双能CT 定量肝脏铁沉积的家兔模型研究

李 涛

（广西医科大学第四附属医院医学影像科 广西 柳州 545005）

肝脏是人体铁代谢的重要器官，正常的肝脏铁浓度小于2.0mgFe/g干重，铁浓度高于正常值称为肝脏铁超负荷[1]。原发和继发的血色素沉着病都可以造成肝铁超负荷，导致肝细胞变性、肝纤维化、肝硬化甚至发展成肝癌[1]。肝脏铁浓度是反映体内铁含量最直接、最重要的指标，临床通常以肝铁浓度为依据诊断铁超负荷，确定肝铁超负荷分级，制定去铁方案，监测、评价去铁效果[2]。

MR 定量肝脏铁含量是一种简便、无创的方法[3]，但对于极重度肝脏铁沉积的病人，肝脏MR 信号严重衰减，不能准确测量肝脏铁浓度[4]。研究发现组织中原子序数高的物质（如钙、碘、铁等）对CT 值的影响可以通过两种能量的CT 扫描分离出来。双能CT 获得高低两种X 线能量下的图像，根据不同物质在不同能量下的衰减值变化不同，可以实现对不同物质的分离和定量，为肝脏铁定量研究提供了一种新方法，弥补MR 定量肝铁浓度的不足。

在本研究中通过建立家兔肝铁负荷的动物模型，运用DECT 的铁特异物质分离技术定量LIC，建立VIC 图CT 值与LIC 的直线回归方程，预测LIC。

1 材料与方法

1.1 动物模型

实验动物选用成年雄性国产白兔，体重2.0 ～3.0kg，兔龄3 ～7 月，普通饲料喂养。每周按15mg/kg 肌注右旋糖酐铁1 次，总共16 周。

每周日实验家兔注射一次右旋糖酐铁，下一周日随机选取家兔2 只进行肝脏DECT 检查。检查前将家兔麻醉，腹部捆绑腹带以减少呼吸运动伪影。检查结束后立即经兔耳缘静脉注射空气将家兔处死，取出肝脏标本待进一步处理。

1.2 CT 扫描及数据采集

检查设备为西门子双源128 排CT（SOMATOM Definition Flash）。

常规扫描：管电压120kVp，CARE Dose 4D 自动调节管电流，管电流为16 ～20mAs；探测器准直64×0.6mm，机架旋转时间500ms，螺距0.6。FOV：180mm×180mm，矩阵：512×512。CT 图像重建层1.5mm，层距1mm。

双能扫描：管电压80 ～140kVp，140kVp 扫描时使用锡滤线器，其它参数与单能量扫描相同。

1.3 CT 数据重建及处理

120kVp 扫描获得常规CT 图像；80-140kVp 双能扫描获得80kVp 及140kVp 图像。将DECT 扫描获得的数据输入后处理工作站，选用Dual energy-liver VNC 软件，物质X 线衰减系数设置为铁的衰减系数：1.90[5]。软件后处理获得带有铁标记彩色编码的虚拟铁浓度图，即VIC 图。

1.4 CT 值测量

两位不知道LIC 结果的放射科医生独立测量CT 值。在家兔肝脏VIC 图中，选取肝脏密度均匀的区域，避开伪影、血管和胆管，随机选取5 个感兴趣区测量并计算平均值，即为VIC 图的CT 值。相同方法测量同一位置的80kVp、120kVp、140kVp 图像的CT 值。

1.5 肝脏铁含量测定

家兔处死后，将肝脏组织烘干，送广西分析测试研究中心用原子分光光度仪测肝铁浓度。

1.6 统计学方法

采用SPSS17.0 统计软件包进行统计学分析。用Spearman 相关分析探讨CT 值和LIC 之间的关系。用直线回归分别获得其拟合直线方程的斜率、截距，得到通过CT 值预测LIC 的公式。P＜0.05 认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 肝铁沉积情况

32 只肝铁沉积家兔模型LIC 的范围为1.10 ～22.90（mg/g 干重），平均值为8.60±4.90（mg/g 干重）。

2.2 肝铁超负荷的CT 表现

随着肝脏铁沉积的增多，图像的CT 值增大，在轻度肝脏铁沉积的肝脏CT 值正常或仅轻度增加，部分与正常的肝实质CT 值有重叠，不能判断是否有轻度肝铁沉积。VIC 图随着LIC 的增加，而由黑色转变为淡橙色，直观的显示肝铁沉积的量。

2.3 CT 值与LIC 的相关性

轻中肝铁负荷组家兔肝脏80kVp、120kVp、140kVp、VIC 图像的CT 值与LIC 成显线性正相关（表1、图1）。

LIC与VIC的线性回归方程为：y=0.31x-0.48（F=129.7，P＜0.05，其中x 为VIC 的CT 值，y 为LIC。

MR 测量 均值±标准差（HU）范围（HU） r P 值80kVp 77.07±12.00 49.40 ～102.40 0.900 ＜0.05 120kVp 68.72±8.25 49.40 ～87.00 0.837 ＜0.05 140kVp 57.08±6.41 35.70 ～72.10 0.719 ＜0.05 VIC 29.22±14.19 9.20 ～58.90 0.895 ＜0.05

图1 散点图显示肝铁负荷组家兔肝脏80kVp、120kVp、140kVp、VIC 的CT 值与LIC 成线性正相关（P ＜0.05）。

3 讨论

DECT 分离定量铁元素的原理：DECT 通过一次扫描可获得高低两种X 线能量的图像，根据不同物质在不同能量X 线下的衰减值变化不同，可以实现对碘、钙、铁等高原子序数物质和脂肪、软组织分离和定量[6,7]，即三种物质分离原理[8]。目前应用最多的是增强后测量碘对比剂的碘浓度，即用DECT 的进行双能增强扫描，通过后处理可以运算出一组是去除碘剂后的虚拟平扫，一组是含碘剂信息的影像，即碘分布图，可以直接测量碘浓度[9]。同样的原理，将碘换成铁，在西门子CT 后处理工作站VNC 软件设置铁的衰减系数为1.90[5]，并设置两种能量下脂肪及软组织的CT 值，计算机处理后获得带有铁标记彩色编码的CT 图像，其过程实质为铁的像素成分分布图被提取出来。测量肝脏VIC 图的CT 值，肝脏的CT 值越大，提示铁沉积越多。

本研究表明，肝铁超负家兔肝脏的VIC 和不同管电压常规CT 图像的CT 值和实际LIC 呈显著的线性正相关。VIC 图的相关系数（r=0.895）与80kVp（r=0.900）的相近，而高于120kVp、140kVp（r=0.837、0.719），表明VIC 与低管电压（80kVp）的常规CT 图像都能反应肝铁沉积的情况。而对于常规CT 而言，低管电压比高管电压的CT 图像诊断肝脏铁沉积的能力更强。这是因为随着管电压的减低，发射X 线的能量级别减低，穿透性减弱，分辨不同程度铁含量的能力提高，这与用低管电压图像显示对比剂增强效果更好的原理类似，在低管电压对显示铁含量的变化也更加敏感。

我们的研究结果与Fischer 等[5]的体外模型研究结论一致，DECT 与常规CT 的CT 值与LIC 均成线性的正相关（r=0.984 ～0.997）。Ma 等[10]在合并肝铁沉积和脂肪肝的大鼠动物模型的研究，发现VIC 的CT 值与铁的病理分级成正相关（r=0.729）。谢婷婷等[11]研究发现瞬时kVp 切换单源双能CT 物质分离技术可定量分析肝内铁沉积，证明在不同厂家的机型上也可现实该技术。采用DECT 物质分离技术的VIC 可以分离铁元素，体现在VIC 图CT 值上，无论有无脂肪的存在，都与LIC 成现在正相关，而不受脂肪等因素的影响[5]。

由上所述，DECT 物质分离技术得到VIC 与LIC 呈显著正性相关，直线回归方程可以预测肝铁沉积，为临床无创定量诊断肝铁沉积、评估治疗效果提供重要信息。