重视光谱CT在临床诊断中的多维应用与研究 | ![]() |
2. 浙江中医药大学第一临床医学院,浙江 杭州 310053
光谱CT(spectral CT,SCT)是在传统单能量CT基础上发展起来的新一代影像技术,涵盖了双能量CT(dual-energy CT,DECT)及多能量CT(multienergy CT,MECT)等多种技术。虽然早在20世纪70年代末就有相关技术报道[1],但受制于当时CT扫描时间长、空间分辨力相对低、辐射剂量大等多种因素限制,未能实现广泛的临床应用。近年来,随着CT技术的不断发展,SCT技术方法也越来越丰富,包括单源双光束能量CT、双源双能量CT、单源瞬时管电压切换双能量CT、双层探测器光谱CT、光子计数CT等[2],SCT的研究和应用越来越广泛。
与此同时,后处理技术也取得显著进步,如Philips双层探测器SCT,一次扫描可生成16种不同类别的后处理图像,包括虚拟平扫(virtual non-contrast,VNC)、单能级(monochromatic energy,MonoE)、等效常规单能级(equiv. to conventional CT)、有效原子序数(effective atomic number,Zeff)、无水碘(iodine no water,INW)、碘密度(iodine density,ID)、碘移除(iodine removed,IR)、尿酸(uric acid,UA)、尿酸移除(uric acid removed,UAR)、电子云密度(electron density,ED)、钙抑制(calcium suppression,CaSupp)、虚拟单能级图像(virtual monoenergetic imaging,VMI)、衰减曲线(HU attenuation plot)、对比剂增强结构(contrastenhanced structures,CES)、直方图(histogram)和散点图(scatter plot)[3]。SCT实现了从单一影像向多参数综合精准诊断的跨越,为临床诊疗提供了更全面、高效的影像解决方案。
2 光谱CT的临床应用当前,SCT已成为临床常用的检查方法,其优势不仅体现在早期疾病检测和精准诊断中,还能为预后评估和个体化治疗提供支持。SCT的Zeff、ID等参数可作为灌注标志物,可精准检测糖尿病患者早期肾脏灌注异常,AUC均>0.8,展现出其在慢性疾病早期诊断中的潜力[4]。在诊断与预后评估方面,SCT构建的预测模型有效预测了胃癌患者的微卫星不稳定性(microsatellite instability,MSI)状态[5],该指标与免疫治疗效果密切相关,提示SCT在术前分期与预后评估中的应用价值。SCT结合放射组学深度学习有效预测了肝细胞癌的组织学类型与预后[6]。SCT在肺部恶性肿瘤类型鉴别中的准确率显著提升,尤其是在鳞癌与腺癌的鉴别诊断方面[7]。SCT的碘定量技术在鉴别甲状腺结节性质(良性、恶性、囊性病变)方面具有良好的诊断准确性[8],临床实用性较高。在个体化治疗方面,基于SCT多参数图像的放射组学模型对非小细胞肺癌中PD-L1的表达状态具有更高的预测性能[9],这项研究不仅体现了SCT在分子分型上的优势,也为个体化治疗策略的制订提供了支持。此外,SCT可在减少对比剂使用的同时保证诊断精度,从而降低患者风险,适合需要个体化扫描方案的患者[10]。
尽管SCT在诊断精度和功能成像方面具有明显优势,但因其设备和维护成本较高,且低剂量条件下图像噪声较难等原因,难以在临床推广使用。未来研究应在降低成本和控制噪声的基础上,进一步提升SCT的临床应用价值。
3 本专题SCT研究概要随着SCT技术的发展,以及在医学影像领域研究的增多和临床实践的深入,其应用范围也在逐渐扩大。为进一步提高广大影像工作者、临床医师及研究人员对SCT的认识,本刊特推出SCT临床研究专题,以期提供SCT多维度研究结果,供广大读者参考。
专题共收录7篇研究报道,涵盖头颈部鳞状细胞癌、甲状腺结节、肺癌、肝细胞癌、泌尿系CT造影、胰腺疾病和胃癌MSI病灶等多方面内容,着重讨论了SCT技术在无创、定量、精准的影像学指标构建及其在不同临床场景下的应用价值。结果表明,多参数影像技术不仅能作为早期病理分型和分子生物标志物预测的精确工具,还能在临床治疗决策中发挥重要作用。研究也进一步探讨了多模态影像技术联合应用的优势,以及如何优化影像质量和控制辐射剂量,以推动上述技术在临床中的广泛应用和推广。
本期刊载的各SCT研究结果虽在样本量、技术平台及参数选择上存在一定差异,但均体现出以下共性趋势:①多参数联合应用,单一影像指标往往存在局限性,联合应用多项定量参数或与血清学指标相结合,有助于提高诊断准确性;②技术优化与剂量控制,如CT泌尿系成像研究中,通过分段注射及低能级VMI重建,有效实现了图像质量与辐射剂量、对比剂用量的平衡[10];③无创精准诊断,各项研究均致力于构建无创、定量、可重复的影像学指标,为术前分型、预后评估和个体化治疗提供依据。
综上所述,本期SCT研究专题展示了多参数影像技术在疾病分型、病理预测及个体化治疗中的应用前景。SCT系列研究不仅为临床诊断提供了新思路,也为未来多模态影像技术的应用和推广奠定了基础。展望未来,SCT技术有望在精准医学和综合影像诊断中发挥更为重要的作用。
[1] |
CHIRO G D, BROOKS R A, KESSLER R M, et al. Tissue signatures with dual-energy computed tomography[J]. Radiology, 1979, 131(2): 521-523. |
[2] |
RAJIAH P, PARAKH A, KAY F, et al. Update on multienergy CT: physics, principles, and applications[J]. Radiographics, 2020, 40(5): 1284-1308. |
[3] |
LI Y, YOUNIS M H, WANG H, et al. Spectral computed tomography with inorganic nanomaterials: state-of-the-art[J]. Adv Drug Deliv Rev, 2022, 189: 114524. |
[4] |
ZHENG W, MU R, QIN X, et al. Spectral computed tomography parameters could be surrogate imaging markers to detect early perfusion changes in diabetic kidneys[J]. Quant Imaging Med Surg, 2023, 13(9): 6116-6128. |
[5] |
ZHU Y, WANG P, WANG B, et al. Dual-layer spectraldetector CT for predicting microsatellite instability status and prognosis in locally advanced gastric cancer[J]. Insights Imaging, 2023, 14(1): 151. |
[6] |
LI M, FAN Y, YOU H, et al. Dual-energy CT deep learning radiomics to predict macrotrabecular-massive hepatocellular carcinoma[J]. Radiology, 2023, 308(2): e230255. DOI:10.1148/radiol.230255 |
[7] |
MA X, XU M, TIAN X J, et al. A Retrospectively study: diagnosis of pathological types of malignant lung tumors by dual-layer detector spectral computed tomography[J]. Technol Cancer Res Treat, 2022, 21: 15330338221074498. DOI:10.1177/15330338221074498 |
[8] |
LEE D H, LEE Y H, SEO H S, et al. Dual-energy CT iodine quantification for characterizing focal thyroid lesions[J]. Head Neck, 2019, 41(4): 1024-1031. DOI:10.1002/hed.25524 |
[9] |
ZHENG X X, MA Y Q, CUI Y Q, et al. Multiparameter spectral CT-based radiomics in predicting the expression of programmed death ligand 1 in non-small-cell lung cancer[J]. Clin Radiol, 2024, 79(4): e511-e523. |
[10] |
CAO J, LENNARTZ S, PISUCHPEN N, et al. Attenuation values on virtual unenhanced images obtained with detector-based dual-energy computed tomography: observations on single- and split-bolus contrast protocols[J]. Abdom Radiol (NY), 2022, 47(9): 3019-3027. |