赵 娜 ZHAO Na

程 琦 CHENG Qi

CT能谱成像评价肾透明细胞癌核分级

赵 娜 ZHAO Na

程 琦 CHENG Qi

中国医学影像学杂志

2014年 第22卷 第9期：681-685

Chinese Journal of Medical Imaging

2014 Volume 22(9): 681-685

目的采用CT能谱成像术前评估肾透明细胞癌核分级，以评估术前肾透明细胞癌的恶性程度，指导手术治疗。资料与方法回顾性分析经手术病理证实的40例肾透明细胞癌肿块的能谱特征，所有患者术前均采用64层CT能谱的能谱扫描模式进行扫描，获得动脉期和髓质期的能谱系列图像。比较不同分级肾透明细胞癌的能谱特征参数及能谱曲线，并与病理结果进行对照。结果40例患者中，I、II、III级分别有13例、15例、12例。肾透明血细胞癌I、II、III级动脉期70 keV CT值比值分别为1.17±0.25、0.84±0.85、0.64±0.19（F=23.697, P＜0.05），髓质期分别为0.83±0.12、0.64±0.07、0.54±0.08（F=30.975, P＜0.05）；动脉期碘浓度比值分别为1.19±0.40、0.60±0.10、0.25±0.94（F=32.932, P＜0.05），髓质期分别为0.69±0.18、0.43±0.94、0.26±0.51（F=28.673, P＜0.05）。肾透明血细胞癌I、II、III级动脉期能谱曲线斜率分别为4.00±1.24、2.16±0.95、0.92±0.64（F=23.392, P＜0.05），髓质期分别为3.54±1.20、2.70±0.71、1.20±0.44（F=24.272, P＜0.05）。各级肾透明细胞癌间动脉期和髓质期水浓度差异均无统计学意义（P＞0.05）。结论CT能谱成像扫描参数单能量CT值、能谱曲线斜率、碘基值在肾透明细胞癌不同核分级间有显著差异，有望为术前治疗方案的选择提供依据。

癌，肾细胞；体层摄影术，X线计算机；能谱成像；肿瘤分级

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集安徽省立医院2011-10～2013-05接受CT能谱成像检查的肾癌患者，排除有肾静脉或下腔静脉癌栓等低密度充盈缺损、有肾动脉或肾静脉钙化等狭窄及未实施手术患者，最后纳入经手术病理证实的40例肾透明细胞癌患者，其中男37例，女3例；年龄26～79岁，平均（58.4±15.6）岁；右肾17例，左肾23例；39例单发，1例检出2处病灶；2例局限于肾轮廓内，38例突出肾轮廓外。临床表现：腰部钝痛或腰部不适15例，无痛性肉眼血尿10例，发现腹部包块3例，无明显临床症状、常规体检发现或其他疾病时发现肾占位12例。

1.2 仪器与方法 采用能谱GE Discovery CT750HD CT机，使用宝石CT能谱成像（GSI）单能模式行CT平扫及增强扫描，扫描参数：管电压140 kVp和80 kVp 0.5 ms瞬时切换，自动管电流，螺距1.375∶1，球管旋转速度为55 mm/r，旋转时间0.8 s，范围从肝脏上缘至髂前上棘。采用高压注射器经肘静脉注射非离子型对比剂碘佛醇（320 mg/ml），总剂量为60～80 ml，注射速度为3.5 ml/s，运用Bolus触发技术，设定肾门水平腹主动脉为感兴趣区（ROI），达到触发阈值120～140 HU后自动扫描。注药后30 s和75 s扫描获得动脉期及髓质期增强图像。采用标准算法重建单光子图像（monoergic, mono），层厚1.25 mm，层间距1.25 mm。

1.3 图像后处理 将重建薄层单能量图像导入AW 4.5工作站，利用GSI Viewer软件进行图像观察和处理。在增强图像上寻找肿块实性部分，选取3个不同层面相同大小的ROI，尽量选在密度均匀区域，避开坏死、钙化和血管影。ROI的大小、形状和位置尽可能在双期扫描的测定中保持一致。所需测量和计算的数据包括：①病灶70 keV单能量下CT值、碘（水）浓度、水（碘）浓度及同侧正常肾皮质的碘（水）浓度、水（碘）浓度（尽量选择同层面），测量3次取平均值。②计算病灶与同侧正常肾皮质70 keV CT值比值、碘浓度比值及水浓度比值。③得出ROI内组织在40～140 keV能量范围内的衰减曲线，因为随着单能量千电子伏值的逐渐升高，对应的单能量CT值会非均匀性地降低，千电子伏水平越低CT值下降的速度越快，曲线的形状越陡，对应的曲线斜率越大，固在低能量水平组织的曲线形态变化比较大，比较容易发现组织的差别，故选取低能量40 keV及90 keV计算各组的平均能谱衰减曲线斜率。曲线衰减斜率=（HU40keV－HU90keV）/50。

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0软件，各级肾透明细胞癌的单能量70 keV CT值、碘浓度、水浓度及能谱曲线斜率的比较采用秩和检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 术后病理结果 40例肾透明细胞癌患者分为I、II、III级，分别有13例、15例、12例，其术后病理结果见图1、2。

2.2 CT表现 CT扫描显示，等密度2例；略高密度34例；稍低密度4例，其中2例伴点状钙化；36例伴坏死、囊变。增强扫描后2例强化不明显；38例皮髓期均明显强化，密度接近或高于肾皮质，髓质期所有病灶强化程度均低于肾皮质，呈相对低密度。

2.3 70 keV单能量CT值和碘浓度结果 I、II、III级肾透明细胞癌动脉期及髓质期70 keV单能量CT值比较，差异均有统计学意义（F=23.697、30.975, P＜0.05）；动脉期及髓质期碘浓度比较，差异有统计学意义（F=32.932、28.673, P＜0.05）；动脉期及髓质期水浓度比较，差异无统计学意义（F=1.078、0.273, P＞0.05）。见表1及图1、2。

2.4 能谱衰减曲线分析结果 I、II、III级肾透明细胞癌动脉期及髓质期能谱曲线斜率比较，差异有统计学意义（F=23.392、24.272, P＜0.05），见表1及图3。

表1 各级肾透明细胞癌动脉期及髓质期能谱参数比较

3 讨论

CT能谱成像是近年新兴的双能量成像技术，GSI利用单源80 kVp和140 kVp两组电压在0.5 ms内瞬时切换，获得两组含有原始能量信息（40～140 keV）的原始数据，且在原始数据层面进行能谱解析，得到水/碘物质分离图像、40～140 keV 101组单能量图像，其优势在于不损失平均原始能量信息，使得到的单能量图像更加真实，且能够更清楚地显示微小病灶[6-9]。

图1 男，49岁，左肾透明细胞肾癌I级。动脉期CT能谱图像示病灶大部分为实性成分，坏死囊变较少，病灶动脉期明显强化（箭）；病灶能谱曲线较陡峭，但斜率低于正常肾皮质，红线为病灶区，粉线为正常肾皮质（A）；70 keV单能图像示CT值比值为1.05，并见所选感兴趣区（圆圈，B）；水基图示水基值比值为1.00（C）；碘基图示碘基值比值为1.04（D）；髓质期CT能谱图像示病灶强化程度稍降低（箭），较动脉期肾皮质强化程度明显增加；病灶能谱曲线髓质期较动脉期变平滑，红线为病灶区，粉线为正常肾皮质（E）；70 keV单能图像示CT值比值为0.98，并见所选兴趣区（圆圈，F）；水基图示水基值比值为1.00（G）；碘基图示碘基值比值为0.89（H）；病理镜下示癌细胞呈圆形，胞质丰富，核圆，核分裂少见（HE, ×400, I）

图3 肾透明细胞癌不同分级能谱曲线斜率。A、B分别为动脉期和髓质期能谱曲线斜率

WHO于2004年推出的肾细胞癌病理组织学分型标准[10]指明，肾癌最常见的3种组织学类型分别为透明细胞癌、乳头状细胞癌和嫌色细胞癌，其中透明细胞癌最为常见，约占70%[11,12]。肾透明细胞癌是富血供肿瘤，起源于肾近曲小管上皮细胞，肿瘤内血管丰富。病灶多数较小，呈实性密度，较大肿瘤可表现为实性或囊实性，伴有坏死、出血较其他肿瘤常见[13]。根据Fuhrman分级肾透明细胞癌分为I～IV级。核分级是影响肾透明细胞癌预后的重要因素，分级程度越高，预后越差[14]。

本研究比较病灶70 keV的CT值、碘基值及水基值均为病灶ROI值/同侧正常肾皮质值，且为了避免误差，所选正常肾皮质均尽量选择与病灶同层面。马振申等[15]为了消除个体循环因素差异的影响，计算动脉期与静脉期的碘浓度比（normalized iodine concentration, NIC）：NIC=ROI的碘浓度/同期相腹主动脉的碘浓度。然而由于个体差异，不同受试者单位时间肾动脉期摄碘量及髓质期肾排泄碘量不同；此外，年龄因素对肾摄碘及排碘量（肾功能）也有重要影响，由于老年人肾动静脉容易发生钙化斑块和软斑块等，使肾动静脉发生不同程度的狭窄，影响肾单位时间血流量，即单位时间肾灌注量不同，ROI的碘浓度/同期相腹主动脉的碘浓度并不能消除肾灌注造成的个体差异影响，即注射速度、注射剂量及个体循环差异等因素所造成的碘浓度差异并不能完全消除，本研究采用正常肾实质作为背景，计算动脉期与髓质期病灶ROI的碘浓度/同期正常肾实质的碘浓度，尝试排除肾灌注差异注造成的影响。

本研究利用GSI的70 keV单能量CT值、能谱曲线和水/碘物质分离图像鉴别肾透明细胞癌的不同病理分级。70 keV单能量为中间单能量，较接近40～140 keV单能量的平均值，且图像最为清晰，噪声较低，信噪比较高[16,17]，有较好的代表性。本研究结果表明，动脉期和髓质期肾透明细胞癌不同分级间70 keV的CT值差异有统计学意义（P＜0.05）。碘含量可以客观地反映病灶的血供情况，观察增强扫描动脉期及髓质期肾透明细胞癌碘含量均为1级＞2级＞3级，且碘含量差异有统计学意义（P＜0.05），提示肾透明细胞癌的分化程度越低，血供越差，可能是分化程度高的肿瘤供血动脉为相对成熟的血管，血流速度较快，血流量较多，管壁通透性较大，病灶肾组织支架相对较完整，对比剂容易快速进入肿块，故分化程度高的肿瘤碘含量相对较大；而分化程度低的肿瘤细胞生长速度较快，恶性程度较高，肿瘤细胞浸润管壁容易造成血管腔狭窄，管壁及管腔内肉芽结缔组织增生、内膜组织纤维化，以及癌细胞堆积，导致中、小动脉管腔不同程度地闭塞，并伴有动静脉短路，这些均削弱了肿瘤的通透性及其灌注速度，对比剂容易较慢进入肿块。另外，肿瘤血管高渗透性导致血液黏度增高和间质渗透压增高，也使其血流速度和渗漏性降低[18]。另外，相对于碘浓度而言，肾透明细胞癌不同分级间的水浓度值差异均无统计学意义。鉴于能谱技术物质分离原理[19]，测得的基物质浓度必须应用成对的基物质分离，因此在研究碘随血供变化的同时，还需考虑水的变化，本研究发现水浓度在不同期相及不同分级间的变化并不明显，即在水保持恒定的前提下，研究碘的变化更有意义。

物质的能谱曲线是物质的CT值随X线能量变化的曲线，反映了物质的能量衰减特性，不同的物质组成的化学分子结构不同，而不同的化学分子又决定了物质的能谱曲线，这就为应用能谱曲线来区分不同的物质奠定了基础，应用能谱曲线原理来说明肿块病理组织学、化学性质或代谢产物的不同。肾透明细胞癌不同分级间的病变细胞组织具有不同的病理组织学、化学性质或代谢产物，因此不同的能谱曲线代表不同的物质。能谱衰减曲线斜率随着单能千电子伏值升高，病灶对应的CT值非均匀性递减，且千电子伏值越高，CT值降低幅度（即相邻2个千电子伏对应CT的差值）越小，曲线为下降型，病灶强化程度越高，对应的曲线斜率越大。本研究发现，肾透明细胞癌不同病理分级的能谱衰减曲线特征表现为动脉期及髓质期肾透明细胞癌均为I级＞II级＞III级，且差异有统计学意义（P＜0.05），提示肾透明细胞癌分化程度越高，强化程度越大，与碘含量的能谱意义相符。

总之，本研究通过CT能谱成像初步评估肾透明细胞癌的核分级，发现不同核分级间单能量CT值、能谱曲线斜率及碘基值有显著差异，尤其在低能量水平，这种差异表现更为明显，提示CT能谱成像作为评估肾透明细胞癌恶性程度的辅助手段具有一定的临床价值，故术前CT能谱成像对其治疗及预后起到一定的指导意义。同时，本研究具有一定的局限性：因本组肾癌其他病理类型样本量太小，无法进行统计学分析，未将肾透明细胞癌与其他病理类型能谱曲线进行对比，有待增加样本量进一步深入研究。

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（本文编辑 张春辉）

Differentiation of Renal Clear Cell Carcinoma: Evaluation with CT Spectral Imaging

PurposeCT spectroscopy imaging was used in the preoperative differentiation evaluation of renal clear cell carcinoma, to access its malignant degree preoperatively, and to guide the operation treatment.Materials and MethodsThe spectral characteristics of 40 patients with renal clear cell carcinoma (RCCC) were analyzed retrospectively, all the RCCC patients underwent gemstone spectral imaging (GSI) scans, to obtain spectral serial images for the arterial phase and medulla phase. Spectral characteristic parameters and spectrum curve between different grades of renal cell carcinoma was compared, and the results were compared with pathology.ResultsAmong the 40 cases of patients, carcinoma of grade I, II and III were 13 cases, 15 cases and 12 cases respectively. CT value ratio of renal clear cell carcinoma of grade I, II and III under 70 keV were 1.17±0.25, 0.84±0.85 and 0.64±0.19 (F=23.697, P＜0.05) in arterial phase and 0.83±0.12, 0.64±0.07 and 0.54±0.08 (F=30.975, P＜0.05) in medulla phase; iodine concentration ratio was 1.19±0.40, 0.60±0.10 and 0.25±0.94 (F=32.932, P＜0.05) in arterial phase, and 0.69±0.18, 0.43±0.94 and 0.26±0.51 (F=28.673, P＜0.05) in medulla phase. Spectrum curve slope of renal clear cell carcinoma of grade I, II, III in arterial phase was 4.00±1.24, 2.16±0.95 and 0.92±0.64 (F=23.392, P＜0.05), and 3.54±1.20, 2.70±0.71 and 1.20±0.44 (F=24.272, P＜0.05) in medulla phase. Differences of water concentration in arterial and medulla phase between renal clear cell carcinoma with different grade were not statistically signifcant (P＞0.05).ConclusionThe differences of CT value, energy spectrum curve slope, iodine value under CT spectroscopy single energy imaging between renal clear cell carcinoma with different nuclear grade were statistically signifcant, which can be expected to provide the basis for preoperative therapy selection.

Carcinoma, renal cell; Tomography, X-ray computed; Spectral imaging; Neoplasm grading

安徽医科大学附属省立医院CT室安徽合肥 230001

程 琦

2014-03-01

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.09.010像资料，采用CT能谱参数及能谱曲线评估术前肾透明细胞癌的分化程度，为肾癌手术方式的选择提供参考。

2014-08-10

Department of CT, Anhui Provincial Hospital Affliated to Anhui Medical University, Hefei 230001, China

Address Correspondence to: CHENG Qi

E-mail: chengqi8186@163.com

R737.11；R730.42

肾癌是泌尿系统最常见的原发性肿瘤，占肾恶性肿瘤的75%[1]，占全身肿瘤的1%～3%[2,3]，近年肾癌的发病率和病死率均有逐年增高的趋势[4,5]，肾癌的分型和分期主要基于病理镜下特征和基因异常，但CT检查为肾癌的早期诊断、治疗及预后判断提供了有效手段。本研究通过回顾性分析肾透明细胞癌患者的CT能谱成