能谱CT铁-水基图定量含铁物质铁含量的准确性

刘文冬，刘 斌*，陆淑芹，余 翔，吴兴旺，王 斌，陈 晶

(1.安徽医科大学第一附属医院放射科，安徽 合肥 230032；
2.安徽医科大学公共卫生学院流行病学和卫生统计学系，安徽 合肥 230031)

铁对机体代谢具有十分重要的作用，也是人体必不可少的微量元素；
通过机体调节，体内总铁含量处于相对恒定状态，当血液中铁沉积量超过机体转铁蛋白的运载能力时，过剩的铁会以游离铁形式沉积于各组织器官，即铁过载。铁过载产生大量氧自由基，损害组织器官[1-2]。目前诊断铁过载多依赖于实验室检测，有关影像学定量研究铁过载的报道相对较少，主要采用MR T2*值定量分析铁含量[3]。能谱CT的问世，使利用基物质分离技术定量评估多种物质得以实现。本研究评估能谱CT铁-水基图定量含铁物质中的铁含量的准确性。

1.1 配制铁-水溶液及铁-碘混合液 将蔗糖铁注射液(森铁能，含铁20 mg/ml，南京恒生制药有限公司生产)及蒸馏水配制成浓度分别为20、10、5、2.5、1.25及0 mg/ml 的铁-水溶液，分别置于6支5 ml PVC试管中，去除残留气体后充分振荡摇匀，使溶液混合均匀且无沉淀。按1∶45比例将碘海醇注射液(30 gI/100 ml，扬子江药业集团)与蒸馏水配制成含碘浓度为6.5 mg/ml的含碘溶液，CT值约300 HU，近似于增强扫描动脉期人体腹主动脉的CT值。分别取3 ml各浓度铁-水溶液及2 ml含碘溶液，分别置于6支 5 ml PVC管中，配制成铁浓度分别为12、6、3、1.5、0.75及 0 mg/ml的铁-碘混合液。

1.2 仪器与方法 以GE Revolution CT仪对PVC试管进行扫描，采用GSI模式，管电流分别为200、240及320 mA，管电压均80 kVp和140 kVp瞬时切换，转速0.5 rot/s，层厚5 mm，层间距5 mm；
以迭代重建算法(权重为40%)进行重建，层厚及层间距均为0.625 mm。

将数据导入GE工作站，软件自动生成铁-水基图(图1)及铁-碘基图。基于铁-水基图对不同浓度铁-水溶液进行定量分析，随机选取图像清晰的3个不同层面，于PVC管内放置面积为30 mm2的圆形ROI，测量虚拟铁浓度(virtual iron concentration, VIC)，对每个层面均测量3次。基于铁-碘基图对不同铁浓度的铁-碘混合液测定其VIC，方法同上。以含铁浓度为0的PVC试管内溶液为对照，分别计算其他PVC试管中的铁-水溶液或铁-碘混合液的VIC校正值，即PVC试管内溶液VIC-对照溶液VIC。

1.3 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料。采用重复测量方差分析比较各管电流条件下铁-水基图中铁-水溶液VIC的差异，以完全随机设计方差分析比较各管电流条件下铁-水溶液及铁-碘混合液VIC校正值的差异。采用Pearson相关性分析观察VIC及VIC校正值与铁浓度的关系，并建立线性回归方程。P<0.05为差异有统计学意义。

2.1 分析铁-水基图 管电流为200、240及320 mA时，铁-水基图中的铁-水溶液VIC(F=0.483，P=0.627)及VIC校正值(F=0.001，P=0.999)差异均无统计学意义(表1)。VIC与铁浓度均呈线性相关(r=0.998、0.999、0.998，P均<0.001)，拟合回归方程(Y为VIC，X为铁浓度)分别为：Y=0.615+1.050×X、Y=-1.149+1.027×X、Y=-0.129+1.037×X；
VIC校正值亦均与铁浓度呈正相关(r均=0.998，P均<0.001)，回归方程(Y为VIC校正值，X为铁浓度)分别为Y=-0.185+1.054×X、Y=0.221+1.022×X、Y=-0.009+1.037×X。

表1 管电流为200、240、及320 mA时，铁-水基图中的铁-水溶液VIC比较(mg/cm3)

2.2 分析铁-碘基图 管电流为200、240及320 mA时，铁-碘基图中的铁-碘混合液的VIC校正值差异无统计学意义(F=0.033，P=0.968，表2)；
其VIC校正值与铁浓度均呈正相关(r=0.986、0.983、0.988，P=0.002、0.003、0.002)。

表2 管电流为200、240及320 mA时，铁-碘基图中的铁-碘混合液VIC校正值比较(mg/cm3)

人体铁过载后，机体转铁蛋白的铁结合力下降，无法转运体内游离铁，导致血清中的非转铁蛋白结合铁过剩，后者又称为自由铁或不稳定铁，可沉积于机体多种器官和组织内，包括心脏、肝脏、胰腺、脾脏、脑甚至内分泌器官，过量铁沉积会对脏器造成损伤[4-5]。临床多种疾病如血液系统疾病可表现为机体铁过载。及时、准确地定量各脏器铁含量，对指导临床精准治疗具有重要意义[6-8]。

穿刺活检是临床定量肝铁的金标准，但有创伤。目前临床定量组织铁含量的影像学方法主要包括CT半定量、MRI和超导量子干扰装置(superconducting quantum interference device, SQUID)。CT半定量肝铁技术具有辐射，且重复性有限，临床应用较少。SQUID可非侵入性精确测量机体铁含量，但费用昂贵，且设备普及率低[9-11]。MR T2及T2*值可间接测定组织铁含量，无创评估心脏及肝脏铁沉积、动态观察去铁化治疗效果[12-14]，但受心脏搏动伪影及成像时间较长等因素影响，图像质量差强人意，且重度铁沉积(肝实际铁含量>30 g/kg体质量)使组织MR信号快速衰减，导致图像失真而无法完成测量[14]。

双能CT可提供较常规混合能量CT更多的数据信息，量化评估组织能量吸收的差异，进而定量分析组织内不同物质含量[15-16]。WERNER等[17]利用双能CT定量分析肝脏铁沉积，发现对于长期输血导致铁中毒患者，双能CT所测肝VIC与血清铁蛋白呈正相关(r=0.623，P<0.001)，提示双能CT测量肝脏VIC值有助于评估输血所致肝脏含铁血黄素沉着。XIE等[18]发现，双能CT可利用物质分解技术定量分析肝脏铁含量，提示以铁-脂肪基物质分离图测定肝脏铁含量具有可行性。在以上研究基础上，本研究应用能谱CT，分别设置管电流为200、240及320 mA，以获得不同铁浓度的铁-水溶液及铁-碘混合液的铁-水基图及铁-碘基图，结果显示各管电流条件下铁-水基图测量铁-水溶液的VIC、VIC校正值差异均无统计学意义，而与铁浓度均呈正相关，提示能谱CT铁-水基图可准确评估含铁物质的铁含量，而管电流对测量结果无明显影响。考虑增强扫描时患者体内含有一定量碘对比剂，可能对测量结果产生影响，本研究采用稀释含碘溶液配制铁-碘混合液，对不同铁浓度的铁-碘混合液进行测量，发现不同管电流条件下铁-碘基图测量的铁-碘混合液的VIC校正值差异无统计学意义，且亦与铁浓度呈正相关，表明能谱基物质图像对含碘铁溶液同样能准确评估其铁含量，而管电流及碘物质对含铁物质的铁含量测量结果无明显影响。

综上，能谱CT铁-水基图可准确定量含铁物质的铁含量，所用管电流对测量结果无明显影响，为临床无创评估机体铁含量提供了新思路。本研究的主要局限性在于设定的浓度数量较少，导致结果可能存在偏倚，有待后续进一步完善。