256排Revolution CT多參數(shù)能譜成像在膽囊陰性結石診斷中的應用價值

祁冬，馬靜，姜研，費翔，王進廣，田歐，姚傳順

蚌埠市第一人民醫(yī)院 a.醫(yī)學影像科；b.普外科；c.消化科，安徽 蚌埠 233000

引言

膽囊結石是臨床中較為常見的膽道系統(tǒng)疾病，發(fā)病率較高，臨床中輕者主要以上腹部反復隱痛多見，嚴重可導致急性胰腺炎，膽囊炎等。一般結石形成的主要原因與多個方面有關，包括膽汁生理代謝變化、感染及個人不良生活習慣等[1]。以往膽囊結石無論陽性還是陰性，大部分采用膽囊切除的方法，但是其術后并發(fā)癥多且影響患者術后生活質(zhì)量，隨著人們對生活質(zhì)量水平要求的不斷提高，保膽治療成為近年來臨床治療膽囊結石的研究熱點[2-3]。而能否采用保膽治療方案則直接取決于結石的成分，陽性結石一般采取膽囊切除的方案，陰性結石則先采取保膽治療，即使用藥物進行溶石治療，若溶石無效再考慮手術治療，因此明確結石成分則極其重要。已有國外學者研究報道[4-5]，利用雙源CT對膽結石進行體外雙能量成像，可以準確鑒別膽固醇結石與非膽固醇結石，敏感性達95%。既往已有學者采用能譜CT對膽道系統(tǒng)陰性結石進行相關研究，準確率較混合能量圖像明顯提高，但是評價參數(shù)多較為單一[6]。本研究采用目前業(yè)界超高端256排Revolution CT，該款機型較常規(guī)CT不但具備能譜成像（Gemstone Spectral Imaging，GSI）功能，還擁有16 cm高清寶石寬體探測器，0.28 s/r的轉(zhuǎn)速，0.23 mm空間分辨率及29 ms時間分辨率，因此對于許多急重癥、肺功能差屏氣不佳患者仍能滿足檢查要求，同時通過采用多個能譜成像參數(shù)（單能量、能譜曲線、基物質(zhì)密度圖、有效原子序數(shù)、偽彩圖）對膽囊陰性結石進行多方位、多角度評價，分析其在各個參數(shù)圖像上的影像特征，以提高診斷準確率，為臨床制定治療方案提供全面的影像學信息。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性收集本院自2019年1月至2020年12月期間30例經(jīng)臨床醫(yī)師查體高度懷疑膽囊結石疾病影像資料，所有患者經(jīng)B超檢查后均提示膽囊陰性結石，為進一步明確病變詳細信息，所有患者均采用能譜掃描模式對上腹部進行掃描，先采用常規(guī)kVp圖像分析未發(fā)現(xiàn)明顯結石，后經(jīng)能譜軟件分析發(fā)現(xiàn)28例陰性結石，以手術結果作為參考標準。本組入選患者中男性18例，女性12例，年齡32～75歲，平均年齡（48.39±10.98）歲，臨床表現(xiàn)以右上腹反復疼痛為主，其中2例伴有發(fā)熱。本研究所有患者均知情并經(jīng)我院醫(yī)學倫理委員會批準。

1.2 儀器與方法

采用美國GE公司256排Revolution CT掃描儀。檢查前囑咐患者禁食，掃描時屏住呼吸，選擇能譜掃描模式進行掃描，掃描方向自頭側(cè)至足側(cè)，掃描范圍自膈肌水平至肝臟下緣水平，直至掃描完膽囊為止。主要掃描參數(shù)：管電壓類型選擇GSI，80～140 kVp，管電流類型選擇GSI Manual，大小445 mA，轉(zhuǎn)速0.5 s/r，Z軸探測器覆蓋范圍8 cm，螺距0.998:1，掃描方式螺旋掃描，重建類型標準重建，ASiR-V權重50%，掃描層厚、層間距5.0 mm，重建層厚、層間距0.625 mm。

1.3 圖像后處理

將30例患者能譜數(shù)據(jù)圖像傳至GE AW4.7工作站，選擇能譜分析軟件GSI Viewer對每例患者圖像均進行如下處理：① 分別測量不同能級（40～140 keV，間隔10 keV）單能量圖像陰性結石及鄰近膽汁CT值及觀察各keV圖像陰性結石顯示情況；② 測量陰性結石、皮下脂肪及鄰近膽汁的能譜曲線，計算其曲線斜率k=（CT2-CT1）/（K2-K1），（CT2、CT1分別代表CT值大小，K2、K1分別代表不同能級keV單能量值大?。虎?選擇有效原子序數(shù)圖（Eff-Z），測量陰性結石、皮下脂肪及鄰近膽汁有效原子序數(shù)；④ 選擇基物質(zhì)密度圖脂/水圖、碘/水圖；觀察陰性結石在碘/水圖和脂/水圖上密度變化。所有測量數(shù)據(jù)均側(cè)三次，取其平均值作為參考值。

1.4 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析，服從正態(tài)分布計量資料采用均值±標準差（±s）表示，行t檢驗；不服從正態(tài)分布計量資料以M（P25，P75），采用Mann-WhitneyU檢驗；計數(shù)資料以頻數(shù)表示，行χ2檢驗，以P<0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。以手術結果為參考標準，計算能譜掃描診斷膽囊陰性結石的敏感性、特異性及診斷符合率，并采用Kappa檢驗評價二者診斷結果的一致性，0.61

2 結果

能譜掃描30例患者中，經(jīng)能譜分析診斷出膽囊陰性結石患者28例，1例為膽囊息肉，1例未見明顯異常，后該患者進一步行MRCP檢查診斷為膽囊陰性結石，最后經(jīng)手術證實膽囊陰性結石患者29例，1例為膽囊息肉。以手術結果作為參考標準，能譜掃描診斷膽囊陰性結石的敏感性為 93.10%（27/29）、特異性100 %（1/1）及診斷符合率 90.00%（27/30），其診斷結果與手術結果一致性較好（Kappa=0.817）。陰性結石與皮下脂肪能譜曲線均呈反弓緩慢上升型，二者曲線斜率差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；膽汁能譜曲線呈水平直線型或輕微下降型，與陰性結石曲線斜率比較，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；膽囊陰性結石與皮下脂肪平均有效原子序數(shù)相近，二者差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；與鄰近膽汁平均有效原子序數(shù)比較，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）（表1）。在普通kVp圖像上及70 keV單能量圖像均未發(fā)現(xiàn)陰性結石，而在低能級40 keV單能量圖像上膽囊陰性結石呈低密度影，高能級140 keV單能量圖像上呈高密度影。在基物質(zhì)密度脂/水圖上，膽囊陰性結石呈高密度結節(jié)影，在碘/水圖上呈低密度結節(jié)影，而陰性結石在有效原子序數(shù)偽彩圖上表現(xiàn)為深藍色，與膽汁顏色對比明顯，易于分辨（圖1）。膽囊陰性結石及鄰近膽汁在低能級（40～60 keV）和高能級（90～140 keV）時，單能量圖像CT值差異較大，有統(tǒng)計學意義（P<0.05），而在70～80 keV時，二者CT值差異不大，無統(tǒng)計學意義（P>0.05）（表2）。

圖1 同一患者膽囊陰性結石在各個能譜參數(shù)圖像上影像特征表現(xiàn)結果

表1 能譜分析膽囊陰性結石、皮下脂肪與膽汁結果比較（±s）

表1 能譜分析膽囊陰性結石、皮下脂肪與膽汁結果比較（±s）

注：t、P為陰性結石與皮下脂肪比較檢驗值，t1、P1為陰性結石與膽汁比較檢驗值。

成分 能譜曲線斜率 平均有效原子序數(shù)陰性結石 -1.09±0.48 6.07±1.05皮下脂肪 -1.47±0.25 5.91±0.49膽汁 0.53±0.16 8.76±0.34 t值 2.841 0.813 P值 0.915 1.306 t1值 -9.682 4.457 P1值 0.002 0.037

表2 不同keV單能量圖像上膽囊陰性結石與膽汁CT值結果比較（±s，HU）

表2 不同keV單能量圖像上膽囊陰性結石與膽汁CT值結果比較（±s，HU）

Kev 膽囊陰性結石 膽汁 t值 P值40 -19.92±26.90 38.33±19.21 -12.38 0.001 50 -7.83±16.95 27.42±14.11 -9.59 0.015 60 5.92±18.75 20.67±11.63 -7.75 0.037 70 10.83±12.28 16.58±9.81 1.06 0.132 80 15.68±10.86 11.50±8.42 0.98 1.059 90 17.76±8.64 8.25±6.70 6.28 0.046 100 19.66±7.15 5.75±4.54 8.36 0.031 110 22.93±6.43 4.08±4.37 8.59 0.025 120 25.32±6.97 3.08±3.82 9.07 0.020 130 27.09±7.26 2.00±3.06 10.08 0.011 140 29.98±7.65 1.95±2.91 11.57 0.002

3 討論

一般膽囊陽性結石常規(guī)CT或B超都能夠明確診斷，滿足臨床要求，而陽性結石在膽囊結石中僅僅占約10%～20%左右[7]，當結石中膽固醇含量達到80%時，此時密度與膽汁接近，常規(guī)CT則難以發(fā)現(xiàn)。超聲和磁共振均可發(fā)現(xiàn)陰性結石，但是超聲分辨率較低、操作視野狹小，受操作者個人技術水平影響較大，若患者腸道積氣嚴重，會嚴重影響診斷，提高信息有限，不能滿足臨床需求。而磁共振檢查時間相對較長，檢查禁忌癥較多，需要吸氣屏氣配合，許多急重癥及肺功能差患者，不能滿足檢查要求，得不到滿意的圖像質(zhì)量。近幾年來隨著能譜CT的不斷發(fā)展，其憑借多參數(shù)成像的功能優(yōu)勢，已在血管造影、腫瘤分期及轉(zhuǎn)移等領域得到了廣泛應用[8-9]。

在能譜CT應用之前，常規(guī)CT診斷膽囊陰性結石常常出現(xiàn)漏診，主要是因為常規(guī)CT產(chǎn)生的X線能量是連續(xù)分布的特點，得到的CT圖像也是這種混合能量的平均效應，因此就影響了等密度病變的檢出。而能譜信息數(shù)據(jù)可以通過計算機將能譜數(shù)據(jù)空間進行雙能量解析，將傳統(tǒng)混合能量分解成從40～140 keV之間不同X線能量單能量圖像[10]。目前已有學者研究出許多基物質(zhì)X線吸收衰減系數(shù)，利用已得到的質(zhì)量衰減系數(shù)和能譜掃描得到的密度范圍，可以測得物質(zhì)在任何單能量下的CT值，并且可以獲得不同組織器官及病灶的能譜曲線特點，另外能譜分析還可以對病灶進行物質(zhì)分離與定量分析、有效原子序數(shù)測量等，這為實現(xiàn)對物質(zhì)定性及定量分析提供了可能[11-12]。另一方面，本研究所使用的機型采用了最先進的多模型迭代重建算法（Adaptive Statistical iterative Reconstruction-Veo，ASiR-V）其通過采用噪聲、物體及物理結構模型，經(jīng)過反復迭代與校正，可以在降低掃描條件的同時有效降低圖像噪聲，來提高圖像質(zhì)量，滿足診斷要求[13-14]。

據(jù)相關研究表明，不同的物質(zhì)具有不同的X線吸收衰減系數(shù)，同一種物質(zhì)在不同能級單能量圖像上密度表現(xiàn)也不相同[15-16]，即使相近的組織或病變也會發(fā)生變化，在低keV和高keV時密度差別較大，而在70 keV左右時密度差異較小，因為此時70 keV圖像CT值與普通120 kVp圖像CT值相當。楊創(chuàng)勃等[17]應用寶石能譜CT分析膽囊陰性結石結果表明，隨著keV值增大，膽囊陰性結石密度逐漸增大，而膽汁密度逐漸減小。本研究結果顯示，膽囊陰性結石在40 keV單能量圖像時表現(xiàn)為低密度影，140 keV單能量圖像時表現(xiàn)為高密度影，與周圍膽汁密度差別較大，二者CT值差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），與其研究結果相符。賈愛英等[18]研究結果表明，通過能譜CT物質(zhì)分離技術可以將膽囊陰性結石在脂基圖清晰顯示出來。本研究采用碘、水及脂三種物質(zhì)進行配對組合的方式來分離出另外一種物質(zhì)，可將以脂質(zhì)成分為主的結石與以水成分為主的膽汁分離開，結果顯示膽囊陰性結石在脂/水基物質(zhì)密度圖上表現(xiàn)為高密度，而碘/水基物質(zhì)密度圖表現(xiàn)為低密度，從而在一定程度上也說明陰性結石主要以脂質(zhì)含量為主。

能譜曲線是反映某種物質(zhì)特點和規(guī)律的曲線，代表著同一種物質(zhì)在不同keV能量下CT值變化的特征曲線，通過能譜曲線分析可以判斷物質(zhì)是否具有同一性質(zhì)，亦可比較不同物質(zhì)之間的差異性，也可以計算能譜曲線的斜率對物質(zhì)進行定量評估[19]。汪衛(wèi)兵等[20]和Li等[21]通過能譜曲線分析膽囊陰性結石結果顯示，膽囊陰性結石能譜曲線呈上升型，而膽汁呈輕度下降或平臺型，且二者曲線斜率差異有統(tǒng)計學意義。本研究結果表明，膽囊陰性結石能譜曲線呈反弓緩慢上升型，斜率為負值，同層面皮下脂肪能譜曲線也呈反弓緩慢上升型，與陰性結石曲線特點相同，其斜率也為負值，二者差異較?。≒>0.05）。而膽汁能譜曲線呈水平直線型或輕微下降型，曲線斜率與陰性結石曲線斜率比較差異較大（P<0.05）。有效原子序數(shù)則是能譜分析中對無機物準確分析的方法，通過測量無機物的有效原子序數(shù)，可以確定其化學成分，明確無機物性質(zhì)，起到精確診斷與鑒別診斷的作用。本研究結果顯示，膽囊陰性結石有效原子序數(shù)為6.07±1.05，與脂肪5.91±0.49相近（P>0.05），而與膽汁8.76±0.34相差較大（P<0.05）。另外，通過有效原子序數(shù)偽彩圖發(fā)現(xiàn)膽囊陰性結石表現(xiàn)為深藍色，與周圍膽汁顏色形成鮮明對比，更易于辨別。在診斷效能方面，本研究采用能譜掃描診斷膽囊陰性結石的敏感性為93.10%，特異性為100%，與Yang等[22]研究結果一致。

本研究尚存在不足之處：① 首先樣本量較少，并且沒有與膽囊息肉等其他病灶進行對比研究；② 未對本組患者結石成分進行紅外光譜分析，因此膽囊陰性結石成分是否全是膽固醇或還是含有其他成分不得而知；③ 對于肝內(nèi)膽管及膽總管陰性結石是否適用還有待進一步研究。

總之，256排Revolution CT多參數(shù)能譜分析為臨床診斷膽囊陰性結石提供了一種全新的方法，能夠顯著提高對陰性結石的檢出率，具有較高的敏感性和特異性，為臨床選擇合適地治療方案提供參考依據(jù)，具有重要的臨床應用價值。