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

基于單源瞬時(shí)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(shí)切換實(shí)現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)同時(shí)采樣，能夠測(cè)量出物質(zhì)的X線衰減系數(shù)，每種物質(zhì)都有其對(duì)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(jì)算出感興趣物質(zhì)在各個(gè)能量點(diǎn)中對(duì)X線的吸收，從而實(shí)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(dá)，即通過高、低兩組電壓掃描的X線衰減圖像可以表達(dá)為兩種基物質(zhì)的密度圖，這個(gè)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(duì)比劑增強(qiáng)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(shí)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(duì)X線的吸收率隨能量變化的特性，以此進(jìn)行物質(zhì)檢測(cè)、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(diǎn)的選擇，結(jié)合最佳對(duì)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(xué)者[9-11]對(duì)肝硬化的能譜表現(xiàn)進(jìn)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(bào)道，因此本文旨在采用能譜掃描方法，通過對(duì)比分析對(duì)照組與肝硬化組能譜CT動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期及門脈期各段肝實(shí)質(zhì)的多個(gè)能譜成像參數(shù)的變化，初步探討能譜CT動(dòng)態(tài)增強(qiáng)在肝硬化診斷中的應(yīng)用價(jià)值。

方 法

1.研究對(duì)象

1.1肝硬化組：2010年3月到2011年8月, 25例經(jīng)臨床證實(shí)的肝硬化患者行寶石能譜CT檢查（①患者有肝炎、長(zhǎng)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(jiān)硬有結(jié)節(jié)感；④肝功能試驗(yàn)陽性改變；⑤影像學(xué)檢查。以上5點(diǎn)相結(jié)合作為肝硬化診斷的臨床標(biāo)準(zhǔn)），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(jí)：A級(jí)7例，B級(jí)9例，C級(jí)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(duì)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(dǎo)致肝內(nèi)膽管擴(kuò)張，2例因具有肝臟脂肪浸潤(rùn)，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(shí)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(jìn)行平掃及寶石能譜成像（gemstone spectral imaging，GSI）增強(qiáng)掃描。檢查前日晚餐后禁食、檢查當(dāng)日清晨空腹，檢查前飲水約800～1000ml充盈上消化道，以利于辨認(rèn)器官間的毗鄰關(guān)系，避免與腹部腫塊相混淆。首先進(jìn)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(dòng)mA技術(shù)，噪聲指數(shù)（noise index, NI）設(shè)為10～12，準(zhǔn)直器寬度0.625 mm×64，層厚/層距5mm，螺距0.984∶1。增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期一般采用Smart Prep技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)腹主動(dòng)脈，監(jiān)測(cè)閾值為100HU，監(jiān)測(cè)開始時(shí)間為12s，門脈期開始掃描時(shí)間為動(dòng)脈期掃描結(jié)束后30s。對(duì)比劑濃度為300mg/ml，劑量為80～100ml，注射速率3ml/s。動(dòng)脈期掃描范圍覆蓋整個(gè)肝臟及其病灶，門脈期掃描范圍覆蓋整個(gè)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(shí)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(shí)切換中的140kVp圖像，層厚/層距為2.5～5mm，標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(dǎo)至AW4.4工作站，將各個(gè)掃描期像的薄層圖像分別載入能譜分析瀏覽器（GSI viewer）進(jìn)行后處理，分別測(cè)量動(dòng)脈期及門脈期肝臟I～VIII段肝組織單能量為70keV時(shí)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(dòng)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(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)正常組及肝硬化組Ⅰ～Ⅷ段肝實(shí)質(zhì)單能量為70keV時(shí)的CT值，碘濃度，水濃度及Eff-Z進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.對(duì)照組肝臟的能譜CT表現(xiàn)

在動(dòng)脈期肝實(shí)質(zhì)呈輕度均勻強(qiáng)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(shí)，肝實(shí)質(zhì)強(qiáng)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(duì)照組肝臟組織各段能譜CT測(cè)量結(jié)果見表1；正常肝臟組織的散點(diǎn)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(dòng)脈期肝硬化肝實(shí)質(zhì)呈不均勻輕度強(qiáng)化，但與對(duì)照組相比，Ⅱ段及Ⅳ段70keV的CT值有所下降，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異)，其他各段70keV的CT值改變均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；動(dòng)脈期Ⅰ至Ⅷ段的碘濃度、水濃度及Eff-Z與對(duì)照組相比均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。門脈期強(qiáng)化較均勻，與對(duì)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(jì)學(xué)意義，門脈期Ⅰ段至Ⅷ段的水濃度與對(duì)照組相比均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表2）。肝硬化組肝臟各段能

表1 對(duì)照組肝臟I至VIII段肝實(shí)質(zhì)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)各期能譜CT成像參數(shù)測(cè)量結(jié)果（10例）

圖2 A為肝硬化動(dòng)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(dòng)脈期V段肝組織散點(diǎn)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(dòng)脈期V段肝組織散點(diǎn)圖、直方圖、能譜曲線。其中門脈期的散點(diǎn)圖（J）中碘濃度較動(dòng)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(qiáng)化峰值向右移位；動(dòng)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(duì)照組與肝硬化組Ⅰ至Ⅷ段肝實(shí)質(zhì)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)各期能譜CT成像參數(shù)的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果

表3 肝硬化組Ⅰ至Ⅷ段肝實(shí)質(zhì)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)各期能譜CT成像參數(shù)測(cè)量結(jié)果（25例）

討 論

肝硬化是臨床常見的慢性進(jìn)行性肝病，由一種或多種病因長(zhǎng)期或反復(fù)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(guó)是病毒性肝炎高發(fā)區(qū)，僅乙型肝炎病毒（HBV）攜帶者就達(dá)1.2億，其中慢性乙型肝炎患者達(dá)3000萬以上，25%的慢性乙肝患者最終將會(huì)發(fā)展為肝硬化，甚至肝癌。病理組織學(xué)上有廣泛的肝細(xì)胞壞死、殘存肝細(xì)胞結(jié)節(jié)性再生、結(jié)締組織增生與纖維隔形成，導(dǎo)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(qiáng)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(jìn)、腹水、癌變等并發(fā)癥。許多學(xué)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(diǎn)[12-14]。所以對(duì)肝硬化作出早期診斷并動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)其變化，對(duì)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(xiàn)報(bào)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(shí)質(zhì)的粗糙程度作為診斷標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(huì)影響肝臟各葉比例的數(shù)值，導(dǎo)致根據(jù)肝臟形態(tài)學(xué)改變及肝葉比例的測(cè)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(jìn)行一些測(cè)量和計(jì)算，造成日常工作的不方便[18-20]。也有不少文獻(xiàn)采用肝臟灌注獲得的各灌注參數(shù)來評(píng)估肝纖維化及肝硬化的程度[21-24]，但該方法由于掃描時(shí)間較長(zhǎng)，需要患者呼吸配合度較高，操作比較復(fù)雜。目前也有部分學(xué)者[9-11]對(duì)肝硬化的能譜表現(xiàn)進(jìn)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(bào)道，因此，本文初步探討了增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期及門脈期Ⅰ至Ⅷ段肝實(shí)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(shí)質(zhì)單能量為70keV時(shí)的CT值，碘濃度和Eff-Z與正常對(duì)照組相比均有明顯下降，這與國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)關(guān)于肝纖維化、肝硬化時(shí)肝動(dòng)脈分?jǐn)?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(dǎo)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(shí)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(shí)質(zhì)的水濃度因不含碘物質(zhì)，故增強(qiáng)掃描后不受碘對(duì)比劑的影響，動(dòng)脈期及門脈期的數(shù)值改變無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。呂培杰等[23]關(guān)于能譜CT在肝硬化中的研究認(rèn)為門脈期肝硬化組標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度值明顯低于正常對(duì)照者，這個(gè)結(jié)果也與本研究所得結(jié)論相一致。趙麗琴等[9,11]認(rèn)為門靜脈期肝實(shí)質(zhì)內(nèi)的碘含量低于正常對(duì)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(dòng)脈期Ⅱ段及Ⅳ段單能量為70keV時(shí)的CT值與正常對(duì)照組相比有所下降，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而其他各段單能量為70keV時(shí)的CT值改變，Ⅰ至Ⅷ段的碘濃度、水濃度及Eff-Z與正常對(duì)照組相比均無統(tǒng)計(jì)學(xué)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(shí)質(zhì)發(fā)生肝細(xì)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(shí)質(zhì)的能譜參數(shù)與對(duì)照組相比改變程度亦有所不同；另一方面由于肝臟具有獨(dú)特的雙重血供，其血供20%～30%來自肝動(dòng)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(dòng)脈期肝實(shí)質(zhì)各段強(qiáng)化并不明顯，受碘對(duì)比劑的影響相對(duì)較小，因此動(dòng)脈期肝硬化組各段肝實(shí)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(diǎn)：①由于倫理方面及臨床方面的原因，對(duì)照組及肝硬化組患者均未行肝臟穿刺活檢進(jìn)行病理證實(shí)。但是對(duì)照組均無肝炎病史，血清學(xué)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(xué)表現(xiàn)（CT和/或MR增強(qiáng)檢查）進(jìn)行的診斷。②本文樣本量較少，并未對(duì)不同肝功能Child-Pugh分級(jí)間患者肝實(shí)質(zhì)的能譜參數(shù)改變做進(jìn)一步的分析研究，如要進(jìn)一步深入的研究需要分級(jí)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(duì)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(jià)值，在臨床上值得深入研究。

致 謝

感謝GE公司中國(guó)CT影像研究中心科學(xué)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(dǎo)；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。