定量CT脂肪参数诊断代谢综合征的最佳临界值及效能评价

张宇阳，吕英茹，蒋琳，王兵，谢玉雪，陈爽

代谢综合征(metabolic syndrome,MS)是一组与心血管疾病危险因素相关的生理和生化异常，包括腹型肥胖、高血压、高血糖、高甘油三脂(triglyceride,TG)和高密度脂蛋白胆固醇(high density liptein cholesterol，HDL-C)减低[1]。不论在发达国家或发展中国家，MS都是一个严重的公共卫生问题[2]。研究表明，肝脏脂肪变性和内脏脂肪增多是MS的重要危险因素[3-4]。但是目前常用于评估肥胖的方法如腰围、腰臀比、身体质量指数(body mass index,BMI)等均不能对肝脏和腹部脂肪进行量化。腹部CT和MRI能够清楚地显示肝脏、皮下和内脏的脂肪。但传统CT受扫描条件和参数的影响，不同制造商的设备测量的CT值之间存在一定差异，其结果为半定量指标，且对轻度脂肪变性不敏感[5]。而MRI存在检测费用高和技术要求高等局限。定量CT(quantitative CT，QCT)最初主要用于骨密度(bone mineral density,BMD)的测量。与传统半定量CT相比，经专用体模校正后的QCT可以获得肝脏和腹部脂肪含量的定量结果，并允许在不同CT扫描仪间进行比较，有利于开展多中心大样本研究。动物和人体研究结果均表明，QCT获得的肝脏CT脂肪分数(CT fat fraction,CTFF)与MRI测量的脂肪分数之间存在高度相关性[6-7]。本研究拟回顾性分析MS患者的QCT数据，通过绘制受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic curve，ROC)寻找诊断不同性别MS的反映肝脏脂肪和腹部脂肪量的QCT指标的最佳临界值，并评价诊断效能。

材料与方法

1.研究对象

回顾性搜集本院体检中心2019年6月-12月所有体检人群的病例资料。纳入标准：体检项目包括肺部CT、腰椎骨密度QCT、血压测量和实验室检查(空腹血糖、TG和HDL-C)。排除标准：既往有全身类固醇药物治疗史或肝硬化、腹水和恶性肿瘤等病史。本研究获得本院医学伦理委员会的批准。

2.代谢综合征的诊断标准

根据中华医学会糖尿病学分会发布的2013年版中国2型糖尿病防治指南中关于代谢综合征的诊断标准，具备以下3项或更多项即符合诊断要求：①腹型肥胖，即男性腰围≥90 cm、女性腰围≥85 cm；②空腹HDL-C<1.04 mmol/L；③空腹血糖≥6.1 mmol/L，或既往已经明确诊断为糖尿病；④收缩压≥130 mmHg且舒张压≥85 mmHg，或既往明确诊断为高血压；⑤空腹TG≥1.7 mmol/L[8]。由于本机构体检中心未将腰围纳入常规检查项目，因此本研究中将BMI≥25 kg/m2作为腹型肥胖的诊断标准之一[1]。

3.QCT检查方法

使用联影UCT760 CT扫描仪进行肺部CT和腰椎骨密度QCT检查。扫描参数：120 kV，100 mA，层厚1.0 mm，视野400 mm×400 mm。每个月进行一次非同步QCT体模(model 4，QCT Pro，mindways，美国)扫描进行QCT机的质量控制。

4.肝脏脂肪量的测量

参考已发表的研究[6]，使用QCT后处理工作站专用软件(Mindways)在门静脉右支层面于肝左叶、右前叶和右后叶内分别放置一个面积为300 mm2的类圆形ROI，测量肝脏的CTFF值，取3个ROI测量结果的平均值。在PACS系统中测量肝脏和脾脏的CT值，并计算脾脏与肝脏CT值的差值(ΔCT脾-肝)和比值(ratio of CT value,CTR脾/肝)。具体步骤：测量肝脏的CT值时，将3个面积为300 mm2的圆形ROI分别放置在与测量CTFF时所勾画的ROI相邻近的区；测量脾脏CT值时，在同一层面的CT图像上在脾脏内放置两个面积为200 mm2的圆形ROI；ROI的放置应尽量避开血管、胆管和局灶性病变区域(图1a)。

5.腹部脂肪量的测量

使用mindway软件在L2-3椎间盘层面横轴面CT图像上，沿着腹部肌肉外缘半自动放置一条闭合曲线，软件将自动计算该层面内总脂肪组织(total adipose tissue,TAT)、腹腔内脂肪组织(visceral adipose tissue,VAT)、皮下脂肪组织(subcutaneous adipose tissue,SAT)和非脂肪组织(non-adipose tissue,NAT)的面积(1b～c)，并计算4种组织面积的比值(VAT/TAT、TAT/ NAT、VAT/ NAT和SAT/ NAT)。

图1 女性受检者，45岁。a)肝脏QCT图像，在门静脉右支层面，分别在肝左叶、右前叶、右后叶和脾脏放置ROI，测量各ROI的CT值；b)在定位像上确定QCT测量腹部脂肪时的定位层面为L2-3椎间隙平面；c)测量腹部脂肪的QCT图像，蓝色区域代表脂肪，黄色区域代表肌肉和内脏组织，通过软件半自动放置绿色闭合曲线，该曲线外的蓝色区域为SAT，曲线内的蓝色区域为VAT，两者相加为腹部TAT。

表1 男性和女性受检者中MS组和非MS组临床及影像指标的比较

6.统计学分析

使用SPSS 25.0和MedCalc 15.2统计软件进行统计分析。采用Kolmogorov-Smirnov检验进行正态性检验。对正态分布的连续变量采用Student’st检验，非正态分布者则采用Mann-WhitneyU检验。采用ROC曲线评价各项定量指标诊断MS的效能。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.临床和QCT指标的比较

本研究最终纳入1151例受检者，其中男587例，女564例。共有258例受检者符合MS的诊断，男性占18.9%(111/587)，女性占26.1%(147/564)。男性和女性受检者中MS组和非MS组各项临床和QCT指标的组间比较结果见表1。

在男性组中，MS组和非MS组的年龄、BMD值差异均无统计学意义。MS组的肝脏CTFF、ΔCT脾-肝和CTR脾/肝值高于非MS组，肝脏CT值低于非MS组，差异均具有统计学意义(P<0.05)。MS组的TAT、VAT、SAT、VAT/TAT、TAT/ NAT、VAT/ NAT和SAT/ NAT均高于非MS组，差异均具有统计学意义(P<0.05)。

在女性组中，MS组和非MS组的年龄和CTR脾/肝值之间的差异均无统计学意义(P>0.05)。MS组的BMD值低于非MS组，差异具有统计学意义(P<0.001)。MS组的肝脏CTFF和ΔCT脾-肝值高于非MS组，肝脏CT值低于非MS组，差异均具有统计学意义(P<0.05)。除VAT/TAT值外，MS组的TAT、VAT、SAT、TAT/ NAT、VAT/ NAT和SAT/ NAT均高于非MS组，差异均具有统计学意义(P<0.001)。

图2 肝脏CTFF、肝脏CT值、ΔCT脾-肝、CTR脾/肝诊断MS的ROC曲线。a)男性组；b)女性组。图3TAT、VAT、SAT、VAT/TAT、TAT/非脂肪组织、VAT/非脂肪组织和SAT/非脂肪组织诊断MS的ROC曲线。a)男性组；b)女性组。

表2 各项QCT脂肪定量指标诊断MS的效能指标值

表3 肝脏脂肪参数诊断MS的AUC比较

2.肝脏脂肪参数诊断MS的效能

男性组和女性组中肝脏脂肪参数诊断MS的ROC曲线分析结果见表2和图2～3。

在男性组中，肝脏CTFF和肝脏CT值、ΔCT脾-肝和CTR脾/肝诊断MS的最佳临界值分别为8.0%、58.00HU、-4.50HU和0.92，相应的诊断敏感度排序为CTR脾/肝(66.4%)>ΔCT脾-肝=肝脏CTFF(65.5%)>肝脏CT值(59.5%)，特异度排序为肝脏CT值(74.6%)>ΔCT脾-肝=CTR脾/肝(73.4%)>肝脏CTFF(68.7%)。肝脏CTFF与肝脏CT值诊断MS的AUC差异无统计学意义(0.693 vs. 0.700，P=0.500)，ΔCT脾-肝和CTR脾/肝诊断MS的AUC(0.736和0.738)均高于肝脏CTFF(0.693)，差异有统计学意义(P<0.05)，详见表3。

在女性组中，CTFF、肝脏CT值和ΔCT脾-肝诊断MS的最佳临界值分别为9.5%、58.90HU和-5.90HU，诊断敏感度排序依次为肝脏CT值(68.8%)> ΔCT脾-肝(53.1%)>肝脏CTFF(40.63%)，特异度依次为肝脏CTFF(83.39%)>ΔCT脾-肝(70.6%)>肝脏CT值(53.3%)。肝脏CTFF、肝脏CT值和ΔCT脾-肝诊断MS的效能均不高(AUC=0.603～0.626)，且差异无统计学意义(P>0.05)，详见表3。

表4 腹部脂肪QCT参数诊断MS的AUC比较

3.腹部脂肪QCT参数诊断MS的效能

在男性组中，诊断MS的敏感度以SAT(90.5%)和TAT/ NAT(88.8%)较高、VAT/TAT(76.7%)和VAT(71.6%)较低，特异度以VAT(79.6%)和TAT(71.2%)较高，SAT/ NAT(41.4%)和VAT/TAT(40.4%)较低。与其它腹部脂肪参数相比，TAT和VAT的诊断效能较好(AUC=0.823、0.818)，两者之间AUC的差异无统计学意义，而SAT诊断MS的效能不佳，详见表4。

在女性组中，诊断MS的敏感度以TAT(93.8%)最高、SAT/ NAT(71.9%)最低，特异度以SAT(73.4%)最高、VAT/ NAT(57.8%)最低。VAT/TAT诊断MS无统计学意义(P=0.838)。与其它腹部脂肪参数相比，TAT和SAT表现出良好的诊断效能(AUC=0.830、0.810)，两者诊断MS的AUC的差异无统计学意义(P=0.260)，详见表4。

讨 论

肝脏脂肪变性与肥胖、胰岛素抵抗、高血压和高血脂密切相关。代谢综合征在肝脏以非酒精性脂肪肝为主要表现形式[9-10]。目前在临床上肝脏组织病理活检仍是定量分析肝脏脂肪含量的金标准，但因其为有创性方法，故难以成为临床筛查的主要方法。临床首选的常规腹部超声仅能对肝脏脂肪进行定性分析。MRS是一种公认的无创性定量分析肝脏脂肪的检查技术，但由于其扫描技术要求高、检测费用昂贵，限制了其在临床的普及。

正常肝实质的CT值约为60 HU。发生脂肪变性的肝实质密度将低于正常肝组织[11-12]。依赖于校准和采集协议的CT值可能会因制造商不同而产生差异。诊断肝脂肪变性的CT值通常为40～48 HU，具有较高的诊断特异度和中等的敏感度[13]。同时，传统的半定量CT只能鉴别中度和重度肝脏脂肪变性。本研究中在男性组中，以肝脏CT值诊断MS的最佳临界值为58.00 HU，相应的AUC为0.700(95%CI：0.655～0.743)，特异度较高，但敏感性不高。肝脏CTFF诊断MS的最佳临界值为8.0%，相应的AUC为0.693(95%CI：0.570～0.679)，其特异度和敏感度均欠佳。以脾脏的CT值作为参考标准得到的ΔCT脾-肝和CTR脾/肝诊断MS具有较高的准确性，诊断效能均优于肝脏CTFF和肝脏CT值。在女性组中，肝脏CTFF、肝脏CT值和ΔCT脾-肝诊断MS的效能均不佳，其AUC的差异无统计学意义；CTR脾/肝对诊断MS无统计学意义。笔者认为造成肝脏脂肪参数诊断MS价值有限的可能原因主要包括以下几方面。首先，影响肝脏和脾脏CT值的因素较多。肝、脾实质内的金属离子、糖原和血细胞比容等含量差异均会对X线的衰减造成影响[14-15]；其次，本研究放置的ROI数量尚不足以完全反映肝脏总体脂肪含量，但ROI设置过多又会限制该项技术在临床中的推广。

脂肪不仅参与能量储蓄，还调节机体的内分泌和代谢功能。皮下和腹腔内脂肪组织因脂肪细胞表达的受体、分泌的因子和酶的活性等因素存在差异，造成其脂肪细胞在分化、代谢和凋亡等方面亦不同。如，皮下脂肪组织中的脂肪细胞分布有较多的雌激素受体，腹腔内脂肪组织中的脂肪细胞分布有较多的雄激素受体，因此，男性腹腔内脂肪量大于绝经前女性。随着雌激素水平下降，女性腹腔内脂肪含量将增加[16]。本研究结果显示腹部脂肪诊断MS的效能在不同性别之间存在差异。TAT在男性和女性中均具有很高的诊断效能。在男性组中，VAT和TAT诊断MS的AUC的差异无统计学意义(P>0.05)；SAT诊断MS的AUC低于TAT和VAT。而女性组中，VAT诊断MS的AUC低于TAT和SAT；SAT与TAT诊断MS的AUC的差异无统计学意义(P>0.05)。本研究结果与Pickhardt等[17]的研究结果存在一定差异。后者对474例非西班牙裔白人的研究中发现，男性人群中，SAT比VAT能更好地预测MS；而在女性人群中，VAT是最佳的MS预测因子。造成这种差异的原因可能有两点。首先，代谢综合征的相关参数存在种族和性别差异[18]，本研究和Pickhardt等[17]纳入的研究对象来自不同种族；其次，Pickhardt等[17]在脐水平测量腹部脂肪，与本研究不同。Huo等[19]对1744名中国人进行横断面研究，发现诊断心血管代谢异常的腹部脂肪面积最佳诊断阈值为142 cm2(男性)或115 cm2(女性)。该研究依据2005年国际糖尿病联盟制定的MS诊断标准[20]，且满足诊断标准中的一项即纳入研究，与本研究方案和结果均存在差异。

本研究存在一定的局限性：首先，回顾性纳入使用QCT进行骨密度检查的体检人群，可能会造成选择偏倚。其次，未对不同制造商的CT机结果进行比较。可在今后通过设计前瞻性研究方案、进行多中心研究和完善临床信息等方面进行更深入的研究。最后，仅测量了L2-3椎间盘水平腹部脂肪组织，而不是整个腹部的脂肪体积。然而，以往的研究表明，在L2-3椎间盘测量的脂肪组织与总脂肪体积的相关性最强，体积脂肪测量的结果并不优于单层脂肪测量的结果[21-22]。

综上所述，QCT可以为MS诊断提供重要依据。TAT和VAT在男性人群中具有较高诊断价值，TAT和SAT在女性人群中具有较高诊断价值，而肝脏脂肪定量指标诊断MS的价值有限。

(注：1 mmHg=0.133 kPa)