Effect of ROI size on pancreatic fat content measured by IDEAL-IQ sequence in type2 diabetes mellitus

YANGMeng'，YUAN Yongfeng2，ZHANG Qinglei'， Pin^I ， Xiaoyan'， Zhongqiu2

'DepartmentofMedicalImaging，DrumTowerHospitalAfliatedofMedicalSchoolofNanjingUniversity，Nanjing08 China;2Departmentofadiology，JiangsuProvincialHospitalofTraditionalChineseMedicine，AfliatedHospitalofajing University of Chinese Medicine，Nanjing 210o29，China.

[Abstract]Objective：ToinvestigatetheefectofROIsizeonthequantiativemeasurementof pancreaticfatcontent（PFC） inpatientswithtype2diabetes melitus（T2DM）with IDEAL-IQsequenceMethods：FiftyT2DM patients（T2DMgroup）and 30 healthyvolunters（control group）underwent IDEAL-IQ scanning，andPFCwasmeasured.ROIof diferentsizes（40-60， （204號 80-100 ，and 120-140mm² ）wereplaced atthe head，body and tail of the pancreas，respectively，and PFC was measured independentlybytworadiologists.Thetworadiologiststookanothermeasurement3weeksafterthefirstmeasurementwithout referencetothefirstmeasurementresults.PFCsindiferentROIsmeasuredbythesameradiologistwerecompared.The Bland-Altman plot wasused toasesstheconsistencyofPFC measurementsbytworadiologistsatthesamepositionandin thesamesize.Results：In T2DMgroup，thepancreatictailPFCs fromvarioussizesofROIsmeasuredbythesameradiologist had statistical differences （all Plt;0.05 ），further pairwise comparisons showed that when the ROIs were 40-60 and 120- （204號 140 mm2，the pancreatic tail PFCs were statistically different （both Plt;0.05 ）.In the control group，the pancreatic body and tail PFCs from various sizes of ROIs measured by the same radiologist had statistical diferences （all Plt;0.05 ），furtherpairwise comparisons showed that when the ROIs were 4O-6O and 120-140mm²，th epancreatic body and tail PFCs were statistically different（all Plt;0.05 ）.Comparison between the first and second measurement showed that the ICC of PFC at the same ROI of 80-100mm² in the T2DM group measured by the same radiologist was the highest. Comparison between two radiologists showedthattheICCofPFCmeasuredbythetworadiologistsinT2DMandcontrolgroupswasbeter，andtheICCwas the highest with ROI of 80-100mm² . Conclusions：When IDEAL-IQ sequence is used to measure PFC in T2DM patients，ROI size will aect the results of pancreatic fat measurement.When ROI area is 80-100mm² ，thereproducibility and consistency of PFC measurement in T2DM patients are better.

[Keywords]Type2diabetesmelitus;Pancreaticfat;Iterativedecompositionof waterandfatwithechoasymmetryandleast

squares estimation technology;Region of interest;Magnetic resonance imaging

長期高脂飲食可導(dǎo)致脂肪異常沉積，異常脂肪在胰腺沉積時稱為胰腺脂肪沉積（pancreaticfatdeposition，PFD）。PFD會導(dǎo)致胰島素抵抗及β細胞功能障礙，兩者的發(fā)生均與糖尿病密切相關(guān)[1-2]。因此，精確測量胰腺脂肪含量（pancreaticfat content，PFC）對糖尿病的防治尤為重要。組織病理學(xué)是測量胰腺脂肪的金標準，但由于胰腺位置較深且取樣困難，無法常規(guī)用于臨床檢查[3-4]。定量非對稱回波的最小二乘估算法迭代水脂分離序列（iterativedecomposition of water and fat with echo asymmetryand least-squares estimation quantification sequence，IDEAL-IQ）生成的脂肪分數(shù)圖（fatfraction，F(xiàn)F）是無創(chuàng)測量PFC最精準的技術(shù)[5-7]。

ROI的選取是無創(chuàng)影像學(xué)方法測量的基礎(chǔ)，對體積較大且成分均勻的臟器，ROI的大小和形狀對測量結(jié)果影響較小[8]。然而糖尿病患者由于胰腺功能受損、β細胞功能障礙或其他生物作用導(dǎo)致胰腺形態(tài)改變或體積縮小，且糖尿病患者胰腺表面多呈小分葉狀，周圍脂肪易陷入小葉間隔或褶皺內(nèi)，導(dǎo)致PFC測量結(jié)果出現(xiàn)偏差[9-10]。因此，ROI大小、范圍對糖尿病患者PFC的測量結(jié)果有影響，本研究基于IDEAL-IQ序列生成的FF，探究不同大小ROI對T2DM患者PFC測量結(jié)果的影響，進一步精準評估PFC，以期對早期預(yù)防糖尿病及其他代謝性疾病的發(fā)生提供幫助。

1資料與方法

1.1一般資料

招募2021年9月至2022年1月江蘇省中醫(yī)院收治的50例2型糖尿?。╰ype2diabetesmellitus，T2DM）患者（T2DM組）和30例健康體檢的志愿者（對照組），男40例，女40例；年齡20～70歲，平均（ 48.9± 11.8）歲。本研究經(jīng)江蘇省中醫(yī)院倫理委員會批準（批號：2021NL-094-02），所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 納入及排除標準

1.2.1T2DM組納入標準： ① 已確診T2DM; ② 胰腺形態(tài)正常，無胰腺占位性病變、腫瘤性病變； ③ 年齡≥20歲。排除標準： ① 急性胰腺炎合并糖尿病所致的急性并發(fā)癥等； ② 罹患肝腎功能不全、嚴重慢性疾病、惡性腫瘤、貧血、心血管疾病等； ③ 妊娠、哺乳期婦女； ④ 圖像質(zhì)量不佳，有MRI檢查禁忌證者。

1.2.2對照組納入標準：無胰腺疾病史或可能影響胰腺功能的慢性疾病，且近5年內(nèi)無血糖異常。排除標準：長期大量飲酒，上腹部IDEAL-IQ圖像質(zhì)量差者。

1.3儀器與方法

所有受試者均行上腹部IDEAL-IQ序列掃描，采用GE 3.0T Discover750MRI掃描儀，32通道相控陣體部線圈。受試者禁食 6h ，采用吸氣-呼吸-憋氣的呼吸方式進行掃描，掃描范圍包括整個胰腺。BH-3DAxIDEALIQ序列1次屏氣可生成水相、脂肪相、反相位、同相位、FF、R2弛豫圖像，掃描參數(shù)：TR 5.8ms ，TE取最小值，回波鏈長度3個，梯度回波6，層厚 4mm 層距 1mm ，回波時間間隔 0.8ms ，頻率編碼方向的視野 38.0cm×38.0cm ，相位編碼方向的視野 0.70cm× 0.70cm ，矩陣 256×256 ，翻轉(zhuǎn)角 3^° ，信號采集次數(shù)0.5。

1.4 數(shù)據(jù)測量

將圖像上傳至AW4.6后處理工作站，選擇校正混雜因子后的FF圖。在FF圖上依據(jù)胰腺解剖結(jié)構(gòu)，將胰腺分為胰頭、胰體及胰尾（腸系膜上靜脈右側(cè)胰腺組織為胰頭；腸系膜上靜脈左側(cè)胰腺組織分為2部分，靠近脾臟為胰尾，另一側(cè)為胰體），選擇偽彩圖像模式測量PFC。

由2位具有10年以上和3年腹部MRI診斷經(jīng)驗的醫(yī)師A和醫(yī)師B在FF圖上手動勾畫ROI測量PFC。ROI放置時應(yīng)注意： ① 上下截面均有胰腺實質(zhì)包繞，盡量避開胰腺邊緣區(qū)域； ② 保持位置一致，ROI擴大時均在前次測量的基礎(chǔ)上； ③ 避開胰腺內(nèi)血管和胰管。胰頭、胰體及胰尾ROI大小分別為 40～60 、80～100?120～140mm² 。2位醫(yī)師均獨立測量PFC，對測量結(jié)果有爭議時，由第3位放射科醫(yī)師（具有20年以上腹部MRI診斷經(jīng)驗）最終確定。3周后，2位醫(yī)師在不參照首次測量結(jié)果的前提下，再次測量（圖1）。

1.5統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS22.0和MedCalc（20.009版）統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析。計量資料以 表示，采用方差分析兩兩比較同一醫(yī)師在不同大小ROI測量胰頭、胰體及胰尾PFC的差異。分類變量以例 （%） 表示，組間比較行 χ² 檢驗。采用ICC評估同一醫(yī)師間隔3周測量PFC的重復(fù)性及2位醫(yī)師測量PFC的一致性， ICCgt; 0.8為一致性較好。以 Plt;0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2結(jié)果

2.12組一般資料比較

2組年齡和空腹血糖差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.05 ），而性別、BMI及腰圍差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均 Pgt;0.05 （表1）。

2.22組不同ROI時同一醫(yī)師首次測量胰腺的PFC比較（表2，3；圖2）

T2DM組中，選擇不同大小ROI時，同一醫(yī)師（A、B）測量胰尾的PFC差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 Plt; 0.05），胰頭、胰體差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均 Pgt;0.05 ）。

圖1測量2型糖尿?。═2DM）患者胰腺脂肪含量（PTC）的脂肪分數(shù)（FF）圖注：圖 1a～1c 示ROI大小分別為 40～60.80～100 120-140mm² 時所測得的胰體和胰尾的PTC分別為 6.03% 和 6.07%.6.00% 和 6.77% .6.15% 和 6.80%

注：T2DM為2型糖尿病?！疄?χ² 值，為Z值。

表2T2DM組不同ROI時胰腺首次測量的PFC比較

注：T2DM為2型糖尿病，PFC為胰腺脂肪含量。

表12組一般資料比較

表3對照組不同ROI時胰腺首次測量的PFC比較 0

注：PFC為胰腺脂肪含量。

兩兩比較，ROI為 40～60.120～140mm² 時，同一醫(yī)師測量胰尾的PFC差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 Plt; 0.05）；余差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均 Pgt;0.05 ）。

對照組不同ROI時，同一醫(yī)師（A、B）測量胰頭的PFC差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均 Pgt;0.05 ），胰體、胰尾差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 Plt;0.05 ）。兩兩比較，ROI為40～60.120～140mm² 時，同一醫(yī)師測量胰體及胰尾的PFC差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 Plt;0.05 ；余差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均 Pgt;0.05 ）。

2.3同一醫(yī)師在相同部位、相同大小ROI首次測量和再次測量PFC的重復(fù)性分析（表4）

首次測量3周后，同一醫(yī)師在相同部位、相同大小ROI測量PFC。同一醫(yī)師測量2組PFC值的組內(nèi)ICC一致性好，ROI為 80～100mm² 時，測量T2DM組PFC的組內(nèi)ICC最高。

2.42位醫(yī)師在相同部位、相同大小ROI首次測量PFC的一致性分析（表5）

2位醫(yī)師間測量T2DM組及對照組PFCICC一致性較好，ROI為 80～100mm² 時，2位醫(yī)師間ICC最高。

圖2～4MRI測量的2型糖尿?。═2DM）患者不同ROI大小的胰頭、胰體及胰尾脂肪含量的偽彩圖注：患者，女，57歲，BMI為23.6kg/m² ，T2DM病程10年。圖2～4ROI大小分別為 40～60.80～100.120～140mm²

表4同一醫(yī)師在相同部位、相同大小ROI下測量與再次測量PFC的ICC

注：PFC為胰腺脂肪含量，T2DM為2型糖尿病。

表52位醫(yī)師間在相同部位、相同大小ROI下首次測量PFC的ICC

注：PFC為胰腺脂肪含量，T2DM為2型糖尿病。

3討論

精確測量PFC有利于預(yù)防由PFD所引起或加重的相關(guān)性疾病[11-12]。組織病理學(xué)是胰腺脂肪測量的金標準，但胰腺位于腹膜后，周圍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采樣風(fēng)險較大且不適用于臨床。因此，影像學(xué)檢查對PFC的測量尤為重要。

臨床上評估PFC常采用的影像學(xué)方法有超聲、CT和MRI，其中超聲檢查主觀性較強，患者體型也會導(dǎo)致測量結(jié)果存在偏差。CT檢查多通過肝臟、胰腺CT值與脾臟CT值的差值或比值行半定量分析，常用于評估脂肪肝，對胰腺脂肪的評估缺乏統(tǒng)一標準。近年來，MRI受水脂分離技術(shù)的影響，改進的3點式Dixon技術(shù)一次掃描可生成水像、脂像、同相位、反相位、FF圖和R2*圖[13-14]。因此，本研究基于IDEAL-IQ技術(shù)測量PFC，僅需在FF圖上勾畫ROI即可實現(xiàn)PFC的定量測量。

體積較大且成分相對均勻的器官如肝臟，ROI的大小和位置對測量結(jié)果影響可能不大，但正常胰腺結(jié)構(gòu)細長且位置較深，易受呼吸偽影干擾，定量測量胰腺脂肪時存在不穩(wěn)定性。為保證測量數(shù)值的精準性，ROI常放在靶組織的中心位置或組織均勻的區(qū)域。既往研究報道，T2DM患者胰腺體積較健康人的小[15-16]。 Yu 等[17]選擇的ROI為 10～15mm² ，而Kiemen等[18選擇的 ROI?100mm² 。目前對T2DM患者與健康志愿者的PFC進行測量時，ROI的大小缺乏統(tǒng)一標準。

ROI測量的是整個臟器的平均值，因此理論上，ROI勾畫越大，測量的平均值越穩(wěn)定，測量值的重復(fù)性越穩(wěn)定[19]。本研究T2DM組中，ROI分別為 40～ 60mm² 和 120-140mm² 時，同一醫(yī)師測量胰尾的PFC差異均有統(tǒng)計學(xué)意義；對照組中，ROI分別為40～60mm² 和 120-140mm² 時，同一醫(yī)師測量胰體及胰尾的PFC差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，推測造成差異的原因可能在于胰腺形態(tài)前后徑較窄。當ROI放置于胰體或胰尾較窄部位時，可放置的區(qū)域較小，勾畫ROI時可能會納入胰腺周圍的脂肪組織，導(dǎo)致測量結(jié)果偏高。既往研究報道，較大ROI測量的脂肪含量明顯高于小ROI，提示較大ROI測量PFC時包含了胰腺周圍的脂肪[20]

本研究發(fā)現(xiàn)，ROI為 80～100mm² 時，同一醫(yī)師測量2組PFC值組內(nèi)及組間的重復(fù)性及一致性較好。Bland-Altman圖也發(fā)現(xiàn)，ROI為 80～100mm² 時，測量T2DM患者PFC的觀察者內(nèi)和觀察者間的差異相對較小，證實PFC測量的可重復(fù)性較好。由于胰腺解剖結(jié)構(gòu)細長，測量脂肪時ROI選擇不宜過大，且盡可能貼近胰腺中央?yún)^(qū)域，以避免由于胰腺形態(tài)細長及呼吸偽影的影響。

本研究采用MRIIDEAL-IQ技術(shù)評估ROI大小對測量胰腺脂肪測量值的影響。MRIIDEAL-IQ序列具有以下優(yōu)點[6-7，20]： ① 采用非對稱采集技術(shù)和迭代最小二乘水脂分離算法，對 T₂^* 衰減，脂肪多譜峰分布進行校正，測量的脂肪含量更精準。 ② 一次掃描可生成6幅圖像，縮短了掃描時間，適用于老年人、屏氣不好或幽閉恐懼癥患者。 ③ 圖像后處理簡單，采用FF圖測量，直接提供PFC的百分比，可重復(fù)測量脂肪含量。 ④ 操作簡單，無電離輻射，更適用于篩查或臨床隨訪。

總之，ROI大小的選擇會影響IDEAL-IQ序列測量T2DM患者胰腺脂肪的結(jié)果，ROI大小為 80～ 100mm² 時，測量結(jié)果的可重復(fù)性較好，且ROI應(yīng)放置在胰腺實質(zhì)中央?yún)^(qū)，保證ROI有胰腺實質(zhì)包繞。

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（收稿日期 2024-07-02）