呂敏 肖恩華

肝實(shí)質(zhì)彌漫性疾病為一組彌漫性肝細(xì)胞變性、壞死的疾病。常見(jiàn)的肝實(shí)質(zhì)彌漫性疾病主要有肝炎、脂肪肝、肝鐵沉積、肝膽汁淤積等。持續(xù)存在的炎癥、脂肪變性、鐵沉積和膽汁淤積會(huì)不斷刺激肝星形細(xì)胞導(dǎo)致肝纖維化，在無(wú)任何干預(yù)的情況下，肝纖維化可以進(jìn)展為肝硬化及肝癌，后者是中國(guó)第四大常見(jiàn)腫瘤，第二大致死腫瘤[1]。然而，上述疾病轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維化的病理過(guò)程具有可逆性，早期評(píng)估病變程度有助于疾病的完全治愈。目前明確肝實(shí)質(zhì)彌漫性疾病病變程度的金標(biāo)準(zhǔn)是肝活檢，但其具有一定的創(chuàng)傷性，并且不適合長(zhǎng)期隨訪(fǎng)觀察及評(píng)估藥物治療反應(yīng)，因此臨床醫(yī)生在診療中一般更傾向于無(wú)創(chuàng)的影像檢查，如 B 超、MRI 及 CT。B 超及 MRI 彈性成像可以精確檢測(cè)及評(píng)估肝纖維化及肝硬化，但均對(duì)肥胖病人穿透力差、成像時(shí)間長(zhǎng)，且不適用于體內(nèi)有金屬植入物的病人[2-3]。CT 可以彌補(bǔ)這些不足，然而其只能對(duì)出現(xiàn)明顯影像學(xué)變化的疾病進(jìn)行診斷。近年來(lái)，隨著雙能量CT（dual-energy computed tomography，DECT）的發(fā)展，其物質(zhì)分離技術(shù)可以對(duì)肝內(nèi)碘、脂肪和鐵等多種物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和定量，進(jìn)而可以對(duì)肝纖維化、脂肪肝、肝鐵沉積、肝硬化及其并發(fā)癥進(jìn)行評(píng)估，這就使CT 早期診斷及評(píng)估肝實(shí)質(zhì)彌漫性疾病的嚴(yán)重程度成為可能。

1 DECT 成像原理

DECT 成像是在2 種不同能量下對(duì)物體進(jìn)行CT 掃描的成像技術(shù)。根據(jù)同種物質(zhì)在不同能量下的線(xiàn)性衰減系數(shù)（X 線(xiàn)衰減值）不同，DECT 可以通過(guò)獲取不同能量下所得的附加衰減值進(jìn)行物質(zhì)鑒別。由于任何一種物質(zhì)的線(xiàn)性衰減系數(shù)可以由2 種或3種基物質(zhì)的線(xiàn)性衰減系數(shù)以不同比例構(gòu)成，因此DECT 可以通過(guò)基物質(zhì)分離算法實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離，即物質(zhì)分離技術(shù)。DECT 還具有強(qiáng)大的后處理能力，包括虛擬單能成像、虛擬平掃成像、虛擬去鈣成像、能譜曲線(xiàn)及有效原子序數(shù)圖等后處理技術(shù)[4]。這些技術(shù)在臨床上的使用擴(kuò)大了CT 的應(yīng)用范圍，也提高了CT 在診斷疾病方面的性能[5]。

2 DECT 成像方法

目前有許多技術(shù)可用于獲取雙能量數(shù)據(jù)[6]，如雙源雙能量CT 技術(shù)、單源螺旋雙能量CT 技術(shù)、同源雙光束雙能量CT 技術(shù)、單源序列采集雙能量CT技術(shù)、單源快速管電壓切換雙能量CT 技術(shù)、雙層探測(cè)器雙能量CT 技術(shù)。每種技術(shù)采集數(shù)據(jù)的方式不同，并且各自都存在不足，本文主要介紹在肝臟方面研究及應(yīng)用較多的單源快速管電壓切換雙能量CT 技術(shù)及雙源雙能量CT 技術(shù)。①單源快速管電壓切換雙能量CT 技術(shù)：在該技術(shù)中X 線(xiàn)管能迅速切換管電壓，從而收集交錯(cuò)的能量投影數(shù)據(jù)。該技術(shù)對(duì)CT 設(shè)備的要求較高，因?yàn)槭占碾p能量數(shù)據(jù)幾乎是同時(shí)獲取的，管電壓需要在短時(shí)間內(nèi)快速調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都會(huì)導(dǎo)致2 種能量分離不佳；且與其他單源CT 相比，每臺(tái)機(jī)架旋轉(zhuǎn)采集的視圖數(shù)需要增加1 倍以上才能夠維持影像質(zhì)量及減少混雜偽影。②雙源雙能量CT 技術(shù)：雙源CT 內(nèi)有2組相互垂直的X 線(xiàn)球管系統(tǒng)及探測(cè)器系統(tǒng)，在掃描過(guò)程中，2 組系統(tǒng)分別在高能量與低能量下同時(shí)、同平面互不干擾地采集數(shù)據(jù)。雙源CT 的最大優(yōu)勢(shì)是管電壓、管電流及過(guò)濾器均可調(diào)節(jié)，并且2 個(gè)球管相互獨(dú)立，充分實(shí)現(xiàn)了能量最小重疊及光譜優(yōu)化。第3 代雙源CT 高能量X 線(xiàn)球管的前方還安裝了一個(gè)錫過(guò)濾片，有助于衰減低能量光子，增加光譜能量的差異，促進(jìn)能譜分離。雙源CT 存在的不足主要是掃描視野較小及存在散射交叉輻射。

3 DECT 成像在肝實(shí)質(zhì)彌漫性病變中的應(yīng)用

3.1 脂肪定量 一般情況下，常規(guī)CT 可以通過(guò)CT衰減值檢測(cè)及診斷脂肪肝，但這種方法只能粗略估計(jì)脂肪肝程度，而不能對(duì)肝內(nèi)脂肪定量；DECT 可以利用多物質(zhì)分離技術(shù)能區(qū)分脂肪并量化肝組織中的脂肪含量，從而對(duì)脂肪肝病人進(jìn)行早期準(zhǔn)確評(píng)估。Hyodo 等[7]對(duì)33 例疑似肝臟脂肪變性的病人依次進(jìn)行了 DECT（80、140 keV）、單體素質(zhì)子磁共振波譜（MRS）分析、肝活檢，然后在 DECT 及 MRS 上根據(jù)肝活檢范圍選取了3 個(gè)興趣區(qū)，并分別測(cè)得所選區(qū)域的脂肪含量，即肝脂肪體積分?jǐn)?shù)（fat volume fraction，F(xiàn)VF）和脂肪分?jǐn)?shù)（fat fraction，F(xiàn)F），研究發(fā)現(xiàn)FVF 與FF 的曲線(xiàn)下面積（AUC）分別為0.88、0.89，表明DECT 與MRS 在定量肝內(nèi)脂肪含量上具有相似的準(zhǔn)確性，研究還進(jìn)一步分析了不同增強(qiáng)掃描期的FVF 值與平掃期的FVF 值的一致性，結(jié)果顯示增強(qiáng)掃描期獲取的FVF 值會(huì)高估肝內(nèi)脂肪含量，但是高估值在可接受的范圍內(nèi)（≤2%）。因此，總的來(lái)說(shuō)增強(qiáng)掃描期虛擬影像與平掃期影像具有一致性，這為減少病人的掃描次數(shù)與輻射暴露提供了可能。孫等[8]還使用DECT 能譜曲線(xiàn)對(duì)不同程度的脂肪肝恒河猴模型進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明DECT 與病理活檢非酒精性脂肪肝活動(dòng)性評(píng)分具有良好相關(guān)性。DECT 在定量評(píng)估肝臟脂肪沉積的異質(zhì)性方面也有一定價(jià)值，Cao 等[9]采用70 keV 虛擬單色圖像測(cè)得的不同脂肪肝模型大鼠左肝葉及右肝葉的脂肪含量、肝脾密度比、肝脾密度差的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示DECT 單色圖像CT 值能敏感地反映大鼠肝臟脂肪沉積的異質(zhì)性。

然而，有些研究者得到了不同的結(jié)果。Guo 等[10]應(yīng)用常規(guī)CT 對(duì)400 名健康志愿者進(jìn)行了肝內(nèi)脂肪含量定量分析，結(jié)果顯示常規(guī)CT 原始及校正的定量CT 值與MRI 測(cè)得的FF 值均有良好的相關(guān)性（r2均為0.79）。Kramer 等[11]比較不同影像方法檢測(cè)肝內(nèi)脂肪含量差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單能CT 與MRS 具有較高的相關(guān)性（r2=0.856），而 DECT 與 MRS 僅具有中等相關(guān)性（r2=0.423）。可能是由于DECT 在評(píng)估不同程度脂肪肝上的敏感性不同所致，即DECT 對(duì)重度脂肪肝的敏感性高于輕度脂肪肝。

3.2 鐵定量 在肝鐵沉積癥的診斷中，MRI 常作為檢測(cè)肝內(nèi)鐵沉積含量的輔助方法[12]。近年來(lái)，隨著DECT 物質(zhì)分離技術(shù)的發(fā)展，許多研究都證明了DECT具有評(píng)估肝內(nèi)鐵沉積含量的準(zhǔn)確性。Luo 等[13-14]先后在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)中驗(yàn)證了DECT 定量肝內(nèi)鐵含量的可行性，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)主要將DECT 從兔載鐵模型獲取的虛擬鐵濃度（virtual iron concentration，VIC）與兔活檢獲取的肝鐵含量（liver iron content，LIC）進(jìn)行相關(guān)性分析；臨床試驗(yàn)主要對(duì)疑似肝鐵沉積病人進(jìn)行分析，將DECT 獲取的VIC 與MRI 獲取的LIC 進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)中VIC 與LIC 的相關(guān)系數(shù)分別為0.977、0.885，表明DECT 測(cè)得的VIC 與病理活檢及MRI 測(cè)得的LIC 明顯相關(guān)，且發(fā)現(xiàn)DECT 獲取的VIC 對(duì)肝鐵沉積程度的分級(jí)具有很高的敏感度和特異度，在疑似肝鐵沉積病人中，當(dāng)LIC 閾值為含鐵7.0 mg/g 或更高時(shí)，VIC 的敏感度和特異度均為100%。Werner等[15]研究還發(fā)現(xiàn)DECT 獲取的肝VIC 與血清鐵蛋白水平和輸血鐵估計(jì)量密切相關(guān)，可用于輸血性鐵沉積癥的常規(guī)診斷和補(bǔ)充評(píng)估。因此，DECT 在評(píng)估肝臟鐵沉積及其程度分級(jí)方面非常有價(jià)值，這為不能選擇MRI 檢查的病人提供了一種有效并準(zhǔn)確的替代方法。

3.3 膽汁淤積 最近的一項(xiàng)研究[16]報(bào)道，18 歲以下肝硬化病人的最常見(jiàn)病因是先天性膽汁淤積病和發(fā)育障礙。目前尚無(wú)研究采用DECT 評(píng)估膽汁淤積，但有研究者分析了DECT 對(duì)膽汁淤積性肝硬化兒童肝臟血流動(dòng)力學(xué)的評(píng)估價(jià)值，如Shang 等[17]對(duì)60 例膽汁淤積性肝硬化兒童和15 例肝功能正常的遺傳性代謝疾病兒童進(jìn)行了DECT 掃描，在DECT碘圖上獲取了2 組的肝動(dòng)脈碘分?jǐn)?shù)（arterial iodine fraction，AIF；AIF=動(dòng)脈期碘濃度/門(mén)靜脈期碘濃度），結(jié)果顯示2 組的AIF 差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；并且在肝硬化組中，隨著Child-Pugh 分級(jí)的增加，膽汁淤積性肝硬化患兒的肝實(shí)質(zhì)動(dòng)脈期碘濃度和AIF 逐漸增加，試驗(yàn)所顯示的AIF 變化趨勢(shì)與既往通過(guò)超聲多普勒檢查和動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MR 成像獲得的膽道先天性閉鎖兒童肝臟血流動(dòng)力學(xué)結(jié)果相似。Dong 等[18]在成人肝硬化的研究中也發(fā)現(xiàn)AIF 及肝實(shí)質(zhì)動(dòng)脈期碘濃度與Child-Pugh 分級(jí)呈正相關(guān)（r=0.71，r=0.46）。基于DECT 碘圖可評(píng)估肝硬化病人肝、脾實(shí)質(zhì)血流動(dòng)力學(xué)的變化以及AIF 可作為Child-Pugh分級(jí)的一個(gè)定量指標(biāo)，因此DECT 可用于評(píng)估肝硬化嚴(yán)重程度以及監(jiān)測(cè)肝硬化病人疾病進(jìn)展和治療反應(yīng)。

3.4 肝硬化及其晚期并發(fā)癥 常規(guī)CT 可以利用精確減法運(yùn)算和平衡期影像計(jì)算出肝細(xì)胞外體積分?jǐn)?shù) [extracellular volume fraction，fECV，fECV=（肝 CT值/主動(dòng)脈 CT 值）×（1-血細(xì)胞比容）]，通過(guò) fECV 值可以對(duì)早期和晚期肝纖維化進(jìn)行評(píng)估[19]。DECT 在此基礎(chǔ)上量化了肝臟及主動(dòng)脈的碘濃度，進(jìn)一步提高了fECV 評(píng)估肝纖維化嚴(yán)重程度及分級(jí)的準(zhǔn)確性，有研究[20]表明DECT 獲取的fECV 值用于區(qū)分肝纖維化程度（F1-F4）的 AUC 值范圍為 0.795～0.855。Bak 等[21]研究了 DECT 碘圖獲取的fECV 值能否預(yù)測(cè)肝硬化病人的肝臟相關(guān)事件，結(jié)果顯示fECV值和血清白蛋白水平為肝臟相關(guān)事件的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，并且還發(fā)現(xiàn)fECV 和血清白蛋白水平組成的風(fēng)險(xiǎn)模型[赤池信息量準(zhǔn)則值（Akaike information criterion，AIC）=173.36，一致性指數(shù)=0.941]相比于單獨(dú)的fECV（AIC=183.09，一致性指數(shù)=0.890）及血清白蛋白（AIC＝209.45，一致性指數(shù)＝0.849）對(duì)肝臟相關(guān)事件具有更高的預(yù)測(cè)性能。另外，對(duì)于通過(guò)肝與腹主動(dòng)脈的碘濃度比計(jì)算fECV，Ito 等[22]提出脊柱的條紋偽影可能會(huì)影響腹主動(dòng)脈碘濃度的測(cè)量，建議測(cè)量肝上方上腔靜脈碘濃度替代腹主動(dòng)脈碘濃度進(jìn)行fECV 計(jì)算。最近，有研究者發(fā)現(xiàn)雙能多相CT 獲取的碘洗脫率也可以對(duì)肝纖維化程度進(jìn)行預(yù)測(cè)及評(píng)估，并且可能相比f(wàn)ECV 具有更高的準(zhǔn)確性。

DECT 碘圖為評(píng)估肝硬化晚期并發(fā)癥也提供了潛在的可能性。食管胃底靜脈破裂出血是肝硬化最常見(jiàn)的并發(fā)癥，早期評(píng)估靜脈曲張程度有助于預(yù)測(cè)及防止發(fā)生胃腸道大出血。Han 等[23]在DECT 碘圖上獲取了72 例食管靜脈曲張病人及20 名健康志愿者的脾碘量（iodine weight of spleen，IW-S=脾實(shí)質(zhì)碘濃度×脾體積），研究顯示食管靜脈曲張病人和健康志愿者的IW-S 差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，并且食管靜脈曲張程度越重，IW-S 越高，研究還進(jìn)一步分析了IW-S 對(duì)高危食管靜脈曲張的診斷效果，結(jié)果測(cè)得IW-S 檢測(cè)高危食管靜脈曲張的AUC 為0.87，敏感度為84.9%，特異度為84.2%。肝癌是肝硬化晚期的嚴(yán)重并發(fā)癥。DECT 碘圖和DECT 重建虛擬單色成像（virtual monoenergetic imaging，VMI）對(duì)早期肝癌的診斷準(zhǔn)確率相對(duì)于常規(guī)CT 更高。碘圖提高了肝癌動(dòng)脈晚期強(qiáng)化的可見(jiàn)性，VMI 提高了肝癌靜脈期或延遲期洗脫的可見(jiàn)性。Matsuda 等[24]研究表明50 keV VMI 最適合早期小肝癌（≤2 cm）的延遲期洗脫檢測(cè)。此外，碘圖還有助于評(píng)估肝癌射頻消融術(shù)后療效[25]，可以發(fā)現(xiàn)殘留或復(fù)發(fā)的腫瘤。DECT碘圖對(duì)術(shù)前預(yù)測(cè)肝癌有無(wú)微血管浸潤(rùn)也有一定的價(jià)值[26-27]。

3.5 其他 肝糖原貯積癥、肝豆?fàn)詈俗冃?、Budd-Chiari 綜合征也是常見(jiàn)的肝實(shí)質(zhì)彌漫性疾病，但目前尚未見(jiàn)研究者使用DECT 對(duì)以上疾病進(jìn)行研究的報(bào)道。肝糖原貯積癥主要由于糖原代謝酶的缺陷而導(dǎo)致糖原分解或合成障礙，從而產(chǎn)生不同組織器官中糖原過(guò)多蓄積，累及肝臟時(shí)主要表現(xiàn)為肝臟顯著腫大及肝實(shí)質(zhì)密度改變，但肝糖原貯積癥常并發(fā)彌漫性肝脂肪浸潤(rùn)，可部分或完全抵消糖原對(duì)肝密度的影響。肝豆?fàn)詈俗冃灾饕歉毋~濃度的增加，但與肝鐵沉積癥不同的是，肝臟衰減值并無(wú)明顯增加。Budd-Chiari 綜合征是由于下腔靜脈肝段和/或肝靜脈狹窄或阻塞所致肝靜脈回流障礙的一種臨床綜合征，其首選檢查方法為超聲。

4 DECT 成像的局限性

目前DECT 在肝實(shí)質(zhì)彌漫性疾病及其他疾病診療過(guò)程中并沒(méi)有得到充分利用，這可能受繁瑣的工作流程[28]和當(dāng)前的技術(shù)限制。工作流程問(wèn)題主要為處理時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，重組高、低能量的薄層影像以及額外重組虛擬單能成像、虛擬平掃成像、虛擬去鈣成像等影像需要大量的時(shí)間，并且由于影像數(shù)據(jù)過(guò)多，在系統(tǒng)中傳輸?shù)臅r(shí)間也會(huì)相對(duì)延長(zhǎng)，這兩者都大大增加了病人的相對(duì)檢查時(shí)間及放射科醫(yī)生的工作時(shí)間。在技術(shù)方面，為獲取更高的影像質(zhì)量需要進(jìn)一步優(yōu)化影像噪聲及開(kāi)發(fā)更通用的雙能應(yīng)用算法，以進(jìn)一步擴(kuò)大DECT 的臨床應(yīng)用范圍。

5 小結(jié)

DECT 碘圖、虛擬單能圖像、多物質(zhì)分離技術(shù)等為肝實(shí)質(zhì)彌漫性病變的診斷提供了更高影像質(zhì)量、更低的輻射暴露劑量以及更多有助于評(píng)估病變程度及分級(jí)的信息，對(duì)于監(jiān)測(cè)疾病的進(jìn)展及治療反應(yīng)也有很大的幫助。DECT 可替代MRI 評(píng)估肝實(shí)質(zhì)彌漫性疾病且具有高準(zhǔn)確性，對(duì)不能進(jìn)行MRI 檢查的病人具有較大的應(yīng)用前景。但是，DECT 對(duì)于肝實(shí)質(zhì)彌漫性疾病的診斷優(yōu)勢(shì)仍然還需要更多、更大樣本量去研究。相信隨著DECT 后處理技術(shù)的不斷發(fā)展，DECT 將為肝實(shí)質(zhì)彌漫性疾病診療提供更大的價(jià)值。