Abstract
Mål
For å vurdere den diagnostiske verdien av dual energi spektral CT bildebehandling for tykktarmskreft gradering bruker målingene kvantitative jod tetthet i både arteriell fase (AP) og venøs fase (VP)
Metoder
81 pasienter med kolorektal kreft ble delt inn i to grupper basert på deres patologiske funn: a. lav karakter gruppe herunder brønnen (n = 13) og moderat differensierte kreft (n = 24), og en høy grad av gruppe inkludert dårlig differensiert (n = 42) og signet ring celle lungekreft (n = 2). Jod tetthet (ID) på lesjonene ble avledet fra den jod-baserte materiale dekomponering (MD) bilde og normalisert til den i iliopsoas for å oppnå normalisert jod tetthet (NID). Forskjellen i ID og NID mellom AP og VP ble beregnet.
Resultater
ID og NID verdier av lav karakter kreft gruppen var, 14.65 ± 3.38mg /ml og 1,70 ± 0,33 i AP, og 21,90 ± 3.11mg /ml og 2,05 ± 0,32 i VP, henholdsvis. ID og NID verdier for høy klasse kreft gruppen var 20.63 ± 3.72mg /ml og 2,95 ± 0,72 i AP og 26.27 ± 3.10mg /ml og 3,51 ± 1,12 i VP, henholdsvis. Det var signifikant forskjell for ID og NID mellom lav karakter og høy grad av kreftgrupper i både AP og VP (alle p 0,001). ROC analyse indikerte at NID på 1,92 i AP gitt 70,3% sensitivitet og 97,7% spesifisitet i differensiere lav karakter kreft fra høy klasse kreft.
Konklusjoner
kvantitativ måling av jod tetthet i AP og VP kan gi nyttig informasjon til å skille lav karakter tykktarmskreft fra høy klasse tykktarmskreft med NID i AP gir størst diagnostisk verdi
Citation. Gong Hx, Zhang Kb, Wu LM, Baigorri BF, Yin Y, Geng Xc , et al. (2016) Dual Energy Spectral CT Imaging for tykktarmskreft Gradering: en forstudie. PLoS ONE 11 (2): e0147756. doi: 10,1371 /journal.pone.0147756
Redaktør: Gayle E. Woloschak, Northwestern University Feinberg School of Medicine, USA
mottatt: 10 juli 2015; Godkjent: 07.01.2016; Publisert: 9. februar 2016
Copyright: © 2016 Gong et al. Dette er en åpen tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet:. Dataene er tilgjengelig fra Figshare (DOI: 10,6084 /m9.figshare.2067018).
Finansiering:. Denne studien ble støttet av National Basic Research Program of China (. no 2012CB932600) og Shanghai Ledende akademisk disiplin Project (ingen S30203 )
konkurrerende interesser:. forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
tykktarms~~POS=TRUNC kreft~~POS=HEADCOMP (CRC) har blitt en svært vanlig ondartet svulst og en av de. viktigste årsakene til kreft-relaterte dødsfall i vestlige land [1] og flere så i Kina de siste årene. Den 5-års overlevelse etter kirurgisk inngrep er ca 50% [2]. De fleste studier har fokusert på tykktarmskreft iscenesettelsen [3-7]. Imidlertid har få studier undersøkt tumor gradering. Tumor klasse tett knyttet til grad av malignitet. En høyere svulst grad antyder en dårligere prognose og redusert tumor celledifferensiering. Dette innebærer også en enklere mulighet til å spre og høyere rate av tilbakefall [8]. Adenocarcinoma er den vanligste typen av tykk- og endetarmskreft. I henhold til den fjerde utgaven av WHO klassifisering av tumor i fordøyelsessystemet [9], er adenokarsinom gradert hovedsakelig på grunnlag av omfanget av kjertel utseende, og bør være delt inn i brønnen, moderat og dårlig differensiert typer. En annen metode for klassifisering er å dele kreft i lavgradig (omfatter vel og moderat differensierte adenokarsinomer) og høyverdig (inkludert dårlig differensierte adenokarsinomer og udifferensierte karsinom). Dårlig differensierte adenokarsinomer bør vise minst noen kjertel formasjon eller slimproduksjon; tubuli er vanligvis uregelmessig foldet og forvrengt. For denne studien vi ansatt sistnevnte klassifiseringsmetoden.
Moderne bildeteknologi gjør det mulig for deteksjon og ikke-invasiv iscenesettelse av sykdom. Store tumorer kan påvises ved konvensjonell barium klyster, mens luft-kontrast radiografi forbedrer visualiseringen av mindre avanserte lesjoner. Undersøkelser som CT, MR, og transrectal ultralyd, tillater for vurdering av lokal tumorinvasjon og tilstedeværelsen av lokoregionalt og fjernmetastaser [10]. Men svulsten gradering forskning gjennom CT bildebehandling er sjelden for manglende måling kvantitative tetthet. Dual energi spektral CT (DEsCT) ble nylig introdusert som en fremgangsmåte for å fremme diagnostikk. Forskjellig fra tidligere doble energi nærmer seg, anvender DEsCT en enkelt røntgenrør som produserer to-energispektra gjennom hurtig alternerende høy og lav rørspenning [11, 12]. Spectral CT produserer et materiale dekomponering (MD) image par (f.eks vann- og jod basert materiale nedbrytings bilder) for nøyaktig kvantifisering materialtetthet. Målet med denne studien er å vurdere muligheten og diagnostisk verdi av dual energi spektral CT bildebehandling for tykktarmskreft gradering ved hjelp av målinger de kvantitative jod tetthet fra MD-bilder i både arteriell fase (AP) og venøs fase (VP).
Materialer og metoder
Pasient befolkningen
Denne retrospektive studien ble godkjent av Renji sykehus Institutional Review board, og skriftlig informert samtykke ble innhentet. Totalt 81 pasienter gjennomgikk CT med spektral avbildning mellom februar 2010 og oktober 2013 (46 menn, 35 kvinner, gjennomsnittsalder, 62,3 år). Etter CT bildebehandling, ble alle pasienter behandles kirurgisk med standard patologiske gradering. Denne kohorten inkluderte 13 tilfeller av høyt differensiert adenokarsinom, 24 tilfeller av moderat differensiert adenokarsinom, 42 tilfeller av dårlig differensiert adenokarsinom og 2 tilfeller av signetring celle kreft. Udifferensiert kolon adenokarsinom pasienter ble ikke inkludert fordi ingen slike tilfeller er samlet i vår studie. Pasientene ble delt inn i lav og høy grad av grupper basert på de patologiske funn. Karakteren kreft gruppen lavt inkludert godt differensiert kolon adenokarsinom og moderat differensiert colon adenokarsinom. Den høye grad av kreft gruppe inkludert dårlig differensiert kolon adenokarsinom og signetring celle kreft.
Pasient forberedelse for spektral CT scan
Alle pasientene gjennomgikk standard rensende forberedelse. Pasientene ble bedt om å unngå produkter som inneholder fiber, og å begrense sitt kosthold til fisk, egg, kjøtt og melk tre dager før sin CT. Pasientene ble gitt polyetylenglykol muntlige avføringsmidler tjuefire timer før CT-undersøkelse. CT ble utført etter administrasjon av en 1-1.5L gravitasjon matet vann klyster (CT-WE), administrert i løpet av 3-4 minutter i liggende stilling, med oppblåsthet avhengig av pasientens komfort og toleranse.
CT undersøkelse protokollen
CT-skanning ble utført på en Discovery CT750HD (GE Healthcare, Wisconsin, USA) skanner. Den spiralformede skanne serien ble bestemt av en speider skanning, og inkludert hele magen fra membranene til symfyseprovokasjonstester. Etter speider scan, var en vanlig ikke-forsterket spiralformede scan oppnås ved 120 kVp. Pasientene ble deretter injisert med en total dose på 100-140mL (1,8 ml per kilo kroppsvekt) av ikke-ioniske joderte kontrastmateriale (Iopamidol 370 mg /ml, Shanghai Bracco sinus Phamaceutical Co., Ltd., Kina) med en hastighet på 3,5 ml /s, etterfulgt av 50 ml saltvann ved hjelp av en strøm injektor. Kontrastforsterket CT-skanning ble utført i den arterielle fase og venøs fase med spektral CT bildebehandling. Bolus sporing ble benyttet med den regionen av interesse plassert i aorta, og bilde-innhentings opprettet 7 s etter at signalet dempningen nådd den forhåndsdefinerte terskelen til 100 Hounsfield-enheter (HU) for den arterielle fase. En 45-sekunders forsinkelse ble benyttet som vene fase
En forhåndsdefinert spektral CT scan protokollen ble brukt som omfattet følgende parametre:. Tube strøm 600mA, portalrotasjonshastighet 0.6s, collimation 1.25mm, spiralformede banen 1.375, og skanning synsfelt (SFOV) 50cm. Bilder ble rekonstruert i prognose plass med 5 mm /5mm skive tykkelse og intervall for aksialbilder.
Dataanalyse
Alle CT-bildene ble gjennomgått av to erfarne radiologer som var blind for å presentere symptomer og endoskopisk resultater. Uenighet var sjeldent og løses ved felles re-evaluering. Materiale nedbrytings bilder ved hjelp av vann- og iodine- basis materialet paret ble rekonstruert fra den eneste spektral CT oppkjøpet. Jod tetthet (ID) på lesjonene ble avledet fra den jod-baserte MDCT bilder og normalisert til ID i iliopsoas (normalisert jod tetthet (NID) = ID (i lesjonen) /ID (i psoas)). Avkastningen størrelser varierte fra 35 mm
2 til 55mm
2 basert på lesjonen størrelse og form. ROIs ble plassert på solide regioner unngår områder med tydelige trekk ved cystisk eller nekrotisk endring. Målinger ble utført tre ganger ved tre påfølgende bildenivået, og middelverdiene ble beregnet. Konsistens i størrelse, form og plassering av ROI mellom de to fasene ble opprettholdt ved å laste bildene av dobbelt faser samtidig inn i arbeidsstasjonen, og ved å bruke kopier og lim funksjoner mellom fasene. Forskjellen på ID og NID mellom AP og VP i lave klasse kreftgrupper og høy klasse kreftgrupper ble beregnet (figur 1 og 2).
jod basert materiale nedbrytings bildene fra enkelt spektral CT oppkjøp (a) Koronale arteriell fase, (b) sagittal arteriell fase. (c) koronale venøs fase (d) sagittal venøs fase.
jod basert materiale nedbrytings bildene fra enkelt spektral CT oppkjøp (a) koronal arteriell fase, (b) sagittal arteriell fase. (c) koronale venøs fase (d) sagittal venøs fase.
Statistisk analyse
Jod tettheter ble presentert som middelverdier ± standardavvik (SD) . En to-utvalgs t-test ble utført for å sammenligne ID og NID i AP og VP av de ulike gruppene. Terskelverdier ble opprettet, og bestemmes av mottakeren opererer karakteristiske (ROC) kurver, og førte til de optimale verdier av sannsynligheter for å skille pasient i lav karakter gruppe fra høy klasse gruppen. Diagnostisk evne ble bestemt ved å beregne arealet under mottaker drift karakteristikk. Den beste følsomhet og spesifisitet, definert som den maksimale følsomhet og spesifisitet maksimal-verdier ble oppnådd ved hjelp av de optimale grenser. Alle data ble analysert ved hjelp av dedikerte statistisk programvare (SPSS for Windows, versjon 19.0). P-verdi på mindre enn 0,05 ble ansett som statistisk signifikant.
Resultatene
Colon oppblåsthet
Colon oppblåsthet ble bestemt ved å måle den største tverrsnittsdiameter (fra yttervegg til ytterste vegg) for hver kolon segment inkludert rektum, sigmoid colon, synkende kolon, tverrgående kolon, stigende kolon og cecum. Optimal avbildning tilkjennegitt at segmentet var godt oppblåst, med ensartet visualisering av tarmveggen, og en gjenkjennelig mønster fold. I vår studie, 97,53% (79/81) av pasientene ble optimalt oppblåst på CT-WE.
kvantitativ analyse
Evaluering av lav karakter kreft og høy klasse kreft i ID og NID er vist i figur 3 og 4. ID og NID verdier av lav karakter kreft var henholdsvis 14.65 ± 3.38mg /ml og 1,70 ± 0,33 i AP og 21.90 ± 3.11mg /ml, 2,05 ± 0,32 i VP. ID og NID verdier av høy klasse kreft gruppen var 20.63 ± 3.72mg /ml og 2,95 ± 0,72 i AP og 26.27 ± 3.10mg /ml og 3,51 ± 1,12 i VP, henholdsvis. Det var en betydelig forskjell for ID og NID mellom lav karakter og høy klasse kreftgrupper i både AP og VP (alle p 0,001)
Bruke ROC analyse, vi fikk den. terskler for ID og NID å optimalisere både sensitivitet og spesifisitet for å differensiere lav karakter kreft fra høy klasse kreft. Vi sammenlignet ROC kurver av ID og NID både i AP og VP (Fig 5, tabell 1). Blant dem, NID i AP gitt den høyeste verdien av arealet under kurven (AUC) for ROC studie (p 0,001). Ved hjelp av terskelverdien på 1,92 for NID i AP, kunne man få følsomheten til 70,3% og spesifisitet på 97,7% med AUC = 0,95.
ROC analyse indikerte at normalisert ID (NID) på 1,92 i arteriell fase (VG Nett) gitt 70,3% i følsomhet og 97,7% i spesifisitet i differensiere lav gradert kreft fra høy klasse kreft med området-under-kurven (AUC) av 0,953.
Diskusjoner
Tykktarmskreft kreft~~POS=HEADCOMP er den vanligste fordøyelses kreft i mange land [13-17]. Diagnosen er vanligvis basert på invasiv koloskopi, som gir direkte visualisering av lesjoner og gir mulighet for biopsi. Nylige forbedringer i CT er tillatt for minimal invasiv tykktarmen evaluering ved en betydelig reduksjon i kostnader og risiko pasient. En kritisk tekniske krav for CT evaluering av tykktarmen er full distensjon av en renset lumen med fullstendig skille intestinal vegger. I vår studie fikk alle pasienter CT-WE for tarm distensjon, med 97,53% optimalt avbildes. To pasienter som ikke klarte å gjennomgå en optimal avbildning på grunn av en mislykket klyster. Fordi disse to pasientenes kolon lesjoner var opplagt, ble diagnosen ikke berørt. Luminal kollaps eller ufullstendig colonic fylling kan føre til falske negative resultater som polypper og små kolorektal tumorer kan være skjult [18]. Imidlertid CT-VI tilbudt excellect visualisering av colonic veggen på grunn av parietal forbedring av jod derimot, i tillegg til god kontrast mellom vegg, vannfylte lumen, og pericolic fett [19].
I motsetning til konvensjonelle CT-avbildning som produserer bare polykromatisk CT-tall bilder, dual energi spektral CT oppkjøpet er en roman avbildningsteknikk som genererer monokromatiske og materielle nedbrytings bilder. Dette oppnås ved hurtig vekslende høye og lave spenninger rør på tilstøtende visninger under gantry rotasjon. De monokromatiske bilder gir bedre kontrast oppløsning enn konvensjonelle polykromatisk bilder, mens materialnedbrytings bilder gir målingen materialtetthet. Kvantitativ jod tetthetsmålingen kan brukes til å differensiere lav og høy grad av kolorektal karsinom. Selv om skanningsparametere var konsekvent i alle pasienter, individuelle forskjeller var tilstede. For å minimere disse forskjellene ble beregnet NID bortsett fra absolutt jod tetthet. Ifølge våre resultater, lav karakter kreft ID i AP og VP var 14.65 ± 3.38mg /ml og 21.90 ± 3.11mg /ml. Lav grad kreft er NID i AP og VP var 1,70 ± 0,33 og 2,05 ± 0,32, henholdsvis. Høy klasse kreft ID i AP og VP var henholdsvis 20,63 ± 3,72 mg /ml og 26,27 ± 3,10 mg /ml,. Høy klasse kreft er NID i AP og VP var 2,95 ± 0,72 og 3,51 ± 1,12, henholdsvis. Det var signifikant forskjell for ID eller NID mellom lav karakter og høy klasse kreft i AP eller i VP (p 0,001). Høy klasse kreft har høyere jod tetthet enn lav karakter kreft. Andre deler av svulsten hadde lignende rapporter om blodtilførsel og tumor gradering [20, 21]. Bruke ROC analyse, fikk vi tersklene for ID og NID å optimalisere både sensitivitet og spesifisitet for å differensiere lav karakter fra høy klasse kreft. Mottaker som opererer karakteristisk analyse viste at arealet under ROC-kurven for NID i AP var størst. Den diagnostiske verdien av NID i AP var best for å skille lav karakter og høy klasse kreft. Når diagnostisk terskel for NID i AP var 1,92, var sensitiviteten 70,3% og spesifisiteten var 97,7%. Den diagnostiske verdien av NID i AP var bedre enn de tre andre verdier for å differensiere lav karakter fra høy klasse kreft.
De fleste tidligere radiologiske studier som evaluerte svulst gradering innebærer MR avbildning [22-24]. Patologisk angiogenese, utløst av aktivering av visse cellulære signalveier, er ansett som en nøkkelfaktor for solide svulster å utvikle seg, vokse, og metastaserer [25]. Kolorektal kreft er funnet sterkt assosiert med angiogenese, og ondartet rektal svulstvev har generelt større angiogen aktivitet enn normalt rektal vev [26-29]. GSI er en ikke-invasiv avbildningsteknikk demonstrere jod tetthet avviket mellom lav karakter og høy klasse kreft grupper. Jod tetthet var assosiert med konsentrasjon kontrast i fartøyer som kan uttrykke blodkar tetthet, tumor-aktivitet, og invasjon. Som sådan, er GSI en potensiell verktøy for å utsette angiogenese og metabolsk aktivitet i rektal adenokarsinom. Materialnedbrytings bilder i spektral CT bildebehandling generere kvantitative materialtetthet, for eksempel jod tetthet. Disse målingene kan gi en alternativ metode for å direkte vurdere svulst behandling og kjemoterapi respons.
Flere begrensninger finnes i denne studien. Først gjenspeiler denne undersøkelsen våre foreløpige resultater i et lite utvalg av pasienter. I lav karakter gruppen, ble bare dårlig differensiert kolon adenokarsinom og signetring cell carcinoma inkludert. Andre tumorer som medullært karsinom, carcinosarcoma, etc, ikke ble vurdert. Dette kan påvirke resultatene. For det andre, ytterligere kliniske studier må utføres for å bekrefte våre kvantitative data siden jod tetthet kan være påvirket av injeksjons parametere og hjerte-status. Dette ble delvis motvirket av å bruke normalisert jod tetthet som minimert individuelle forskjeller og dermed redusert feil. Tredje, Rois ble plassert så langt intralesjonalt som mulig å forbedre nøyaktigheten, men skive valg kan påvirke utfallet. Selv om den gjennomsnittlige jod tetthetsverdi ble beregnet, måling avvik kan ikke helt unngås. Endelig ble denne studien fokusert på bruk av kvantitativ måling generert ved hjelp av CT-spektral avbildning. Den kvantitativ vurdering av iodine- og vannbaserte bilder kan vurderes i fremtidige studier for å fastslå klinisk verdi.
Konklusjoner
Spectral CT bildebehandling generert materialet nedbrytings bilder for kvantitativ skildring av tykk- og endetarmskreft. Den kvantitative måling av jod tetthet og normalisert jod tetthet i AP og VP kan gi nyttig informasjon til å skille lav karakter svulster fra svulster høy klasse. NID i AP var bedre enn de tre andre verdier, og gitt mer informasjon for klinisk diagnose og dermed behandling.
Takk
Takk for Dr. Li Jianying teknisk støtte i forståelsen spektral CT bildebehandling og i redigere manuskriptet. Denne studien ble støttet av National Basic Research Program of China (nr. 2012CB932600) og Shanghai Ledende akademisk disiplin Prosjekt (nr. S30203).
