张文娟 科技日报记者 颉满斌
近日，兰州大学第二医院放射影像科主任周俊林教授团队发掘影像优势，从临床中找寻研究的切入点，完成的“能谱CT的临床应用及技术创新”项目获2021年度甘肃省医学科技奖一等奖、甘肃省科技进步奖一等奖。
CT工作原理及能谱CT工作流程介绍
能谱CT提升肿瘤精准诊断及评估能力
“大夫，请问我这个病是个什么情况？是良性还是恶性的啊？”
“大夫，我这个病跑了好几个医院了，每次诊断结果都不一致，这是怎么回事呢？”
“大夫，请问我经过治疗后还会再复发吗，我还能活多久啊？”
这些经常由患者向临床医师提出的棘手问题，同样发生在放射医生的会诊阅片中。如何对肿瘤进行精准的鉴别诊断、预后及疗效评估一直是临床急需解决的瓶颈问题。
近十年时间内，团队对肿瘤 “异病同影”“同病异影”的鉴别诊断以及分期分级分型等领域开展的研究涵盖了肺肿瘤、纵隔肿瘤、肝肿瘤、胰腺肿瘤、肾肿瘤、消化道肿瘤等几乎全身体部肿瘤，首先构建起体部肿瘤影像-临床-病理大数据库，通过对体部肿瘤能谱CT单能量成像、能谱曲线分析、基物质含量等参数量化检测与病理结果对照，揭示肿瘤能谱CT物质定量各参数指标动态变化规律与其分子病理学的相关性，建立能够最佳显示病灶的能谱单能量模型，深层次分析肿瘤的生物学行为以及物质代谢的变化机制，在此基础上进行精准影像诊断、鉴别诊断及分期与分级分型。
现有研究表明，肿瘤的预后主要与肿瘤的生物学行为相关，包括其新生血管生成、细胞增殖以及肿瘤的侵袭性生长。肿瘤的血管生成和细胞增殖为肿瘤治疗的重要靶点，也是评估肿瘤治疗效果的重要手段。在放射治疗方面，照射敏感性的评估是临床实践中的瓶颈，而对于肿瘤的抗血管生成治疗药物效果的动态观察同样也较为困难。那么用静态的影像也可以分析疾病的动态发展吗？
周俊林团队围绕以上问题构建起思路，决定以脑胶质瘤为代表，构建大鼠C6脑胶质瘤模型，开展系列动物实验，研究结果证明能谱CT 可以反映肿瘤发生发展过程中以及不同治疗措施干预后的微观变化，实现了胶质瘤瘤细胞增殖活性及血管生成的多参数模型的预临床验证，为临床研究奠定理论基础。
能谱CT无创预测基因表达并与人工智能融合建模
基于基因水平的分子靶向治疗为核心内容的精准化医疗逐渐成为预防和治疗多种癌肿的研究热点。比如，对于肺癌患者，表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFＲ) 突变阳性的患者接受酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitors，TKI) 治疗比接受标准铂类治疗可以明显提高其无进展生存期, 国内外众多肺癌诊疗指南均推荐所有病理诊断为腺癌，或者含有腺癌成分的非小细胞肺癌(NSCLC) ，应常规进行EGFＲ 突变状态的检测。
但由于活检样本过小、不易取材、患者不配合、价钱昂贵或样品检测不当等原因，实际能够对EGFＲ突变状态进行分析的成功率很低。因此，能否在治疗前利用能谱CT非侵入性地预测EGFR突变状态则是周俊林团队又一大挑战性目标。
能谱CT扫描获取图像数据信息
团队分析了208 例肺腺癌的能谱CT 定量参数与肺腺癌患者EGFR突变状态之间的相关性，定量参数包括40KeV 和70KeV单能量下CT值，有效原子序数（Zeff），碘浓度（IC），水浓度（WC）和能谱曲线斜率（λ）, 研究表明，EGFR 突变组和EGFR 野生型组的CT 能谱各项定量参数在动脉期(AP)和静脉期(VP)差异显著，联合各项定量参数区分EGFR 突变状态的AUC 、大于0.75。并进一步在直肠癌患者KRAS突变状态中获得较好结果，为基因检测提供新方法，助力临床医生制定靶向治疗方案。
近年来，“人工智能+医学影像”将目前最先进的人工智能技术应用于医学影像诊断中，突破了基于形态学及半定量分析的传统影像医学模式，融合数字影像信息、统计学、机器学习等方法，采用高通量特征提取算法，将医学影像的可视化影像信息转化为深层次的特征来进行量化研究。
周俊林团队针对胃肠道肿瘤及肺癌研究领域具有挑战性的临床问题开展人工智能系列研究，结果显示，人工智能技术的应用较目前预后评价体系，可提供更精准的预后预测概率，指导个性化的临床治疗方案，在术前预测肿瘤基因表达方面具有无创性优势，实现了能谱CT的技术优化与升级。
能谱技术广泛应用并推广，实现科研服务临床
近十年，研究立足于临床重大需求及瓶颈问题，基于能谱CT 在动物实验、临床研究（包括肿瘤的精准诊断、分型分级分期以及基因表达、脑血管病、新冠肺炎、骨生物力学及骨密度测量），结合人工智能技术深入探索，不断进行技术创新，拓展临床应用场景，为临床精准治疗提供更丰富的影像学信息，对于优化治疗方案、改善预后具有重要价值。团队发表SCI及CSCD论文88篇，其中SCI22篇，主编出版专著2部；培养了30余名硕博士研究生及青年科研骨干。研究成果多次在国内外顶级学术会议上进行交流，有20余人在北美放射大会发言，将其介绍给国际同行并进行推广，并实现能谱CT检查常态化，扫描技术标准化，报告书写规范化，在包括中南大学湘雅医院等省内外多家三甲医院得到了良好的应用，取得了良好的社会效益。本项目执行期间，学科平台也得到了极大发展，获批甘肃省医学影像重点实验室、甘肃省国际科技合作基地，医学影像学科被评为甘肃省省级医疗卫生甲等重点学科。
“未来的疾病变化无穷，我们将继续聚焦临床难点问题，在现有的研究基础上进一步深入和拓展，始终心怀从医的赤诚之心，在影像世界的独特光影下，更好地辅助临床工作。”周俊林说。
