256排Revolution CT多参数能谱成像在胆囊阴性结石诊断中的应用价值

祁冬，马静，姜研，费翔，王进广，田欧，姚传顺

蚌埠市第一人民医院 a.医学影像科；b.普外科；c.消化科，安徽 蚌埠 233000

引言

胆囊结石是临床中较为常见的胆道系统疾病，发病率较高，临床中轻者主要以上腹部反复隐痛多见，严重可导致急性胰腺炎，胆囊炎等。一般结石形成的主要原因与多个方面有关，包括胆汁生理代谢变化、感染及个人不良生活习惯等[1]。以往胆囊结石无论阳性还是阴性，大部分采用胆囊切除的方法，但是其术后并发症多且影响患者术后生活质量，随着人们对生活质量水平要求的不断提高，保胆治疗成为近年来临床治疗胆囊结石的研究热点[2-3]。而能否采用保胆治疗方案则直接取决于结石的成分，阳性结石一般采取胆囊切除的方案，阴性结石则先采取保胆治疗，即使用药物进行溶石治疗，若溶石无效再考虑手术治疗，因此明确结石成分则极其重要。已有国外学者研究报道[4-5]，利用双源CT对胆结石进行体外双能量成像，可以准确鉴别胆固醇结石与非胆固醇结石，敏感性达95%。既往已有学者采用能谱CT对胆道系统阴性结石进行相关研究，准确率较混合能量图像明显提高，但是评价参数多较为单一[6]。本研究采用目前业界超高端256排Revolution CT，该款机型较常规CT不但具备能谱成像（Gemstone Spectral Imaging，GSI）功能，还拥有16 cm高清宝石宽体探测器，0.28 s/r的转速，0.23 mm空间分辨率及29 ms时间分辨率，因此对于许多急重症、肺功能差屏气不佳患者仍能满足检查要求，同时通过采用多个能谱成像参数（单能量、能谱曲线、基物质密度图、有效原子序数、伪彩图）对胆囊阴性结石进行多方位、多角度评价，分析其在各个参数图像上的影像特征，以提高诊断准确率，为临床制定治疗方案提供全面的影像学信息。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性收集本院自2019年1月至2020年12月期间30例经临床医师查体高度怀疑胆囊结石疾病影像资料，所有患者经B超检查后均提示胆囊阴性结石，为进一步明确病变详细信息，所有患者均采用能谱扫描模式对上腹部进行扫描，先采用常规kVp图像分析未发现明显结石，后经能谱软件分析发现28例阴性结石，以手术结果作为参考标准。本组入选患者中男性18例，女性12例，年龄32～75岁，平均年龄（48.39±10.98）岁，临床表现以右上腹反复疼痛为主，其中2例伴有发热。本研究所有患者均知情并经我院医学伦理委员会批准。

1.2 仪器与方法

采用美国GE公司256排Revolution CT扫描仪。检查前嘱咐患者禁食，扫描时屏住呼吸，选择能谱扫描模式进行扫描，扫描方向自头侧至足侧，扫描范围自膈肌水平至肝脏下缘水平，直至扫描完胆囊为止。主要扫描参数：管电压类型选择GSI，80～140 kVp，管电流类型选择GSI Manual，大小445 mA，转速0.5 s/r，Z轴探测器覆盖范围8 cm，螺距0.998:1，扫描方式螺旋扫描，重建类型标准重建，ASiR-V权重50%，扫描层厚、层间距5.0 mm，重建层厚、层间距0.625 mm。

1.3 图像后处理

将30例患者能谱数据图像传至GE AW4.7工作站，选择能谱分析软件GSI Viewer对每例患者图像均进行如下处理：① 分别测量不同能级（40～140 keV，间隔10 keV）单能量图像阴性结石及邻近胆汁CT值及观察各keV图像阴性结石显示情况；② 测量阴性结石、皮下脂肪及邻近胆汁的能谱曲线，计算其曲线斜率k=（CT2-CT1）/（K2-K1），（CT2、CT1分别代表CT值大小，K2、K1分别代表不同能级keV单能量值大小）；③ 选择有效原子序数图（Eff-Z），测量阴性结石、皮下脂肪及邻近胆汁有效原子序数；④ 选择基物质密度图脂/水图、碘/水图；观察阴性结石在碘/水图和脂/水图上密度变化。所有测量数据均侧三次，取其平均值作为参考值。

1.4 统计学分析

采用SPSS 22.0软件对数据进行统计学分析，服从正态分布计量资料采用均值±标准差（±s）表示，行t检验；不服从正态分布计量资料以M（P25，P75），采用Mann-WhitneyU检验；计数资料以频数表示，行χ2检验，以P<0.05认为差异有统计学意义。以手术结果为参考标准，计算能谱扫描诊断胆囊阴性结石的敏感性、特异性及诊断符合率，并采用Kappa检验评价二者诊断结果的一致性，0.61

2 结果

能谱扫描30例患者中，经能谱分析诊断出胆囊阴性结石患者28例，1例为胆囊息肉，1例未见明显异常，后该患者进一步行MRCP检查诊断为胆囊阴性结石，最后经手术证实胆囊阴性结石患者29例，1例为胆囊息肉。以手术结果作为参考标准，能谱扫描诊断胆囊阴性结石的敏感性为 93.10%（27/29）、特异性100 %（1/1）及诊断符合率 90.00%（27/30），其诊断结果与手术结果一致性较好（Kappa=0.817）。阴性结石与皮下脂肪能谱曲线均呈反弓缓慢上升型，二者曲线斜率差异无统计学意义（P>0.05）；胆汁能谱曲线呈水平直线型或轻微下降型，与阴性结石曲线斜率比较，差异有统计学意义（P<0.05）；胆囊阴性结石与皮下脂肪平均有效原子序数相近，二者差异无统计学意义（P>0.05）；与邻近胆汁平均有效原子序数比较，差异有统计学意义（P<0.05）（表1）。在普通kVp图像上及70 keV单能量图像均未发现阴性结石，而在低能级40 keV单能量图像上胆囊阴性结石呈低密度影，高能级140 keV单能量图像上呈高密度影。在基物质密度脂/水图上，胆囊阴性结石呈高密度结节影，在碘/水图上呈低密度结节影，而阴性结石在有效原子序数伪彩图上表现为深蓝色，与胆汁颜色对比明显，易于分辨（图1）。胆囊阴性结石及邻近胆汁在低能级（40～60 keV）和高能级（90～140 keV）时，单能量图像CT值差异较大，有统计学意义（P<0.05），而在70～80 keV时，二者CT值差异不大，无统计学意义（P>0.05）（表2）。

图1 同一患者胆囊阴性结石在各个能谱参数图像上影像特征表现结果

表1 能谱分析胆囊阴性结石、皮下脂肪与胆汁结果比较（±s）

表1 能谱分析胆囊阴性结石、皮下脂肪与胆汁结果比较（±s）

注：t、P为阴性结石与皮下脂肪比较检验值，t1、P1为阴性结石与胆汁比较检验值。

成分 能谱曲线斜率 平均有效原子序数阴性结石 -1.09±0.48 6.07±1.05皮下脂肪 -1.47±0.25 5.91±0.49胆汁 0.53±0.16 8.76±0.34 t值 2.841 0.813 P值 0.915 1.306 t1值 -9.682 4.457 P1值 0.002 0.037

表2 不同keV单能量图像上胆囊阴性结石与胆汁CT值结果比较（±s，HU）

表2 不同keV单能量图像上胆囊阴性结石与胆汁CT值结果比较（±s，HU）

Kev 胆囊阴性结石 胆汁 t值 P值40 -19.92±26.90 38.33±19.21 -12.38 0.001 50 -7.83±16.95 27.42±14.11 -9.59 0.015 60 5.92±18.75 20.67±11.63 -7.75 0.037 70 10.83±12.28 16.58±9.81 1.06 0.132 80 15.68±10.86 11.50±8.42 0.98 1.059 90 17.76±8.64 8.25±6.70 6.28 0.046 100 19.66±7.15 5.75±4.54 8.36 0.031 110 22.93±6.43 4.08±4.37 8.59 0.025 120 25.32±6.97 3.08±3.82 9.07 0.020 130 27.09±7.26 2.00±3.06 10.08 0.011 140 29.98±7.65 1.95±2.91 11.57 0.002

3 讨论

一般胆囊阳性结石常规CT或B超都能够明确诊断，满足临床要求，而阳性结石在胆囊结石中仅仅占约10%～20%左右[7]，当结石中胆固醇含量达到80%时，此时密度与胆汁接近，常规CT则难以发现。超声和磁共振均可发现阴性结石，但是超声分辨率较低、操作视野狭小，受操作者个人技术水平影响较大，若患者肠道积气严重，会严重影响诊断，提高信息有限，不能满足临床需求。而磁共振检查时间相对较长，检查禁忌症较多，需要吸气屏气配合，许多急重症及肺功能差患者，不能满足检查要求，得不到满意的图像质量。近几年来随着能谱CT的不断发展，其凭借多参数成像的功能优势，已在血管造影、肿瘤分期及转移等领域得到了广泛应用[8-9]。

在能谱CT应用之前，常规CT诊断胆囊阴性结石常常出现漏诊，主要是因为常规CT产生的X线能量是连续分布的特点，得到的CT图像也是这种混合能量的平均效应，因此就影响了等密度病变的检出。而能谱信息数据可以通过计算机将能谱数据空间进行双能量解析，将传统混合能量分解成从40～140 keV之间不同X线能量单能量图像[10]。目前已有学者研究出许多基物质X线吸收衰减系数，利用已得到的质量衰减系数和能谱扫描得到的密度范围，可以测得物质在任何单能量下的CT值，并且可以获得不同组织器官及病灶的能谱曲线特点，另外能谱分析还可以对病灶进行物质分离与定量分析、有效原子序数测量等，这为实现对物质定性及定量分析提供了可能[11-12]。另一方面，本研究所使用的机型采用了最先进的多模型迭代重建算法（Adaptive Statistical iterative Reconstruction-Veo，ASiR-V）其通过采用噪声、物体及物理结构模型，经过反复迭代与校正，可以在降低扫描条件的同时有效降低图像噪声，来提高图像质量，满足诊断要求[13-14]。

据相关研究表明，不同的物质具有不同的X线吸收衰减系数，同一种物质在不同能级单能量图像上密度表现也不相同[15-16]，即使相近的组织或病变也会发生变化，在低keV和高keV时密度差别较大，而在70 keV左右时密度差异较小，因为此时70 keV图像CT值与普通120 kVp图像CT值相当。杨创勃等[17]应用宝石能谱CT分析胆囊阴性结石结果表明，随着keV值增大，胆囊阴性结石密度逐渐增大，而胆汁密度逐渐减小。本研究结果显示，胆囊阴性结石在40 keV单能量图像时表现为低密度影，140 keV单能量图像时表现为高密度影，与周围胆汁密度差别较大，二者CT值差异有统计学意义（P<0.05），与其研究结果相符。贾爱英等[18]研究结果表明，通过能谱CT物质分离技术可以将胆囊阴性结石在脂基图清晰显示出来。本研究采用碘、水及脂三种物质进行配对组合的方式来分离出另外一种物质，可将以脂质成分为主的结石与以水成分为主的胆汁分离开，结果显示胆囊阴性结石在脂/水基物质密度图上表现为高密度，而碘/水基物质密度图表现为低密度，从而在一定程度上也说明阴性结石主要以脂质含量为主。

能谱曲线是反映某种物质特点和规律的曲线，代表着同一种物质在不同keV能量下CT值变化的特征曲线，通过能谱曲线分析可以判断物质是否具有同一性质，亦可比较不同物质之间的差异性，也可以计算能谱曲线的斜率对物质进行定量评估[19]。汪卫兵等[20]和Li等[21]通过能谱曲线分析胆囊阴性结石结果显示，胆囊阴性结石能谱曲线呈上升型，而胆汁呈轻度下降或平台型，且二者曲线斜率差异有统计学意义。本研究结果表明，胆囊阴性结石能谱曲线呈反弓缓慢上升型，斜率为负值，同层面皮下脂肪能谱曲线也呈反弓缓慢上升型，与阴性结石曲线特点相同，其斜率也为负值，二者差异较小（P>0.05）。而胆汁能谱曲线呈水平直线型或轻微下降型，曲线斜率与阴性结石曲线斜率比较差异较大（P<0.05）。有效原子序数则是能谱分析中对无机物准确分析的方法，通过测量无机物的有效原子序数，可以确定其化学成分，明确无机物性质，起到精确诊断与鉴别诊断的作用。本研究结果显示，胆囊阴性结石有效原子序数为6.07±1.05，与脂肪5.91±0.49相近（P>0.05），而与胆汁8.76±0.34相差较大（P<0.05）。另外，通过有效原子序数伪彩图发现胆囊阴性结石表现为深蓝色，与周围胆汁颜色形成鲜明对比，更易于辨别。在诊断效能方面，本研究采用能谱扫描诊断胆囊阴性结石的敏感性为93.10%，特异性为100%，与Yang等[22]研究结果一致。

本研究尚存在不足之处：① 首先样本量较少，并且没有与胆囊息肉等其他病灶进行对比研究；② 未对本组患者结石成分进行红外光谱分析，因此胆囊阴性结石成分是否全是胆固醇或还是含有其他成分不得而知；③ 对于肝内胆管及胆总管阴性结石是否适用还有待进一步研究。

总之，256排Revolution CT多参数能谱分析为临床诊断胆囊阴性结石提供了一种全新的方法，能够显著提高对阴性结石的检出率，具有较高的敏感性和特异性，为临床选择合适地治疗方案提供参考依据，具有重要的临床应用价值。