雙源雙能量CT脂肪圖定量測量肥胖患者肝臟脂肪含量可行性研究

陳其春 王龍勝 賈犇黎 宮希軍 趙 紅 倪良平 李 歡

近年來，肥胖及其誘發(fā)的非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)增長迅速且呈低齡化趨勢，NAFLD可發(fā)展為脂肪性肝炎，從而增加肝硬化的發(fā)生風險。早期診斷并及時干預可治愈此類疾病。肝臟脂肪含量(hepatic fat content, HFC)的準確量化對于NAFLD的診斷、治療和監(jiān)測至關重要。肝活檢雖是定量HFC的金標準，但受有創(chuàng)等缺點限制。MRI盡管是目前評估HFC最準確的無創(chuàng)檢查[1-3]，但價格昂貴、禁忌證多，且需要配置特殊掃描序列。CT衰減值測量能夠?qū)χ靖芜M行半定量評估，因便捷被眾多研究[4, 5]采用。隨著雙能量CT(dual-energy CT,DECT)快速發(fā)展，其獨特的多材料分解(multimaterial decomposition, MMD)算法能夠為脂肪定量評估提供全新的方法。增強DECT能夠準確量化HFC，與MRI相關性好[3]，價值已被認可。相關體模與臨床研究[6-8]發(fā)現(xiàn)，平掃DECT利用MMD算法生成的脂肪圖在脂肪定量方面具有潛在應用價值，為肝臟脂肪定量提供了新思路。本研究擬探討雙源平掃DECT脂肪圖在肥胖患者減重術前肝臟脂肪定量中的可行性及臨床價值，旨在為減重患者脂肪肝診斷和術后療效評估提供新的無創(chuàng)定量方法。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2021年6～11月安徽醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院普外科就診擬行減重手術的肥胖患者46例作為研究對象，其中男10例，女36例，年齡21～45歲，平均(31.67±6.42)歲。納入標準：①肥胖患者[身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)≥30 kg/m2]住院擬行減重手術者；②術前完成腹部或腹盆腔雙源DECT平掃檢查，圖像數(shù)據(jù)保存完整者。排除標準：①合并肝硬化、藥物性肝病、自身免疫性肝病等肝臟基礎疾病者；②有血色病或輸血相關病史者。本研究經(jīng)安徽醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審批通過[編號:YX2021-017(F1)]。

1.2 設備與方法

1.2.1 設備及掃描參數(shù) 采用第三代雙源CT掃描儀(SOMATOM Force; Siemens, Germany)，進行術前腹部或腹盆腔CT平掃檢查，使用雙能量協(xié)議，掃描參數(shù)為：管電壓組合為100 kV、Sn150 kV，參考管電流190/95 mAs，探測器準直128×0.6 mm，螺距 0.6 mm，機架旋轉時間0.5 s，矩陣 512×512。掃描后可獲得100 kVp、Sn150 kVp和Mixed(100 kVp：150 kVp，50%：50%)三組原始圖像。圖像重建采用軟組織核(Qr40d)進行橫斷面自動重建，重建層厚為5 mm和1 mm圖像。

1.2.2 圖像分析 將DECT平掃數(shù)據(jù)傳輸至西門子最新后處理工作站(Syngo via VB20, Siemens)，利用工作站肝臟“脂肪圖”軟件(Syngo Dual Energy)，根據(jù)MMD算法自動生成肝臟脂肪分布圖(解剖圖與色階圖混合比為50%)。由2名放射科醫(yī)師(A和B，分別具有5年和10年以上工作經(jīng)驗)分別采用盲法獨立測量HFC值。醫(yī)師A和B在1周后對本組患者術前同一DECT掃描數(shù)據(jù)進行第2次測量。由于肝左葉形態(tài)變異較大，選取肝右葉上段、肝門層面、肝右葉下段3個層面，距離肝臟邊緣至少5 mm繪制3個相對固定位置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)(面積2.0～3.0 cm2)進行測量，取平均值作為HFC值。為避免脂肪色階圖對ROI選擇的干擾，將脂肪圖混合比模塊移至0%，顯示為CT解剖圖上進行測量，可有效避開肝血管和膽道、鈣化灶等。另外，選用100 kV圖像進行肝臟CT值、肝脾CT值比值(CTL/S)測量，肝臟3個ROI位置選擇盡量與脂肪圖測量位置保持一致，脾臟選擇3個層面共放置3個ROI(面積2.0～3.0 cm2)進行CT值測量，結果取其平均值。

1.3 觀察指標 ①臨床指標：研究對象身高、體質(zhì)量、BMI、腰圍、三酰甘油、血清尿酸。②采用組內(nèi)相關系數(shù)(interclass correlation coefficient，ICC)評價DECT脂肪圖測量HFC值的可重復性。③本組資料HFC值：最終HFC值定義為醫(yī)師A與B第一次測量結果的平均值。當脂肪圖測量HFC值顯示為負值時，默認HFC值為0%。④HFC值評估脂肪肝嚴重程度[9]：HFC值≤5%認為正常，5%～14%為輕度脂肪變性，14%～28%為中度脂肪變性，大于28%為重度脂肪變性。⑤肝臟CT值、CTL/S、CTL/S法評估脂肪肝嚴重程度：CTL/S定義為肝臟CT值與脾臟CT值之比。根據(jù)既往文獻[10]，將CTL/S法作為定義脂肪肝參考標準。其分度標準為正常肝臟CTL/S≥1.0；脂肪肝CTL/S<1.0，其中輕度脂肪肝為0.7

2 結果

2.1 一般結果 本組資料中，46例肥胖患者身高150.00～188.00 cm，平均(164.84±9.23)cm；體質(zhì)量75.50～175.50 kg，中位數(shù)102.50(90.38,115.00)kg；BMI為32.41～60.09 kg/m2，中位數(shù)38.12(34.56,42.75)kg/m2；腰圍102.00～152.00 cm，中位數(shù)119.50(110.75,127.25)cm；三酰甘油0.49～6.77 mmol/L，中位數(shù)1.69(1.24,2.60)mmol/L；血清尿酸258.00～790.00 μmol/L，中位數(shù)398.50(361.00,498.75)μmol/L。

2.2 HFC值測量可重復性驗證 DECT脂肪圖測量HFC值，醫(yī)師A與B前后兩次測量(測量者內(nèi))的可重復性ICC分別為0.985和0.983(P均<0.001)，醫(yī)師A與B第一次測量數(shù)據(jù)間(測量者間)的可重復性ICC為0.979(P<0.001)。

2.3 脂肪肝定量結果

2.3.1 DECT脂肪圖評估結果 醫(yī)師A兩次測量的HFC值分別為11.34(3.68,22.97)%，11.82(4.87,24.03)%，醫(yī)師B兩次測量的HFC值分別為13.09(4.66,24.38)%，14.43(4.90,23.84)%。本組資料最終的HFC值范圍為0%～42.29%，中位數(shù)為12.09(3.97,23.46)%。HFC值評估脂肪肝嚴重程度結果見表1。DECT脂肪圖上黃-褐色代表脂肪含量高，深藍色代表脂肪含量低，色階圖能夠直觀體現(xiàn)脂肪肝嚴重程度及均勻度(圖1)。

圖1 DECT平掃脂肪圖測量肝門層面右葉HFC值

2.3.2 CT值測量評估結果 本組資料肝臟CT值范圍為18～71HU，平均(44.37±15.14)HU，CTL/S范圍為0.31～1.35，平均(0.80±0.29)。根據(jù)CTL/S定義的脂肪肝標準，正常肝臟15例(32.61%)，脂肪肝31例(67.39%)，中-重度脂肪肝約占41.30%。兩種方法評估脂肪肝嚴重程度比較，差異無統(tǒng)計學意義(χ2=6.000，P=0.112)。見表1。

表1 CTL/S法與HFC值評估脂肪肝嚴重程度比較(例)

2.4 相關性分析 Spearman秩相關分析結果顯示，HFC值與肝臟CT值(r=-0.978，P<0.001)、CTL/S(r=-0.981，P<0.001)均呈負相關(圖2)。HFC值與身高、體質(zhì)量、BMI、腰圍無明顯相關性(P均>0.05)，HFC值與三酰甘油水平呈弱相關(r=0.293，P=0.048)，HFC值與血清尿酸水平呈中等相關(r=0.339，P=0.021)。

圖2 HFC值與CTL/S相關性散點圖

3 討論

NAFLD被認為是代謝綜合征以及心血管疾病死亡的獨立危險因素，同時會增加發(fā)生脂肪性肝炎、肝硬化和肝癌的風險，已成為慢性肝病的主要原因。研究[11]表明，中國NAFLD總人群患病率為29.88%，而肥胖人群患病率高達66.21%。對于病態(tài)性肥胖患者，近年來流行的袖狀胃切除術不僅能夠迅速減輕體重，還能有效改善脂肪肝[12]。故肥胖患者肝臟脂肪含量的無創(chuàng)精準量化對于診斷和管理NAFLD具有重要臨床意義。

本研究以CTL/S法診斷脂肪肝為參照，采用第三代雙源DECT脂肪圖直接定量肥胖患者的HFC，結果顯示，平掃DECT脂肪圖測量HFC值在測量者間和測量者內(nèi)具有良好的一致性，可重復性好。目前，診斷脂肪肝的無創(chuàng)方法中，CT是一種比腹部MRI更方便的篩查和早期診斷NAFLD的工具。其中，DECT有望成為一種使用更廣泛、輻射劑量更低且同樣能夠測量HFC的新技術。

本研究結果顯示，HFC值與肝臟CT值、CTL/S均高度負相關，CT值測量能夠?qū)Ω闻K脂肪進行較準確地半定量評估，與既往報道相符[4-5]。肝臟CT值評估中重度脂肪肝具有高度特異性，缺點是易受管電壓和鐵過載的影響，對輕度脂肪肝的診斷敏感性較低。研究[13]顯示，CTL-S和CTL/S比單純肝臟CT值指標在診斷脂肪肝方面性能更優(yōu)，受掃描設備的影響較小，其中CTL/S診斷結果與病理高度相關。因此，本研究將CTL/S法診斷脂肪肝作為參照。Graffy等[9]發(fā)現(xiàn)基于深度學習的平掃CT值測量自動定量肝臟脂肪，能夠應用于人群的脂肪肝體檢篩查，與基于ROI的手動測量值之間一致性好；同時提示體檢人群中肥胖者的肝臟脂肪變性占69.6%，與本研究結果相仿。在肥胖患者檢查中，雙能量模式不僅可以降低輻射劑量，同時雙能單色圖像可以校正光束硬化效應，使CT值測量更準確，這也是本研究選擇單色100kV圖像測量CT值的原因。

MMD算法是針對DECT發(fā)展起來的一種基于模型的新技術，可以擴展DECT的材料判別能力，能夠區(qū)分兩種或多種不同的材料，并能夠直接定量肝臟體積脂肪分數(shù)。第三代雙源DECT通過后處理軟件自動生成脂肪圖，實現(xiàn)了該新技術的應用。增強DECT可以通過碘提取和計算生成虛擬平掃圖，從而實現(xiàn)增強狀態(tài)下的肝臟脂肪量化。研究[3]發(fā)現(xiàn)，利用第三代雙源增強DECT能夠準確量化肝臟脂肪含量，與MRI結果及虛擬平掃CT值的相關性好。Zhan等[14]利用雙源DECT冠脈CT血管造影數(shù)據(jù)生成虛擬平掃脂肪圖，測量肝臟脂肪分數(shù)，發(fā)現(xiàn)其測量可重復性好，并與肝臟CT值顯著相關。但增強DECT存在對比劑過敏風險，且檢查費用高，對于減重患者的術前檢查不適用。

本研究結果顯示，平掃DECT脂肪圖可直接定量肝臟脂肪含量百分比，與CTL/S法在評估脂肪肝嚴重程度方面比較，差異無統(tǒng)計學意義，脂肪圖能夠直觀反應肝臟脂肪浸潤嚴重程度和均勻度。目前，僅少數(shù)研究提示平掃DECT在脂肪肝定量中的潛在價值。體模研究[7]證實，新一代能譜DECT脂肪圖在無碘存在下，能夠?qū)崿F(xiàn)脂肪定量，且受鐵含量影響較低，MMD算法優(yōu)化、校正了鐵的影響。臨床研究[8]證實，以多回波Dixon-MRI結果為標準，第三代雙源平掃DECT脂肪圖具有準確定量胰腺脂肪含量的潛力，與本研究在肝臟脂肪定量方面得到的結論相一致。Hyodo等[15]研究也表明，對比增強和平掃DECT均可定量肝臟脂肪含量，兩者測量差異小于2%。另外，本研究發(fā)現(xiàn)，當肝臟CT值較高時(約60 HU以上)，DECT脂肪圖測量結果會為負值，此時默認HFC值為0%?？赡艿慕忉尀?，根據(jù)雙能量MMD算法，當測量值位于純肝組織斜率時為0%脂肪，位于脂肪斜率時為100%脂肪，當測量值位于純肝組織右側象限時會為負值。既往有研究[16]根據(jù)MR的質(zhì)子密度脂肪分數(shù)與平掃CT值呈線性關系推導出線性方程，當肝臟CT值為65.9 HU或更大時，根據(jù)方程計算的CT脂肪分數(shù)為負值，這為本研究結果提供了另一角度的理論依據(jù)。

本研究結果顯示，HFC值與人體測量學指標無明顯相關性，與三酰甘油水平弱相關，與血清尿酸水平中等相關。由于身高和體脂分布的差異，人體測量學指標不能很好的反應腹型肥胖，而腹型肥胖與NAFLD正相關，這也解釋了人體測量學指標不能可靠地預測潛在的肝臟脂肪變性，與Graffy等[9]報道結果一致。目前認為以肝臟脂肪和腹內(nèi)脂肪為代表的內(nèi)臟脂肪沉積與代謝綜合征和心血管事件發(fā)生相關性更高[4, 14]，2者通過腹部CT平掃較容易獲取。因此，DECT測量內(nèi)臟脂肪含量，在防治肥胖及NAFLD中具有重要作用。

本研究不足之處：研究樣本量相對較少，缺乏“無創(chuàng)金標準”MR結果的對照，下一步需擴大樣本量并希望取得MR對照數(shù)據(jù)；無法排除肝鐵質(zhì)沉積對測量結果的影響，但研究對象為中青年，在排除肝臟基礎疾病的情況下，存在影響結果的肝鐵質(zhì)沉積的可能性較小，且雙能MMD算法能夠校正鐵的部分影響；脂肪肝診斷標準參照傳統(tǒng)的CTL/S法，具有一定局限性。

綜上所述，雙源平掃DECT脂肪圖定量評估HFC可重復性好，有望為無創(chuàng)的NAFLD定量、分級診斷提供新的工具，為減重患者手術前后脂肪肝療效對比評價和監(jiān)測提供了可行的無創(chuàng)檢查方法，能否推廣應用于脂肪肝的機會性篩查有待驗證。