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可發展為脂肪性肝炎，從而增加肝硬化的發生風險。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、治療和監測至關重要。肝活檢雖是定量HFC的金標準，但受有創等缺點限制。MRI盡管是目前評估HFC最準確的無創檢查[1-3]，但價格昂貴、禁忌證多，且需要配置特殊掃描序列。CT衰減值測量能夠對脂肪肝進行半定量評估，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]發現，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月安徽醫科大學第二附屬醫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[身體質量指數(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，圖像數據保存完整者。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。本研究經安徽醫科大學第二附屬醫院醫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 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，使用雙能量協議，掃描參數為：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平掃數據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名放射科醫師(A和B，分別具有5年和10年以上工作經驗)分別采用盲法獨立測量HFC值。醫師A和B在1周后對本組患者術前同一DECT掃描數據進行第2次測量。由于肝左葉形態變異較大，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(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、體質量、BMI、腰圍、三酰甘油、血清尿酸。②采用組內相關系數(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；體質量75.50～175.50 kg，中位數102.50(90.38,115.00)kg；BMI為32.41～60.09 kg/m2，中位數38.12(34.56,42.75)kg/m2；腰圍102.00～152.00 cm，中位數119.50(110.75,127.25)cm；三酰甘油0.49～6.77 mmol/L，中位數1.69(1.24,2.60)mmol/L；血清尿酸258.00～790.00 μmol/L，中位數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，醫師A與B前后兩次測量(測量者內)的可重復性ICC分別為0.985和0.983(P均<0.001)，醫師A與B第一次測量數據間(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具有良好的一致性，可重復性好。目前，診斷脂肪肝的無創方法中，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值測量能夠對肝臟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，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]發現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。第三代雙源DECT通過后處理軟件自動生成脂肪圖，實現了該新技術的應用。增強DECT可以通過碘提取和計算生成虛擬平掃圖，從而實現增強狀態下的肝臟脂肪量化。研究[3]發現，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血管造影數據生成虛擬平掃脂肪圖，測量肝臟脂肪分數，發現其測量可重復性好，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，能夠實現脂肪定量，且受鐵含量影響較低，MMD算法優化、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，本研究發現，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MR的質子密度脂肪分數與平掃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，根據方程計算的CT脂肪分數為負值，這為本研究結果提供了另一角度的理論依據。

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脂肪為代表的內臟脂肪沉積與代謝綜合征和心血管事件發生相關性更高[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對照數據；無法排除肝鐵質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測提供了可行的無創檢查方法，能否推廣應用于脂肪肝的機會性篩查有待驗證。