能谱CT对直肠癌淋巴结转移的评估价值

The Value of Spectroscopic CT for Lymph Node Metastasis in Rectal Cancer

摘要: 目的：探究能谱CT对直肠癌淋巴结转移测定的价值。方法：选取包头医学院第二附属医院行腹腔镜下直肠癌根治术的50例患者，共纳入225枚淋巴结，其中转移性淋巴结51枚，非转移性淋巴结174枚。对比分析转移性淋巴结与非转移性淋巴结的长径、短径、长短径之比，同时对各淋巴结的能谱参数进行对比分析。结果：转移性淋巴结组与非转移性淋巴结组的长径、长短径之比具有统计学意义(P < 0.05)；动静脉期IC、NIC、物质对Water-Iodine、Iodine-Fe、Fe-Iodine、Iodine-Cu、Cu-Iodine及Blood-Iodine比较具有统计学意义(P < 0.05)。结论：能谱CT对直肠癌淋巴结是否转移有较高的鉴别价值。

Abstract: Objective: To explore the value of spectral CT in the determination of lymph node metastasis in rectal cancer. Methods: A total of 225 lymph nodes were included in 50 patients who underwent laparoscopic radical rectal cancer resection in the Second Affiliated Hospital of Baotou Medical College, including 51 metastatic lymph nodes and 174 non-metastatic lymph nodes. The ratios of long diameter, short diameter and long short diameter of metastatic lymph nodes and non-metastatic lymph nodes were compared and analyzed, and the energy spectrum parameters of each lymph node were compared and analyzed. Results: The ratio of length to diameter between metastatic lymph node group and non-metastatic lymph node group was statistically significant (P < 0.05). In arteriovenous phase, IC, NIC and substance were statistically significant compared with Water-Iodine, Iodine-Fe, Fe-Iodine, Iodine-Cu, Cu-Iodine and Blood-Iodine (P < 0.05). Conclusion: Spectral CT has a high differential value in determining whether lymph nodes metastasize in rectal cancer.

1. 引言

结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)是常见的消化道恶性肿瘤之一，以直肠癌最为好发。据统计2022年全球超过192万人被确诊为结直肠癌，死亡病例数约为90.2万人[1]。2022年CRC是我国发病率第2，死亡率第4的癌症[2]。近年来，随着全球经济快速发展，人们生活方式改变，直肠癌发病比例呈逐年递增趋势，各年龄段均可受累，且逐步向年轻化过渡[3]。目前，未出现远处转移的直肠癌患者治疗方式仍以手术为主，腹腔镜手术在直肠癌患者的应用中效果显著[4]。但晚期直肠癌患者术后5年生存率仍然较低。相关研究发现，影响直肠癌患者术后生存率的主要原因与淋巴结转移、浸润深度、分化程度、脉管及神经侵犯等有关[5] [6]。淋巴结转移是影响直肠癌患者预后的重要因素[7]，也是术后是否使用辅助化疗的关键因素，淋巴结是否有转移也与手术方式的选择有关。能谱CT相对于常规增强CT不仅可以提供更为优良、清晰的图像，还可以提供多参数的图像数据[8] [9]。随着能谱CT的不断发展，其四大工具即能谱曲线、单能量成像、物质定量与分离、有效原子序数在临床实践中被广泛应用于肺癌、胃癌、胰腺导管癌等恶性肿瘤的研究[10]-[12]。本研究旨在利用能谱CT测定直肠癌患者淋巴结各期能谱参数，与术后病理对比，探究能谱CT对直肠癌淋巴结转移测定的价值。

2. 材料与方法

2.1. 研究对象

选取2023年1月至2024年3月于包头医学院第二附属医院符合下列条件的直肠癌患者进行研究：1) 接受术前检查，包括电子肠镜、能谱CT、血常规等检查；2) 肿瘤无远处转移；3) 术前临床肿瘤分期为I~III期；4) 患者不存在治疗相关的过敏问题，也不存在有关的禁忌病症。排除标准包括：1) 存在碘剂的过敏问题；2) 存在严重的心、肺、肾异常问题；3) 术前进行靶向治疗、放疗以及化疗等治疗者。4) 能谱数据不齐全、图像质量差而影响观察者。经筛选将50例直肠癌患者纳入研究，其中男26例，女24例，年龄46~87岁，平均(65.57 ± 10.57)岁。其中低位直肠癌17例，中位直肠癌18例，高位直肠癌15例。经术后病理证实，共纳入225枚淋巴结，转移性淋巴结51枚，非转移性淋巴结174枚。T1期1例，T2期12例，T3期37例；N0期27例，N1期17例，N2期6例；均无远处转移。本研究经包头医学院第二附属医院伦理委员会批准。

2.2. 设备与方法

采用美国GE公司Revolution CT设备。患者检查前一晚进行清洁灌肠，禁食约12 h，CT扫描前30分钟内饮温水约1500 ml，扫描前训练患者屏气。扫描完成后将原始数据重建为层厚1.25 mm的影像集，传GE后处理工作站ADW4.7。

2.3. 手术方式及淋巴结处理

所有患者均行腹腔镜手术，将患者术中切除的淋巴结进行分组，分为以下三组：1) 肠旁淋巴结，即沿着直肠动脉分布的淋巴结，编号为251淋巴结；2) 中间淋巴结，介于肠旁淋巴结与主淋巴结之间，编号为252淋巴结；3) 主淋巴结，位于肠系膜下动脉根部的淋巴结，编号为253淋巴结。将术中切下来的淋巴结按以上三组送检，尽可能确保切除淋巴结与能谱CT图像上感兴趣的淋巴结一一对应。

2.4. 淋巴结数据分析

根据手术病理结果，将淋巴结分为转移性淋巴结组和非转移性淋巴结组，CT扫描数据传至GE后处理工作站ADW4.7，选择在70 kV单能量水平且在淋巴结最大层面，于动脉期及静脉期分别测量淋巴结的长径、短径、碘浓度(Lodine Concentration, IC)、同层面腹主动脉或髂动脉及肠系膜下静脉IC，测量淋巴结各物质对的能谱参数，通过计算得到长短经之比、标准化碘浓度(Normalized Iodine Concentration，NIC，NIC = 淋巴结IC/同层面腹主动脉或髂动脉IC)，尽量使所选择的淋巴结在动脉期、静脉期处于同一位置，每个淋巴结测量其最大层面、最大层面上一层与最大层面下一层面的能谱数据，共测量3次，取其均值。

2.5. 统计学分析

采用SPSS20.0软件进行统计学分析数据，定量资料符合正态分布的采用平均值 ± 标准差(x ± s)表示，非正态分布的定量资料以M (P₂₅, P₇₅)表示，转移性淋巴结组与非转移性淋巴结组淋巴结各参数进行独立样本t检验或者Mann-Whitney U检验。计数资料采用例数或者构成比(%)表示，比较采用卡方检验。P < 0.05为差异具有统计学意义。

3. 结果

3.1. 两组患者的一般资料比较

经筛选纳入50例直肠癌患者进行研究，其中男26例，女24例，转移淋巴结组23例患者，非转移淋巴结组27例患者。两组患者的一般资料比较差异均无统计学意义(P > 0.05)，具体结果见表1。

Table 1. Comparative analysis of the general data of the two groups

表1. 两组患者的一般资料对比分析

组别	转移淋巴结组(n = 23)	非转移淋巴结组(n = 27)	t值/χ^2值	P值
年龄(x ± s，岁)	65.57 ± 10.57	68.59 ± 9.78	−1.051	0.299
性别(男/女，例数)	12/11	14/13	0.001	0.982
肿瘤位置(高/中/低，例数)	7/11/5	8/7/12	3.541	0.170

3.2. 淋巴结长短径及长短径之比比较

按照影像–手术–病理结果对照的方法，共纳入225枚淋巴结，转移性淋巴结51枚，非转移性淋巴结174枚，结果显示转移淋巴结组与非转移淋巴结组的长径、长短径之比具有统计学意义(P < 0.05)，而淋巴结短径无统计学意义，具体结果见表2。

Table 2. Comparative analysis of long diameter, short diameter, the ratios of long and short diameter between metastatic lymph node group and non-metastatic lymph nodes

表2. 转移淋巴结组与非转移淋巴结组长径、短径、长短径之比对比分析

组别	转移淋巴结组(n = 51)	非转移淋巴结组(n = 174)	t值	P值
淋巴结长径(cm)	6.17 ± 0.86	5.12 ± 0.87	7.576	<0.001
淋巴结短径(cm)	4.23 ± 0.87	4.31 ± 0.78	−0.674	0.501
淋巴结长短径之比	1.49 ± 0.20	1.19 ± 0.13	9.833	<0.001

3.3. 淋巴结能谱参数比较

将纳入的225枚淋巴结，采用独立样本t检验或者Mann-Whitney U检验进行对比分析，结果显示动脉期淋巴结IC、NIC、物质对Water-Iodine、Iodine-Fe、Fe-Iodine、Iodine-Cu、Cu-Iodine及Blood-Iodine比较具有统计学意义(P < 0.05)，而腹主动脉或髂动脉IC及物质对Iodine-Blood均无统计学差异(P > 0.05)，具体结果见表3。静脉期IC、NIC、物质对Water-Iodine、Iodine-Fe、Fe-Iodine、Iodine-Cu、Cu-Iodine及Blood-Iodine比较具有统计学意义(P < 0.05)，肠系膜下静脉IC及物质对Iodine-Blood无统计学差(P > 0.05)，具体结果见表4。

Table 3. Comparative analysis of energy spectrum parameters of each lymph node in the arterial phase

表3. 动脉期各淋巴结能谱参数对比分析

能谱参数	转移淋巴结组(n = 51)	非转移淋巴结组(n = 174)	t值/z值	P值
淋巴结IC	15.73 ± 1.52	11.55 ± 1.84	14.717	<0.001
动脉IC	95.46 ± 3.13	95.72 ± 3.20	−0.508	0.613
NIC	0.17 (0.16, 0.18)	0.12 (0.11, 0.13)	−10.52	<0.001
Water-Iodine	1001.97 ± 9.04	997.26 ± 9.72	3.099	0.002
Iodine-Fe	500.57 ± 4.86	498.30 ± 5.10	2.825	0.005
Fe-Iodine	3269.57 ± 29.54	3256.07 ± 31.98	2.696	0.008
Iodine-Cu	1444.61 ± 13.15	1438.13 ± 14.52	2.860	0.005
Cu-Iodine	6889.71 ± 62.03	6861.51 ± 67.47	2.672	0.008
Iodine-Blood	0.81 ± 0.33	0.82 ± 0.35	−0.311	0.756
Blood-Iodine	1015.27 ± 8.99	1010.95 ± 9.93	2.788	0.006

Table 4. Comparative analysis of the energy spectrum parameters of each lymph node in the venous phase

表4. 静脉期各淋巴结能谱参数对比分析

能谱参数	转移淋巴结组(n = 51)	非转移淋巴结组(n = 174)	t值/z值	P值
淋巴结IC	18.72 ± 1.28	15.91 ± 1.26	13.978	<0.001
静脉IC	21.31 ± 3.07	20.88 ± 3.65	0.775	0.451
NIC	0.87(0.82, 0.95)	0.75(0.67, 0.86)	−4.959	<0.001
Water-Iodine	1006.56 ± 5.43	1004.14 ± 7.44	2.549	0.012
Iodine-Fe	502.41 ± 3.01	501.01 ± 3.96	2.722	0.008
Fe-Iodine	3290.97 ± 27.61	3275.97 ± 29.47	3.241	0.001
Iodine-Cu	1452.97 ± 12.49	1446.41 ± 13.37	3.123	0.002
Cu-Iodine	6934.72 ± 58.41	6903.55 ± 62.09	3.195	0.002
Iodine-Blood	1.36 ± 0.24	1.34 ± 0.31	0.351	0.726
Blood-Iodine	1021.72 ± 8.61	1017.13 ± 9.14	3.195	0.002

3.4. 淋巴结各能谱参数的ROC曲线结果

将淋巴结长径、长短径之比及动静脉期各能谱参数分别绘制ROC曲线。动静脉期各参数指标ROC曲线下面积(Area Under Curve, AUC)见表5，AUC越接近1.0，检测方法真实性越高，AUC大于等于0.7时，表明该阈值具有较好的准确性。约登指数(YI)的最大值作为诊断阈值，同时计算各参数的灵敏度、特异度，具体结果见表6，各能谱参数的ROC曲线见图1~3。

Table 5. Area under the ROC curve of the energy spectrum parameters of the arteriovenous phase of the lymph nodes

表5. 淋巴结动静脉期能谱参数ROC曲线下面积

能谱参数	AUC面积	标准误	P值	AUC的95%CI
				下限	上限
长径	0.797	0.33	<0.01	0.732	0.862
长短径之比	0.901	0.29	<0.01	0.844	0.958
动脉期淋巴结IC	0.979	0.007	<0.01	0.965	0.993
动脉期NIC	0.981	0.007	<0.01	0.968	0.005
动脉期Water-Iodine	0.641	0.043	0.002	0.556	0.726
动脉期Iodine-Fe	0.631	0.044	0.005	0.544	0.717
动脉期Fe-Iodine	0.629	0.044	0.005	0.543	0.716
动脉期Iodine-Cu	0.641	0.043	0.002	0.556	0.726
动脉期Cu-Iodine	0.629	0.044	0.005	0.543	0.716
动脉期Blood-Iodine	0.636	0.043	0.003	0.551	0.712
静脉期淋巴结IC	0.941	0.016	<0.01	0.909	0.973
静脉期NIC	0.728	0.036	<0.01	0.657	0.800
静脉期Water-Iodine	0.590	0.041	0.052	0.509	0.671
静脉期Iodine-Fe	0.599	0.042	0.031	0.517	0.681
静脉期Fe-Iodine	0.643	0.042	0.002	0.561	0.725
静脉期Iodine-Cu	0.636	0.042	0.003	0.053	0.718
静脉期Cu-Iodine	0.693	0.042	0.002	0.557	0.722
静脉期Blood-Iodine	0.693	0.042	0.002	0.557	0.722

Table 6. Diagnostic thresholds and sensitivity, specificity, and Youden index (YI) of lymph nodes

表6. 淋巴结的各参数诊断阈值及其灵敏度、特异度、约登指数(YI)

能谱参数	诊断阈值	灵敏度(%)	特异度(%)	YI
长径	5.605	76.50	69.50	0.460
长短径之比	1.315	88.20	84.50	0.727
动脉期淋巴结IC	13.885	96.10	88.50	0.846
动脉期NIC	0.145	98.00	88.50	0.865
动脉期Water-Iodine	997.075	74.50	51.70	0.262
动脉期Iodine-Fe	498.105	74.50	51.70	0.262
动脉期Fe-Iodine	3255.045	74.50	51.10	0.256
动脉期Iodine-Cu	1437.650	76.50	51.10	0.276
动脉期Cu-Iodine	6859.453	74.50	51.10	0.256
动脉期Blood-Iodine	1010.530	76.50	50.60	0.271
静脉期淋巴结IC	17.040	92.20	81.00	0.732
静脉期NIC	0.815	78.40	66.70	0.451
静脉期Water-Iodine	1003.365	80.40	42.00	0.224
静脉期Iodine-Fe	500.700	80.40	42.50	0.229
静脉期Fe-Iodine	3276.915	76.50	51.10	0.276
静脉期Iodine-Cu	1446.735	74.50	49.40	0.239
静脉期Cu-Iodine	6905.425	74.50	50.60	0.251
静脉期Blood-Iodine	1017.405	74.50	50.60	0.251

Figure 1. ROC curves of lymph nodes identified by the ratio of length and length to short diameter

图1. 淋巴结长径、长短径之比鉴别转移性淋巴结的ROC曲线

Figure 2. ROC curves of arterial phase lymph nodes for identification of metastatic lymph nodes by spectral parameters

图2. 动脉期淋巴结各能谱参数鉴别转移性淋巴结的ROC曲线

Figure 3. ROC curves of each spectrum parameter of venous lymph nodes to identify metastatic lymph nodes

图3. 静脉期淋巴结各能谱参数鉴别转移性淋巴结的ROC曲线

4. 讨论

直肠癌是胃肠道肿瘤中常见的一种恶性疾病，随着人们生活方式、饮食习惯的改变，直肠癌的发病率呈现逐年增加的趋势，饮酒、肥胖等都可能会诱发直肠癌[13] [14]。直肠癌的转移方式很多，最常见的为淋巴结转移。淋巴结有无转移、转移位置与分布等对评估直肠癌病情及治疗有着重要作用。因此，术前评估直肠癌患者淋巴结是否转移至关重要。

直肠癌患者术前行腹部增强CT检查，通过CT检查可以帮助医师了解患者淋巴结大小和形状等信息，但是缺乏定量信息，难以分辨其病理类型[15] [16]。能谱CT增强扫描借助成分定量分析技术，可以有效优化图像质量，反应局部血供情况[17] [18]。通过能谱CT增强扫描，可以得到更多关于淋巴结的能谱参数，帮助医师更好评估病情与治疗手段[19] [20]。本研究基于能谱CT，探究能谱CT对直肠癌淋巴结是否转移进行探索。

当前，直肠癌转移性淋巴结在影像上多数以直径 ≥ 1.0 cm作为诊断阈值，但许多研究显示直肠癌转移性淋巴结的直径可以小于1.0 cm [21]。本研究对50例患者进行研究，总计225枚淋巴结，结果显示转移性淋巴结组与非转移性淋巴结组的长径、长短径之比均具有统计学意义(P < 0.05)，且诊断阈值分别为5.605 cm、1.315，灵敏度分别为76.50%、88.20%，特异度为69.50%、84.50%。这与张国庆[22]等人的研究结果基本一致。

本研究还利用能谱CT测量淋巴结的各能谱参数，结果显示淋巴结动静脉期IC、NIC物质对Water-Iodine、Iodine-Fe、Fe-Iodine、Iodine-Cu、Cu-Iodine及Blood-Iodine于转移组能谱数据均高于非转移组，比较具有统计学意义(P < 0.05)，其中动脉期IC的AUC为0.979，与其对应诊断阈值及灵敏度、特异度分别为13.885、96.10%、88.50%，静脉期IC的AUC为0.941，与其对应诊断阈值及灵敏度、特异度分别为17.040、92.20%、81.00%，这与邵珣[23]的研究结果一致。有研究报道相较于IC值，NIC值可以排除个体差异的影响，对鉴别淋巴结是否转移更具有较高的价值[24] [25]。本研究中动脉期NIC诊断阈值为0.145，其灵敏度高达98.00%，而静脉期的灵敏度仅78.40%，究其原因可能是动脉期NIC值反映了血液灌注的早期阶段，而静脉期NIC值反映的是血管内碘的平衡状态[26]。此外，本研究还探究了淋巴结相关物质对，动脉期Water-Iodine、Iodine-Fe、Fe-Iodine、Iodine-Cu、Cu-Iodine及Blood-Iodine的AUC分别为0.641、0.631、0.629、0.641、0.629、0.636，静脉期上述各物质对AUC分别为0.590、0.599、0.643、0.636、0.693、0.693，均低于动静脉期IC及NIC值，其原因可能是：① 碘水是临床上常用的造影剂，其主要成分碘，对X射线具有较高的吸收系数。在能谱CT扫描中，碘水能够形成明显的对比，使得淋巴结内的碘含量可以清晰地被检测和量化。② 虽然淋巴结基物质对碘铁和碘铜也含有碘元素，但它们与铁或铜的结合可能改变了碘的电子结构或分布，从而影响其对X射线的吸收特性。此外铁死亡与铜死亡作为细胞死亡的重要方式，在直肠癌的发生和发展中可能扮演着重要角色，影响着X射线对碘的吸收。③ 基物质对碘血中的碘元素主要存在于血浆中的碘化物或甲状腺激素等化合物中，其分布和浓度受到多种生理因素的影响。与碘水造影剂相比，碘血中的碘含量可能较低且分布不均，因此在能谱CT扫描中的对比度可能较低。

综上所述，能谱CT对直肠癌淋巴结转移评估有一定的实用价值，其多功能参数成像可以获得肿瘤更多信息，提高诊断的准确性。