双能量CT结合能谱纯化SPS II及ADMIRE迭代技术在痛风结晶诊断上的应用价值

胡真真，孙军勇，王威威，杨海山,于绍楠

(吉林大学中日联谊医院 放射线科，吉林 长春130033)

2015年美国风湿病学会联合欧洲抗风湿病联盟(ACR/EULAR)确定的痛风分级标准中，超声和双能CT尿酸盐沉积成像被纳入重要诊断依据[1]。在许多研究中，双能量CT(DECT)已经被证明能够高精度检测单钠尿酸(MSU)晶体[2]。目前已有5种不同类型的DECT扫描仪可供选择:双源DECT、带金滤波器的双束单源CT、带宝石闪烁探测器的快速千伏开关源CT、双层多检测器DECT和双扫描单源CT[3]。用DECT检测尿酸沉积可能会出现一些伪影，这可能会导致痛风分类上的错误。并不是所有在DECT图像上被标记为尿酸盐的物质都对应于可能存在或实际存在的尿酸盐沉积。据报道，这类伪影的部位包括皮肤、鼻子、老茧和甲床。其他在DECT图像上可被显示的伪影包括运动伪影、噪声和射束硬化伪影[3]。噪声是像素值的随机变化，在DECT环境中意味着单个被着色的像素可能被识别是错误的。信噪比是影响图像质量的重要因素，不同技术解决方案之间的信噪比存在显著差异。射束硬化伪影是由于低能量的X射线光子并不总是一路上穿过病人,因此X射线在其通道变“硬”,即更有活力,尤其被认为是金属植入物或骨皮质。

不同技术的DECT在解决痛风尿酸沉积方案之间存在着很大的差异。本研究是在同一台双源CT中进行，结合能谱纯化SPS II技术、80 kV-sn150 kV电压组合，使DECT能量分离效果提升，降低辐射剂量，更好地分离低kV图像和高kV图像，可大幅降低双能量成像辐射剂量。Admire迭代集成在最新一代全息光子探测器中，是首次实现了硬件、原始数据域、图像域的三域迭代技术，利用原始数据信息，显著提高图像质量，消除噪声且不降低图像锐利度，最多可减少60%的辐射剂量。本研究拟应用DECT结合能谱纯化SPS II及ADMIRE迭代技术检测痛风患者MSU晶体，并探讨其应用价值。

1 研究方法

1.1 临床信息2020年1月份至2021年3月吉林大学中日联谊医院新确诊或已经确诊为痛风的患者进行了足踝部DECT扫描检查。根据痛风病特征进行系统性的检查和记录，包括痛风结节数目、疾病发作、痛风石、合并症(缺血性心脏病、高血压、血脂异常)、使用环类或噻嗪类利尿剂或降尿酸治疗(ULT)、体质指数(BMI)、肾功能通过CKD-EP公式[4]计算表示为估算的肾小球滤过率(eGFR)。所有放射学检查均采用双源双能CT扫描仪(Simens SOMATOM Force CT)。所有患者均采用足搁于台架上，膝关节屈曲位，扫描范围包括全足和双侧踝关节。扫描参数设置:选择80 kV-sn150 kV电压组合，添加ADMIRE迭代，螺距为0.7，层厚2.0 mm，视野范围为250 mm×250 mm。图像处理参数:重建层厚0.75 mm，获取80 kV、140 kV图像数据。将所得扫描数据录入西门子仪器配套软件工作站进行分析，得到尿酸盐沉积分析图。

1.2 阅片并半定量分析所有的图像都由一名高级放射科医生和一名有经验的中级放射科医生(从事放射线科超过5年以上)一起阅读并评分，采用双盲法进行独立阅片，诊断标准是以出现的绿色伪彩记为尿酸盐结晶，记录尿酸盐结晶的部位、数目及大小，如果意见不一致，图像一起阅读直到达成共识。对双足跖趾关节(MTP1、MTP2-5)、踝/足中关节及肌腱的尿酸沉积进行半定量评分:0=无沉积，1=针尖样或点状细小绿颗粒，2=单个片状沉积，3=超过一处的片状沉积，因此每足最高12分[5-6]。指甲和皮肤中存在的人工伪影以及射束硬化和噪音也被识别和记录。尿酸盐在两足、踝关节和肌腱沉积的总分进行分析，根据病人基本信息(年龄和性别)，痛风的特点(病程年限,痛风石的存在,骨关节侵蚀,尿酸盐水平定义低≤405 μmol/L和高>405 μmol/L),使用利尿剂或降尿酸治疗(ULT)，BMI≥30 kg/m2定义为肥胖,eGFR定义肾功能(>90 ml/min/1.73m表示肾功能正常、60-90 ml/min/1.73 m肾功能轻度下降和<60 ml/min/1.73 m2肾功能中重度下降)。

1.3 统计方法研究相关数据均经SPSS22.0软件进行统计学处理，基本信息特征表示为分类变量的绝对计数和比例，连续变量表示为平均值±标准差。用kappa统计方法评价两个医生诊断DECT图像的一致性。P值<0.05为差异有统计学意义。尿酸沉积数量与临床痛风结节数量比较使用配对资料Wilcoxon 符号秩和检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1共有55名临床诊断的痛风患者双脚及双踝行DECT扫描检查。所有患者符合ACR/EULAR痛风分类标准[1]。相关临床资料见表1。

表1 研究人群的总体特征和性别特征

2.2DECT可以识别所有55名痛风患者足部的尿酸沉积。所有患者在足踝部DECT GSI上都有尿酸沉积，最常见的是MTP关节，但也经常出现在踝关节和肌腱,两个医生阅读DECT图像的一致性良好(Kappa =0.66,95% CI = 0.61-0.71) ，见图1、2及表2。

图1 尿酸沉积及伪影出现相应位置的阳性率

图2 典型的尿酸沉积和典型的伪影

2.3大多数患者(73%)出现指甲伪影，只有31%的患者出现皮肤伪影(图1和2，表2)。仅1例患者出现射束硬化，未见噪声(图1，表2)。所有足踝部关节及肌腱的尿酸沉积评分在男性与女性上并没有差异。55例痛风患者DECT检查足踝部有385处尿酸沉积(其中MTP1为110个，MTP2-5为138个，踝关节为96个，肌腱为41个)，临床检查出156处痛风结节(其中MTP1为73个，MTP2-5为42个，踝关节为27个，肌腱为14个)，两者数目之间有统计学差异(Z=3.176,P<0.001)。

表2 尿酸沉积伪影、射束硬化及噪声的占比

3 讨论

痛风是世界范围内最常见的炎症性关节炎，是由MSU晶体沉积在关节、肌腱和各种组织中引起的炎症反应，临床上称为痛风的急性发作，诊断的金标准是在受影响关节的滑膜液中或在较大的尿酸盐沉积物中MSU晶体的检出，然而在临床实践中很少进行关节抽吸，大多数患者没有临床检查出的痛风结节。目前，临床上协助诊断痛风、监测疾病进展以及评估对治疗反应的影像学检查方式主要有X线、双能量CT、核磁共振等，而双能量CT作为一种新型的能谱CT检测技术，是通过输出两种不同能量的X射线，获得两组不同能量数据，分析不同能量X线下组织相对应CT值变化，从而将尿酸盐结晶与其他组织区分开，对痛风诊断的诊断性能最好。本研究所有图像是由两名放射科医生在两次重复的综合读数中进行评估，两者之间的一致性很好，并且本研究扫描剂量每个患者平均约97mGycm与正常足踝关节CT扫描剂量(每患者平均约93.9 mGycm)接近，有利于项目的开展。本研究着重分析双能量CT结合能谱纯化SPS II及ADMIRE迭代技术在痛风尿酸沉积上的诊断价值。

本研究应用DECT结合能谱纯化SPS II及ADMIRE迭代技术扫描在55名痛风患者的足部均发现了尿酸沉积，所有足踝部关节及肌腱的尿酸沉积评分在男女性别上没有差异，男性总尿酸沉积分数为13.5，女性总尿酸沉积分数为16.1，痛风平均病程7±7年，这是因为所有的受试者都是风湿病科的患者，因此可能包括比初级医疗机构中平均看到的更严重的痛风患者，我们未对痛风病程及其他相关因素与尿酸盐晶体沉积相关性作出分析，陈腾云等[7]的研究表明纠正性别、年龄的影响后，痛风病程(P=0.01)为独立危险因素，但其样本量较小，我们无法确定其结果的可靠性，因此我们也将在以后的研究中对此加以分析。

本研究结果发现尿酸沉积最常见的部位是MTP关节，其次是踝关节/中足关节和肌腱，黄悦[8]等的研究表明尿酸盐结晶主要分布在四肢关节的表面、关节邻近肌腱、韧带等结缔组织内，MTP1为最易沉积的部位，并且较临床更早发现尿酸沉积，本研究结果与上述研究结果一致。

伪影在DECT检查识别尿酸结晶沉积中是非常常见的，放射线科医生很容易识别。本研究发现尿酸盐沉积伪影主要出现在指甲，其次是皮肤中，仅在1例患者身上看到了射束硬化伪影，而噪音及运动伪影没有发现，这一结论与Mallinson等[9]人的研究结果一致，他们的研究结果为尿酸盐沉积伪影发生率最高的是指甲伪影(88%)，皮肤伪影及射束硬化伪影(发生率分别为44%、16%)，指甲伪影可能是由于双能量指数值相似，即角化甲床和尿酸钠的衰减值随能量水平的变化而变化。皮肤伪影的发生可能与足部皮肤相对较多的增厚和老茧有关。

本研究表明应用DECT检查对于痛风患者尿酸沉积的识别明显高于临床对于痛风结节的检出，赖婵[10]等研究表明双能量CT对痛风性关节炎患者尿酸盐结晶沉积检测的敏感性和特异性好。黄悦[8]等的研究表明DECT 对早期痛风检查结果的敏感性及特异性较高，本研究结果与他们都一致。因此DECT可用于诊断亚临床痛风，从而可以早期防治骨关节侵蚀。

此外，本研究缺乏无痛风的对照组，这限制了对尿酸盐沉积的估计；由于本项目是回顾性研究，故而未使用其他DECT技术成像研究对象，本研究未对DECT成像尿酸盐沉积部位有效性进行评价。由于此前研究已对这类问题有过讨论，并展现出较高的灵敏度和特异性[2]，因此我们未将其作为参数进行分析。

综上所述，DECT是帮助临床医生诊断痛风的重要工具。本研究结果表明DECT结合能谱纯化SPS II及ADMIRE迭代技术在诊断痛风患者MSU沉积中具有低伪影频率，并能更早发现尿酸沉积的特点。