曹邱婷， 赵丽琴， 杨正汉， 李珊， 商书范， 王振常

·肝脏脂肪定量诊断影像学专题·

单源双能能谱CT对大鼠脂肪肝定量分析的多参数研究

曹邱婷， 赵丽琴， 杨正汉， 李珊， 商书范， 王振常

目的：探讨能谱CT多参数成像对大鼠脂肪肝的定量评价价值。方法：随机选取SD大鼠32只,其中实验组24只，对照组8只。从饲养大鼠第5周开始，每周随机取3只实验组及1只对照组大鼠进行能谱CT扫描。大鼠安乐死后观察脂肪肝的病理严重程度。获取40～140 keV间每隔5 keV的肝/脾CT值及肝脏的能谱曲线，计算曲线斜率,并进行统计学分析。结果：70 keV肝/脾CT值、能谱曲线斜率在不同病理分级脂肪肝之间的差异均有统计学意义(P值均<0.05)；除0级与1级、2级与3级脂肪肝组间的70 keV水平肝/脾CT值外，余各组间的70 keV水平肝/脾CT值、能谱曲线斜率差异均有统计学意义(P<0.05)。相关性分析结果显示，脂肪肝严重程度与70 keV肝/脾CT值、能谱曲线斜率的相关性较好(相关系数分别为-0.784、0.878，P值均<0.05)。结论：应用能谱CT的多参数成像，可以对大鼠脂肪肝进行综合定量评价。

脂肪肝； 能谱CT； 体层摄影术，X线计算机； 肝脏脂肪含量

非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)是一种以肝实质内脂肪异常沉积为特征的肝脏常见病，与2型糖尿病、肥胖、高血脂、高血压、冠心病等代谢综合征密切相关，可发展为非酒精性肝炎、肝硬化、肝细胞肝癌而危及患者生命[1]。对脂肪肝采取早期干预措施，可使得病变停止进展甚至逆转其发生。此外，肝移植供体的选择亦与脂肪肝的严重程度有关。因此，对脂肪肝进行定性及定量诊断至关重要。能谱CT近年来较多地应用于临床，它具有多种定性及定量诊断功能，在测量不同keV单能水平组织CT值的同时，还可定量测定组织的物质含量，并获取能谱曲线[2]。本研究应用能谱CT的多参数成像功能，对大鼠脂肪肝模型的肝脏脂肪沉积程度进行综合定量评价。

材料与方法

1.研究对象

选取SD大鼠32只，全部为雄性，体重(200±10) g，分笼饲养，自由取食饮水，饲养温度(20±3)℃。大鼠适应饲养1周后，随机分为实验组24只，对照组8只。实验组喂养高脂饲料(MD 60%高脂饲料，江苏美迪森生物医药有限公司提供)，对照组喂养常规饲料(北京友谊医院动物实验中心提供)。从饲养第5周开始，每周随机取3只实验组及1只对照组大鼠进行能谱CT 扫描，全部扫描于第12周结束。本研究已获得我院伦理委员会批准。

表1 不同病理分级脂肪肝的肝/脾CT值、能谱曲线斜率比较

注： Slope为能谱曲线的斜率。

表2 不同病理分级脂肪肝组间的肝/脾CT值、能谱曲线斜率两两比较结果

注： Slope为能谱曲线的斜率。

2.检查方法及数据测量

经腹腔内以0.3 mL/100 g的剂量注射10%水合氯醛以麻醉大鼠。

采用GE HD750宝石能谱CT机行CT扫描，采用GSI 能谱CT平扫，大鼠取仰卧位，腹部加压固定,扫描范围从膈顶至双肾下极水平。扫描参数:管电压80 kVp、140 kVp瞬时切换，自动管电流，层厚2.5 mm，层间距2.5 mm，旋转时间0.5 s。

将原始图像传输至GE ADW4.6工作站，采取如下方法，测量40～140 keV水平下每隔5 keV(共21个keV单能量水平)的肝脏、脾脏CT值：在剑突下约5 mm水平的肝脏平面，分别在左半肝及右半肝设立一个大小6～10 mm2的类圆形感兴趣区(region of interest，ROI)，以测量肝实质的CT值，ROI的设置应尽量远离肝脏边缘，并避开肝内大血管，以保证测得数据的准确性；左、右半肝的ROI可通过复制、粘贴的方式以保证大小、形态的一致。同样，在脾实质内设置与肝内ROI大小、形态相同的ROI以测量脾脏CT值(图1)。并记录每个ROI到肝脏前缘及右侧缘的垂直距离，以便与病理切片位置相对应。

分别计算40～140 keV水平每隔5 keV的21个keV水平的肝ROI的肝、脾CT值比值(肝/脾CT值)。绘制21个不同keV水平下肝脏CT值的能谱曲线图，预实验观察能谱曲线在40～75 keV水平间陡度较大，利用公式：曲线斜率(Slope)=(CT值75keV-CT值40keV)/(75-40)，分别计算出不同病理程度分级下脂肪肝的能谱曲线斜率。

3.病理检查

能谱CT检查结束后，将大鼠行安乐死，剖开腹部，取出肝脏，对与能谱CT所设ROI相对应部位的肝组织，进行固定、脱水、透明、浸蜡后进行蜡块包埋，蜡块大小约2.0 cm×2.0 cm，制作肝脏病理切片并进行HE染色，在显微镜下观察肝脏的脂肪沉积程度。

脂肪肝的病理分级参照Brunt分级标准[3]，依据单位面积内大泡性脂变细胞比例，对NAFLD进行如下病理分级：0级，未见脂肪变的肝细胞；1级，脂肪变肝细胞比例≤33%；2级，脂肪变肝细胞比例为34%～66%；3级，脂肪变肝细胞比例≥67%。

4.统计学分析

采用SPSS 19.0软件进行统计学分析，采用单因素方差分析比较不同病理分级脂肪肝的能谱CT测量的70 keV肝/脾CT值、能谱曲线斜率的差异；采用spearman秩相关分析脂肪肝不同病理分级与肝/脾CT值(40～140 keV每隔5 keV的不同keV水平)、能谱曲线斜率的相关性。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.病理结果

实验组24只大鼠均诊断为脂肪肝，其中1级7只(共14个ROI)，2级8只(共16个ROI)，3级9只(共18个ROI)，对照组8只均为0级(共16个ROI)。本研究病理结果显示，参照Brunt分级标准，同一只大鼠左、右半肝的脂肪沉积程度均处于同一级别。

2.不同病理分级脂肪肝组间能谱CT参数的比较结果

不同病理分级脂肪肝组间的70 keV水平肝/脾CT值、能谱曲线斜率的计算结果见表1，统计学分析显示各参数在不同组间的差异均有统计学意义(P值均<0.05)。不同病理分级组间上述各参数两两比较的结果显示除0级与1级、2级与3级组间的70keV水平肝/脾CT值外，另外各组间的70 keV水平肝/脾CT值、能谱曲线(图2～5)斜率差异均有统计学意义(P值均<0.05,表2)。

3.脂肪肝的病理分级与不同单能水平肝/脾CT值、能谱曲线斜率的相关性

采用Spearman秩相关分析不同病理分级与上述各参数的相关性，结果显示脂肪肝程度与不同单能keV肝/脾CT值呈负相关，与能谱曲线斜率呈正相关。对于不同keV水平的肝/脾CT值，随着单能量水平的增加，相关系数绝对值减小，单能量水平越低，肝/脾CT值与病理分级的相关性越好，40 keV下肝/脾CT值与病理分级间的相关性最好(表3)。

图1 肝脏、脾脏CT值的测量。 图2 对照组大鼠。a) 肝脏病理图示肝细胞胞浆内无明显脂滴或脂泡形成(×40,HE)； b) 能谱曲线示随着单能量水平增加，肝脏CT值逐渐减小。 图3 脂肪肝1级大鼠。 a) 病理图片示5%～10%的肝细胞胞浆内有脂滴或脂泡形成(×40,HE)； b) 能谱曲线示随着单能量水平增加，肝脏CT值逐渐增加。

图4 脂肪肝2级大鼠。 a) 病理图示35%～40%的肝细胞胞浆内有脂滴或脂泡形成 (×40,HE)； b) 能谱曲线示随着单能量水平增加，肝脏CT值增加，曲线斜率较图3大。 图5 脂肪肝3级大鼠。a) 病理图示35%～40%的肝细胞胞浆内有脂滴或脂泡形成 (×40,HE)； b) 能谱曲线示随着单能量水平增加，肝脏CT值明显增加,曲线斜率较图3，4大。

表3 不同单能量水平肝/脾CT值、Slope的相关分析

注： Slope为能谱曲线的斜率。

讨 论

随着人们饮食结构发生变化及生活水平的提高，NAFLD的发病率在我国乃至全世界呈逐年上升的趋势。脂肪肝的定性及定量诊断，在疾病的早期治疗、严重程度评估及肝移植供体的选择中具有重要价值[3]。

目前病理活检是脂肪肝诊断和分级的金标准，但其为有创检查，且存在取样误差及发生并发症的可能[4-5]，限制了其在临床的广泛应用。B超、传统CT及MRI为最常用的诊断脂肪肝的有效手段[5-8]，B超操作简单、经济、无辐射，但对于轻度脂肪肝的诊断敏感度较低，并且受操作者的影响较大[5]。MRI也是诊断脂肪肝的一种比较好的检查方法，常用的技术包括磁共振波谱成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS)、化学位移成像(chemical-shift imaging，CSI)和脂肪饱和成像[5-6]，但是大部分仅适用于定性或半定量诊断，而且容易受铁沉积影响。

传统CT为最常用的诊断弥漫性脂肪肝的有效手段之一，常用的方法有通过与肝血管密度、脾脏密度比较等方法，有研究显示NAFLD患者的肝/脾CT值与肝脏病理学结果具有较高的相关性[7]；但是对于轻度脂肪肝(<30%)脂肪含量测量的准确性仍存在一定不足。此外，肝脏CT值测量结果易受到铁及脾脏病变的影响[8]，且脾的CT值变化较大，使得定量分析脂肪肝的准确性受到了一定影响。

随着CT技术的发展，能谱CT逐步应用于临床及科研工作，GE的单源顺时切换宝石能谱CT，可以在0.5 ms内实现80、140 kVp的瞬时切换，因而在一次扫描后，可以获得单能量、基物质图、能谱曲线等多参数信息[2]。既往研究证实，单能图像可以提高对病变的显示效果[9-10]。本研究应用动物实验证实，在70 keV水平，不同脂肪肝病理分级间的肝/脾CT值的差异具有统计学意义(P<0.05)，但是，在对照组与1级、2级与3级脂肪肝间的差异不具有统计学意义(P>0.05)。此外，本研究对不同单能量(keV)水平肝/脾CT值与脂肪肝病理分级进行了相关性分析，结果显示不同keV水平肝/脾CT值均与脂肪肝病理分级有一定相关性；但是随着单能水平的增加，相关性呈递减趋势；其中，以40 keV单能水平测得的肝脾CT值比值与脂肪肝的病理分级的相关性最好。本研究所选用的几个单能水平具有代表性，其中40及140 keV为能谱CT单能范围内的最小及最大的keV水平，70 keV图像为本院用于CT诊断的单能图像，65 keV图像则相当于传统CT扫描常用的120 kVp图像，而75 keV为本研究中用于计算能谱曲线斜率的单能水平。

除了单能量图像外，能谱曲线为能谱CT的另一大重要工具，为依据某种特定物质的X线衰减系数，得到的该物质在不同单能量(40～140 keV)水平的CT值变化的衰减曲线，可以反映不同组织的特性[2]。吴维等[11]研究表明，能谱曲线斜率可用于鉴别肺内孤立结节与肿块。另有文献报道能谱曲线可用于鉴别肝脂肪浸润与肝内低密度病变[12]。对于不同病理分级的脂肪肝，其肝实质内的脂肪含量不同，因而可以通过能谱曲线的斜率表现出来。施婷婷等[13]的动物实验研究亦显示，不同脂肪肝程度的能谱曲线形态不同。本研究进一步证实，不同病理程度大鼠脂肪肝的能谱曲线不同，能谱曲线斜率间的差异具有统计学意义(P<0.05)；且与病理程度分级的相关性较高，优于70 keV水平的肝/脾CT值。

本研究具有一定的局限性，每只SD大鼠左、右半肝各选择了一个ROI，虽然左、右半肝的脂肪肝病理程度均处于同一分级，但是本研究未对左、右肝的数据进行对比分析；此外，本研究未能对传统CT测量结果与单能keV进行比较，将在后期工作中进一步进行研究。

综上所述，CT能谱成像的单能量图像、能谱曲线可以评估脂肪肝的严重程度;且能谱曲线斜率与脂肪肝病理分级的相关性优于单能肝/脾CT值，而低keV水平的单能图像上的肝/脾CT值优于常规的65、70 keV。应用能谱CT的多参数成像，可以为定量评价脂肪肝提供更多、更有效的信息，并有望今后应用于脂肪肝的定量评价。

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Quantitative analysis of fatty liver in rats with single-source dual-energy CT:a multi-parameter study

CAO Qiu-ting,ZHAO Li-qin,YANG Zheng-han,et al.

Department of Radiology,Beijing Friendship Hospital,Capital Medical University,Beijing 100050,China

Objective:To evaluate the degree of fat content in a rat model of fatty liver by using multiple-parameter imaging on single-source dual energy CT (DECT).Methods:Thirty-two SD rats were randomly divided into two groups:experimental group (n=24) and control group (n=8).From the 5th week after being fed,3 rats from experimental group and 1 rat from control group underwent DECT scanning weekly.The pathological degree of fatty liver was evaluated after taking euthanasia in rats.The ratio of liver to spleen CT value (liver/spleen CT value) at 5keV interval from 40 to 140keV,and the spectral curve slope were calculated,recorded and statistically analyzed.Results:There was statistical significant difference in CT value at 70keV and in the slope of the spectral curve between different degrees of fatty liver (P<0.05).Except the liver/spleen CT value at 70keV between grade 0 and 1,and between grade 2 and 3,the differences in liver/spleen CT value at 70keV and in the slope of the spectral curve between each two groups were all statistically significant (P<0.05).There were good correlations between the degree of fatty liver and the ratio of liver/spleen CT value at 70keV,and between that and the slope of the spectral curve,with a coefficient of -0.784 and 0.878,respectively (P<0.05).Conclusion:DECT with multi-parameter imaging can be used to quantitatively evaluate the degree of fatty liver in rat model.

Fatty liver; Dual energy CT; Tomography,X-Ray computed; Hepatic fat content

100050 北京，首都医科大学附属北京友谊医院放射科/国家消化系统疾病临床医学研究中心(曹邱婷、赵丽琴、杨正汉、商书范、王振常)；100069 北京，首都医科大学药学院药剂学系(李珊)

曹邱婷(1990-)女，山西人，硕士研究生 ，主要从事腹部影像诊断工作。

赵丽琴，E- mail：zhaolq0129@163.com

首都医科大学基础-临床科研合作基金(17JL41)；科技北京百名领军人才培养工程(Z141107001514002)；科技支撑计划项目(2015BAI13B09)

R575.5; R814.42

A

1000-0313(2017)05-0475-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.05.010

2017-03-20

2017-04-10)