、96.6%、92.9%，AUC 值为0.986，较常规CT 形态学征象有更高的诊断效能。许晓泉等[25]进一步评估了基于淋巴结的各能谱参数（动静脉期NIC、λHU及Zeff）、常规CT 形态学征象及二者联合构建Logistic 回归模型对PTC患者颈部淋巴结转移的诊断效能，发现Logistic 回归模型诊断效能优于双能量CT 能谱参数模型及常规CT 形态学模型，AUC 值分别为0.922、0.912、0.783。此外，Yoon 等[26]发现将淋巴结各能谱参数与常规超声征象结合也可进一步提高PTC 患者颈部淋巴结转移的诊断效能，较单用能谱参数诊断AUC 值从0.856 提升至0.941。

图3 PTC 患者颈部淋巴结动脉期及静脉期的碘基图及能谱曲线[24]

值得注意的是，虽然通过分析淋巴结的双能量CT 能谱参数联合其形态学征象对评估PTC 患者颈部淋巴结的转移情况有较高的应用价值，但多为颈部淋巴结亚分区的、“全或无”的方法，只是将术前淋巴结影像与术后病理结果进行组与组的对照，如何实现影像与病理结果一一对照仍为一大难点。

1.2.2 利用原发癌灶间接评估颈部淋巴结转移

已有较多研究证实了PTC 患者原发癌灶的临床病理特征或常规影像形态学征象与颈部淋巴结转移之间的联系[27-29]，但PTC 病理特征只能在术后获取，术前影像形态学征象受观察者主观判断的限制。近年来，有研究者利用双能量CT 分析PTC 患者甲状腺原发癌灶的能谱参数预测颈部淋巴结的转移风险，取得了一定的成绩。

黄益龙等[30]根据术后病理将甲状腺微小乳头状癌分为颈部淋巴结转移组和非转移组，分析发现颈部淋巴结转移组甲状腺原发癌灶的动脉期及静脉期IC、NIC 均大于非转移组，其中动脉期NIC 诊断效能最高，AUC 值为0.814，以0.208 为阈值，敏感度、特异度分别为73.5%、79.2%，提示PTC 原发癌灶能谱参数对颈部淋巴结的转移风险具有较好的预测效能。另有研究将PTC 原发癌灶的能谱定量参数与常规形态学征象、临床特征或甲状腺功能指标等多因素联合建立颈部淋巴结转移风险的预测模型，可进一步提高模型的预测性能[31-33]。Zou 等[31]发现原发癌灶的动脉期及静脉期IC、甲状腺包膜外侵犯及血清甲状腺功能指标等变量为PTC 患者发生癌灶同侧颈侧区淋巴结转移的独立危险因素，联合应用各独立危险因素建立Logistic 回归模型可有效预测同侧颈侧区淋巴结转移（AUC 值为0.834），较单用能谱参数预测效能进一步提高。Zou 等[32]另一篇文献报道将各独立危险因素（病灶位于甲状腺上极、甲状腺包膜外侵犯、动脉期原发癌灶IC、静脉期原发癌灶IC、动脉期原发癌灶NIC 及甲状腺功能指标）联合构建列线图，可提高术前对PTC 患者颈部淋巴结转移风险的预测能力，有助于临床医生手术方案的决策制订。

由于PTC 原发癌灶的血管微环境与颈部淋巴结转移等侵袭性生物学行为密切相关[1，34]，碘含量的测定（IC、NIC）可定量反映病灶的血管微环境，因此，上述应用PTC 原发癌灶预测颈部淋巴结转移风险的双能量CT 相关研究中，涉及的能谱参数主要为IC、NIC。

综上，双能量CT 对PTC 颈部淋巴结转移有较高的诊断价值，可通过直接评估淋巴结本身的能谱定量参数，判断有无淋巴结转移，但存在淋巴结定位难及转移漏诊等问题；当颈部淋巴结转移诊断不明确时，可通过分析甲状腺原发癌灶的能谱参数，预测颈部淋巴结转移的风险，间接评估PTC 患者的颈部淋巴结转移情况，为临床手术方案的选择提供更多的参考依据。

2 双能量CT 结合影像组学在PTC 诊断中的应用

影像组学作为当下的研究热点，可高通量提取图像信息，揭示图像的生物学本质，已有部分研究将双能量CT 结合影像组学应用于PTC 的术前诊断，取得了更精准的诊断效果。

Tomita 等[35]提出在双能量CT 的虚拟单能量图像上提取纹理特征有助于PTC 的诊断，其中80 keV单能量图像的直方图平均值和中位数的诊断效能最高（AUC 值均为0.77）。Jiang 等[19]基于甲状腺结节动脉期IC、NIC、λHU、Zeff及平扫λHU、Zeff，分别构建了线性判别分析模型及Logistic 回归分析模型，用于PTC与甲状腺良性结节的定性诊断，发现线性判别分析模型的诊断效能（训练集、验证集AUC 值分别为0.86、0.82）高于Logistic 回归分析模型（AUC 值为0.76）。Zhou 等[36]发现从PTC 患者颈部淋巴结的动脉期及静脉期碘基图提取影像组学特征并构建影像组学模型，对PTC 患者颈部淋巴结转移有较高的诊断效能（训练集AUC 值为0.910，验证集AUC 值为0.847），将影像组学标签与常规CT 形态学征象联合构建诺谟图可进一步提高诊断效能（训练集AUC 值为0.933，验证集AUC 值为0.895）。Zhou 等[37]另一篇文献提出，从PTC 患者原发癌灶动脉期及静脉期碘基图中提取、筛选影像组学特征并联合临床因素构建诺模图，分别预测PTC 患者颈部淋巴结及中央区淋巴结的转移风险（分析流程图如图4 所示），结果显示2个模型在训练集（AUC 值分别为0.847、0.837）和验证集（AUC 值分别为0.807、0.795）中均表现出良好的预测性能。

图4 诺模图预测PTC 患者颈部中央区淋巴结转移风险的流程图[37]

通过上述基于双能量CT 的影像组学研究，利用影像组学高通量地提取相关特征，得到与组织异质性高度相关的体素，弥补了双能量CT 的能谱参数以ROI 的平均值反映病灶异质性的不足，从而实现更精准的诊断。但目前双能量CT 联合影像组学在PTC诊断方面的相关研究仍较少，多为单中心的回顾性研究，需要大样本量、多中心、前瞻性研究进一步验证各模型的预测性能。

3 结语

双能量CT 将形态学及功能学相结合，对PTC有较高的诊断效能：利用最佳单能量图及碘基图，可以更清楚地显示PTC 形态学征象；通过双能量CT能谱参数，可以对甲状腺结节良恶性及颈部淋巴结转移情况进行功能学定量评估；而将各能谱参数与常规CT 及超声形态学征象、临床因素及甲状腺功能指标等多因素相结合，可以进一步提高双能量CT 在PTC 诊断中的应用价值。但目前双能量CT 在PTC术前诊断中的应用仍存在一些不足：（1）能谱参数的测量仍有一定主观性；（2）能谱参数为病灶ROI 的平均值，对病灶异质性的反映仍有不足；（3）淋巴结影像与病理结果多为组与组的对照，存在选择性偏差，难以实现影像与病理一一对照的精准诊断；（4）各研究的纳入排除标准、扫描设备及参数尚没有统一，导致各能谱参数的诊断阈值及诊断效能尚无统一结论。

因此，双能量CT 若能与更多的临床参数、基因表型及肿瘤生物指标等多因素联合应用，可为PTC的术前诊断提供更客观、全面的诊断指标；此外，双能量CT 与影像组学相结合，可弥补能谱参数反映病灶异质性的不足，为临床提供更精准的诊断指标。未来若能统一各相关标准，并进一步探究PTC 患者不同治疗方案的临床疗效及预后，则有望为临床定制个性化治疗方案提供更多的参考依据，从而实现更精准的诊疗。