雙能CT 定量肝臟鐵沉積的家兔模型研究

李 濤

（廣西醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 廣西 柳州 545005）

肝臟是人體鐵代謝的重要器官，正常的肝臟鐵濃度小于2.0mgFe/g干重，鐵濃度高于正常值稱為肝臟鐵超負(fù)荷[1]。原發(fā)和繼發(fā)的血色素沉著病都可以造成肝鐵超負(fù)荷，導(dǎo)致肝細(xì)胞變性、肝纖維化、肝硬化甚至發(fā)展成肝癌[1]。肝臟鐵濃度是反映體內(nèi)鐵含量最直接、最重要的指標(biāo)，臨床通常以肝鐵濃度為依據(jù)診斷鐵超負(fù)荷，確定肝鐵超負(fù)荷分級(jí)，制定去鐵方案，監(jiān)測、評價(jià)去鐵效果[2]。

MR 定量肝臟鐵含量是一種簡便、無創(chuàng)的方法[3]，但對于極重度肝臟鐵沉積的病人，肝臟MR 信號(hào)嚴(yán)重衰減，不能準(zhǔn)確測量肝臟鐵濃度[4]。研究發(fā)現(xiàn)組織中原子序數(shù)高的物質(zhì)（如鈣、碘、鐵等）對CT 值的影響可以通過兩種能量的CT 掃描分離出來。雙能CT 獲得高低兩種X 線能量下的圖像，根據(jù)不同物質(zhì)在不同能量下的衰減值變化不同，可以實(shí)現(xiàn)對不同物質(zhì)的分離和定量，為肝臟鐵定量研究提供了一種新方法，彌補(bǔ)MR 定量肝鐵濃度的不足。

在本研究中通過建立家兔肝鐵負(fù)荷的動(dòng)物模型，運(yùn)用DECT 的鐵特異物質(zhì)分離技術(shù)定量LIC，建立VIC 圖CT 值與LIC 的直線回歸方程，預(yù)測LIC。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物模型

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選用成年雄性國產(chǎn)白兔，體重2.0 ～3.0kg，兔齡3 ～7 月，普通飼料喂養(yǎng)。每周按15mg/kg 肌注右旋糖酐鐵1 次，總共16 周。

每周日實(shí)驗(yàn)家兔注射一次右旋糖酐鐵，下一周日隨機(jī)選取家兔2 只進(jìn)行肝臟DECT 檢查。檢查前將家兔麻醉，腹部捆綁腹帶以減少呼吸運(yùn)動(dòng)偽影。檢查結(jié)束后立即經(jīng)兔耳緣靜脈注射空氣將家兔處死，取出肝臟標(biāo)本待進(jìn)一步處理。

1.2 CT 掃描及數(shù)據(jù)采集

檢查設(shè)備為西門子雙源128 排CT（SOMATOM Definition Flash）。

常規(guī)掃描：管電壓120kVp，CARE Dose 4D 自動(dòng)調(diào)節(jié)管電流，管電流為16 ～20mAs；探測器準(zhǔn)直64×0.6mm，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間500ms，螺距0.6。FOV：180mm×180mm，矩陣：512×512。CT 圖像重建層1.5mm，層距1mm。

雙能掃描：管電壓80 ～140kVp，140kVp 掃描時(shí)使用錫濾線器，其它參數(shù)與單能量掃描相同。

1.3 CT 數(shù)據(jù)重建及處理

120kVp 掃描獲得常規(guī)CT 圖像；80-140kVp 雙能掃描獲得80kVp 及140kVp 圖像。將DECT 掃描獲得的數(shù)據(jù)輸入后處理工作站，選用Dual energy-liver VNC 軟件，物質(zhì)X 線衰減系數(shù)設(shè)置為鐵的衰減系數(shù)：1.90[5]。軟件后處理獲得帶有鐵標(biāo)記彩色編碼的虛擬鐵濃度圖，即VIC 圖。

1.4 CT 值測量

兩位不知道LIC 結(jié)果的放射科醫(yī)生獨(dú)立測量CT 值。在家兔肝臟VIC 圖中，選取肝臟密度均勻的區(qū)域，避開偽影、血管和膽管，隨機(jī)選取5 個(gè)感興趣區(qū)測量并計(jì)算平均值，即為VIC 圖的CT 值。相同方法測量同一位置的80kVp、120kVp、140kVp 圖像的CT 值。

1.5 肝臟鐵含量測定

家兔處死后，將肝臟組織烘干，送廣西分析測試研究中心用原子分光光度儀測肝鐵濃度。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS17.0 統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。用Spearman 相關(guān)分析探討CT 值和LIC 之間的關(guān)系。用直線回歸分別獲得其擬合直線方程的斜率、截距，得到通過CT 值預(yù)測LIC 的公式。P＜0.05 認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 肝鐵沉積情況

32 只肝鐵沉積家兔模型LIC 的范圍為1.10 ～22.90（mg/g 干重），平均值為8.60±4.90（mg/g 干重）。

2.2 肝鐵超負(fù)荷的CT 表現(xiàn)

隨著肝臟鐵沉積的增多，圖像的CT 值增大，在輕度肝臟鐵沉積的肝臟CT 值正?；騼H輕度增加，部分與正常的肝實(shí)質(zhì)CT 值有重疊，不能判斷是否有輕度肝鐵沉積。VIC 圖隨著LIC 的增加，而由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榈壬?，直觀的顯示肝鐵沉積的量。

2.3 CT 值與LIC 的相關(guān)性

輕中肝鐵負(fù)荷組家兔肝臟80kVp、120kVp、140kVp、VIC 圖像的CT 值與LIC 成顯線性正相關(guān)（表1、圖1）。

LIC與VIC的線性回歸方程為：y=0.31x-0.48（F=129.7，P＜0.05，其中x 為VIC 的CT 值，y 為LIC。

MR 測量 均值±標(biāo)準(zhǔn)差（HU）范圍（HU） r P 值80kVp 77.07±12.00 49.40 ～102.40 0.900 ＜0.05 120kVp 68.72±8.25 49.40 ～87.00 0.837 ＜0.05 140kVp 57.08±6.41 35.70 ～72.10 0.719 ＜0.05 VIC 29.22±14.19 9.20 ～58.90 0.895 ＜0.05

圖1 散點(diǎn)圖顯示肝鐵負(fù)荷組家兔肝臟80kVp、120kVp、140kVp、VIC 的CT 值與LIC 成線性正相關(guān)（P ＜0.05）。

3 討論

DECT 分離定量鐵元素的原理：DECT 通過一次掃描可獲得高低兩種X 線能量的圖像，根據(jù)不同物質(zhì)在不同能量X 線下的衰減值變化不同，可以實(shí)現(xiàn)對碘、鈣、鐵等高原子序數(shù)物質(zhì)和脂肪、軟組織分離和定量[6,7]，即三種物質(zhì)分離原理[8]。目前應(yīng)用最多的是增強(qiáng)后測量碘對比劑的碘濃度，即用DECT 的進(jìn)行雙能增強(qiáng)掃描，通過后處理可以運(yùn)算出一組是去除碘劑后的虛擬平掃，一組是含碘劑信息的影像，即碘分布圖，可以直接測量碘濃度[9]。同樣的原理，將碘換成鐵，在西門子CT 后處理工作站VNC 軟件設(shè)置鐵的衰減系數(shù)為1.90[5]，并設(shè)置兩種能量下脂肪及軟組織的CT 值，計(jì)算機(jī)處理后獲得帶有鐵標(biāo)記彩色編碼的CT 圖像，其過程實(shí)質(zhì)為鐵的像素成分分布圖被提取出來。測量肝臟VIC 圖的CT 值，肝臟的CT 值越大，提示鐵沉積越多。

本研究表明，肝鐵超負(fù)家兔肝臟的VIC 和不同管電壓常規(guī)CT 圖像的CT 值和實(shí)際LIC 呈顯著的線性正相關(guān)。VIC 圖的相關(guān)系數(shù)（r=0.895）與80kVp（r=0.900）的相近，而高于120kVp、140kVp（r=0.837、0.719），表明VIC 與低管電壓（80kVp）的常規(guī)CT 圖像都能反應(yīng)肝鐵沉積的情況。而對于常規(guī)CT 而言，低管電壓比高管電壓的CT 圖像診斷肝臟鐵沉積的能力更強(qiáng)。這是因?yàn)殡S著管電壓的減低，發(fā)射X 線的能量級(jí)別減低，穿透性減弱，分辨不同程度鐵含量的能力提高，這與用低管電壓圖像顯示對比劑增強(qiáng)效果更好的原理類似，在低管電壓對顯示鐵含量的變化也更加敏感。

我們的研究結(jié)果與Fischer 等[5]的體外模型研究結(jié)論一致，DECT 與常規(guī)CT 的CT 值與LIC 均成線性的正相關(guān)（r=0.984 ～0.997）。Ma 等[10]在合并肝鐵沉積和脂肪肝的大鼠動(dòng)物模型的研究，發(fā)現(xiàn)VIC 的CT 值與鐵的病理分級(jí)成正相關(guān)（r=0.729）。謝婷婷等[11]研究發(fā)現(xiàn)瞬時(shí)kVp 切換單源雙能CT 物質(zhì)分離技術(shù)可定量分析肝內(nèi)鐵沉積，證明在不同廠家的機(jī)型上也可現(xiàn)實(shí)該技術(shù)。采用DECT 物質(zhì)分離技術(shù)的VIC 可以分離鐵元素，體現(xiàn)在VIC 圖CT 值上，無論有無脂肪的存在，都與LIC 成現(xiàn)在正相關(guān)，而不受脂肪等因素的影響[5]。

由上所述，DECT 物質(zhì)分離技術(shù)得到VIC 與LIC 呈顯著正性相關(guān)，直線回歸方程可以預(yù)測肝鐵沉積，為臨床無創(chuàng)定量診斷肝鐵沉積、評估治療效果提供重要信息。