CT能谱成像在小肠克恩罗恩病活动度评估中的价值

2019-09-06徐嘉旭董海鹏吴梦雄赵雪松严福华

诊断学(理论与实践) 2019年4期

常蕊，徐嘉旭，董海鹏，吴梦雄，赵雪松，缪飞，严福华

（上海交通大学医学院附属瑞金医院放射科，上海 200025）

小肠克罗恩病是一种病因尚未完全明确的慢性非特异性肠道炎症性疾病[1],其炎症累及的肠段与正常肠段在CT图像上有着不同的表现。以往CT诊断小肠克罗恩病的依据是CT值，但由于成像的X射线能量具有一定的能谱范围，不可避免地会导致CT值的偏差，进而影响定量诊断。CT能谱成像是一种基于双能扫描的成像技术，能够将物质分离，从而准确定量。且体外实验已经证实，碘浓度值能较准确而真实地反映CT值[2]，并能够展示不同物质能谱衰减的曲线图，为临床应用中多参数地定量分析来诊断和鉴别诊断疾病提供了广阔的应用前景。本研究拟分析小肠克罗恩病患者的能谱CT扫描数据，探讨CT能谱成像在小肠克罗恩病活动度评估中的应用价值。

资料与方法

一、一般资料

回顾性分析2015年8月至2016年9月期间，在上海交通大学医学院附属瑞金医院行小肠CT GSI扫描检查，并经肠镜或手术病理证实为克罗恩病，且临床资料完整的54例患者，其年龄为12～53岁，平均年龄为31岁。克罗恩病活动指数（Crohn′s disease Activity Index,CDAI）评分显示，其中疾病处于活动期的患者为34例，处于缓解期的患者20例。54例患者中，首发症状为腹痛者30例，腹泻10例，便血7例，伴有发热7例，且所有患者均伴有纳差、消瘦症状。

二、小肠CT扫描

所有患者均于CT扫描前45～50 min，分次饮等渗甘露醇溶液1 000～1 500 mL，使远端小肠充盈扩张；并于扫描前10 min注射654-2 10 mg，再饮水500 mL，使小肠处于低张状态，保证近段小肠充盈扩张，并减少小肠蠕动。使用GE Discovery CT 750 HD进行全腹扫描，若平扫中发现异常增厚肠段，就采用GSI进行双期增强扫描，层厚层距5 mm，一次旋转周期内实现80 kVp至140 kVp高速的切换，转速为0.6 s，螺距0.983。行增强扫描前，患者经肘静脉团注射非离子型对比剂，总量为90～100 mL，速率 3～4 mL/s，注射对比剂 12 s后，采用自动激发装置（感兴趣区位于腹主动脉，阈值为100 HU）进行动脉期（aterial phase，AP）扫描；结束后延迟 30 s，进行门脉期（portal phase，PP）扫描。所有双期增强图像劈薄为层厚、层距0.625 mm，并传至GE ADW4.4后处理工作站上。

三、图像后处理方法

在GSI viewer上对病变肠段和正常肠段进行分析、处理，将圆形或类圆形的感兴趣区（Region of Interest,ROI）（面积约为1 cm2）尽可能放在肠壁的黏膜层，同时测量同一层面的腹主动脉的CT值。保存相应ROI的数据文件，该数据文件包含40～140 keV （以10 keV为间隔）各能量水平的CT值（HU）和各配对基物质浓度值（g/L），本研究主要分析碘浓度和水浓度值。

1.标化的碘浓度值（normalized iodine concentration，nIc）：分别记录克罗恩病活动期和缓解期患者的肠壁在AP和PP的碘浓度值，并除以腹主动脉碘浓度值，将其均一化为nIc。

2.标化的水浓度值（normalized water concentration，nWc）：分别记录克罗恩病活动期和缓解期患者的肠壁在AP和PP的水浓度值,并除以腹主动脉的水浓度值，将其均一化为nWc。

3.计算能谱曲线斜率：能谱曲线的斜率k=|CT值（40 keV）-CT 值（90 keV）|/50。

四、统计学处理

采用统计学软件SPSS 16.0，对病变肠壁和正常肠壁的 AP-nIc、PP-nIc、AP-nWc、PP-nWc 以及能谱曲线斜率进行t检验，P＜0.05时认为差异有统计学意义，描绘有统计学意义参数的受试者工作特征曲线，计算和比较曲线下面积、P值、最佳灵敏度和特异度及所对应的临界值。

表1 活动期与缓解期的肠段双期nIc、nWc、能谱曲线斜率比较（g/L，

结果

克罗恩病活动期患者与缓解期患者定量分析变量发现，AP和PP的nIc值、PP的nWc值以及双期能谱曲线的斜率对鉴别活动期与缓解期克罗恩病有统计学意义，活动期克罗恩病患者AP和PP双期的nIc值、PP的nWc值均高于缓解期患者（见表1）。活动期患者与缓解期患者比较，肠段的能谱衰减曲线有明显差异，活动期克罗恩病患者双期能谱曲线的斜率明显高于缓解期患者（见图1）。以上参数鉴别活动期与缓解期克罗恩病的曲线下面积值、灵敏度、特异度以及所对应的最佳临界值见表2，受试者工作特征曲线图见图2。其中上述参数ROC 曲线下面积值分别为 0.965、0.998、0.726、0.964以及0.972，表明AP和PP的nIc值以及能谱曲线的斜率是鉴别鉴别克罗恩病活动期与缓解期较优的参数。

图1 活动期和缓解期肠壁动脉期和门脉期能谱曲线

表2 nIc、nWc、及能谱曲线斜率诊断克罗恩病活动期与缓解期的效能及最佳临界值

讨论

一、一般特征

CT增强扫描图像上，克罗恩病炎症累及的肠段肠壁较正常肠段呈明显异常强化，尤其是疾病早期肠壁无明显增厚时，肠壁黏膜充血，AP和PP的肠壁强化明显高于邻近正常肠壁。且强化可见肠壁呈分层状表现，最内层为黏膜层，居中的环状低密度带为水肿的黏膜下层，外层高密度为浆肌层[3]。随着病变迁延，增厚肠壁的层次消失，呈均匀密度，提示肠壁纤维化，为慢性病变[4-5]。本研究的54例小肠克罗恩病患者中，肠壁均表现为分层强化。

图2 受试者工作特征曲线图

二、CT能谱特征参数

CT能谱成像能观察人体解剖的形态学信息，并通过综合混合能量、单能量图像、碘基图、水基图和钙基图等物质分离图像，了解人体的组织病理学信息[6]，使CT由宏观研究转变到微观研究，进一步拓宽了CT在临床和科学研究的应用平台[7]。能谱CT临床研究的广泛开展显示出其在多种肿瘤疾病诊断中具有极大的价值[8-13]。

1.碘基值和水基值的应用：克罗恩病最常见的征象包括肠壁的异常增厚和异常明显强化，且这些征象随着炎性的加重和活动性而更加明显。在CT能谱成像图像上，肠壁增强的方式取决于黏膜层、黏膜固有肌层以及浆膜层的充血、炎症和纤维化程度。以往区分病变肠壁与正常肠壁是测量混合能量下的CT值，是一种定性或半定量的研究方法，而CT能谱成像提供了更多的定量指标和分析工具。

本研究结果显示，克罗恩病活动期肠段与缓解期肠段比较,AP和PP的nIc值差异均有统计学意义，均为活动期肠段的nIc值高于缓解期，提示活动期肠段由于各种炎性刺激，导致末端直小血管增粗、扩张充血，因此进入血管的碘剂增多，从而导致其浓度值高。克罗恩病活动期肠段与缓解肠段比较，PP的nWc值差异有统计学意义，为活动期肠段的nWc值高于缓解期肠段，这与病变肠壁活动期炎性水肿、渗出增多有关。更为重要的是，克罗恩病缓解期，部分肠壁炎性充血明显，水肿、渗出较少时，肠壁厚度可以正常，而增强后强化却较缓解期肠壁减弱，因此可以通过比较二者的标化碘基值来区分二者，从而为诊断提供量化的依据。

2．能谱曲线的应用：本研究的能谱曲线显示，克罗恩病活动期肠段的AP和PP在40～140 keV下CT值所对应的点，均在缓解期的上方，2条曲线同向且无交叉，提示二者的碘含量和成分不同。活动期肠段的能谱衰减曲线斜率高于缓解期肠段，表明活动期肠壁的强化程度高于缓解期肠壁。

三、多参数分析比较

AP和PP的nIc值鉴别克罗恩病活动期与缓解期的曲线下面积分别为 0．965 和 0．998，PP 的nWc值鉴别活动期与缓解期的曲线下面积为0．726，AP和PP的能谱曲线斜率鉴别活动期与缓解期的曲线下的面积分别为0．964和0．972。在上述变量中，用AP和PP的nIc值以及斜率来鉴别活动期与缓解期肠壁较优。