多排螺旋CT圖像半自動(dòng)分割技術(shù)對(duì)北方健康人群腹部脂肪分布的綜合分析

張夢(mèng)知，徐志華，蔡曉楠，段陽(yáng)

（中國(guó)人民解放軍沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院 放射科，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

隨著人們生活水平和生活方式的變化，肥胖已成為一種流行病。它是許多疾病的主要危險(xiǎn)因素之一，例如糖尿病、心血管疾病、胰島素抵抗、中風(fēng)、膽囊疾病、骨關(guān)節(jié)病、代謝綜合征等[1-6]。人體脂肪分布是評(píng)估肥胖的重要方式。目前評(píng)價(jià)人體脂肪分布的簡(jiǎn)易方法有測(cè)量腰圍（waist circumference,WC）、體重指數(shù)、腰腿比、腰臀比等，這些指標(biāo)雖然簡(jiǎn)單易行，在一定程度上反映人體脂肪含量，但均不能準(zhǔn)確區(qū)分腹腔內(nèi)脂肪和腹壁皮下脂肪。CT掃描可根據(jù)CT值的差異來(lái)判定組織的性質(zhì)，并能對(duì)腹腔內(nèi)脂肪面積（visceral adipose area,VA）和腹壁皮下脂肪面積（subcutaneous adipose area,SA）進(jìn)行準(zhǔn)確定量。國(guó)內(nèi)關(guān)于多排螺旋CT（multi-slice CT,MSCT）測(cè)量人體腹部脂肪含量的文獻(xiàn)較少，本研究采用MSCT圖像半自動(dòng)分割技術(shù)測(cè)量287例患者的VA、SA，旨在探討人體腹部脂肪含量在不同年齡組及性別組的分布情況，并分析腹部脂肪含量與年齡和WC的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2015年1月-2016年10月來(lái)中國(guó)人民解放軍沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院體檢的健康北方人287例。其中，男性153例，女性134例；年齡20～86歲，平均（50.6±14.6）歲。入選標(biāo)準(zhǔn)：所有人均進(jìn)行腹部MSCT檢查，且掃描層面包含臍平面。排除標(biāo)準(zhǔn)：伴有糖尿病、甲狀腺功能亢進(jìn)、腎病、膽囊疾病、腫瘤疾病等影響腹部脂肪分布的情況。分組：所有人按不同年齡和性別進(jìn)行分組，分為20～40歲（n=67）、41～50歲（n=83）、51～60歲（n=81）、61～86歲（n=77）年齡組，各年齡組根據(jù)性別再分為男女2個(gè)亞組。

1.2 研究方法

采用西門(mén)子64層螺旋CT，測(cè)量前先行常規(guī)校準(zhǔn)，CT值以-1 000 HU為空氣、0為水。研究對(duì)象取仰臥位，所有人均進(jìn)行腹部MSCT檢查，采取吸氣末單次屏氣掃描，掃描參數(shù)為層厚1 mm，層間距0.8 mm、螺距0.8 mm，管電壓120 kV，電流250 mA。

圖像采集完成后，利用CT后處理工作站相應(yīng)軟件（Aquarius iNtuition Edition）進(jìn)行半自動(dòng)分割技術(shù)后處理，脂肪組織的衰減范圍取-150～-50 HU。沿臍平面（L4～L5椎間隙水平）腹壁皮膚輪廓（外緣）及腹壁肌肉輪廓（內(nèi)緣）畫(huà)線，計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)2個(gè)區(qū)域衰減范圍內(nèi)全部像素的面積（ROI）進(jìn)行定量測(cè)量，得到腹腔內(nèi)脂肪面積（VA,cm2）、腹壁皮下脂肪面積（SA,cm2）、腹腔內(nèi)脂肪面積與腹部脂肪面積的比值（the ratio between visceral adipose area and abdominal fat area,VA/VA+SA）及腰圍（WC）值。若出現(xiàn)VA和SA的ROI不匹配情況，由2位經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的醫(yī)師達(dá)成共識(shí)，然后手動(dòng)修正ROI（見(jiàn)圖1、2）。

圖1 修正前腹部脂肪面積測(cè)量示意圖

圖2 修正后腹部脂肪面積測(cè)量示意圖

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，應(yīng)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較男女總體性別間的差異性，應(yīng)用單因素方差分析和LSD-t檢驗(yàn)比較同性別各年齡組間VA和VA/VA+SA的差異性。應(yīng)用Pearson相關(guān)分析VA、SA與年齡、WC相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 性別差異性比較

男性VA高于女性（t=5.581，P=0.000），女性SA高于男性（t=4.835，P=0.000）。男女總體腹部脂肪含量參數(shù)及WC的情況見(jiàn)表1。

2.2 同性別各年齡組間比較

男性VA、女性VA、女性VA/VA+SA隨年齡增長(zhǎng)而增長(zhǎng)（F=10.064、8.559和14.982，均P=0.000），男性VA/VA+SA在60歲前隨年齡增長(zhǎng)而增長(zhǎng)（F=21.441，P=0.000）。男性 VA、男性 VA/VA+SA、女性VA、女性VA/VA+SA 20～40歲組與其他各組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（女性VA 20～40歲組與41～50組比較，P＞0.05），另外女性VA/VA+SA 41～50歲組與61～86歲組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表2、3。

2.3 腹部脂肪含量參數(shù)（VA、SA）與年齡和WC的相關(guān)性

Pearson相關(guān)分析表明，男性和女性VA與WC、年齡呈正相關(guān)（男性，r=0.812和0.426；女性，r=0.748和0.477；均P=0.000）；男性和女性SA與WC呈正相關(guān)（男性，r=0.685，女性，r=0.841，均P=0.000），與年齡均不相關(guān)（P＞0.05）。見(jiàn)表4。

表1 287例總體VA、SA、VA/VA+SA、WC測(cè)量結(jié)果 （±s）

表1 287例總體VA、SA、VA/VA+SA、WC測(cè)量結(jié)果 （±s）

組別 VA/cm2 SA/cm2 VA/VA+SA/% WC/cm男性（n=153）138.8±58.9 125.3±43.2 51.0±11.4 85.2±8.0女性（n=134）102.9±48.6 154.7±59.5 39.0±10.0 80.0±8.6總體（n=287）122.1±57.1 139.1±53.5 45.4±12.3 82.8±8.7

表2 153例男性不同年齡段VA、SA、VA/VA+SA、WC測(cè)量結(jié)果 （±s）

表2 153例男性不同年齡段VA、SA、VA/VA+SA、WC測(cè)量結(jié)果 （±s）

組別 VA/cm2 SA/cm2 VA/VA+SA/% WC/cm 20～40歲（n=45） 101.8±57.8 130.0±54.2 41.5±12.0 82.0±9.7 41～50歲（n=39） 150.1±46.0 128.5±35.1 53.3±8.1 87.6±7.0 51～60歲（n=37） 154.5±56.9 115.1±34.6 56.3±8.8 85.9±6.7 61～86歲（n=32） 159.0±55.1 126.6±43.6 55.6±8.3 86.0±6.7

表3 134例女性不同年齡段VA、SA、VA/VA+SA、WC測(cè)量結(jié)果 （±s）

表3 134例女性不同年齡段VA、SA、VA/VA+SA、WC測(cè)量結(jié)果 （±s）

年齡 VA/cm2 SA/cm2 VA/VA+SA/% WC/cm 20～40歲（n=22） 61.4±38.8 155.3±80.2 28.2±8.6 76.2±10.8 41～50歲（n=23） 98.3±36.4 158.8±52.5 38.2±10.4 80.3±6.0 51～60歲（n=44） 109.8±43.3 157.5±55.1 40.8±7.6 80.3±7.7 61～86歲（n=45） 118.8±52.5 149.8±57.1 43.0±8.9 81.4±9.1

表4 VA、SA、VA+SA與WC的直線方程

3 討論

腹腔脂肪定量測(cè)量對(duì)于研究脂肪的分布規(guī)律和病理狀態(tài)下脂肪的再分布、肥胖與代謝內(nèi)分泌紊亂以及心血管系統(tǒng)并發(fā)癥間的聯(lián)系意義重大，它是認(rèn)識(shí)肥胖的重要組成部分。研究已經(jīng)表明肥胖并發(fā)癥（糖尿?。┑炔⒉皇呛?jiǎn)單的與體重和身高的比值有聯(lián)系，而主要是與腹腔內(nèi)脂肪量密切相關(guān)[7]，腹內(nèi)脂肪的增加與胰島素抵抗的加重有很好的相關(guān)性[8]，VA/SA對(duì)判斷及預(yù)測(cè)腦卒中、高血壓、脂肪肝、腦白質(zhì)稀疏癥、糖尿病、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、高脂血癥類疾病也有重要作用[9]。但是，地域差異、種族及飲食不同，正常健康人群的腹部脂肪分布會(huì)有差異，目前關(guān)于健康人腹部脂肪分布的研究較少，本研究聚焦健康人的腹部脂肪分布，為進(jìn)一步研究腹部脂肪相關(guān)疾病打下基礎(chǔ)。

CT在臨床上具有密度分辨率高、定位定量準(zhǔn)確、可重復(fù)性高、安全方便等特點(diǎn)[10]，是一種更直接的測(cè)量體內(nèi)脂肪的方式，它能對(duì)全身脂肪的體積進(jìn)行測(cè)量，尤其是區(qū)域脂肪等進(jìn)行準(zhǔn)確的定量。MRI在脂肪定量測(cè)量方面也具有越來(lái)越高的精確度，也證實(shí)具有臨床意義[11]。相關(guān)研究應(yīng)用MRI對(duì)腹部脂肪含量進(jìn)行測(cè)定，但是價(jià)格較為昂貴，不利于推廣和普及。

關(guān)于脂肪衰減范圍的選擇，目前尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，鑒于腸道氣體和體內(nèi)肌肉組織所致的部分容積效應(yīng)的影響以及骨骼所致的線束硬化的影響，不同研究者將衰減范圍定在-250～-50 HU、-190～-30 HU、-200～-50 HU、-150～-50 HU[12]，國(guó)外學(xué)者認(rèn)為腹部脂肪的衰減范圍為-190～-30 HU[13]，本研究采用的衰減范圍為-150～-50 HU。

脂肪首先在腹部堆積，腹型肥胖相比于全身肥胖對(duì)人體的危害更大，腹型肥胖的人患并發(fā)癥的危險(xiǎn)比全身肥胖的人大很多，這在糖尿病和中風(fēng)的研究中已經(jīng)得到了足夠的證實(shí)。R?SSNER等[14]用人尸研究證實(shí)，CT測(cè)出的橫斷面腹部脂肪面積與相應(yīng)層面上肉眼直觀形態(tài)學(xué)測(cè)量結(jié)果高度相關(guān)，證明了面積測(cè)量可準(zhǔn)確反映腹部脂肪含量。BORKAN等[15]的研究認(rèn)為，腹部由于脂肪組織最豐富，與肥胖的并發(fā)癥關(guān)系最密切，是研究比較集中的體段，而且使用7次CT掃描對(duì)腹部總脂肪、腹腔內(nèi)脂肪和腹壁皮下脂肪的分布進(jìn)行了測(cè)量，證明了行臍水平單層掃描評(píng)估腹部脂肪分布的可行性。而且有研究證實(shí)腹部脂肪面積與腹部脂肪體積的關(guān)系密切，臍平面的腹部脂肪面積能夠很好地代表整個(gè)腹部脂肪[16]，故本文重點(diǎn)研究腹部脂肪，并且采用臍平面進(jìn)行腹部脂肪測(cè)量。另外，自動(dòng)分割技術(shù)因?yàn)榫植孔R(shí)別或其他類似密度組織干擾會(huì)影響分割效果，而本研究采用的半自動(dòng)分割技術(shù)可以克服這一缺點(diǎn)。

本研究結(jié)果表明，腹部脂肪分布性別間存在差異，男性VA多與女性，女性SA多于男性。分析原因可能是雌激素在腹部脂肪分布中有一定作用。相同性別的人相比較，男性VA、女性VA、女性VA/VA+SA隨年齡增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，男性VA/VA+SA在60歲前隨年齡增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，但主要是20～40歲組，這在一定程度上說(shuō)明在年齡大的群體中，VA占腹部脂肪含量的比重相對(duì)更大；此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，各年齡組女性VA均小于男性，這與艾雪儒[17]等的研究相符合。腹部脂肪含量與WC、年齡的相關(guān)性情況為：VA、SA、VA+SA均與WC呈正相關(guān)，VA還與年齡呈正相關(guān)，SA與年齡無(wú)相關(guān)。這表明腹部脂肪含量大體與WC相符，WC越高無(wú)論VA還是SA均有一定的升高，這也說(shuō)明VA、SA、VA+SA大致可以用WC來(lái)粗略估計(jì)。根據(jù)直線方程VA和WC的關(guān)系，男性、女性腹圍為80 cm時(shí)，所得VA分別為107.6和102.9 cm2，這與國(guó)內(nèi)鄒誠(chéng)實(shí)[18]的研究結(jié)果相比，VA偏高，這可能與北方緯度較南方高，天氣寒冷，人體的代謝會(huì)比處于溫暖地帶的南方人慢，脂肪易堆積有關(guān)。

本研究的不足之處：本研究樣本量有限，每組樣本量偏少。本研究的研究對(duì)象均為北方人群，可能受到區(qū)域的氣候、飲食和生活習(xí)慣等因素的影響。由于醫(yī)學(xué)倫理原因，本研究也沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的激素等指標(biāo)研究。

綜上所述，本研究表明應(yīng)用多排螺旋CT圖像半自動(dòng)分割技術(shù)測(cè)量腹部脂肪含量簡(jiǎn)單可行，本研究分析了人體腹部脂肪分布在不同年齡、性別組中的差異，并分析了腹部脂肪含量與年齡、WC的相關(guān)性，為腹部脂肪與相關(guān)疾病關(guān)系進(jìn)一步研究打下基礎(chǔ)。

[1]KEARNS K,DEE A,FITZGERALD A P,et al.Chronic disease burden associated with overweight and obesity in Ireland: The effects of a small BMI reduction at population level[J].BMC Public Health,2014,14(1): 143.

[2]ZAMMIT A R,KATZ M J,DERBY C,et al.Abdominal obesity is a risk factor for dysexecutive function in chronic kidney disease[J].Preventive Medicine Reports,2016,4: 128-133.

[3]BORCH D,JUUL-HINDSGAUL N,VELLER M,et al.Potatoes and risk of obesity,type 2 diabetes,and cardiovascular disease in apparently healthy adults: A systematic review of clinical intervention and observational studies[J].The American Journal of Clinical Nutrition,2016: ajcn132332.

[4]ZHANG P,WANG R,GAO C,et al.Types of obesity and its association with the clustering of cardiovascular disease risk factors in jilin province of china[J].International Journal of Environmental Research and Public Health,2016,13(7): 685.

[5]BURTON B T,FOSTER W R,HIRSCH J,et al.Health implications of obesity: An NIH consensus development conference[J].International Journal of Obesity,1984,9(3): 155-170.

[6]FOX C S,MASSARO J M,HOFFMANN U,et al.Abdominal visceral and subcutaneous adipose tissue compartments[J].Circulation,2007,116(1): 39-48.

[7]MAKSIMOVI? M,VLAJINAC H,RADAK ?,et al.Relationship between abdominal obesity and other cardiovascular risk factors:cross sectional study of patients with symptomatic carotid disease[J].Srpski Arhiv Za Celokupno Lekarstvo,2013,141(7/8):460-465.

[8]ANDERSON P J,CHAN J C N,CHAN Y L,et al.Visceral fat and cardiovascular risk factors in Chinese NIDDM patients[J].Diabetes Care,1997,20(12): 1854-1858.

[9]謝應(yīng)朗,陳發(fā)榮.CT定量測(cè)量腹部脂肪面積的研究[J].實(shí)用放射學(xué)雜志,2000,16(1): 43-45.

[10]BERKER D,KOPARAL S,ISIK S,et al.Compatibility of different methods for the measurement of visceral fat in different body mass index strata[J].Diagnostic And Interventional Radiology,2010,16(2): 99.

[11]NEELAND I J,GRUNDY S M,LI X,et al.Comparison of visceral fat mass measurement by dual-X-ray absorptiometry and magnetic resonance imaging in a multiethnic cohort: The Dallas Heart Study[J].Nutrition & Diabetes,2016,6(7): e221.

[12]于鐵鏈.人體脂肪組織(AT)的CT測(cè)量[J].國(guó)外醫(yī)學(xué): 臨床放射學(xué)分冊(cè),1991,14(5): 257-260.

[13]YOSHIZUMI T,NAKAMURA T,YAMANE M,et al.Abdominal fat: Standardized technique for measurement at CT[J].Radiology,1999,211(1): 283-286.

[14]R?SSNER S,BO W J,HILTBRANDT E,et al.Adipose tissue determinations in cadavers-A comparison between cross-sectional planimetry and computed tomography[J].International Journal of Obesity,1990,14(10): 893-902.

[15]BORKAN G A,GERZOF S G,ROBBINS A H,et al.Assessment of abdominal fat content by computed tomography[J].The American Journal of Clinical Nutrition,1982,36(1): 172-177.

[16]FURUKAWA K,KATABAMI T,NAKAJIMA Y,et al.Evaluation of whole-abdominal fat volume by 700-slice CT scanning and comparison with the umbilical fat area anthropometric indices[J].Obesity Research & Clinical Practice,2010,4(2): e111-e117.

[17]艾雪儒,蘇漢新,劉培成,等.人體腹部脂肪組織CT定量測(cè)量及應(yīng)用價(jià)值的研究[J].實(shí)用放射學(xué)雜志,2010,26(9): 1290-1294.

[18]鄒誠(chéng)實(shí).利用CT圖像脂肪自動(dòng)識(shí)別程序進(jìn)行內(nèi)臟脂肪測(cè)量和肥胖分型[J].上海醫(yī)學(xué),2015,1: 010.