能谱CT多参数成像定量分析爬行脂肪评价克罗恩病活动度

许兴园，朱隽婷，梅 俏，王 侠，吴兴旺

爬行脂肪的概念最早是由Crohn于1932年提出，Crohn et al[1-2]对14例克罗恩病(Crohn′s disease,CD)患者手术标本进行解剖，并首次描述了该病的病理特征，除肠道跳跃性病变、裂隙状溃疡、纤维化等改变外，病变肠壁周围的肠系膜存在脂肪增生并包绕肠壁的现象，增生的肠系膜脂肪由肠系膜根部延展并包绕肠道超过其周长的50%以上。组织学上表现为脂肪细胞数量增多和体积减小，同时伴有纤维化、肌细胞肥大、巨噬细胞和淋巴细胞浸润[3]。爬行脂肪在被认为具有内分泌作用之前，就被外科医生普遍认为是一种重要的解剖标记物，可用于鉴别病变肠段切缘有无炎症存在[4]。常规CT通过人为观察肠系膜脂肪的密度来判断炎症渗出的程度，无法客观定量分析炎症的活动度，而能谱CT通过其广泛的多参数成像形式，实现了定量数据的测定，比如碘、水浓度以及能谱曲线斜率，从而实现无创且准确地检测CD患者活动度。该研究利用能谱CT多参数成像分析爬行脂肪定量数据与CD患者炎症活动度之间的关系。

1 材料与方法

1.1 研究对象回顾性纳入2018年3月—2021年3月在安徽医科大学第一附属医院行能谱CT检查的127例CD患者。入选标准:① 根据2010年11月制定的世界胃肠病学实践指南[5]，首次在安徽医科大学第一附属医院确诊为CD的患者；② 在进行能谱CT扫描的前1 d或之后5 d内接受小肠镜检查和血液检查。根据CDAI评分将CDAI≤150分纳入缓解组(n=43)，150分220分归为中重度组(n=37)。筛选过程见图1。

图1 纳入研究对象示意图

1.2 临床基线资料统计患者性别、年龄、吸烟史、饮酒史、炎症性肠病家族史、体质量指数(body mass index,BMI)以及患者C-反应蛋白(C-reactive protein，CRP)、血沉(erythrocyte sedimentation rate，ESR)、CDAI评分。

1.3 扫描方法检查前患者均进行规范的肠道准备。采用GE Revolution CT仪行宝石能谱成像(gemstone spectral imaging,GSI)，以CT能谱智能匹配技术(GE HealthCare GSI Assist软件)行CTE扫描，噪声指数8，探测器宽度80 mm，螺距1.375 ∶1，层厚、层间距均为5 mm；经外周静脉以流率3.0 ml/s注射非离子型对比剂碘佛醇，延迟30、60、180 s行3期增强扫描。

1.4 数据测量所有CT测量均由2位分别有6年和10年经验的放射科医生在工作站(GE工作站AW4.7版)使用GSI查看器软件(均来自GE医疗)进行。所有测量都是在重构图像上进行的，厚度为1.25 mm。根据爬行脂肪的定义，将感兴趣区(region of interest,ROI)放置于肠段病变最严重的肠系膜脂肪的部位，ROI的面积约为20 mm2。测量时必须避开肠系膜血管终末分支和分散在肠系膜脂肪组织中的淋巴结。采用多平面重建图像，以确保ROI始终被正确放置，可以得到一条向上的能谱曲线，并可以测量出ROI的碘水浓度值。为了减小个体及扫描时间的差异，将能谱数据标准化，肠系膜脂肪的水浓度值除以同一层面皮下脂肪水浓度得到标准化水浓度(normalized water concentration,NWC)；相应的，肠系膜脂肪的碘浓度值除以同一层面的腹主动脉碘浓度得到标准化碘浓度(normalized iodine concentration,NIC)。能谱曲线斜率(the slope of spectral HU curve,λHU)定义为在40～140 keV的不同能级下的X射线的衰减系数，λHU=(HU40 keV-HU100 keV)/60[6]。同样在该工作站分别测量脐水平的内脏脂肪面积(visceral fat area，VFA)及皮下脂肪面积(subcutaneous fat area，SFA)，设定内脏脂肪CT值范围为-150 ～ -50 HU，皮下脂肪CT值范围为-190～-30 HU，利用阈值工具分隔该部分组织，最后利用体积测量工具分别测得VFA、SFA以及计算得出内脏脂肪比(VFA/SFA)[7]。测量示例见图2。

图2 NIC、NWC、λHU、VFA、SFA测量示意图

2 结果

2.1 患者临床基线资料、生化指标及CT影像比较各组间性别、年龄、吸烟史、饮酒史差异无统计学意义(P>0.05)。炎症性肠病家族史在活动组(轻度与中重度组)与缓解组之间差异有统计学意义(P<0.05)。缓解组的BMI与轻度组之间差异无统计学意义(P>0.05)，中重度组的BMI均高于缓解组和轻度组，且差异有统计学意义(P<0.05)。对于炎性指标CRP、ESR及炎症活动度CDAI评分，活动组均高于缓解组(P<0.05)，且在活动组之间，中重度组高于轻度组(P<0.05)。见表1。CD缓解期表现为病变肠壁轻度增厚，周围肠系膜脂肪清晰，密度正常；轻度CD患者影像表现为系膜侧肠壁增厚，肠系膜脂肪密度稍增高，可见“梳状征”；中重度CD表现为病变肠壁不对称性明显增厚，周围肠系膜脂肪密度增高，局部淋巴结肿大。各组间CT影像学资料见图3。

表1 各组间基线资料以及生化指标的比较

图3 三组间影像学图像比较

2.2 病灶区域爬行脂肪的定量数据比较对于能谱数据(λHU、NIC、NWC)，中重度组均明显高于轻度组，而轻度组也同样高于缓解组，且差异有统计学意义(P<0.05)；对于脂肪面积的比较，除轻度组SFA与缓解组差异无统计学意义(P>0.05)，其余组间脂肪面积(VFA、SFA、VFA/SFA)的比较均差异有统计学意义(均P<0.05)，中重度组的SFA明显低于轻度组，而VFA、VFA/SFA均明显高于轻度组。见表2。

表2 各组间的定量数据比较

2.3 定量数据与CDAI评分及炎性指标之间的相关性分析λHU与CDAI评分存在正相关(P<0.05)；NIC与CDAI评分之间存在正相关(P<0.05)；NWC与CDAI评分、CRP和ESR之间存在正相关(均P<0.05)；λHU与CRP和ESR之间无相关性，NIC与CRP和ESR之间无相关性。见表3。

表3 定量数据与活动度指标之间的相关性分析

2.4 各定量数据鉴别活动期CD之间的价值λHU、NIC、NWC预测中重度组的ROC曲线下面积(AUC值)分别约为0.957(95%CI:0.922～0.993)、0.926(95%CI:0.876～0.977)、0.856(95%CI:0.776～0.936)(均P<0.05)。而VFA/SFA预测中重度的AUC值约为0.793(95%CI:0.699～0.879)(P<0.05)。见图4。

图4 各定量数据预测中重度CD的ROC曲线

3 讨论

爬行脂肪是CD的一个特征性表现。CD病变肠段肠系膜脂肪的积聚是由于脂肪细胞的增生而不是肥大导致的，另外肠系膜脂肪还具有促进炎症细胞的浸润、血管扩张等特征，特别是在病变较严重的肠段中[8-9]。它更像是一种炎症组织，与肠壁的炎症、纤维化以及狭窄的形成有关[10]。爬行脂肪一直被认为仅仅是CD的继发改变，其发生机制及在CD发病过程中的作用并未受到足够重视。近年来，随着肥胖症等代谢性疾病的发病率逐渐升高，脂肪组织的作用机制受到越来越多关注。脂肪组织不仅是能量储存的重要场所，也是一个具有多功能的内分泌和免疫器官，参与生理和病理过程[11]。爬行脂肪分泌的介质具有抗炎和促炎的能力[12]。因此，爬行脂肪与控制肠道炎症有着密不可分的关系，可能是肠道炎症的起始因子，且对CD的无创检测以及评估其活动度在临床的诊疗具有重要意义。

本研究结果发现，活动期CD患者的λHU、NIC、NWC均高于缓解期，且在活动组之间也存在着统计学的差异。相关性分析显示能谱数据(λHU、NIC、NWC)均与经典CDAI评分存在着正相关。然而，λHU、NIC与CRP、ESR之间无相关性，可见CRP、ESR并不是CD疾病活动性的特异生物标志物。在各指标评价CD炎症活动度的ROC曲线中，λHU的诊断效能最高(AUC=0.957)，而VFA/SFA诊断效能最低(AUC=0.793)。对于腹部脂肪面积的分析，与Ko et al[13]报道一致，VFA的升高与CD活动度和相关炎症标志物呈正相关。

到目前为止，绝大多数研究都集中在病变肠壁本身上，而没有将病变肠段肠系膜脂肪作为研究对象。本研究是基于能谱CT对爬行脂肪的λHU、NIC、NWC以及腹部脂肪面积的定量测量与分析，反映CD患者爬行脂肪与其活动度之间的关系。Chiorean et al[14]和Colombel et al[15]都明确表述过肠系膜脂肪的病变程度可以作为判断CD病变活动度以及黏膜是否可以更好愈合的标准。在本研究中，爬行脂肪的λHU、NIC、NWC均能准确反映黏膜炎症的严重程度，而且比以往的研究更加客观。本研究还分别测定了缓解期组和活动期组的VFA、SFA和VFA/SFA值，并与λHU、NIC、NWC值进行了比较，显示爬行脂肪的λHU、NIC、NWC比VFA/SFA在评估CD患者炎症活动度方面效能更高。这可能是因为VFA、SFA和VFA/SFA值反映整个内脏脂肪组织的面积，但内脏脂肪组织不仅包括了爬行脂肪还包含了肝脏、脾脏、胰腺以及腹膜后的脂肪组织。

能谱CT可以实现单能量成像，任何一种组织的吸收都可以由相应比例的基物质对组合来表示。通常选择衰减高低不同的物质组成基物质对，水和碘就是常用的医学成像组合，因为它包含了从软组织到含碘对比剂以及医学中常见物质的范围，并且通过物质密度图像易于解释。以水和碘作为基物质对，可以形成相应的水基图及碘基图，而且在特定的软件中可以测量出各基物质对的浓度值。常规CT只能通过人为观察病变肠壁的厚度、肠壁强化程度以及肠系膜脂肪密度等特点来定性地分析CD的活动度，相比较于能谱CT多参数成像的定性分析，则显得较为主观且人为误差很大。CT能谱成像不但能够获得基物质密度值及其分布图像，还可以显示不同病变和人体组织随X线能量水平的变化而变化的X线衰减系数，从而产生反映不同病变和人体组织对于X线的特征性的能谱曲线[16]。

然而，本研究仍有一定的局限性。首先，本研究纳入的患者数量相对较少，需要进一步更大样本量的前瞻性研究来验证得出的结论。第二，爬行脂肪与药物治疗反应之间的关系尚未深入分析，在本研究中，部分病例有过药物治疗史，可能对结果有一定的影响。

综上所述，利用能谱CT定量分析爬行脂肪是评价炎症活动度的有效方法。