能谱CT成像在胰腺癌术前精确TNM分期中的应用
胰腺癌是消化系统高发的恶性肿瘤，侵袭性强，预后不良。目前根治性手术切除仍然是胰腺癌主要治疗方式，该病没有特异性的临床表现，85%的患者发现时已属疾病晚期，失去了手术切除的机会。因此，早期发现胰腺癌并准确判断其分期，是获得最佳治疗效果的关键。目前多层螺旋CT是胰腺癌主要的影像学检查，而能谱CT成像（gemstone spectral imaging，GSI）是一种新兴的检查手段，优化观察目标与背景的对比度和改善图像质量，有助于发现小胰腺癌灶或与胰腺实质密度差异相近的癌灶，并准确显示肿块与周围脏器、大血管之间的关系、淋巴结及腹腔转移情况，进而判断肿块的TNM分期，提高临床对胰腺癌术前可切除性评估水平。
1.GSI的基本原理与功能
1.1GSI的基本原理
GSI通过对高低（80\140）管电压千伏峰值（kVp）下获取的能量数据进行分析，然后通过碘/水等已知的物质随能量变化的质量吸收函数获取若干单能量（40-140KeV）图像、能谱曲线、物质分离图像及有效原子序数等多参数。实现更加精细的解剖成像，提高组织间的对比，更重要的是实现物质分离和定量分析，从而在形态和功能变化2个层面为全身各系统疾病提供更加准确、全面的诊断。
1.2GSI的四大工具
1.2.1单能量图像（Monchromatic）
GSI可以通过计算最佳对比噪声比（CNR）以及相应的能量值而获得最佳单能量图像，增加不同组织结构之间的对比，提高小胰腺癌灶或与胰腺实质密度相近的癌灶检出率，清晰显示各级动静脉，从而为提高胰腺癌的检出率及显示病变与周围脏器、血管的关系提供了可能。
1.2.2能谱曲线（Spectral HU curve）
GSI可以反映不同keV下感兴趣区（ROI）的CT值变化规律。通过能谱曲线的比较，有助于分析病变的性质、比较病变之间的同质性及异质性。从而准确判断胰腺癌是否存在淋巴结及远处转移，为临床提供更确切、更精准的诊断。
1.2.3物质分离与定量（Material decomposition and density）
分析特定物质在X线吸收中的表达规律，选择相适应的衰减高低不同的物质组成基物质对，进行物质分离及定量分析，可以发现组织器官以及病变间的病理变化规律，使得影像对胰腺癌的定性分析成为可能。
1.2.4有效原子序数（Effective-Z number）
在能谱分析中，有效原子序数检测能对无机物进行定量分析，直接显示感兴趣区内无机物的原子序数，有助于物质检测、鉴别及物质分离等，达到精确诊断和便于鉴别的目的。
1.3能谱图像分析工具
1.3.1直方图
直方图在GSI分析中，可用于观察不同兴趣区的体素分布，有助于反映胰腺癌与周围脏器、血管、淋巴结及远处转移的特性。
1.3.2散点图
散点图可反映物质和组织结构的特性，在反映病灶有无强化方面具有一定的优势，可用来判断胰腺癌是否存在淋巴结及远处转移。
2.GSI在胰腺癌术前精确TNM分期中的应用
2.1胰腺癌的分期研究进展
美国癌症联合会（AJCC）第8版胰腺癌TNM分期标准：肿瘤位于胰腺实质内，最大径≤2 cm为T1期，将T1期肿瘤进一步分为T1a期，T1b期，T1c期，最大径分别为0.5 cm，＞0.5-1.0 cm，＞1.0-2.0 cm；最大径＞2-4 cm为T2期；肿瘤最大径＞4 cm为T3期；肿瘤累及腹腔干，肠系膜上动脉和/或常见的肝动脉为T4期。临床上，判断肿瘤是否累及胰腺以外器官组织及周围血管非常困难，导致T2期与T3期、T3期与T4期之间的界定非常困难。
无淋巴结转移定义为N0期；转移性淋巴结（1-3枚）为N1期；转移性淋巴结（≥4枚）为N2期。未发生远处转移为M0期；发生远处转移为M1期。淋巴结及腹腔转移是影响胰腺癌预后的重要指标，常规的混合能量CT只能发现较大的转移灶，对于隐匿性的转移灶则难以发现，由此造成胰腺癌可切除性中的假阴性比较高。GSI多参数图像联合应用，有利于提高对胰腺癌淋巴结及腹腔转移检出率。
2.2GSI对胰腺癌的诊断
胰腺癌属乏血供肿瘤，低千伏GSI使得富血供的正常胰腺和乏血供病变的CT值差异更加显著。研究表明胰腺癌最佳单能量的中位数40KeV，其所对应的CNR值较70KeV（相当于常规120KeV图像）CNR值提高了10%以上。碘图图像对胰腺实质与肿瘤CNR及强化差异的显示较其余各序列有着独特的优势。碘图能够消除平扫图像中胰腺实质与病灶间的CT值不同的影响，突出其强化特征，使得肿瘤实质显示更佳，提高小胰腺癌灶或与胰腺实质强化程度类似的病灶的检出率，同时使病灶边界更好的显示，有助于胰腺癌病灶的体积测量及早期T分期的术前精准预测。
胰腺癌易累及邻近脏器及血管，勾画胰腺癌与邻近脏器、胰腺癌与邻近血管的ROI，分析能谱曲线斜率差异可以判断脏器及血管是否受累。GSI评估动脉受侵的特异性为98.9%，敏感性为95%；评估静脉受侵的特异性为100%，敏感性为90.6%；判断总体血管受侵的特异性为99.2%，敏感性为93.5%，有助于术前胰腺癌T2期与T3期，T3期与T4期精确界定。
2.3GSI对转移的诊断
2.3.1GSI对胰腺癌淋巴结转移的诊断
胰腺癌早期即可发生淋巴结转移，胰周淋巴结转移率为40%-65%。是否存在淋巴结转移以及淋巴结转移数目是决定手术难易程度的关键因素。影像学检查在评估淋巴结与转移方面起着重要作用。普通CT上仅能测定淋巴结的短径及数目，最大短径≥10mm则高度提示转移，但是，转移或反应性炎性增生均可导致淋巴结肿大，因此，以淋巴结直径为判断指标，难以同时保证诊断的准确性。而GSI可以通过碘浓度定量分析和能谱曲线斜率比较来进行鉴别。
对原发灶与转移性淋巴结碘基值比率、转移性与非转移性淋巴结的碘基值比率进行统计学分析，结果表明胰腺癌原发灶与转移性淋巴结在动静脉期的碘基值比率大致相似，而转移淋巴结与非转移淋巴结碘基值比率显著不同。比较胰腺癌原发灶与淋巴结能谱曲线的斜率，转移性淋巴结能谱曲线斜率与胰腺癌原发灶大致相仿，而非转移性淋巴结能谱曲线斜率与原发灶差别显著。
2.3.2GSI对胰腺癌远处转移的诊断
腹腔转移是影响胰腺癌预后的重要指标，常规的混合能量CT只能发现较大的转移灶，对于隐匿性的转移灶则难以发现，由此造成胰腺癌可切除性中的假阴性比较高。GSI多参数图像联合应用，有利于提高对胰腺癌腹腔转移检出率。在检出胰腺癌合并腹腔转移方面，不同GSI下门脉期图像均优于动脉期，可能为胰腺癌转移灶与原发灶有共同的组织学起源，为乏血供病灶，门脉期病灶与周围组织形成明显的对比，但在碘基图上对比度欠佳以及部分容积效应使得检出率低。肝脏是胰腺癌最常见的远处转移的发生部位，因此，明确有无肝脏转移是患者的治疗方案的取舍的关键。
胰腺癌的肝脏转移灶多为乏血供病灶，增强扫描动脉期强化程度难以分辨，仅部分病灶可有转移瘤的典型强化方式。若胰腺癌肝转移患者同时存在肝内小囊肿，普通螺旋CT通常较难鉴别二者。由于转移灶与原发灶在组织学及血供特点等方面存在一定的相关性，能谱CT可以借助GSI的直方图和能谱曲线对胰腺癌患者肝内低密度病灶是否与胰腺癌病灶同质加以判定，若这两种病灶的直方图和能谱曲线图大致相仿，则证明肝内低密度病灶与胰腺癌病灶为同源性，胰腺癌肝转移的诊断成立；若两者的直方图和能谱曲线图差别显著，则证明肝内低密度病灶与胰腺病灶为非同源性，排除胰腺癌肝脏转移的诊断，从而打破了普通CT仅依靠形态学单一诊断的局面。
3.展望
GSI打破了普通螺旋CT单一形态学的疾病诊断模式，可以从功能学对疾病进行定性分析，推动了医学影像学的发展，大大提高了胰腺癌CT影像诊断的精准性。GSI及其强大的后处理功能，使得对胰腺癌病灶的检出、癌肿周围脏器、大血管的受累程度、淋巴结及远处转移的诊断更加接近病理结果，使得影像科医生术前精准预测胰腺癌的TNM分期成为可能，对于临床医师治疗方案的取舍及病人的预后具有非凡的意义。
