能谱CT物质定量技术对甲状腺相关性眼病的应用价值

赫义兰，那旭，张春柱，高倩，钟振，李江华，台文玉，徐靖煜

甲状腺相关性眼病（thyroid-associated ophthalmopathy，TAO）是一种发生于眼眶的自身免疫性疾病，与甲状腺疾病相关，发病率为全部眼眶疾病的第一位[1]。发病机制为眼球后组织淋巴细胞浸润，引起炎症性反应，导致球后脂肪组织增加及眼外肌增粗纤维化[2]，约52%的TAO 患者因脂肪增多、眼眶内容积增加而致眼球突出。目前，对于TAO 临床诊断主要依靠临床症状、体征、实验室和影像检查，随着影像学检查技术的不断发展，影像学相关指标在TAO 诊断中的作用越来越受到重视[3]。常规电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）平扫成像速度快，可以进行多平面重建，已成为评估TAO 的重要影像学手段。除了常规黑白灰度成像之外，CT领域的能谱多参数成像已在头颈部、腹部等多系统应用和研究[4-6]，而在TAO协助诊断中应用较少。因此，本研究将根据TAO 眶内脂肪改变的病理变化，通过能谱CT进行物质分离及定量分析，探讨能谱CT 脂肪含量分析、有效原子序数多参数成像在TAO诊断中的价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象

纳入2021年4月—2022年3月于中国中医科学院眼科医院确诊为TAO 的患者44 例（88 只眼）作为试验组，其中男性14 例（28 只眼），女性30 例（60 只眼），平均年龄（48.55±12.66）岁。选择同期同医院就诊的健康体检者32例（64只眼）作为对照组，其中男性14例（28只眼），女性18例（36只眼），平均年龄（44.72±17.90）岁。2 组一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究遵守《赫尔辛基宣言》，并经过医院伦理委员会评审通过（伦理审批号：YKEC-KT-2022-044-P001）。

1.2 诊断标准、纳入标准和排除标准

1.2.1 TAO 诊断标准与分期标准 诊断标准[7]：（1）甲状腺功能亢进；（2）双侧眼球突出或眼球突度相差大于2 mm；（3）CT 或磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）发现眼外肌增厚、眼球活动受限；（4）无法用其他病变解释的视神经功能障碍，如视力、瞳孔、色觉、视野异常等；（5）眼睑退缩。同时满足以上任2 点即可诊断。分期标准[8]：（1）自发性球后疼痛；（2）活动后眼球疼痛；（3）眼睑发红；（4）眼睑水肿；（5）球结膜水肿；（6）结膜发红；（7）泪阜肿胀。每1 项各1 分，共7 分。临床活动度评分（clinical activity score，CAS）≥3分为活动期，CAS＜3分为非活动期。

1.2.2 纳入标准（1）满足TAO 诊断标准；（2）对照组年龄20～75岁；（3）签署知情同意书。

1.2.3 排除标准（1）曾接受过糖皮质激素、免疫抑制剂以及放疗等治疗；（2）眼眶后肿瘤等其他病变。

1.3 研究方法

对2 组受试者均行能谱CT 检查。具体操作：患者取仰卧位，双手平放于身体两侧，头部躺在专用头托内，使用256 层CT 扫描仪（美国GE healthcare公司，Revolution ES）的宝石能谱图像（gemstone spectral imaging，GSI）模式进行横轴位扫描。扫描参数：采用螺旋Helical 模式，旋转时间0.5 s/r，螺距0.992∶1，管电压80 kVp 与140 kVp 之间瞬时切换，管电流405 mA，2 组扫描方式相同，辐射剂量容积CT 剂量指数均为10.1 mGy。扫描范围为眼眶上下5.00 cm，重建层厚1.25 mm，层间距1.25 mm，重建类型stand，迭代选择ASiR-V 50%，视野25.0 CM，窗宽350 Hu，窗位30 Hu。扫描后自动重建出1.25 mm GSI 数据文件及相当于常规CT 扫描的70 keV 单能级图像。

1.4 观察指标及检查方法

眼球突出度、球后脂肪分析和球后有效原子序数：采用GSI Volume Viewer软件，选择DATAFILE序列，在冠状位图像上调节定位线角度，使双侧眼球对称，在矢状面图像上调节定位线角度，尽量使双侧视神经眶内段在横轴位图像上全部显示。（1）在横轴位软组织窗图像中，连接两侧眼眶最前缘骨壁做一条直线，测量角膜缘顶点到该连线的垂直距离，即为眼球突出度（图1A）；（2）选择GSI 里面的“物质分离”选项卡，使用“基物质对脂肪-碘测量脂肪分析”功能测得球后脂肪分析（图1B）；（3）在横轴位图像中，选取眼球后肌锥内脂肪面积最大层面（视神经前中1/3 水平），尽量避开视神经、血管及脂肪外组织，勾画出感兴趣区（region of interest，ROI），测量最大层面及相邻的2 个层面，选择GSI 里面有效原子序数，系统自动得出数值，即为球后有效原子序数（图1C）。各指标均测量3次取平均值。

图1 眼球突出度、球后脂肪分析和球后有效原子序数的测量示意图

1.5 统计学方法

采用SPSS 26.0 软件行数据分析。计量资料符合正态分布以平均数±标准差（）表示，组间比较采用独立样本t检验；组间相关性分析采用Pearson相关检验。当P＜0.05时，认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2 组眼球突出度、球后脂肪分析和有效原子序数比较

试验组眼球突出度较对照组大（t=12.366，P=0.000），球后脂肪分析较对照组高（t=7.105，P=0.000），有效原子序数较对照组高（t=8.486，P=0.000），差异均有统计学意义（表1）。

表1 2组眼球突出度与球后脂肪分析、有效原子序数比较（）

表1 2组眼球突出度与球后脂肪分析、有效原子序数比较（）

2.2 眼球突出度与球后脂肪分析、球后有效原子序数的相关性分析

眼球突出度与眼球后脂肪分析（r=0.504，P=0.000）、眼球后有效原子序数（r=0.311，P=0.003）均呈正相关，均有统计学意义。

3 讨论

TAO 主要由于眼球后脂肪组织及眼外肌炎性浸润，引起眼球前突、眼睑肿胀等一系列眼部相关症状，球后脂肪组织增加、体积增大，脂肪组织自身还可分泌多种脂肪细胞因子、生长因子等参与TAO的发生发展[9]。光镜下球后脂肪组织、结缔组织及小血管不同程度增生，增生比列在每例患者不同[10]。眼眶脂肪在TAO 发病过程中起着重要的作用。本研究采用能谱CT 可以定量测量眼球后组织成分的改变，尤其是脂肪含量的变化，脂肪分析提示TAO患者眼眶后脂肪要高于对照组，可利用能谱CT定量结果去协助诊断TAO，此项检查客观、定量、重复性高。

能谱CT是近年来应用越来越广泛的技术，在扫描时采用高低电压切换技术，可以得到与常规图像相比信噪比更高的单能级成像，利用GSI 数据文件在工作站能进行多参数成像，包括单能级成像、能谱曲线以及物质分离、有效原子序数等，在临床应用中碘密度成像研究较多。其缺点是需要静脉注射增强造影剂。能谱CT 可以对物质进行分析并定量测量，通过选定的2 种基物质对来表达对应人体组织的含量。能谱CT脂肪分析在腹部、骨关节系统已经得到应用。刘梦珂等[11]发现，脂肪分析可以间接反映椎体内的脂肪含量，有助于预测及早期诊断骨质疏松。谢婷婷等[12]发现，双能CT物质分离技术可以用来评估肝脏脂肪含量。而且该技术在模体实验中也有较好的一致性[13]。以上都提示能谱CT定量技术可以应用在TAO诊断中。

本研究结果显示，TAO 患者眼球后脂肪分析及有效原子序数均增高，分析其原因可能为眼球后脂肪细胞增生、肥大，脂肪含量增多。脂肪分析结果证实了脂肪细胞参与了TAO 的发病过程。有效原子序数反映组织中分子结构的差异，通过定量数值及伪彩图可以推断除了脂肪细胞，还有淋巴细胞、纤维组织等参与TAO 的发病过程。在TAO 活动期，脂肪分析及有效原子序数显著增大，在非活动期增加不明显。在TAO 治疗方案中，CAS 在治疗决策中非常重要。能谱CT 定量分析技术对TAO 活动性分期有一定参考价值。也有学者利用常规CT 对TAO进行研究，如南贤秀等[14]发现，在重度活动期TAO患者中，球后脂肪CT 值与CAS 及突眼度呈正相关。虽然常规CT对球后脂肪的评价能通过CT值进行测量，但受射线硬化伪影影响，眼眶组织CT 值会受干扰，能谱CT 却能对X 射线混合能量进行分离，通过不同基物质对，对特定组织进行定量测量，消除了硬化伪影的影响。多位学者[15-16]利用MRI不同序列测量TAO 患者眶后脂肪及眼外肌信号及体积与正常人群有差异，但由于检查时间长，费用较高，对配合不佳及MRI 禁忌症患者并不适用，测量脂肪体积操作复杂、耗时耗力，能谱CT 相对于MRI 检查，患者依从性更高。

本研究中结果显示，TAO 患者眼球突出度大于对照组，这与以往学者[17]研究结果一致。能谱CT 在TAO 诊断中同样有较高应用价值，而且在TAO 患者中眼球突出度与脂肪分析、有效原子序数具有正相关性，分析其原因可能为TAO 患者眼球突出是由眶后组织结构的变化引起，脂肪分析及有效原子序数越高，眶后脂肪细胞增多，淋巴细胞及成纤维细胞增多，导致TAO突眼越严重。

TAO 早期确诊炎症活动性是临床研究重点，既往CAS 分期法有明显的主观性，临床更需要能敏感、客观地评估TAO 活动性的诊断指标。孙斌等[18]在症状、体征等主观诊断标准基础上，应用99Tcm-奥曲肽眼眶SPECT/CT 融合显像和血清肌集钙蛋白抗体检测等分子靶向诊断技术，对活动性TAO 进行定性、定位及定量评估，采用中西医协调治疗，进行个性化治疗，从而达到标本兼治的目的。能谱CT多参数成像能对眼眶进行多平面及容积重建，可显示眼眶内、外正常及病变影像的特征，还能采用脂肪分析及有效原子序数，进行定量、定性评估，可考虑作为TAO早期诊断的客观指标。

综上所述，本研究通过能谱CT 多参数成像，除了可以获得常规CT中的眼球突出度、多平面重建数据用于评价TAO，还可测量TAO 患者球后脂肪分析与有效原子序数。与常规CT相比，能够获取更多的定量参数，间接反映眼眶后组织脂肪含量及病理变化，可以用来作为TAO 诊断中的定量评价指标。本研究尚存在一定不足之处，如样本量较小，仅进行眶后脂肪中的2 个参数定量指标研究，未评价与眼球突出度的联合价值，未根据CAS 评分的高低确定眼球后脂肪能谱定量参数值在TAO 活动性分期及严重程度分级方面的作用，今后还会进行更进一步的研究。