能譜CT鐵-水基圖定量含鐵物質(zhì)鐵含量的準(zhǔn)確性

劉文冬，劉 斌*，陸淑芹，余 翔，吳興旺，王 斌，陳 晶

(1.安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，安徽 合肥 230032；2.安徽醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病學(xué)和衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)系，安徽 合肥 230031)

鐵對(duì)機(jī)體代謝具有十分重要的作用，也是人體必不可少的微量元素；通過機(jī)體調(diào)節(jié)，體內(nèi)總鐵含量處于相對(duì)恒定狀態(tài)，當(dāng)血液中鐵沉積量超過機(jī)體轉(zhuǎn)鐵蛋白的運(yùn)載能力時(shí)，過剩的鐵會(huì)以游離鐵形式沉積于各組織器官，即鐵過載。鐵過載產(chǎn)生大量氧自由基，損害組織器官[1-2]。目前診斷鐵過載多依賴于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，有關(guān)影像學(xué)定量研究鐵過載的報(bào)道相對(duì)較少，主要采用MR T2*值定量分析鐵含量[3]。能譜CT的問世，使利用基物質(zhì)分離技術(shù)定量評(píng)估多種物質(zhì)得以實(shí)現(xiàn)。本研究評(píng)估能譜CT鐵-水基圖定量含鐵物質(zhì)中的鐵含量的準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 配制鐵-水溶液及鐵-碘混合液 將蔗糖鐵注射液(森鐵能，含鐵20 mg/ml，南京恒生制藥有限公司生產(chǎn))及蒸餾水配制成濃度分別為20、10、5、2.5、1.25及0 mg/ml 的鐵-水溶液，分別置于6支5 ml PVC試管中，去除殘留氣體后充分振蕩搖勻，使溶液混合均勻且無沉淀。按1∶45比例將碘海醇注射液(30 gI/100 ml，揚(yáng)子江藥業(yè)集團(tuán))與蒸餾水配制成含碘濃度為6.5 mg/ml的含碘溶液，CT值約300 HU，近似于增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期人體腹主動(dòng)脈的CT值。分別取3 ml各濃度鐵-水溶液及2 ml含碘溶液，分別置于6支 5 ml PVC管中，配制成鐵濃度分別為12、6、3、1.5、0.75及 0 mg/ml的鐵-碘混合液。

1.2 儀器與方法 以GE Revolution CT儀對(duì)PVC試管進(jìn)行掃描，采用GSI模式，管電流分別為200、240及320 mA，管電壓均80 kVp和140 kVp瞬時(shí)切換，轉(zhuǎn)速0.5 rot/s，層厚5 mm，層間距5 mm；以迭代重建算法(權(quán)重為40%)進(jìn)行重建，層厚及層間距均為0.625 mm。

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入GE工作站，軟件自動(dòng)生成鐵-水基圖(圖1)及鐵-碘基圖?；阼F-水基圖對(duì)不同濃度鐵-水溶液進(jìn)行定量分析，隨機(jī)選取圖像清晰的3個(gè)不同層面，于PVC管內(nèi)放置面積為30 mm2的圓形ROI，測(cè)量虛擬鐵濃度(virtual iron concentration, VIC)，對(duì)每個(gè)層面均測(cè)量3次?；阼F-碘基圖對(duì)不同鐵濃度的鐵-碘混合液測(cè)定其VIC，方法同上。以含鐵濃度為0的PVC試管內(nèi)溶液為對(duì)照，分別計(jì)算其他PVC試管中的鐵-水溶液或鐵-碘混合液的VIC校正值，即PVC試管內(nèi)溶液VIC-對(duì)照溶液VIC。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料。采用重復(fù)測(cè)量方差分析比較各管電流條件下鐵-水基圖中鐵-水溶液VIC的差異，以完全隨機(jī)設(shè)計(jì)方差分析比較各管電流條件下鐵-水溶液及鐵-碘混合液VIC校正值的差異。采用Pearson相關(guān)性分析觀察VIC及VIC校正值與鐵濃度的關(guān)系，并建立線性回歸方程。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 分析鐵-水基圖 管電流為200、240及320 mA時(shí)，鐵-水基圖中的鐵-水溶液VIC(F=0.483，P=0.627)及VIC校正值(F=0.001，P=0.999)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。VIC與鐵濃度均呈線性相關(guān)(r=0.998、0.999、0.998，P均<0.001)，擬合回歸方程(Y為VIC，X為鐵濃度)分別為：Y=0.615+1.050×X、Y=-1.149+1.027×X、Y=-0.129+1.037×X；VIC校正值亦均與鐵濃度呈正相關(guān)(r均=0.998，P均<0.001)，回歸方程(Y為VIC校正值，X為鐵濃度)分別為Y=-0.185+1.054×X、Y=0.221+1.022×X、Y=-0.009+1.037×X。

表1 管電流為200、240、及320 mA時(shí)，鐵-水基圖中的鐵-水溶液VIC比較(mg/cm3)

2.2 分析鐵-碘基圖 管電流為200、240及320 mA時(shí)，鐵-碘基圖中的鐵-碘混合液的VIC校正值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.033，P=0.968，表2)；其VIC校正值與鐵濃度均呈正相關(guān)(r=0.986、0.983、0.988，P=0.002、0.003、0.002)。

表2 管電流為200、240及320 mA時(shí)，鐵-碘基圖中的鐵-碘混合液VIC校正值比較(mg/cm3)

3 討論

人體鐵過載后，機(jī)體轉(zhuǎn)鐵蛋白的鐵結(jié)合力下降，無法轉(zhuǎn)運(yùn)體內(nèi)游離鐵，導(dǎo)致血清中的非轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合鐵過剩，后者又稱為自由鐵或不穩(wěn)定鐵，可沉積于機(jī)體多種器官和組織內(nèi)，包括心臟、肝臟、胰腺、脾臟、腦甚至內(nèi)分泌器官，過量鐵沉積會(huì)對(duì)臟器造成損傷[4-5]。臨床多種疾病如血液系統(tǒng)疾病可表現(xiàn)為機(jī)體鐵過載。及時(shí)、準(zhǔn)確地定量各臟器鐵含量，對(duì)指導(dǎo)臨床精準(zhǔn)治療具有重要意義[6-8]。

穿刺活檢是臨床定量肝鐵的金標(biāo)準(zhǔn)，但有創(chuàng)傷。目前臨床定量組織鐵含量的影像學(xué)方法主要包括CT半定量、MRI和超導(dǎo)量子干擾裝置(superconducting quantum interference device, SQUID)。CT半定量肝鐵技術(shù)具有輻射，且重復(fù)性有限，臨床應(yīng)用較少。SQUID可非侵入性精確測(cè)量機(jī)體鐵含量，但費(fèi)用昂貴，且設(shè)備普及率低[9-11]。MR T2及T2*值可間接測(cè)定組織鐵含量，無創(chuàng)評(píng)估心臟及肝臟鐵沉積、動(dòng)態(tài)觀察去鐵化治療效果[12-14]，但受心臟搏動(dòng)偽影及成像時(shí)間較長等因素影響，圖像質(zhì)量差強(qiáng)人意，且重度鐵沉積(肝實(shí)際鐵含量>30 g/kg體質(zhì)量)使組織MR信號(hào)快速衰減，導(dǎo)致圖像失真而無法完成測(cè)量[14]。

雙能CT可提供較常規(guī)混合能量CT更多的數(shù)據(jù)信息，量化評(píng)估組織能量吸收的差異，進(jìn)而定量分析組織內(nèi)不同物質(zhì)含量[15-16]。WERNER等[17]利用雙能CT定量分析肝臟鐵沉積，發(fā)現(xiàn)對(duì)于長期輸血導(dǎo)致鐵中毒患者，雙能CT所測(cè)肝VIC與血清鐵蛋白呈正相關(guān)(r=0.623，P<0.001)，提示雙能CT測(cè)量肝臟VIC值有助于評(píng)估輸血所致肝臟含鐵血黃素沉著。XIE等[18]發(fā)現(xiàn)，雙能CT可利用物質(zhì)分解技術(shù)定量分析肝臟鐵含量，提示以鐵-脂肪基物質(zhì)分離圖測(cè)定肝臟鐵含量具有可行性。在以上研究基礎(chǔ)上，本研究應(yīng)用能譜CT，分別設(shè)置管電流為200、240及320 mA，以獲得不同鐵濃度的鐵-水溶液及鐵-碘混合液的鐵-水基圖及鐵-碘基圖，結(jié)果顯示各管電流條件下鐵-水基圖測(cè)量鐵-水溶液的VIC、VIC校正值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而與鐵濃度均呈正相關(guān)，提示能譜CT鐵-水基圖可準(zhǔn)確評(píng)估含鐵物質(zhì)的鐵含量，而管電流對(duì)測(cè)量結(jié)果無明顯影響?？紤]增強(qiáng)掃描時(shí)患者體內(nèi)含有一定量碘對(duì)比劑，可能對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，本研究采用稀釋含碘溶液配制鐵-碘混合液，對(duì)不同鐵濃度的鐵-碘混合液進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)不同管電流條件下鐵-碘基圖測(cè)量的鐵-碘混合液的VIC校正值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且亦與鐵濃度呈正相關(guān)，表明能譜基物質(zhì)圖像對(duì)含碘鐵溶液同樣能準(zhǔn)確評(píng)估其鐵含量，而管電流及碘物質(zhì)對(duì)含鐵物質(zhì)的鐵含量測(cè)量結(jié)果無明顯影響。

綜上，能譜CT鐵-水基圖可準(zhǔn)確定量含鐵物質(zhì)的鐵含量，所用管電流對(duì)測(cè)量結(jié)果無明顯影響，為臨床無創(chuàng)評(píng)估機(jī)體鐵含量提供了新思路。本研究的主要局限性在于設(shè)定的濃度數(shù)量較少，導(dǎo)致結(jié)果可能存在偏倚，有待后續(xù)進(jìn)一步完善。