不同基物质图像的选择对瞬时管电压切换单源双能CT物质分离技术量化评估肝脏铁过载的影响

戚玉龙 谢婷婷 黎永滨 冯 飞 张 辉 成官迅,*

1.广东省北京大学深圳医院医学影像科(广东 深圳 518036)

2.广东省北京大学深圳医院超声科(广东 深圳 518036)

双能CT可获得高、低两组X射线能量下物质的不同衰减特征，因而具有反映物质组织学特性、定量物质浓度的能力。近年来，双能CT物质分离功能开始被用于肝脏铁过载的定量研究且其在定量肝铁浓度的准确性方面已受到肯定[1-3]，其影响因素目前仍在探讨中，如肝内同时合并的脂肪变性、不同能量组合、不同CT供应商相对应的不同物质分离算法、相同物质分离算法下不同的基物质对重建图像，都有可能对肝铁定量评估存在影响[4-6]。在单源双能CT肝铁浓度测量中(包括合并、不合并脂肪沉积两种情况)，有铁(水)、铁(脂肪)基物质对图像可供选择，不同的基物质对重建图像是否对肝铁定量评估结果产生影响目前仍不明确。故本研究通过建立肝脏铁沉积体外模型，探讨不同基物质图像的选择对瞬时管电压切换单源双能CT物质分离技术量化评估肝脏铁过载的影响，旨在为临床无创性评估肝脏铁过载时基物质对重建图像的选择提供依据。

1 资料与方法

1.1 体外模型的制作本研究经我院动物伦理委员会批准。取25只健康SD大鼠，由广东省医学实验动物中心提供，周龄为12周，体重(220～280g)。解剖并分离大鼠肝脏，经生理盐水冲洗后剪碎、分装于体积为4mL的聚氯乙烯(polyvinychlorid，PVC)管中(管内径为10mm)，置入匀浆机中匀浆。重复匀浆，直至新鲜肝组织全部制成匀浆液，备用。将肝匀浆与不同体积右旋糖酐铁溶液[丹麦Pharmacosmos公司，铁浓度100mg(Fe)/2mL]、脂肪(橄榄油，商品名Olivoilà，脂肪含量100.0g/100g)充分混合，建立肝脏铁沉积模型A(不含脂)、B(含脂)，模型A的肝铁浓度依次为0、1.56、3.13、6.25、12.5和25mg/mL，共6个PVC管(模拟正常人临床范围内的轻、中、重度铁沉积)。模型B的肝铁浓度依次为0、2.5、5、7.5、10和12.5mg/mL，根据脂肪体积分数的不同分两组，脂肪体积分数分别为7.5%、15%(模拟临床上轻、中度脂肪肝)，共12个PVC管。用悬浮震荡仪充分震荡，使样本呈均匀外观。

按照铁浓度由低到高的顺序依次将混合样本置入标准体模中，标准体模为直径20cm的圆柱体、内含9个圆柱形凹槽，将含混合样本的PVC管置入体模的圆柱形凹槽内，保证每个PVC管置入后都位于标准体模的同一水平(凹槽的最上方)。

1.2 扫描方法使用美国GE Revolution 256 CT扫描仪。按照铁浓度由低到高的顺序依次将混合样本置于标准体模内(为直径20cm的圆柱体，内含9个凹槽)，即含混合样本的PVC管置入体模的圆柱体凹槽内，每个PVC管置入后都位于凹槽的最上方，保持各PVC管位于标准体模的同一水平。分别对肝脏铁沉积模型A(不含脂)、B(含脂)各扫描三次，管电压分别为80、140kVp，瞬时切换，管电流分别为200、320、485mA，转速为2s/周，显示视野(display field-of-view，DFOV)25mm×25mm，重建层厚、间距均为0.625mm，螺距0.984，重建算法为STND(标准算法)，全模型迭代重建算法(adaptive statistical iterative reconstruction-V，ASiR-V)为50%。

Design of Efficient Steering Controller for Unmanned Surface Vehicle

2.1 肝脏铁沉积模型A(不含脂)铁(水)基物质对图像，3组管电流(200、320、485mA)下，模型A的VIC值分别为：(0.65、2.97、4.67、7.79、13.63、24.24mg/cm3)、(0.13、2.86、4.17、7.14、12.71、23.35mg/cm3)、(0.55、2.83mg/cm3、4.4、7.63、13.24、23.86mg/cm3)，三组差异无统计学意义，P值为0.993， F值为0.007。铁(脂肪)基物质对图像，3组管电流(200、320、485mA)下，模型A的VIC值分别为(9.34、10.86、13.17、16.32、22.30、32.34mg/cm3)、(8.19、10.82、12.61、15.11、21.15、31.53mg/cm3)、(8.68、11.15、12.92、15.79、21.60、31.84mg/cm3)，三组VIC差异无统计学意义，P值为0.986，F值为0.014。不同管电流下，VIC与LIC均呈线性正相关并拟合线性方程(表1)；相同LIC值，对应的VIC铁(脂肪)测量值总大于VIC铁(水)测量值(图1、图4)。

线上活动。一是配合电台早晚上下班高峰节目互动话题，栏目设计有奖问答环节，制作播出访谈节目，三局相关人员分别上线，通过与受众第一时间互动达到政策法规宣传效果。二是制作“听众话国策”“大咖话国策”和“主播话国策”电台宣传视频。三是发动新媒体宣传，联合FM106.4经典车电台、慈溪发布、青春慈溪、慈溪卫生和计划生育、慈溪法治国土、慈溪环保微信公众平台跟踪报道，发布最新消息，拓宽宣传面和受众面。

2 结 果

1.3 数据测量扫描数据传至ADW 4.6工作站，利用GSI General MD分析软件进行后处理，重建铁(水)、铁(脂肪)基物质对图像。于轴位CT图像上各PVC管的中心区勾画与PVC管同心圆的ROI，每管放置3个直径为8mm的圆形ROI，记录后取其平均值为虚拟肝铁浓度值(virtual iron concentration，VIC)，分别标记为VIC铁(水)、VIC铁(脂肪)，纳入数据库。

1.4 统计学方法采用SPSS 21.0软件进行数据分析。对3组管电流(200、320、485mA)下相应VIC进行单因素方差分析，具有方差齐性后再对VIC与实际肝脏铁浓度(liver iron concentration，LIC)的相关性行Spearmen分析，并拟合线性方程。P＜0.05为差异有统计学意义。

由于人体无法自动清除体内过量沉积的铁，临床上需要进行祛铁治疗。规范化祛铁治疗需要精确的肝铁浓度阈值，例如低位阈值、高位阈值、强化祛铁阈值分别为3.2、7.0、15.0 mg(Fe)/g等，能否准确测定人体肝铁浓度，直接决定患者祛铁疗效[1]。由于祛铁不充分或祛铁过甚都将对病人产生不良影响[10]，治疗过程中还需要定期监测肝铁浓度。因此，铁过载患者的精确肝铁定量已成为临床的迫切需求。

肝脏铁过载常见于血色病、地中海贫血、骨髓纤维化等长期输血依赖性血液病、慢性肝病以及铁摄入过多患者[7]。出现铁过载时，铁元素在体内过度沉积，导致重要脏器，尤其是肝脏、心脏、内分泌腺体等结构损害和功能障碍，最终出现肝硬化、心功能衰竭、糖尿病等，严重危害患者生命健康及生活质量[8-9]。

3 讨 论

2.3 肝脏铁沉积模型B(脂肪体积分数15%)铁(水)基物质对图像，3组管电流(200、320、485mA)下，模型A的VIC值分别为(5.20、9.94、10.64、12.61、12.42、14.79mg/cm3)、(5.93、8.51、9.81、11.34、11.94、13.62mg/cm3)、(5.88、8.89、10.37、11.62、12.35、14.04mg/cm3)，三组差异无统计学意义，P值为0.966， F值为0.035。铁(脂肪)基物质对图像，3组管电流(200、320、485 mA)下，模型A的VIC值分别为(16.12、18.33、19.56、21.51、22.58、23.15mg/cm3)、(15.58、18.23、19.25、20.95、21.47、22.48mg/cm3)、(16.40、18.13、19.95、20.11、21.36、22.31mg/cm3)，三组VIC差异无统计学意义，P值为0.947，F值为0.055。不同管电流下，肝脏铁沉积模型B(脂肪体积分数15%)相应的VIC与LIC均呈线性正相关并拟合线性方程(表1)；相同LIC值，对应的VIC铁(脂肪)测量值总大于VIC铁(水)测量值(图3、图6)。

下坠的感觉真好，甚至比有钱还要惬意。此刻我一无所有，名下所有资产都捐给了孤儿院里那些失去母亲的女孩子们。

2.2 肝脏铁沉积模型B(脂肪体积分数7.5%)铁(水)基物质对图像，3组管电流(200、320、485mA)下，模型A的VIC值分别为(7.43、10.04、12.16、12.68、14.09、15.52mg/cm3)、(7.10、9.45、11.31、12.18、13.33、14.87mg/cm3)、(7.31、9.58、11.53、12.03、13.45、14.73mg/cm3)，三组差异无统计学意义，P值为0.966， F值为0.035。铁(脂肪)基物质对图像，3组管电流(200、320、485 mA)下，模型A的VIC值分别为(16.53、19.44、21.56、21.98、23.59、24.92mg/cm3)、(16.80、18.85、20.71、21.58、22.73、24.27mg/cm3)、(16.91、18.98、20.93、21.43、22.95、24.13mg/cm3)，三组VIC差异无统计学意义，P值为0.947，F值为0.055。不同管电流下，肝脏铁沉积模型B(脂肪体积分数7.5%)相应的VIC与LIC均呈线性正相关并拟合线性方程(表1)；相同LIC值，对应的VIC铁(脂肪)测量值总大于VIC铁(水)测量值(图2、图5)。

在当今社会，我国倡导的是环保健康的绿色生活，而水果包装工作在进行时也需要响应国家的这一号召。但是，我区目前对于水果的包装方式还是比较欠缺环保意识的，因为某些厂家在包装时所用的一些泡沫箱或者是纸箱，其中都含有化学物质，对于环境的污染程度都非常大，而且对人类的身体健康也有严重危害，不能够做到低碳环保。所以环保意识不强，也是我区水果包装中存在的一大问题，而这也是万万不能忽视的。

表1 不同管电流下肝脏铁沉积模型VIC与肝铁浓度LIC相关性分析(n=18)

图1 ～6 管电流为200mA、铁(水)、铁(脂肪)基物质图像上肝脏铁沉积模型A(图1、图4)、B(图2、3、5、6)相应虚拟肝铁浓度VIC与实际肝铁浓度LIC的相关性。

瞬时管电压切换单源双能CT物质分离技术为无创性肝脏铁过载定量评估手段之一，其用于肝铁浓度测定的准确性已得到验证，并已开始用于临床。在临床工作中，通常先重建铁(水)基物质对图像、再测定铁(水)值来定量反映肝铁浓度，理论基础是感兴趣区(region of interest，ROI)内物质(肝脏铁沉积情况下，ROI内含肝组织和铁)的衰减曲线可用铁、水这两种物质的衰减来表达，通过铁-水两种物质的组合来产生与ROI内物质相同的衰减效应，故能对ROI内所需检查物质成分，即对铁作出相应的定量表达[11-13]。但实际上，肝脏铁元素沉积往往伴随着脂肪沉积，特别是在慢性肝病(如非酒精性脂肪性肝病、病毒性肝炎、酒精性肝病)及肝血色病患者中，肝脏铁沉积及脂肪沉积常常同时存在[14]，此时面临选择铁(水)基物质图像、还是铁(脂肪)基物质图像测定虚拟肝铁浓度的问题。不同基物质图像的选择对瞬时管电压切换单源双能CT物质分离技术量化评估肝脏铁过载是否产生影响尚不明确。

因此，本研究首先建立肝铁沉积体外模型A(含脂)、肝铁沉积体外模型B(不含脂)，分别模拟人体肝脏铁沉积、肝脏铁沉积同时合并脂肪沉积两种情况，然后采用瞬时管电压切换单源双能CT物质分离技术，重建铁(水)、铁(脂肪)基物质图像，测量体外模型的肝铁浓度。本研究得出在不同管电流条件下，肝脏铁沉积模型A(不含脂)、B(含脂)相应的VIC与LIC均呈线性正相关(相关系数r均为1，P值均为0.000)，提示瞬时管电压切换单源双能CT物质分离技术可用于肝铁浓度定量评估，即使在肝脏铁沉积同时合并脂肪沉积的情况下。在铁(水)基物质图像上，肝脏铁沉积模型A(不含脂)拟合的线性方程斜率约为1(1.076、1.104、1.089)、截距接近0(-1.602、-1.193、-1.461)，提示VIC铁(水)可作为肝铁浓度的参考标准。而在铁(脂肪)基物质图像上，肝脏铁沉积模型A(不含脂)拟合的线性方程斜率约为1(1.083、1.096、1.100)，但截距约为-10(-10.762、-10.078、-10.621)，提示在LIC相同的情况下，对应的VIC铁(脂肪)测量值总大于参考值即VIC铁(水)测量值，即VIC铁(脂肪)高估肝铁浓度，在不合并肝脏脂肪沉积的情况下应选择VIC铁(水)用于肝铁浓度测定，与QIMS结论相同。但QIMS没有进一步探讨在肝铁沉积合并脂肪沉积情况下，选择VIC铁(水)还是VIC铁(脂肪)更接近实质肝铁浓度。本研究对肝铁沉积体外模型B(含脂)进行铁(水)、铁(脂肪)基物质重建，在铁(水)基物质图像上肝脏铁沉积模型B(脂肪含量7.5%、15%)拟合的线性方程斜率为1.582～1.721，截距为-10.509～-13.438，斜率与截距分别与1、0存在较大差异，提示VIC铁(水)虽然可用于肝铁沉积合并脂肪沉积情况下的肝铁浓度测定，但不能作为参考标准；在铁(脂肪)基物质图像上肝脏铁沉积模型B拟合的线性方程斜率为1.520～2.127，与前者相似，但截距为-15.869～-35.677，明显大于前者，提示VIC铁(脂肪)高估肝铁浓度，在合并肝脏铁沉积的情况下，选择VIC铁(水)更接近实际肝铁浓度。综合肝脏铁沉积模型A(不含脂)、肝脏铁沉积模型B(含脂)结果，不同基物质图像的选择将影响瞬时管电压切换单源双能CT物质分离技术量化肝铁浓度，表现为VIC铁(脂肪)高估肝铁浓度，选择VIC铁(水)更接近实际肝铁浓度。

综上所述，选择不同基物质图像测量虚拟肝铁浓度，对瞬时管电压切换单源双能CT物质分离技术肝铁定量评估产生影响，VIC铁(脂肪)高估肝铁浓度，选择VIC铁(水)更接近实际肝铁浓度。