李衛(wèi)俠 林曉珠 呂培杰 徐學勤 張 靜 胡曙東 郁義星趙雪松 董海鵬 嚴福華 陳克敏

基于單源瞬時kVp切換技術(shù)的CT能譜成像能在小于0.5ms內(nèi)使用高低球管電壓（80、140kVp）瞬時切換實現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)同時采樣，能夠測量出物質(zhì)的X線衰減系數(shù)，每種物質(zhì)都有其對X線衰減的特征吸收曲線，根據(jù)已知不同物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)隨能量變化的關(guān)系，計算出感興趣物質(zhì)在各個能量點中對X線的吸收，從而實現(xiàn)單能量成像，并獲得感興趣物質(zhì)的衰減（即CT值）隨X線能量變化的曲線，即能譜曲線。而且在能譜成像中，任何感興趣物質(zhì)都能通過兩種基物質(zhì)的組合產(chǎn)生相同的衰減效應(yīng)來表達，即通過高、低兩組電壓掃描的X線衰減圖像可以表達為兩種基物質(zhì)的密度圖，這個過程就是物質(zhì)分離。通過水碘分離技術(shù)獲得的碘基圖像中感興趣物質(zhì)的碘濃度值主要反映被檢組織內(nèi)碘的含量（通常為對比劑增強后），從而間接反映了被檢組織的供血情況，水基圖像可以代替平掃圖像，實現(xiàn)虛擬平掃，為優(yōu)化CT檢查方案、減少曝光劑量提供了可能；能譜CT還可以獲得有效原子序數(shù)（effective atomic number, Eff-Z）來描述不同物質(zhì)對X線的吸收率隨能量變化的特性，以此進行物質(zhì)檢測、鑒別及物質(zhì)分離等技術(shù)應(yīng)用。

CT能譜成像作為一種全新的成像模式，其研究與應(yīng)用也剛剛開始[1-10]。CT能譜成像所獲得的單能量圖像可以用于去除顱后窩硬化偽影[2]及金屬偽影[3]，并通過最佳能量點的選擇，結(jié)合最佳對比噪聲比(optimal contrast-to-noise, CNR），相應(yīng)的單能量圖像能夠清晰的展示解剖結(jié)構(gòu)或者病灶，比如優(yōu)化肝臟病灶[4]或胰腺[5]及腎臟[5-7]等病灶的顯示及優(yōu)化門靜脈成像[9]等。目前也有部分學者[9-11]對肝硬化的能譜表現(xiàn)進行了初步分析，但有關(guān)肝臟各段的能譜成像參數(shù)在肝硬化診斷的應(yīng)用目前尚少有報道，因此本文旨在采用能譜掃描方法，通過對比分析對照組與肝硬化組能譜CT動態(tài)增強掃描動脈期及門脈期各段肝實質(zhì)的多個能譜成像參數(shù)的變化，初步探討能譜CT動態(tài)增強在肝硬化診斷中的應(yīng)用價值。

方 法

1.研究對象

1.1肝硬化組：2010年3月到2011年8月, 25例經(jīng)臨床證實的肝硬化患者行寶石能譜CT檢查（①患者有肝炎、長期飲酒等相關(guān)病史；②肝功能減退和門脈高壓的臨床表現(xiàn)；③體格檢查肝臟質(zhì)地堅硬有結(jié)節(jié)感；④肝功能試驗陽性改變；⑤影像學檢查。以上5點相結(jié)合作為肝硬化診斷的臨床標準），男16例，女9例，平均年齡45.2歲，范圍18～69歲，肝功能Child-Pugh分級：A級7例，B級9例，C級9例。其中乙肝后肝硬化失代償13例，Wilson病所致肝硬化3例，丙肝后肝硬化5例，酒精性肝硬化2例，隱源性肝硬化2例。

1.2對照組：18例因其他疾病而行CT檢查的患者，3例為胰腺炎患者，2例為胰頭占位導致肝內(nèi)膽管擴張，2例因具有肝臟脂肪浸潤，1例因肝內(nèi)膽管結(jié)石而排除，故僅10例經(jīng)病史及臨床檢查證實無相關(guān)肝臟、胰腺和脾臟病變的患者入組（4例為胰腺囊腺瘤，2例為胃間質(zhì)瘤，2例為腎囊腫，2例為腎上腺腺瘤患者），其中男3例，女7例，平均年齡42.5歲。

2.能譜CT掃描方法

使用能譜CT掃描儀（ Discovery CT 750HD,GE Medical Systems，Milwaukee，WI，USA）進行平掃及寶石能譜成像（gemstone spectral imaging，GSI）增強掃描。檢查前日晚餐后禁食、檢查當日清晨空腹，檢查前飲水約800～1000ml充盈上消化道，以利于辨認器官間的毗鄰關(guān)系，避免與腹部腫塊相混淆。首先進行上腹部定位像的掃描，然后行上腹部CT平掃，確定肝臟及病變位置，120kVp，采用自動mA技術(shù)，噪聲指數(shù)（noise index, NI）設(shè)為10～12，準直器寬度0.625 mm×64，層厚/層距5mm，螺距0.984∶1。增強掃描動脈期一般采用Smart Prep技術(shù)進行動態(tài)監(jiān)測腹主動脈，監(jiān)測閾值為100HU，監(jiān)測開始時間為12s，門脈期開始掃描時間為動脈期掃描結(jié)束后30s。對比劑濃度為300mg/ml，劑量為80～100ml，注射速率3ml/s。動脈期掃描范圍覆蓋整個肝臟及其病灶，門脈期掃描范圍覆蓋整個上腹部，包含肝臟及雙腎。能譜掃描方式選擇Helical-body-large-40mm，根據(jù)患者體型大小選擇螺旋時間為0.6s或0.8s。首先重建混合能量圖像（quality check，QC），QC圖像為雙能量瞬時切換中的140kVp圖像，層厚/層距為2.5～5mm，標準算法（standard，stnd）；然后重建單能量圖像（monochromatic，mono），一般可選擇68keV，一組層厚/層距為2.5～5mm，用于普通觀察，一組層厚/層距為0.625～1.25mm，用于進行二維、三維重建及GSI能譜分析。

3.能譜圖像后處理及數(shù)據(jù)分析

將掃描所得原始數(shù)據(jù)傳導至AW4.4工作站，將各個掃描期像的薄層圖像分別載入能譜分析瀏覽器（GSI viewer）進行后處理，分別測量動脈期及門脈期肝臟I～VIII段肝組織單能量為70keV時的CT值，碘濃度，水濃度及有效原子序數(shù)值（Eff-Z），感興趣區(qū)（region of interest，ROI）盡量放置于肝臟各段的中央?yún)^(qū)域，并避開大血管，動脈期及門脈期肝臟各段放置的ROI大小及位置盡量保持一致，本研究ROI面積大小約為100mm2。

4.統(tǒng)計學分析

應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析，對正常組及肝硬化組Ⅰ～Ⅷ段肝實質(zhì)單能量為70keV時的CT值，碘濃度，水濃度及Eff-Z進行獨立樣本t檢驗。P＜0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

1.對照組肝臟的能譜CT表現(xiàn)

在動脈期肝實質(zhì)呈輕度均勻強化，碘基圖像呈略高濃度改變（與豎脊肌相比），但低于脾臟密度；水基圖像呈高濃度改變，高于胰腺及脾臟密度。門脈期掃描時，肝實質(zhì)強化較明顯，碘基圖像呈高濃度改變（與豎脊肌相比），但低于脾臟密度；水基圖像呈高濃度改變，高于胰腺及脾臟密度。對照組肝臟組織各段能譜CT測量結(jié)果見表1；正常肝臟組織的散點圖、直方圖及能譜曲線特征描述如圖所示（圖1）。

2.肝硬化患者的能譜CT表現(xiàn)

在動脈期肝硬化肝實質(zhì)呈不均勻輕度強化，但與對照組相比，Ⅱ段及Ⅳ段70keV的CT值有所下降，且具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05認為有統(tǒng)計學差異)，其他各段70keV的CT值改變均無統(tǒng)計學意義；動脈期Ⅰ至Ⅷ段的碘濃度、水濃度及Eff-Z與對照組相比均無統(tǒng)計學意義。門脈期強化較均勻，與對照組相比，門脈期Ⅰ段至Ⅷ段70keV的CT，碘濃度和Eff-Z均有所下降，且均具有統(tǒng)計學意義，門脈期Ⅰ段至Ⅷ段的水濃度與對照組相比均無統(tǒng)計學意義（表2）。肝硬化組肝臟各段能

表1 對照組肝臟I至VIII段肝實質(zhì)動態(tài)增強各期能譜CT成像參數(shù)測量結(jié)果（10例）

圖2 A為肝硬化動脈期70keV單能量圖像，B為碘基圖像，C為水基圖像；D～F 肝硬化動脈期V段肝組織散點圖、直方圖、能譜曲線；G為肝硬化門脈期70keV單能量圖像，H為碘基圖像，I為水基圖像；J～L肝硬化動脈期V段肝組織散點圖、直方圖、能譜曲線。其中門脈期的散點圖（J）中碘濃度較動脈期相比明顯增加，水濃度稍有減少；門脈期直方圖基底部未見明顯改變，強化峰值向右移位；動脈期能譜曲線顯示較為平坦，門脈期能譜曲線有明顯增高，斜率增大，但仍呈逐漸下降型曲線。

表2對照組與肝硬化組Ⅰ至Ⅷ段肝實質(zhì)動態(tài)增強各期能譜CT成像參數(shù)的獨立樣本t檢驗結(jié)果

表3 肝硬化組Ⅰ至Ⅷ段肝實質(zhì)動態(tài)增強各期能譜CT成像參數(shù)測量結(jié)果（25例）

討 論

肝硬化是臨床常見的慢性進行性肝病，由一種或多種病因長期或反復作用形成的彌漫性肝損害，隨著病情加重，肝硬化程度不斷加重。我國是病毒性肝炎高發(fā)區(qū)，僅乙型肝炎病毒（HBV）攜帶者就達1.2億，其中慢性乙型肝炎患者達3000萬以上，25%的慢性乙肝患者最終將會發(fā)展為肝硬化，甚至肝癌。病理組織學上有廣泛的肝細胞壞死、殘存肝細胞結(jié)節(jié)性再生、結(jié)締組織增生與纖維隔形成，導致肝小葉結(jié)構(gòu)破壞和假小葉形成，肝臟逐漸變形、變硬而發(fā)展為肝硬化。早期由于肝臟代償功能較強可無明顯癥狀，后期則以肝功能損害和門脈高壓為主要表現(xiàn)，并有多系統(tǒng)受累，晚期常出現(xiàn)上消化道出血、肝性腦病、繼發(fā)感染、脾功能亢進、腹水、癌變等并發(fā)癥。許多學者明確提出了肝纖維化甚至是早期肝硬化（肝臟結(jié)構(gòu)破壞的末期結(jié)節(jié)性纖維化）仍是可逆的的觀點[12-14]。所以對肝硬化作出早期診斷并動態(tài)監(jiān)測其變化，對于慢性肝病的治療、改善預(yù)后有著重要的意義。

有關(guān)肝硬化的影像診斷，各種文獻報道很多[15-17]。但多數(shù)以肝臟大小、形態(tài)的變化，并輔以一些繼發(fā)的改變?nèi)绺闻K表現(xiàn)凹凸不平、門脈高壓、腹水以及肝實質(zhì)的粗糙程度作為診斷標準的。肝臟大小形態(tài)的改變則主要從各肝段或各肝葉的大小、體積及各葉間的比例進行衡量，但是一方面由于肝臟本身變異很多，如先天性左葉缺如及獺尾肝等會影響肝臟各葉比例的數(shù)值，導致根據(jù)肝臟形態(tài)學改變及肝葉比例的測量來診斷肝硬化的可靠性有待商榷，另一方面肝臟各葉體積的獲取必須要進行一些測量和計算，造成日常工作的不方便[18-20]。也有不少文獻采用肝臟灌注獲得的各灌注參數(shù)來評估肝纖維化及肝硬化的程度[21-24]，但該方法由于掃描時間較長，需要患者呼吸配合度較高，操作比較復雜。目前也有部分學者[9-11]對肝硬化的能譜表現(xiàn)進行了初步分析，但有關(guān)肝臟各段的能譜成像參數(shù)在肝硬化患者檢查中的應(yīng)用目前尚少有報道，因此，本文初步探討了增強掃描動脈期及門脈期Ⅰ至Ⅷ段肝實質(zhì)的能譜成像參數(shù)在肝硬化診斷中的應(yīng)用。

本研究中門脈期肝硬化組Ⅰ段至Ⅷ段肝實質(zhì)單能量為70keV時的CT值，碘濃度和Eff-Z與正常對照組相比均有明顯下降，這與國內(nèi)外文獻關(guān)于肝纖維化、肝硬化時肝動脈分數(shù)（hepatic arterial fraction，HAF）較正常肝臟增加，門靜脈灌注降低的研究結(jié)果相一致[25-27]。提示肝硬化階段因肝外側(cè)枝循環(huán)分流及肝內(nèi)門脈高壓導致門靜脈灌注量減少，門靜脈血流在肝臟供血中的比例減少，因此相應(yīng)的單能量為70keV時的CT值，碘濃度和Eff-Z均較正常組有所下降。而Ⅰ段至Ⅷ段肝實質(zhì)的水濃度因不含碘物質(zhì)，故增強掃描后不受碘對比劑的影響，動脈期及門脈期的數(shù)值改變無統(tǒng)計學意義。呂培杰等[23]關(guān)于能譜CT在肝硬化中的研究認為門脈期肝硬化組標準化碘濃度值明顯低于正常對照者，這個結(jié)果也與本研究所得結(jié)論相一致。趙麗琴等[9,11]認為門靜脈期肝實質(zhì)內(nèi)的碘含量低于正常對照組，這也與本研究門脈期研究結(jié)果與其相一致。但本研究動脈期Ⅱ段及Ⅳ段單能量為70keV時的CT值與正常對照組相比有所下降，且具有統(tǒng)計學意義，而其他各段單能量為70keV時的CT值改變，Ⅰ至Ⅷ段的碘濃度、水濃度及Eff-Z與正常對照組相比均無統(tǒng)計學意義，考慮一方面由于肝硬化雖然為彌漫性病變，但各段肝實質(zhì)發(fā)生肝細胞變性、壞死、再生、周圍炎性成分及纖維間隔增生的程度均不相同，故肝硬化階段各段肝實質(zhì)的能譜參數(shù)與對照組相比改變程度亦有所不同；另一方面由于肝臟具有獨特的雙重血供，其血供20%～30%來自肝動脈系統(tǒng)，70%～80%來自門靜脈系統(tǒng)，兩者之比約為1∶3～1∶4，因此動脈期肝實質(zhì)各段強化并不明顯，受碘對比劑的影響相對較小，因此動脈期肝硬化組各段肝實質(zhì)的能譜參數(shù)改變并沒有門脈期明顯。

本研究尚存在以下缺點：①由于倫理方面及臨床方面的原因，對照組及肝硬化組患者均未行肝臟穿刺活檢進行病理證實。但是對照組均無肝炎病史，血清學檢查中肝功能均正常。肝硬化患者則是根據(jù)其臨床病史、生化檢查結(jié)合其影像學表現(xiàn)（CT和/或MR增強檢查）進行的診斷。②本文樣本量較少，并未對不同肝功能Child-Pugh分級間患者肝實質(zhì)的能譜參數(shù)改變做進一步的分析研究，如要進一步深入的研究需要分級更具體及更大樣本量的研究。

但本研究證明，肝硬化患者的能譜CT門脈期各參數(shù)值和對照組之間有差別，因此能譜CT掃描肝臟各段能譜參數(shù)的分析可為肝硬化的診斷提供參考價值，在臨床上值得深入研究。

致 謝

感謝GE公司中國CT影像研究中心科學家沈云和李劍穎在能譜CT原理及能譜CT成像參數(shù)在肝硬化診斷方面提供的幫助和指導；感謝能譜CT技術(shù)員劉宵，趙越，張偉華，劉寉是等在能譜CT掃描方面給予的幫助。