謝婷婷，黎永濱，嚴帥，何冠勇，郭英，成官迅

非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)的定義是影像學(xué)和肝組織學(xué)證實肝脂肪變，并除外導(dǎo)致肝脂肪變的其他原因，如大量飲酒、長期應(yīng)用促脂肪形成藥物或單基因遺傳紊亂等[1]。目前NAFLD已成為全球最常見慢性肝病，發(fā)病率28.01/1000人年～52.34/1000人年[2]，年均9%進展為肝纖維化，最終發(fā)展至肝硬化、肝病相關(guān)死亡[3]。

影像學(xué)能直接反映肝臟脂肪變狀態(tài)，是無創(chuàng)性肝臟脂肪定量評估的主要方法和發(fā)展方向，在NAFLD的診斷、嚴重程度分級、新療法療效評估方面起關(guān)鍵作用[4]。MRI被認為是無創(chuàng)性肝臟脂肪定量評估的重要方法，但MR檢查預(yù)約時間長、圖像采集時間長、運動偽影影響測量準確性等因素降低了其臨床應(yīng)用范圍[5]。CT預(yù)約時間短、成像快速，雙能CT可通過不同X射線能量下物質(zhì)的不同衰減特征來反映組織學(xué)特性、提供定量信息，基于雙能CT物質(zhì)分離技術(shù)的碘、鈣、尿酸鹽晶體等物質(zhì)的定量評估已被用于肺栓塞、腎結(jié)石、痛風(fēng)的臨床試驗中[6-8]，其在肝臟脂肪變定量評估具有巨大應(yīng)用潛力。故本研究采用單源雙能CT對肝臟脂肪變體模進行掃描，探討雙能CT物質(zhì)分離技術(shù)定量評估肝臟脂肪變的準確性，旨在為臨床無創(chuàng)性評估肝臟脂肪變提供新思路。

材料與方法

1.體外模型的制作

本研究經(jīng)本院實驗動物倫理委員會批準。取20只健康SD大鼠，由廣東省醫(yī)學(xué)實驗動物中心提供、并經(jīng)病理組織學(xué)檢查證實肝臟無脂肪變，周齡為20周，體重200～225 g，均為雌性。解剖并分離大鼠肝臟，沖洗后剪碎、分裝，置于4 mL聚氯乙烯(polyvinychlorid，PVC)管中，在勻漿機中勻漿。重復(fù)勻漿操作，直至新鮮肝組織全部制成勻漿液，備用。將肝勻漿與脂肪(橄欖油，商品名Olivoil，脂肪含量100.0 g/100 g)、右旋糖酐鐵溶液(丹麥Pharmacosmos公司，鐵濃度100 mg Fe/2 mL)充分混合，建立肝臟脂肪變模型A(不含鐵)、B(含鐵)。模型A脂肪體積分數(shù)分別為0%、10%、20%、30%、40%和50%(模擬正常人肝臟和臨床范圍內(nèi)的輕、中、重度脂肪肝)，共6個PVC管；模型B脂肪體積分數(shù)為0%、10%、20%、30%，根據(jù)鐵濃度的不同分3組，各組鐵濃度分別為5 mg/mL、20 mg/mL、25 mg/mL，共12個PVC管。保持每管總體積為4 mL，制成肝臟鐵沉積伴輕、中、重度脂肪變性的模型(共18個PVC管)[7]。用懸浮震蕩儀充分震蕩，使樣本呈均勻外觀，上述樣本靜置6 h以上不分層則認為模型制作成功。模型A中脂肪體積分數(shù)為50%的PVC管出現(xiàn)分層，其相應(yīng)測量數(shù)據(jù)不納入統(tǒng)計學(xué)分析。

2.掃描方法

采用GE Revolution 256 CT掃描儀。按照脂肪體積分數(shù)從低到高的順序依次將混合液置于標準體模中，即4 mL的PVC管置入體模的圓柱體凹槽內(nèi)，體模為直徑20 cm的圓柱體，內(nèi)有9個圓柱體凹槽，每個PVC管置入后都位于凹槽的最上方，掃描時各PVC管保持同一水平。管電壓80、140 kVp瞬時切換，管電流分別為200 mA、320 mA、485 mA，轉(zhuǎn)速為2 s/周，DFOV(顯示野，display field-of-view)25 mm×25 mm，重建層厚、間距均為0.625 mm，螺距0.984，重建算法為STND(標準算法)，ASiR-V(全模型迭代重建算法，adaptive statistical iterative reconstruction-V)為50%。

3.數(shù)據(jù)測量

所有原始數(shù)據(jù)傳至ADW 4.6工作站，采用GSI General MD分析軟件進行后處理，重建脂肪(水)基物質(zhì)對圖像。于CT圖像上各PVC管中心區(qū)勾畫與PVC管同心圓的ROI，各放置3個直徑為8 mm、面積為28.26 mm2的圓形ROI，記錄后取其平均值為虛擬脂肪濃度值(virtual fat concentration，VFC)，納入數(shù)據(jù)庫。

4.統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 21.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。對3組管電流(200、320、485 mA)下相應(yīng)VFC進行單因素方差分析，具有方差齊性后再對VFC與肝臟脂肪體積分數(shù)(liver fat volume fraction，F(xiàn)VF)進行Spearmen相關(guān)性分析，并擬合線性方程。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

肝臟脂肪變模型A(不含鐵)：在3組管電流(200、320、485 mA)下，模型A的VFC值分別為：(36.77、-235.45、-140.45、-41.28、132.06 mg/cm3)、(94.52、-251.64、-144.17、18.35、101.31 mg/cm3)、(108.20、 -71.89、-30.12、106.60、198.65 mg/cm3)。采用三組管電流掃描體模，共獲得三組共15個數(shù)據(jù)。實際脂肪體積分數(shù)10%～40% 相應(yīng)的VFC與FVF均呈線性正相關(guān)(r=0.885，P<0.001)，擬合線性方程為y=0.072x+27.138 (y為FVF、x為VFC，P<0.001，F(xiàn)值為41.37，調(diào)整R2為0.786)，而實際脂肪體積分數(shù)0%～40% 相應(yīng)的VFC與FVF無相關(guān)性(r=0.371，P=0.173，圖1)，掃描結(jié)果見圖2。

肝臟脂肪變模型B(含鐵，模型B內(nèi)三組樣本脂肪體積分數(shù)FVF均為0%、10%、20%、30%)：管電流為320 mA條件下，肝臟脂肪變模型B(含鐵)的VFC值分為(合并5 mg/mL肝臟鐵沉積組：-895.29、-660.87、 -618.09、-606.96 mg/cm3)、(合并20 mg/mL肝臟鐵沉積組：-1448.85、-1390.78、-1109.27、-997.91 mg/cm3)、(合并25 mg/mL肝臟鐵沉積組：-3098.14、-2958.63、-2972.25、-2585.88 mg/cm3)。以模型A(鐵濃度為0 mg/mL)為對照，在同一FVF值水平，隨著鐵濃度的升高、VFC值逐漸減低(圖3)，提示鐵的合并存在影響脂肪定量評估，表現(xiàn)為鐵導(dǎo)致VFC值降低，鐵濃度越高、VFC低估脂肪體積分數(shù)的程度越重。

圖1 在不同管電流下，肝臟脂肪變模型A(不含鐵)內(nèi)實際脂肪體積分數(shù)10%～40%相應(yīng)的虛擬脂肪濃度與脂肪體積分數(shù)呈線性正相關(guān)，而實際脂肪體積分數(shù)0%～40% 相應(yīng)的虛擬脂肪濃度與脂肪體積分數(shù)無相關(guān)性。 圖2 肝臟脂肪變模型A的CT掃描冠狀面圖像，顯示類圓形體模內(nèi)共9個管、其中6個PVC管內(nèi)含不同含量的大鼠肝勻漿和脂肪，自12點方位開始沿順時針方向至8點方位，PVC管內(nèi)所含脂肪體積分數(shù)依次為50%、40%、30%、20%、10%、0%。a)40%～10%相應(yīng)PVC管內(nèi)的密度呈逐漸升高趨勢；b)偽彩圖示40%～10%相應(yīng)PVC管內(nèi)的偽彩隨著脂肪體積分數(shù)的改變而改變。 圖3 肝臟脂肪變模型A鐵濃度為0 mg/mL，根據(jù)鐵濃度的不同將肝臟脂肪變模型B(含鐵)分為三組、鐵濃度分別為5 mg/mL、20 mg/mL、25 mg/mL。以模型A為對照，在同一FVF值水平，隨著鐵濃度的升高、虛擬脂肪濃度值逐漸下降，鐵濃度越高、虛擬脂肪濃度值越低。

討 論

NAFLD包括全部的脂肪性肝病疾病譜，非酒精性單純性脂肪肝(NAFL)、脂肪性肝炎(NASH)、脂肪性肝炎肝硬化(NASH肝硬化)，為全球最常見的慢性、進展性肝臟疾病[9]。已證實NAFLD的主要病因有肥胖、2型糖尿病、胰島素抵抗、血脂異常和遺傳性疾病[9]，新近研究發(fā)現(xiàn)的危險因素包括睡眠呼吸暫停、結(jié)直腸癌、骨質(zhì)疏松等[10]。NAFLD具有家族聚集性和遺傳傾向，18%的NASH一級親屬有患病風(fēng)險[11]。目前，尚沒有FDA批準用于治療NASH的藥物，減重和改變生活方式仍是改善NAFLD的唯一方式[12]。

NAFLD為進展性疾病，肝臟的改變始于簡單的肝細胞脂肪變性，很容易發(fā)展到更嚴重的NASH、肝纖維化和肝硬化，最終導(dǎo)致終末期肝病、肝細胞癌；而從NAFL進展到NASH、肝纖維化通常無癥狀[12]，故大部分患者往往到終末期肝病、出現(xiàn)臨床癥狀時才引起重視，而此時唯一的治療方法只有肝移植。故無創(chuàng)性篩查、早期診斷并監(jiān)測NAFLD進展至關(guān)重要。

肝組織活檢是診斷NAFLD的金標準，但其有創(chuàng)、成本高、存在取樣誤差及相關(guān)并發(fā)癥，不適用于作為NAFLD的篩查和監(jiān)測手段[13]。MRI質(zhì)子密度脂肪分數(shù)(MRI-proton-density fat fraction，MRI-PDFF)被認為是最可能取代肝臟活檢的無創(chuàng)性定量手段[5]。CT因存在電離輻射、并不推薦將CT作為NAFLD的主要篩查手段，但CT在腹部疾病影像診斷中起核心作用、仍是腹部疾病最常用的影像學(xué)檢查方式[14]，鑒于脂肪肝疾病的高發(fā)病率和CT在腹部檢查的廣泛應(yīng)用，雙能CT有潛力為因其它原因而接受掃描的NAFLD患者提供檢查目的之外的肝臟脂肪變定量信息。因此，探究DECT定量評估肝臟脂肪變的準確性具有臨床意義。

常規(guī)CT平掃，肝細胞內(nèi)脂肪的沉積導(dǎo)致肝臟CT值下降，當(dāng)肝臟CT值≤40 HU、或肝臟CT低于脾臟10 HU以上即可診斷脂肪肝，敏感性度、特異度分別為46%～72%、88%～95%[15]。但肝臟CT值的降低并不是肝臟脂肪變的特異性表現(xiàn)、血紅蛋白的下降同樣導(dǎo)致肝臟CT值降低，且通過CT值降低來反映肝臟脂肪變并不準確，因為其結(jié)果易受肝內(nèi)鐵、銅、糖原沉積和貧血等因素的影響[16]。雙能CT同時或幾乎同時采集不同組織在高低兩種不同能量(80 kVp和140 kVp)下的光子能量的衰減特性。當(dāng)入射光子能量的增加，大多數(shù)組織的衰減率降低。在常規(guī)CT成像的光子范圍內(nèi)，脂肪優(yōu)先衰減高能光子而非低能光子，在較低的光子能量下，光電效應(yīng)占主導(dǎo)地位，由于脂肪比其他軟組織含有更多的氫原子(較低的有效原子數(shù))，而且光電效應(yīng)的大小與有效原子數(shù)相關(guān)，所以脂肪在較低的光子能量下引起的衰減比其他組織小；在較高的光子能量下，散射入射光束的康普頓效應(yīng)起主導(dǎo)作用，由于康普頓效應(yīng)與電子密度相關(guān)，脂肪的電子密度相對于其他組織大，因此與其他組織不同，脂肪會優(yōu)先減弱高能光子[14,17-18]。這樣，雙能CT在無需對比劑、不增加掃描流程的前提下，通過識別脂肪獨特的衰減曲線、來提供比常規(guī)CT更多的組織能量學(xué)范疇信息，提供諸多反映組織本質(zhì)特征的量化指標，進而實現(xiàn)對脂肪的分離和量化。

本研究首先建立2個肝臟脂肪變體外模型(模型A不含鐵、模型B含鐵)，模型A模擬人體正常肝組織、輕、中、重度肝臟脂肪變，模型B模擬肝臟脂肪變合并肝臟鐵沉積，采用雙能CT能譜掃描模式掃描，獲取VFC；結(jié)果發(fā)現(xiàn)模型A肝脂肪體積分數(shù)10%～40%相應(yīng)VFC與FVF呈線性正相關(guān)、但肝脂肪體積分數(shù)0～40%相應(yīng)VFC與FVF無相關(guān)性，提示雙能CT物質(zhì)分離技術(shù)可用于脂肪體積分數(shù)10%～40%范圍內(nèi)的肝脂肪定量評估，其在脂肪體積分數(shù)0～40%范圍內(nèi)的準確性并未得到驗證。Hyoodo等采用雙源雙能CT多物質(zhì)分離(multimaterial decomposition，MMD)技術(shù)體外模型探討VFC與FVF(0～30%)的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)VFC與FVF呈明顯正相關(guān)(ρ=0.97，P<0.001)[19]，與本研究結(jié)果不同，可能與二者所用設(shè)備(單源與雙源的差別)、物質(zhì)分離算法(基物質(zhì)對分離算法與多物質(zhì)分離算法的差別)相關(guān)，且目前國內(nèi)MMD軟件尚未商業(yè)化、一定程度上限制了其臨床應(yīng)用范圍。Artz等[14]采用單源雙能CT掃描體外模型(原料為水、花生油、凝膠、瓊脂、十二烷基硫酸鈉、疊氮化鈉和氯化鈉)，發(fā)現(xiàn)VFC值與滴定的甘油三脂含量(0%～50%)呈明顯正相關(guān)(r=0.98，P≤0.001)，但在臨床試驗上VFC與MRS脂肪分數(shù)只呈中度相關(guān)(r=0.423，P≤0.001)[17]。故基于單源雙能CT物質(zhì)分離技術(shù)定量肝臟脂肪變的準確性、尤其是在評估脂肪體積分數(shù)0～10%范圍內(nèi)(因為脂肪體積分數(shù)5%作為診斷肝臟脂肪變的閾值)的準確性需要更詳細的體膜實驗、動物實驗或臨床試驗驗證。

探討單源雙能CT物質(zhì)分離技術(shù)定量肝臟脂肪變的準確性，需包括探討肝臟鐵沉積對肝臟脂肪變定量評估的影響。肝內(nèi)鐵沉積和脂肪沉積同時存在為臨床常見現(xiàn)象，在常規(guī)CT上，鐵的同時存在導(dǎo)致肝臟CT值升高、從而低估肝臟脂肪變嚴重程度[20]。本研究模型B結(jié)果顯示，在同一FVF值水平，隨著鐵濃度的升高、虛擬脂肪濃度值呈下降趨勢，鐵濃度越高、虛擬脂肪濃度值越低。即鐵的存在可能影響單源雙能CT物質(zhì)分離技術(shù)定量評估肝臟脂肪變的準確性，這與以往研究所得的結(jié)果相似[19,21]。

本研究存在以下不足。首先，本研究為體模研究，盡管試驗結(jié)論基于虛擬脂肪濃度與金標準(組織甘油三脂濃度)的相關(guān)性，但其在臨床應(yīng)用中的推廣仍需要進一步的臨床試驗數(shù)據(jù)進行驗證；其次，本研究采用大鼠肝勻漿與脂肪充分混合的方法建立肝臟脂肪變模型，雖然大部分無創(chuàng)性肝臟脂肪定量評估文獻均采用相似的建模方法[8,14,16,18-19]、但建立的模型屬于肝細胞外脂質(zhì)沉積，無法完全模擬人體肝細胞脂質(zhì)沉積，未來將通過動物實驗、臨床試驗對瞬時管電壓切換單源雙能CT物質(zhì)分離技術(shù)定量評估肝臟脂肪變的準確性進一步探討。最后，本研究模型B樣本數(shù)較少，雖然既往關(guān)于肝臟脂肪定量的體外研究通過較少的樣本量得出類似結(jié)論[18]，但增加樣本量以加大檢驗效能仍然是必要的，未來將細化滴定脂肪濃度、增加樣本量，以進一步推斷、驗證鐵對單源雙能CT物質(zhì)分離技術(shù)定量評估肝臟脂肪變準確性的影響。

綜上所述，瞬時管電壓切換單源雙能CT物質(zhì)分離技術(shù)可用于脂肪體積分數(shù)10%～40%范圍內(nèi)的肝臟脂肪變定量評估，鐵的存在導(dǎo)致VFC測量值降低。