原发性肝癌是我国常见的恶性肿瘤，病死率在肿瘤源性死亡中居第2位，其中以肝细胞癌（肝癌）最常见，占75%~85%^[1]。目前，肝癌治疗强调多学科参与、多种治疗方法并存的综合治疗模式，常见治疗方法包括手术治疗如根治性肝切除术、肝移植，非手术治疗如消融治疗、经导管动脉化疗栓塞（transarterial chemoembolization，TACE）、放射治疗（放疗）、靶向治疗及免疫治疗等。手术治疗是肝储备功能良好肝癌患者的首选治疗方式，5年生存率70%~80%，但大多数患者就诊时已错失手术治疗的最佳时机，只能采用非手术治疗^[2]。确保非手术治疗疗效、延长患者生存时间是临床医师亟需解决的问题。双能量CT作为一种无创成像技术，具有多参数成像及物质定量的优势，极大改善了图像质量，提高了病变检出率及准确率，在肝癌患者制订治疗计划、评估疗效及判断预后中具有重要作用。

1 双能量CT原理及成像技术

随着双能量CT的不断发展，其临床应用范围也不断扩大。双能量CT通过获取物质在高、低能量下的衰减差异，实现物质的分离和定量，在疾病诊断、反映恶性肿瘤病理学特征和评估疗效等方面弥补了常规CT的不足，实现了CT从解剖成像向功能成像的迈进，是近几年无创成像技术研究的热门^[3]。目前，应用于临床的双能量CT成像技术主要包括双源双能技术、单源快速管电压切换技术、单源双层探测器技术、单源同步双光束技术及单源序列连续采集技术，利用不同的图像后处理和分析算法，可获得虚拟平扫、碘基图、能谱曲线和单能谱图、双能量指数及有效原子序数等量化指标，为临床诊疗提供常规CT无法获得的肝脏功能等信息^[4]。

2 双能量CT在肝癌非手术治疗中的应用 2.1 双能量CT在肝癌消融治疗中的应用

经皮消融术具有创伤小、对肝功能影响小、疗效确切等优点，目前已广泛应用于临床，其疗效与外科手术相当，可作为极早期、早期肝癌的一线治疗方案之一^[5]。常见的消融术有射频消融、微波消融、冷冻消融和不可逆电穿孔等。随着消融术在肝癌治疗中的应用增多，有必要对所使用的成像技术进行优化，以更好满足术中及术后的图像引导、监测及疗效评估。

2.1.1 双能量CT可减少消融治疗中的金属伪影

靶病灶的清楚显示和精准穿刺是有效进行肿瘤消融治疗的前提和基础。常规CT是肝癌消融治疗常见的引导方式，但金属伪影在一定程度上影响病灶的定位及靶病灶的显示。高能级的单能谱图像可有效减少或消除金属伪影、提高图像质量，为肿瘤的完全消融奠定基础。Wang等^[6]研究显示，170~200 keV的单能谱图像能明显降低消融针所致的金属伪影，是显示病灶的最佳能级图像。此外，高能级的单能谱图像联合金属伪影去除算法有望进一步减少金属伪影，提供更高的图像质量^[7]。

2.1.2 双能量CT对消融治疗的疗效评估

由于肝脏具有丰富的血供及侧支循环，肝癌消融治疗后仍有较大肿瘤残余及局部肿瘤进展的风险，早期发现肿瘤残余和局部进展是决定再次消融与否的关键。通常认为，消融术后首次影像学随访消融区完全覆盖肿瘤并超出肿瘤边缘5~10 mm，增强扫描未见异常强化提示完全消融^[8]。消融术后即刻CT示，消融区中央为凝固性坏死呈混杂密度，外周为充血水肿带呈稍低密度且边缘稍模糊；术后1个月内，消融区中央逐渐液化坏死呈低密度，周围因炎性和肉芽组织增生在增强扫描图像上呈薄而均匀的环形强化；随时间的延长，消融区逐渐缩小且始终无强化。因此，由于消融后即刻瘤内出血及周围的炎性充血水肿，难以早期准确评估肿瘤是否完全消融。有研究表明，消融后即刻行常规CT增强扫描显示的消融区与组织病理学不完全一致，其高估了完全消融的范围^[9]。

双能量CT碘基图可提高小残余病灶的检出率及消融区边缘的清晰度，且碘定量参数作为量化残余血管的成像生物标志，能有效鉴别活性肿瘤与周围肝实质炎性改变，正确评估消融治疗后反应，可作为灌注成像的替代方法并减少辐射暴露^[10]。相关研究表明，双能量CT容积碘含量（volumetric iodine uptake，VIU）与改良实体瘤反应评价标准及Choi标准相比，它在评估微波消融后的局部疗效方面诊断性能更高^[11]。Baumler等^[12]研究显示，消融治疗后24 h内消融边缘VIU较高的患者，均被证实为局部肿瘤进展，同时也表明双能量CT在检测局部肿瘤进展方面具有明显的时间优势，远远早于常规CT或MRI（6~12个月）。因此，双能量CT有利于早期识别消融术后肿瘤残余及局部进展的患者，从而尽早进行再次干预，防止肿瘤生长和扩散。

2.2 双能量CT在肝癌TACE治疗中的应用 2.2.1 双能量CT在肝癌选择性动脉造影中的价值

对已失去手术机会的中晚期肝癌患者，临床上常采用TACE进行治疗，其机制是阻断肿瘤的供血动脉，使肿瘤组织发生缺血性坏死。肝癌患者行TACE治疗时，肝动脉解剖结构的准确显示和识别潜在的肝外非靶血管（侧支血管）是治疗成功的关键。Albrecht等^[13]对55例患者行腹部血管双能量CT成像并重建出不同能级的单能谱图像，结果表明低KeV的单能谱图像可显著提高组织间对比度及图像质量，优化动脉成像。Altenbernd等^[14]研究表明，双能量CT对肝动脉解剖结构及潜在的肝外非靶血管的识别准确率可媲美DSA，因此，术前准确识别肝动脉及潜在的肝外非靶血管解剖可能有利于动脉导管位置的选择，确保DSA的顺利进行。此外，对潜在的肝外非靶血管也可进行预防性栓塞，从而保证疗效、减少肿瘤复发。

2.2.2 双能量CT对TACE治疗的疗效评估

肝癌患者TACE治疗后，通过分析病灶中碘油的沉积情况，可有效预测疗效。既往研究表明，TACE术后碘油沉积越均匀、越多，提示治疗效果越佳^[15]。CT是TACE术后常用的评价手段，但由于软组织分辨力较差、受高密度碘油产生的线束硬化伪影及部分容积效应的影响，常规CT常难以正确评估碘油沉积区、缺损区及病灶周边组织，影响肿瘤活性判断及后续治疗。与常规CT相比，双能量CT碘基图可有效避免碘油伪影的影响，同时还可对术后病灶的血供情况、病理改变进行定量评估，能更准确评估疗效及早期发现肿瘤活性区^[16]。胡莹等^[17]研究表明，TACE术后肿瘤残余组碘浓度差异明显高于无残留组，对肿瘤活性区检测的敏感度、特异度、准确率较高。陈薪曲^[18]认为70~120 KeV的单能谱图像伪影较少且能准确反映碘油沉积的真实情况，并选择90 KeV的单能谱图像作为碘油缺损区的最佳显示能级图像，认为其有助于发现肿瘤活性区。以上研究表明，双能量CT碘基图及单能谱图像能更好评估TACE术后疗效、更早发现肿瘤活性区，可作为肝癌TACE术后检测的首选检查方式^[19]。

2.3 双能量CT在肝癌放疗中的应用

放疗作为肝癌患者的常见治疗方式之一，可使部分中晚期肝癌患者降期、获得手术切除的机会。此外，放疗联合TACE及术后辅助放疗可有效减少病灶局部复发或远处转移，延长患者无瘤生存期，因而在临床得到广泛应用。放疗理论上要求靶区剂量高而均匀，邻近器官及组织受量尽可能少，但肝脏是受呼吸运动影响较大的器官，同时靶区及危及器官的勾画存在较多不确定性，因此迫切需要一种成像技术确保靶区照射的精度和效率^[20]。

2.3.1 双能量CT可提高靶区勾画精确性

常规CT增强扫描是肝癌靶区勾画的首选影像学方法，但在改善软组织间对比度方面作用较小，可造成靶区勾画出现明显差异，进而影响放疗疗效。MRI及PET-CT可清晰显示肿瘤形态及边界，但费用昂贵及操作复杂限制了其在放疗中的应用。双能量CT的多模态影像和多参数信息，在提高图像对比度及优化病变显示方面具有巨大潜力，对靶区勾画的准确率与MRI相似，近年来也逐渐应用于肝癌放疗中^[21]。

双能量CT提高靶区勾画精确性的主要机制：①在不增加辐射剂量的前提下，通过不同能级单能谱图像及能谱曲线获得更多的影像学信息和最优的重建图像。目前，关于肝癌显示的最佳能级尚存在争议，但普遍认为40~60 KeV的单能谱图像能明显提高肝癌及邻近组织的SNR^[22]。②基于物质分离技术获得的定量碘参数能有效区分肿瘤活性区、邻近正常肝实质及瘤内坏死区，此外还能预测是否存在瘤周及瘤内微血管浸润、包膜浸润，从而增加靶区勾画的准确率，减少邻近正常结构的辐射剂量^{[16, 23]}；碘基伪彩图还有利于微小病灶的显示，可提高原发肿瘤、转移灶和受累淋巴结的检出，对放疗方案的选择及靶区勾画具有指导意义。③电子密度、有效原子序数图的定量多参数对物质成分鉴别，尤其是密度差异小的物质具有更高的精确度，可进一步提高放疗靶区勾画的准确率^[24]。

2.3.2 双能量CT可精确计算放疗剂量

目前，大多数放疗计划系统通过“CT值-相对电子密度曲线”将CT值转换为光子治疗的电子密度或质子治疗的质子阻止本领，进而计算放疗剂量。但这种转换存在不同组织成分可能具有相同的CT值及CT值的获得易受到扫描参数、光束硬化及碘对比剂影响等问题，因此，常规CT增强扫描在放疗剂量计算中存在一定弊端。双能量CT因具有多参数成像及物质定量的优势，已逐渐用于精确计算放疗剂量。有效原子序数图对组织成分进行定量分割，可得到更为精确的剂量，减少局部剂量误差^[25]。电子密度图省略了CT值到电子密度的校准需要，同时电子密度测量几乎不受碘对比剂影响，在剂量计算方面具有明显优势^[26]。在质子治疗中，大部分能量沉积在布拉格峰处，意味着质子治疗较光子治疗具有更大梯度的剂量传递曲线，同时也要求更精确的质子阻止本领来确保质子治疗射程的准确率^[27]。相关研究显示，双能量CT可将质子治疗的质子阻止本领均方根误差从3%降至1%，较常规CT获得的射程及照射剂量更精确^[28]。因此，双能量CT后处理图像可提高不同放疗方案剂量计算的准确率，从而确保治疗效果，保护邻近结构。

2.4 双能量CT对肝癌靶向治疗、免疫治疗的疗效评估

近年来，靶向治疗及免疫治疗应用于治疗晚期肝癌患者，但治疗早期多数肿瘤体积并不减小，仅表现为血管密度的减少或产生非典型反应，如假进展、超进展，给肿瘤疗效评估带来一定挑战^[29-30]。双能量CT兼具评价病变形态学和灌注变化的能力，在评估肿瘤负担和局部复发方面独具优势。Dai等^[31]随访15例口服索拉非尼的晚期肝癌患者，分别用美国肝病研究协会（American Association for the Study of Liver Diseases，AASLD）肝癌指南^[32]、改良的Choi标准^[33]和VIU评估靶病灶，并以AASLD肝癌指南作为金标准，结果显示，在反映疾病控制方面，VIU（60%）与AASLD肝癌指南（67%）和改良的Choi标准（63%）相似；且疾病控制组平均VIU从（149.5±338.3）mg降至（108.5±284.1）mg，疾病进展组平均VIU从（163.7±346.7）mg增至（263.9±537.2）mg；表明VIU可用于反映晚期肝癌靶向治疗后疾病的控制情况。Lv等^[34]对血管内皮生长因子受体激酶抑制剂治疗后的兔VX2肝肿瘤行双能量CT成像监测，结果显示治疗2 d后的标准化碘浓度差值与肿瘤大小的最终变化显著相关，表明治疗后的标准化碘浓度差值可作为早期预测肿瘤反应的标志。以上研究表明，双能量CT碘定量参数在评估肝癌靶向治疗及免疫治疗后的疗效方面起重要作用。

3 小结与展望

双能量CT作为一种无创成像技术，具有多参数成像及物质定量的优势，极大改善了图像质量、提高了病变检出率及准确率，在肝癌患者制订治疗计划、评估疗效及判断预后方面具有重要作用。目前，双能量CT的应用价值仍待挖掘，主要表现在：①电子密度图、有效原子序数图被广泛用于计算肿瘤照射剂量，而对于疾病诊断方面应用较少，有待进一步研究；②高约束反投影法有利于减少辐射及对比剂剂量，并可提高病灶SNR，双能量CT与高约束反投影法的组合是否能带来更大的应用价值值得探索；③放射组学是一个迅速崛起的领域，双能量CT定量参数与放射组学及深度学习的结合是未来研究的新方向，有望进一步提高诊断的一致性。随着临床诊疗的精准化需求，双能量CT必将拥有广阔的应用前景。