基于光谱CT的腹部实质器官碘浓度测量的可重复性分析

孟庆林，许 欢，宗林雄，刘梦琦，2，陈志晔

1中国人民解放军总医院海南医院放射科，海南三亚 572013 2中国人民解放军总医院第一医学中心放射科，北京 100853

随着光谱CT发展和应用的普及，相较于传统CT，光谱CT具有物质分离和提取碘的功能，使得一次扫描可获取除常规CT图像外更多的功能信息，如碘定量、单能量图像、虚拟平扫等[1- 2]，因而在临床上得到广泛关注和研究，目前已有多数研究报道应用碘浓度定量鉴别炎症性病变与肿瘤性病变、肿瘤良恶性的鉴别、肿瘤分化级别评估、肿瘤治疗后评估、肺血管结构评估及肺灌注定性定量等[1- 6]。光谱CT生成无水碘图定量测量碘浓度具有很高的准确性和可重复性，已有研究通过实验模型证实[7- 11]，但在体内关于碘浓度的可重复性研究报道较少[9]。本研究通过测量腹部实质器官静脉期的无水碘图碘浓度值，利用组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)及Bland-Altman法[12]对碘浓度测量的可重复性进行分析评估。

资料和方法

资料来源2019年5月至11月在中国人民解放军总医院海南医院放射科行腹部CT增强检查的患者50例，其中，女20例，男30例，平均年龄(51.64±14.49)岁(23～78岁)。入组标准：(1)腹部实质器官均无肿瘤性病变；(2)腹部实质器官无肿瘤介入治疗或手术史；(3)静脉期图像无伪影干扰。本研究经中国人民解放军总医院海南医院伦理委员会批准(301HNFY伦审第32号)，所有患者均豁免知情同意。

扫描方法受试者均采用光谱CT(Philips IQon Spectral CT)行腹部增强检查，检查前常规空腹4～6 h，饮水1000 ml左右，平卧于检查床上，扫描参数：管电压为120 kVp，管电流采用智能调控技术，调控指数(Reduce Dose)为 22，转速为0.75 s/r，螺距为0.984，采用128排双层探测器采集数据，扫描范围为膈顶至肾下极。以1.2 ml/kg体质量的剂量一次性注射非离子型对比剂(碘佛醇320 mgI/ml)，速度3.0 ml/s，随后立即以相同的速率注射生理盐水20 ml。静脉期开始扫描的时间大约在对比剂开始注射后70 s，扫描完成后重建层厚1 mm、层间距1 mm的能谱基础图像(spectral base image，SBI)，从能谱基础图像中可获得无水碘图。

图像分析 所有CT数据均传输至飞利浦星云能谱工作站(Intelli Space Portal V6.5)，并由1名具有4年工作年限的技师测量2次(2次间隔1周)，由1名具有2年工作年限的技师测量1次。测量步骤如下：(1)将腹部静脉期能谱数据导入Spectral CT View软件并生成无水碘图。(2)在经过肝尾状叶层面，放置相同大小的感兴趣区(90～110 mm2)于肝左叶、肝右叶、肝尾状叶及脾脏，测量其碘浓度值(mg/ml)；在经过胰腺体部层面，放置大小约50～70 mm2感兴趣区于胰腺体部测量其碘浓度值；在经过肾门水平，放置相同大小的感兴趣区(15～25 mm2)于肾脏中部，测量其碘浓度值(图1)。(3)每个部位测量3次，取平均值为最终测量值。

图1 采用感兴趣法测量肝左叶、肝右叶、肝尾状叶、脾脏、胰腺体部及双肾静脉期碘浓度值

统计学处理采用MedCalc(V19.0.4)(www.medcalc.org)进行统计分析，符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，对观察者内及观察者间所获取的肝左叶、肝右叶、肝尾状叶、脾脏、胰腺及双肾皮质碘浓度值进行ICC分析及一致性Bland-Altman分析；ICC分析的评价标准为：ICC<0.4为相关性差，0.40～0.59为相关性中等，0.60～0.74为相关性良好，>0.74为相关性优[13]；Bland-Altman分析的评价标准为至少95%的差值应位于一致性界限(两次差值的95%分布范围)内，即图形中95%以上的点位于一致性界限内[14]。

结 果

观察者内可重复性同一名观察者两次测量腹部实质器官碘浓度值，肝左叶、肝右叶、肝尾状叶、脾脏、胰腺、左肾及右肾的ICC值分别为0.938(0.894，0.965)、0.932(0.884，0.961)、0.939(0.895，0.965)、0.947(0.909，0.970)、0.912(0.851，0.949)、0.946(0.906，0.969)和0.907(0.842，0.946)，可重复性等级均为优(表1)。

表1 观察者内腹部实质器官两次测量碘浓度值

观察者内肝左叶、肝右叶两次碘浓度测量值差值点3/50(6%)位于95%一致性界限之外，肝尾状叶、脾脏、胰腺及双肾两次测量差值点均超过95%位于一致性界限内(图2)。

M1：第1次测量；M2：第2次测量；+1.96SD及- 1.96SD为差值均值的95%一致性界限

根据评价标准，肝尾状叶、脾脏、胰腺及双肾碘浓度测量值具有较好的可重复性。

观察者间可重复性观察者间测量腹部实质器官的碘浓度，肝左叶、肝右叶、肝尾状叶、脾脏、胰腺、左肾及右肾的ICC值分别为0.947(0.909，0.970)、0.927(0.875，0.958)、0.943(0.902，0.968)、0.956(0.924，0.975)、0.934(0.887，0.962)、0.927(0.875，0.958)及0.892(0.818，0.937)，可重复性等级均为优(表2)。

表2 观察者间腹部实质器官两次测量碘浓度值Table 2 ICC of inter-observer iodine concentrations of abdominal parenchymal

观察者间肝左叶、肝右叶、胰腺及左肾两次碘浓度测量值差值点3/50(6%)位于95%一致性界限之外，肝尾状叶、脾脏及右肾两次测量差值点均超过95%位于一致性界限内(图3)。

图3 不同观察者两次测量腹部实质器官碘浓度的Bland-Altman图，肝左叶、肝右叶、胰腺及左肾两次碘浓度差值点47/50(94%)位于95%一致性界限之外，其余测量部位参数差值(>95%)均位于95%一致性界限之内

根据评价标准，肝尾状叶、脾脏及右肾观察者间碘浓度测量值具有较好的可重复性。

讨 论

光谱CT是基于探测器实现能谱技术，其128排双层探测器能分别接收不同能级的光子，上层探测器接收低能级光子，下层探测器接收高能级光子，不同于其他能谱CT，其射线源为与传统CT的混合X线束相同，因此不需要预先设定双能模式扫描，并可回顾性进行光谱分离[1，7，10- 11]。鉴于光谱CT能提供完美的时间和空间一致性，应用基于投射空间的物质分解，使其能更准确进行物质鉴定并整合硬束效应[10，15]。

物质的衰减系数是其固有属性，不会因射线能级不同而改变，由于物质的衰减具有能级依赖性，光谱CT可通过2种基物质(通常是水和碘)分解算法，对高、低能级光谱下基物质不同衰减进行数学转换，从而量化某种物质[9]。根据碘浓度与衰减的线性关系，通过提取出含碘的体素重建出无水碘图，即每一体素内为含碘物质，碘浓度不小于0.5 mg/ml，而小于0.5 mg/ml的物质被视为水样物质受到抑制[8]。研究表明，光谱CT通过无水碘图能准确碘定量[7]，并通过碘浓度定量用反映病灶的血供、诊断和评估改变局部血流的疾病[1- 3，5- 6]，因此碘浓度可反映组织的血管密度和血容量[3]。正常人体中，大部分碘存在于甲状腺内，在腹部实质器官碘含量低且分布不同[16]，不能通过CT测出，因此，我们认为测量静脉期无水碘图的碘浓度可间接反映腹部实质器官某一时刻的灌注情况，当然这需要对其可重复性进行研究。

组内相关分析是目前较通用的可重复性评估方法[17]，可对分类资料及定量资料进行评估；Bland-Altman法是通过图形分析定量资料一致性的方差齐性检验方法[14]；两种方法都兼顾了系统误差及随机误差对实验结果造成的影响，故评价结果可认为是可靠的[18]。

相较于Grosse Hokamp等[9]在人体肝脏碘定量可重复性的研究，通过分别在肝实质及门静脉两个感兴趣区测定碘浓度，结果发现肝实质碘浓度的变异系数约20%，导致结果偏倚较大的原因被认为是生物系统的变化。本研究通过组内相关分析证实腹部实质器官的碘浓度在观察者内及观察者间的ICC值均大于0.8，根据评价标准可认为具有良好的可重复性；同时，结合Bland-Altman图，观察者内肝尾状叶、脾脏、胰腺及双肾差值点均位于95%一致性界限内，观察者间肝尾状叶、脾脏及右肾差值点均位于95%一致性界限内，这提示肝尾状叶、脾脏及右肾的碘浓度在观察者内及观察者间具有稳健的可重复性。由于我们仅测量静脉期的碘浓度值，并非每个时间节点，仅代表腹部实质器官内碘浓度在此时的静态测量值[19]，这可能是本研究结果与Grosse Hokamp等[9]不同的原因。

标准化碘浓度通常为所测病变的碘浓度与同层面大动脉同时相碘浓度的比值[20]，目的是减少扫描参数、对比剂注射及患者个体差异等对结果所造成的影响，如甲状腺良恶性病变的诊断[20]、声带良恶性病变的鉴别诊断[21]、主动脉粥样硬化非钙化性斑块评估[22]等。因此，一般对于病变的鉴别诊断可以采用标准化碘浓度比值进行评估。而本研究主要是对碘浓度的绝对定量值进行可重复性分析，不涉及到疾病诊断方面，因此，本研究没有进行标准化碘浓度分析。

本研究的不足之处包括：(1)尽管本研究受试者腹部实质器官均无肿瘤性病变，但相关生化指标是否正常未纳入入选标准，器官功能状态可能为影响因素之一；(2)有报道受试者的体型大小会影响碘定量的准确性[11，23]，根据受试者体型分组研究需日后进行；(3)本研究采用局部感兴趣区测量法，仅代表测量范围内所有体素的碘浓度均值，并不能反映整体容积内的碘浓度均值。

综上，本研究结果显示，基于光谱CT测量的肝尾状叶、脾脏及右肾的碘浓度具有良好及稳健的可重复性。