Abstract
Objetivos
Para avaliar o valor diagnóstico de dupla energia de imagem espectral CT para gradação de câncer colorretal utilizando as medições quantitativas densidade iodo em ambos fase arterial (PA) e fase venosa (VP )
Métodos
81 pacientes com câncer colorretal foram divididos em dois grupos com base nos achados patológicos:. um grupo de baixa qualidade incluindo também (n = 13) e câncer moderadamente diferenciado (n = 24) e um grupo de alta qualidade, incluindo câncer de células anel de sinete pouco diferenciado (n = 42) e (n = 2). densidade de iodo (ID) nas lesões foi derivada a partir da imagem a decomposição de materiais à base de iodo (MD) e normalizadas para que no músculo psoas iodo para se obter a densidade normalizada (NID). foi calculada a diferença de ID e NID entre AP e VP.
Resultados
Os valores de ID e NID do grupo com câncer de baixo grau foram, 14,65 ± 3.38mg /ml e 1,70 ± 0,33 no AP, e 21,90 ± 3.11mg /ml e 2,05 ± 0,32 em VP, respectivamente. Os valores de ID e NID para o grupo de câncer de alto grau foram 20,63 ± 3.72mg /ml e 2,95 ± 0,72 no AP, e 26,27 ± 3.10mg /ml e 3,51 ± 1,12 no VP, respectivamente. Houve diferença significativa para o ID e NID entre os grupos de câncer de alto grau de baixo grau e em ambos AP e VP (todos p 0,001). análise ROC indicou que NID de 1,92 no AP fornecida 70,3% de sensibilidade e 97,7% de especificidade na diferenciação entre câncer de baixo grau de câncer de alto grau.
Conclusões
A medição quantitativa da densidade de iodo em AP e VP pode fornecer informações úteis para diferenciar baixo câncer colorretal grau de câncer colorretal alto grau com NID no AP proporcionando o maior valor de diagnóstico da
Citation:. Gong Hx, Zhang Kb, Wu LM, Baigorri BF, Yin Y, Geng Xc , et ai. (2016) Dupla Energia Spectral CT Imaging para Colorectal Cancer Grading: Estudo Preliminar. PLoS ONE 11 (2): e0147756. doi: 10.1371 /journal.pone.0147756
editor: Gayle E. Woloschak, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Estados Unidos
Recebido: 10 de julho de 2015; Aceito: 07 de janeiro de 2016; Publicação: 09 de fevereiro de 2016
Direitos de autor: © 2016 Gong et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados
Data Availability:. Os dados são disponível a partir de Figshare (DOI: 10,6084 /m9.figshare.2067018).
Financiamento:. Este estudo foi apoiado pelo Programa Nacional de Pesquisa básica da China (. não 2012CB932600) e Shanghai Leading Academic Projeto Disciplina (sem S30203 )
CONFLITO dE iNTERESSES:. os autores declararam que não existem interesses conflitantes
Introdução
o câncer colorretal (CRC) tornou-se um tumor maligno muito comum e um dos. principais causas de morte relacionada ao câncer nos países ocidentais [1] e mais ainda na China nos últimos anos. A taxa de sobrevida em 5 anos após a intervenção cirúrgica é de aproximadamente 50% [2]. A maioria dos estudos têm-se centrado no estadiamento do câncer colorretal [3-7]. No entanto, poucos estudos avaliaram classificação tumor. o grau do tumor se relaciona intimamente com grau de malignidade. Um grau do tumor maior sugere um pior prognóstico e reduziu a diferenciação das células do tumor. Isto também implica uma capacidade mais fácil de metástase e maior taxa de recorrência [8]. O adenocarcinoma é o tipo mais comum de câncer colorretal. De acordo com a quarta edição de Classificação da OMS de tumores do sistema digestivo [9], o adenocarcinoma é classificada principalmente em função do grau de aparência glandular, e deve ser dividido em tipos bem, moderadamente e pouco diferenciados. Outro método de classificação é dividir o câncer em baixo grau (englobando adenocarcinomas bem e moderadamente diferenciados) e de alta qualidade (incluindo adenocarcinomas pouco diferenciados e carcinomas indiferenciados). Mal adenocarcinomas diferenciados deve mostrar, pelo menos, alguma formação de glândula ou produção de muco; túbulos são tipicamente irregular dobrado e distorcida. Para este estudo foi utilizado o método de classificação último.
A tecnologia de imagem moderna permite a detecção e estadiamento não invasivo da doença. tumores grandes podem ser detectado por enema de bário convencional, enquanto o ar-radiografia de contraste melhora a visualização de lesões menos avançados. Exames, como tomografia computadorizada, ressonância magnética e ultra-sonografia transretal, para permitir a avaliação da invasão local do tumor ea presença de metástases loco-regionais e distantes [10]. Mas a pesquisa classificação tumor através de imagens CT raramente é por falta de medição de densidade quantitativa. Dupla CT espectral de energia (DEsCT) foi recentemente introduzido como um método de promover as capacidades de diagnóstico. Diferente das abordagens de dupla energia anteriores, DEsCT emprega um tubo de raio-x única produzindo espectros de dupla energia através rapidamente alternada de alta tensão e baixa tubo [11, 12]. Spectral CT produz um par da imagem a decomposição de materiais (MD) (por exemplo, água e material de imagens de decomposição à base de iodo) para a quantificação precisa a densidade do material. O objetivo deste estudo é avaliar a viabilidade e valor de diagnóstico da energia de imagem de dupla espectral CT para gradação de câncer colorretal utilizando as medições quantitativas densidade de iodo a partir de imagens MD, tanto na fase arterial (PA) e fase venosa (VP).
Materiais e Métodos
população de pacientes
Este estudo retrospectivo foi aprovado pelo Hospital Renji conselho de revisão institucional e consentimento informado por escrito foi obtido. Um total de 81 pacientes foram submetidos à tomografia computadorizada com imagem espectral entre fevereiro de 2010 e outubro de 2013 (46 homens, 35 mulheres, idade média, 62,3 anos). Na sequência de imagens CT, todos os pacientes foram tratados cirurgicamente com a classificação patológica padrão. Este estudo incluiu 13 casos de adenocarcinoma bem diferenciado, 24 casos de adenocarcinoma moderadamente diferenciado, 42 casos de adenocarcinoma pouco diferenciado, e 2 casos de câncer de células em anel de sinete. doentes com adenocarcinoma do cólon indiferenciado não foram incluídos porque nenhum desses casos foram coletadas em nosso estudo. Os pacientes foram divididos em grupos de baixo e alto grau, com base nos achados patológicos. O grupo de baixo grau de câncer incluídos adenocarcinoma de cólon bem diferenciado e moderadamente diferenciado adenocarcinoma de cólon. O grupo com câncer de alto grau incluiu pouco diferenciado adenocarcinoma de cólon e câncer de células anel de sinete.
A preparação do paciente para o CT espectral varredura
Todos os pacientes foram submetidos à preparação catártica padrão. Os pacientes foram orientados a evitar produtos que contenham fibras, e para restringir sua dieta para peixe, ovos, carne, leite e três dias antes da sua CT. Os pacientes foram administradas polietilenoglicol laxantes orais vinte e quatro horas antes do exame CT. O CT foi realizada após a administração de uma gravidade enema 1-1.5L alimentado água (CT-WE), administrado ao longo de 3-4 minutos em decúbito ventral, com dependentes de conforto do paciente e tolerância distensão.
CT protocolo de exame
tomografias foram realizadas em uma Descoberta CT750HD (GE Healthcare, Wisconsin, EUA) scanner. A faixa de varredura helicoidal foi determinada por uma varredura olheiro, e incluiu todo o abdómen dos diafragmas até a sínfise púbica. Após a verificação de olheiro, uma varredura helicoidal não-reforçada convencional foi obtido a 120 kVp. Os pacientes foram injectados com uma dose total de 100-140mL (1,8 mL por kg de peso corporal) de material de contraste iodado não iónico (Iopamidol 370 mg /mL; Xangai Bracco seno Phamaceutical Co., Ltd., China), a uma taxa de 3,5 ml /s, seguido por solução salina de 50 ml utilizando um injector de corrente. tomografia computadorizada com contraste foram realizados na fase arterial e venosa fase com imagens CT espectral. acompanhamento bolus foi utilizado com a região de interesse colocado na aorta, e a aquisição de imagem foi iniciado 7 s após a atenuação do sinal atingiu o limite predefinido de 100 unidades Hounsfield (HU) para a fase arterial. Um atraso de 45 segundos foi utilizado como fase venosa
Um protocolo TC espectral pré-definido foi utilizado que incluiu os seguintes parâmetros:. Tubo de 600mA de corrente, pórtico velocidade de rotação 0.6s, collimation 1,25 milímetros, passo de hélice 1.375, e campo de leitura de vista (SFOV) 50 centímetros. As imagens foram reconstruídas no espaço de projeção com 5mm de espessura /5 mm fatia e intervalo para imagens axiais.
A análise dos dados
Todos os exames foram analisados por dois radiologistas experientes que estavam cegos para que apresentem sintomas e endoscópica resultados. O desacordo foi pouco frequente e resolvidas por re-avaliação conjunta. imagens de decomposição de materiais utilizando a água e iodo par material de base foram reconstruídos a partir da aquisição única CT espectral. densidade de iodo (ID) nas lesões foi derivada a partir das imagens de TCMD à base de iodo e normalizados para o ID no músculo psoas (normalizado densidade de iodo (NID) = ID (em lesão) /ID (em psoas)). Os tamanhos de ROI variou de 35 mm
2 a 55 milímetros
2 com base no tamanho da lesão e forma. ROIs foram colocados em regiões sólidos evitando áreas com características óbvias da mudança cística ou necrosado. As medições foram realizadas três vezes em três níveis de imagem consecutivos, e os valores médios foram calculados. Consistência em tamanho, forma e posição da ROI entre as duas fases foi mantida por carregar as imagens das fases duplas simultaneamente na estação de trabalho e, ao utilizar as funções de copiar e colar entre as fases. A diferença de ID e NID entre AP e VP em grupos de baixa cancerosas de grau e grupos de câncer de alto grau foi calculada (figuras 1 e 2).
imagens material de decomposição à base de iodo de aquisição CT única espectral (a) Coronal fase arterial, (b) fase arterial sagital. (c) fase venosa coronal (d) fase venosa sagital.
imagens material de decomposição à base de iodo de aquisição espectral CT único (a) fase arterial coronal, (b) fase arterial sagital. (c) fase venosa coronal (d) fase venosa sagital.
a análise estatística
densidades
iodo foram apresentados como valores médios ± desvio padrão (SD) . Um teste-t de duas amostras foi realizada para comparar a identidade e NID em AP e VP dos vários grupos. valores-limite foram criadas e determinadas pela curva ROC (ROC), e levou aos valores ideais de probabilidades para diferenciar paciente no grupo de baixo grau do grupo de alto grau. capacidade de diagnóstico foi determinada por cálculo da área sob a curva ROC. A melhor sensibilidade e especificidade, definida como a máxima sensibilidade e especificidade valores máximos, foi obtido usando os limiares óptimas. Todos os dados foram analisados usando o software estatístico dedicado (SPSS para Windows, versão 19.0). Um valor de p inferior a 0,05 foi considerado estatisticamente significativo.
Resultados
Colon distensão
Colon distensão foi avaliada medindo o maior diâmetro transversal (de parede exterior para exterior parede) de cada segmento de cólon, incluindo o reto, cólon sigmóide, cólon descendente, cólon transverso, cólon ascendente e ceco. imagiologia óptima significado que o segmento foi bem distendido, com visualização uniforme da parede intestinal, e um padrão reconhecível dobra. Em nosso estudo, 97,53% (79/81) dos pacientes foram otimamente distendido no CT-WE.
análise quantitativa
Avaliação de câncer de baixo grau e câncer de alto grau em ID e NID é mostrado nas Figuras 3 e 4. os valores de ID e NID do câncer de baixo grau foram, respectivamente, 14,65 ± 3.38mg /ml e 1,70 ± 0,33 no AP, e 21,90 ± 3.11mg /mL, 2,05 ± 0,32 no VP. Os valores de ID e NID do grupo de câncer de alto grau foram 20,63 ± 3.72mg /ml e 2,95 ± 0,72 no AP, e 26,27 ± 3.10mg /ml e 3,51 ± 1,12 no VP, respectivamente. Houve uma diferença significativa para ID e NID entre os grupos de câncer de alto grau de baixo grau e em ambos AP e VP (todos p 0,001)
Usando a análise ROC, obtivemos a. limiares para identificação e NID para optimizar a sensibilidade e especificidade para a diferenciação de câncer de baixo grau de câncer de alto grau. Nós comparamos as curvas ROC de ID e NID tanto no AP e VP (Fig 5, Tabela 1). Entre eles, o NID em AP, desde que o valor mais elevado da área sob a curva (AUC) para o estudo ROC (p 0,001). Usando o valor limite de 1,92 para NID no AP, pode-se obter a sensibilidade de 70,3% e especificidade de 97,7%, com AUC = 0,95.
análise ROC indicou que normalizada ID (NID) de 1,92 em fase arterial (AP), desde 70,3% de sensibilidade e 97,7% na especificidade na diferenciação entre câncer de baixo classificados de câncer de alto grau com a área sob a curva (AUC) de 0,953.
Discussão
o cancro do cólon é o cancro digestivo mais comum em muitos países [13-17]. O diagnóstico é geralmente baseado na colonoscopia invasiva, o que proporciona a visualização direta das lesões e permite biópsias. As recentes melhorias no CT têm permitido para a avaliação do intestino grosso minimamente invasiva em uma redução substancial no custo e risco do paciente. A exigência técnica crítica para avaliação CT do intestino grosso está cheio distensão um lúmen limpo com separação completa das paredes intestinais. Em nosso estudo, todos os pacientes receberam CT-WE para distensão de alças intestinais, com 97,53% de forma otimizada trabalhada. Dois pacientes não se submeter a imagem ideal devido a um enema sem êxito. Por causa lesões no cólon estes dois pacientes eram óbvias, o diagnóstico não foi afetada. colapso luminal ou o enchimento do cólon incompleta pode levar a resultados falso-negativos como pólipos e tumores colorretais pequenas podem ser obscurecidos [18]. No entanto, CT-WE oferecido visualização excellect da parede do cólon devido ao aumento parietal pelo contraste de iodo, bem como um bom contraste entre a parede, lumen cheias de água e gordura pericólica [19].
Ao contrário de tomografia computadorizada convencional que produz apenas imagens CT-número policromáticos, energia aquisição dupla espectral CT é uma nova técnica de imagem que gera imagens de decomposição monocromáticas e materiais. Isto é conseguido por uma alternância rapidamente tensões elevadas e baixas de tubos em vista adjacentes durante a rotação do pórtico. As imagens monocromáticas proporcionar uma melhor resolução de contraste de imagens policromáticas convencionais, enquanto as imagens de decomposição de materiais oferecem medição de densidade material. medição da densidade de iodo quantitativos podem ser utilizados para diferenciar carcinoma colorrectal baixo e alto grau. Embora os parâmetros de digitalização foram consistentes em todos os pacientes, as diferenças individuais estavam presentes. A fim de minimizar essas diferenças, NID foi calculado com exceção da densidade de iodo absoluta. De acordo com nossos resultados, identificação de câncer de baixo grau no AP e VP foram 14,65 ± 3.38mg /ml e 21,90 ± 3.11mg /ml, respectivamente. NID de câncer de baixo grau no AP e VP foram 1,70 ± 0,33 e 2,05 ± 0,32, respectivamente. ID de câncer de alto grau em AP e VP foram 20,63 ± 3,72 mg /mL e 26,27 ± 3,10 mg /mL, respectivamente. NID de câncer de alto grau em AP e VP foram 2,95 ± 0,72 e 3,51 ± 1,12, respectivamente. Houve diferença significativa para o ID ou NID entre o câncer de alto grau de baixo grau e no AP ou em VP (p 0,001). câncer de alto grau apresenta maior densidade de iodo do que o câncer de baixo grau. Outras partes do tumor tinha os relatórios semelhantes sobre o fornecimento de sangue e classificação tumor [20, 21]. Usando a análise ROC, obtivemos os limiares para a identificação e NID para optimizar a sensibilidade e especificidade para a diferenciação de baixo grau de câncer de alto grau. Receptor de análise característica operativa revelou que a área sob a curva ROC para o NID em AP era maior. O valor diagnóstico da NID em AP era melhor para diferenciar câncer de alto grau de baixo grau e. Quando limiar diagnóstico de NID na AP foi de 1,92, a sensibilidade foi de 70,3% ea especificidade foi de 97,7%. O valor diagnóstico da NID em AP foi superior aos outros três valores para diferenciar baixo grau de câncer de alto grau.
A maioria dos estudos radiológicos anteriores que avaliaram classificação tumor envolve MRI imagiologia [22-24]. angiogénese patológica, desencadeada pela activação de certas vias de sinalização celulares, é considerado um factor chave para tumores sólidos de desenvolvimento, crescimento, metástase e [25]. carcinoma colorretal foi encontrado altamente associada a angiogénese, e tecido de tumor rectal maligno geralmente tem maior actividade angiogénica de tecido retal normal de [26-29]. GSI é uma técnica de imagem não invasiva que demonstra a variação da densidade de iodo entre os grupos de câncer de alto grau de baixo grau e. densidade de iodo foi associada com a concentração contraste nos vasos que pode refletir a densidade dos vasos sanguíneos, a atividade do tumor e invasão. Como tal, GSI é uma ferramenta potencial para expor a angiogénese e actividade metabólica em adenocarcinoma retal. imagens de decomposição de material em imagens CT espectral gerar densidade do material quantitativa, como a densidade de iodo. Estas medidas podem fornecer um método alternativo para avaliar diretamente o tratamento do tumor e resposta à quimioterapia.
Existem
várias limitações neste estudo. Em primeiro lugar, esta investigação reflete nossos resultados preliminares em uma pequena amostra de pacientes. No grupo de baixa qualidade, adenocarcinoma de cólon única pouco diferenciado e carcinoma de células anel de sinete foram incluídos. Outros tumores, tais como carcinoma medular, carcinossarcoma, etc, não foram considerados. Isto pode influenciar os resultados. Em segundo lugar, novos ensaios clínicos devem ser realizados para confirmar nossos dados quantitativos já que a densidade de iodo pode ser influenciada por parâmetros de injeção e estado cardiopulmonar. Isto foi em parte compensado utilizando a densidade de iodo normalizado que minimizou as diferenças individuais e erro, assim, reduzida. Em terceiro lugar, os ROIs foram colocados na medida intralesional possível para melhorar a precisão, no entanto seleção fatia pode influenciar os resultados. Embora o valor médio da densidade de iodo foi calculado, desvio de medição não pode ser absolutamente evitado. Por último, este estudo foi focado no uso de medição quantitativa gerado usando CT imagem espectral. A avaliação quantitativa de imagens iodo e à base de água pode ser avaliada em estudos futuros para determinar o seu valor clínico.
Conclusões
Spectral CT de imagem gerado imagens de decomposição material para a representação quantitativa de carcinoma colorectal. A medição quantitativa da densidade de iodo e densidade de iodo normalizada em AP e VP pode fornecer informações úteis para diferenciar tumores de baixo grau de tumores de alto grau. NID em AP foi superior aos outros três valores, e apresentou mais informações para o diagnóstico clínico e, consequentemente, o tratamento.
Reconhecimentos
Obrigado por apoio técnico do Dr. Li Jianying na compreensão de imagens CT espectral e em a edição do manuscrito. Este estudo foi apoiado pelo Programa Nacional de Pesquisa Básica da China (no. 2012CB932600) e Shanghai Leading Academic Disciplina Projeto (no. S30203).