双能CT在克罗恩病中的研究进展
2025-03-17 来源:国际医学放射学杂志

作者:黎均琳,李康,重庆市人民医院放射科

 

克罗恩病(Crohn’s disease, CD)是一种慢性、透壁性、炎症性肠病,该病特点是活动-缓解-活动,当长期炎症刺激引起肠腔狭窄、穿孔、瘘管等严重并发症时,通常需要手术治疗。目前CD 主要依赖药物控制疾病活动,因此在长期药物治疗中,需要不断监测治疗反应以调整临床用药。

 

肠镜是监测CD治疗反应的主要检查方法,但该检查属有创性,且不能通过肠腔严重狭窄的肠段。CT 小肠成像、MR小肠成像(MR enterography, MRE)等无创性影像学检查主要依靠除了肠壁厚度之外的其他形态学特征,如溃疡、肠壁过度强化、梳齿征、爬行脂肪等,这些参数依赖于放射科医师的经验,主观性强,观察者一致性差。

 

双能CT(dual energy CT, DECT)采用2 个不同的X 线光谱同时扫描,从而获得2 种不同能谱的数据,再对数据进行后处理分析以提供定量信息。目前应用于CD 的DECT 技术主要有虚拟单能谱影像(virtual monoenergetic images, VMI)、密度图、能谱曲线等。DECT 通过一次扫描即可获得多种定量参数,例如碘浓度(iodine concentration,IC)、标准碘浓度(normalized iodine concentration, NIC)、能谱曲线斜率(λHU)、标准水浓度(normalized water concentration, NWC)以及有效原子序数等。

 

近年来DECT 已逐渐应用于CD 诊断与鉴别诊断、活动性与严重程度评估等方面,在疗效评估及预后预测方面也发挥了作用。本文就DECT 在CD 中的研究进展予以综述。

 

1. DECT 在CD 中的应用

 

1.1 诊断与鉴别诊断

 

CD 病程会影响疾病预后,因此早期准确诊断有利于疾病管理。有文献报道VMI 可以通过改善影像质量显著提高肿瘤诊断效率,这在CD 中也同样适用。Xiao 等研究发现除了90、100 keV 之外,在40~80 keV 时CD 病人病变肠壁的CT值明显增加;在动脉期60 keV影像中,CT值诊断效能最佳。

 

Chen 等研究结合VMI 与常规CT 影像,结果发现诊断效能从0.82 提高到0.88。以上研究表明VMI 可以通过改善影像质量,显著提高诊断效能。另有研究报道脂肪分数(fat fraction,FF)也可用于CD 病变的检出,当FF 阈值<0.83 时,诊断病变肠段的受试者操作特征(ROC)曲线的曲线下面积(AUC)达0.91,诊断病变的效能最佳,但判断病变的活动性时,AUC 仅为0.59,这可能是因为黏膜下脂肪沉积是长期慢性炎症刺激的结果,因此FF 诊断CD 活动性的效能不佳。de Kock 等的研究结果也证实了这一结果。

 

综上所述,VMI、FF 有助于诊断CD,其中FF 是基于DECT 进行脂肪定量的一个参数,它可以提供不受对比剂影响的客观结果。因此,FF 有望成为CD 诊断最客观的参数。非特异性回肠末端炎症(nonspecific terminal ileitis, NTI)是发生在回肠末端的非特异性炎症,与CD 和肠结核(intestinal tuberculosis, ITB)鉴别困难,误诊通常会引起不必要的手术及治疗错误,不利于疾病管理。

 

Xu 等对122 例NTI 病人进行分析,结果发现NIC 值可对CD、NTI 及ITB 进行鉴别(NIC值,CD>ITB>NTI)。可能是由于CD 活动时,肠壁血管增多、扩张形成“梳齿征”,其NIC 值远高于NTI[(0.34±0.09)和(0.15±0.04)];ITB 属于长期慢性炎症,病变主要沿着肠壁供血动脉分布,其血供也较CD 差。

 

由此可见,NIC 可间接反映3 种疾病中的血供。溃疡性结肠炎与CD 同属于炎性肠病,其诊疗方式有所不同。徐锡涛等采用爬行脂肪的λHU和NWC 建立logistic 回归模型鉴别溃疡性结肠炎和CD,发现当临界值为0.37 时,敏感度及特异度分别为90.9%、86.7%。这些研究证实DECT 参数能有效鉴别CD 与其他引起肠道损伤的疾病,对疾病精准治疗有重要意义。

 

1.2 活动性及严重程度评估

 

明确CD 活动性与严重程度有利于指导临床用药。黏膜过度强化是CD 活动的敏感特征之一。目前研究大多集中于分析肠壁定量特征,几乎所有DECT 在CD 的相关文献均报道了受累节段中有较高的IC、NIC 和λHU。

 

Dane 等利用半自动测量软件进行研究发现,用于CD 诊断的最小IC 临界值为2 mg/mL,另外对不同严重程度病变肠段的λHU进行研究,结果发现轻度病变的λHU高于正常节段(分别为2.95±0.53 和1.4±0.43),在重度病变肠段中更高(4.1±0.67)。随后,Dane 等以16 例CD 病人的病理结果为金标准,对病变肠段NIC 进行分析,发现NIC 可作为CD 活动性的影像学标志物,当动脉期NIC 阈值为0.2 时,诊断活动性肠段的敏感度、特异度和准确度均达到最高,分别为100%、86%、95%。

 

在这项研究中NIC 能够确定炎症的存在,但不能评估病变严重程度,这可能是由于该研究首次采用病理结果作为金标准,存在肠镜-影像-病理标本不匹配的问题,未来需要更多可重复性研究去探索影像与病理一致性。Peng等利用NIC 评估病变肠段的严重程度发现,轻度CD 病变的NIC 为(0.33±0.08),重度病变为(0.44±0.06)。

 

王春龙等研究也发现除动脉期CT 值外,所有的DECT 参数均与CD 严重程度呈正相关,其中门静脉期NIC 是评估CD 重度活动的最佳参数。上述研究中DECT 参数阈值存在差异,可能是由于研究采用的病灶勾画方式(手动或半自动)不同,其次活动性与严重程度评估标准的不同也可能导致这种差异,另外DECT 扫描设备及技术的差异也不容忽视。

 

目前除了采用DECT 定量分析CD 肠壁,也可利用DECT 分析爬行脂肪来评估CD 活动性及严重程度。肠系膜周围脂肪增生被称作爬行脂肪,脂肪组织分泌炎性及免疫介质,在CD 的炎症发展中有着重要作用,最新研究证实了内脏脂肪在评估CD活动性及严重程度中的作用。肉眼观察周围脂肪的密度来判断炎症严重程度主观性强,早在2018 年徐锡涛等就发现CD 病人的爬行脂肪λHU随病变严重程度增加而升高。

 

在2022 年许兴园等的研究中也发现爬行脂肪λHU 可评估CD 严重程度;他们还对NIC 及NWC 进行分析,结果发现两者也可用于预测中重度CD,且三者的AUC 值显著高于内脏脂肪面积/皮下脂肪面积,其中λHU 的诊断效能最佳。虽然相关文献报道较少,但DECT 为爬行脂肪提供了一种新的定量方法,未来需要更多的研究来证实其效能。

 

目前关于CD 活动性及严重程度评估存在的问题是活动期与缓解期、轻度与中重度病变之间的定量参数阈值尚无统一标准,可能是由于研究设备、扫描技术、对比剂流率以及个体血流速度存在差异等原因所致。未来可通过统一可调节的差异(如设备、技术等)来探索DECT 多参数在定量评估CD 活动性与严重程度的作用。

 

1.3 疗效评估与预后预测

 

黏膜愈合(mucosal healing, MH)是CD 病人目前公认的长期治疗目标。有文献报道MRE 及CTE 与肠镜检查结果的一致性较好,可利用MRE 及CTE 替代肠镜评估病人的疗效。Zhu 等通过对94例经英夫利昔单抗治疗后的活动性CD 病人的内镜下黏膜状态的分析发现,NIC 有助于疗效评估,区分MH 和非MH 最佳NIC 阈值为0.448,联合NIC 和粪便钙卫蛋白也可用于区分CD 病人中MH 与非MH。一项回顾性队列研究发现CD 病人5 年住院率达到36.3%,手术治疗率达22.4%。因此早期预测不良预后可对CD进行疾病管理。

 

Dane 等对21 例CD 病人的IC 进行分析发现,住院/手术组的最大碘浓度比例显著高于药物治疗组和无干预组,研究结果表明IC 可以预测CD 不良预后的风险,可作为预测CD 病人治疗管理的影像学标志物。虽然目前关于DECT 评估疗效及预测疾病风险的相关文献较少,但是上述研究提示DECT 具有应用潜能。目前尚无利用DECT 预测CD 术后复发风险的研究报道,有待进一步探索。

 

2. DECT 的优势

 

2.1 DECT 和传统CT

 

DECT 较传统CT 具有病变检出率高、辐射剂量低等优点。Lee 等发现使用40 keV 的VMI 对比噪声比最佳。Guler 等研究得到了同样的结果。对于CD 病人而言,在40 keVVMI 影像处信噪比最佳,并且在70 keV VMI 处得到最佳对比噪声比。对于以青中年好发的CD 病人,辐射剂量是其在长期监测中较为注重的问题。

 

DECT较常规CT 有更低的辐射剂量,在过去几年中,锡过滤、自动剂量调整和图像去噪技术(例如迭代和最近的深度学习重建算法)的出现,促进了DECT 的辐射剂量优化。另有研究发现,虚拟扫描可以取代传统的平扫,从而显著减少扫描时间和辐射剂量。综上,对于CD 病人,DECT 较传统CT 是更好的检查手段。

 

2.2 DECT 和MRI

 

MRI 较CT 检查具有更高的软组织分辨力,可实现无创、无辐射性监测。研究显示MRE 发现CD 活动的敏感度及特异度可达到83%和93%。MRE 是青少年CD 病人定期监测的主要工具。MRE 是多序列成像,可显示清楚肠瘘、溃疡等病变。对于有肠道狭窄的病人,磁化传递成像、扩散加权成像等可能区分狭窄性质,有助于确定治疗方案。但是MRE 价格昂贵、检查复杂,且对于部分有幽闭恐惧以及金属植入的病人并不适用。另外,部分医疗中心受限于经济条件,难以进行MRE检查。

 

对于需要长期监测治疗反应的CD 病人,反复MRE 检查可能给病人带来很大的经济及心理负担。一些研究表明,焦虑、抑郁以及心理压力是CD病人疾病进展的因素。相比之下,DECT 具有低辐射、操作简便、价格相对低廉等优点,适于病人的疾病管理。综上,DECT 和MRI 检查各有优劣,临床应进行个体化评估,为病人选择合适的检查方法。

 

3.小结与展望

 

DECT 在CD 的诊断与鉴别诊断、活动性以及严重程度评估中有一定的应用价值,但是几乎所有的参数都是手动测量,未来可能开发半自动或全自动测量软件,实现准确测量、精准诊断,为临床治疗提供影像学依据。另外,目前尚没有采用DECT 预测CD 复发的相关研究,未来可结合基因诊断、人工智能等技术进行评估,对CD 进行无创监测、早期预测以提供合适的疾病管理策略。

 

来源:黎均琳,李康.双能CT在克罗恩病中的研究进展[J].国际医学放射学杂志,2024,47(01):70-73+87.


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