雙能量CT痛風(fēng)石成像的研究進(jìn)展.doc

雙能量CT痛風(fēng)石成像的研究進(jìn)展 陳謙 陳興國 殷信道 【摘要】痛風(fēng)是因尿酸鈉鹽沉積在關(guān)節(jié)、軟組織、軟骨和腎臟而引起組織的異物炎性反li_。臨床上常需綜合典型的臨床癥狀以及血、尿中尿酸鹽水平的測定和常規(guī)影像檢查(如X線、MRI,B超等)進(jìn)行診斷，但不典型痛風(fēng)的診斷仍存在困難。雙能量CT通過區(qū)分尿酸鹽結(jié)晶和鈣質(zhì)的不同衰減特性來診斷痛風(fēng)，并采用特定的體積計(jì)算軟件對痛風(fēng)石進(jìn)行準(zhǔn)確定量。隨著雙能量痛風(fēng)石成像的廣泛應(yīng)用，其在臨床工作中的應(yīng)用價值將不斷擴(kuò)展及深化，并有望成為確診和管理痛風(fēng)的重要手段。 【關(guān)鍵詞】痛風(fēng);雙能量CT;尿酸鹽結(jié)晶DOI: 10.3874/j.issn.1674-1897.2015.04.20410 The progress of dual-energy computed tomography for evaluation of tophaceous gout CHEN Qian, CHEN Xingguo, YIN Xindao. Department of Radiology, Nanjing First Hospital, Nanjing Medical University, Nanjing 200040, China Abstract Gout is an inflammatory reaction as a result of monosodium urate crystal deposition in joints, periarticular soft tissue, cartilage, and kidney. Although diagnosing gout generally is straight forward when presenting typical clinical symptoms, serum urate level and common imaging modalities, atypical disease may still be a challenge. Dual-energy computed tomography (CT) can be used to differentiate urate crystals from calcium by using specific attenuation characteristics. Dual-energy CT can be used for volumetric quantification through an automated volume assessment software. Given the utility of dual-energy CT in challenging cases and its ability of providing an objective outcomes measure in patients with tophaceous gout, dual-energy CT promises to be a unique and clinically relevant modality in the diagnosis and management of tophaceous gout【 Key words】 Gout; Dual-energy CT; Urate crystal 痛風(fēng)是一組A吟代謝紊亂和(或)尿酸排泄障礙所致的代謝性疾病，以高尿酸血癥、反復(fù)發(fā)作的急慢性關(guān)節(jié)炎、慢性痛風(fēng)石形成和關(guān)節(jié)畸形為其臨床特征fl。臨床表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)室及常規(guī)影像檢查是診斷痛風(fēng)的重要手段。然而，許多病人癥狀不典型，這就有可能延誤痛風(fēng)的診斷并影響其治療。近年來，雙能量CT已廣泛應(yīng)用于臨床，有研究報(bào)道指出雙能量成像能夠準(zhǔn)確鑒別尿酸結(jié)石和其他成分的結(jié)石2，提示雙能量成像可能對痛風(fēng)的診斷具有重要意義。本綜述將總結(jié)雙能量CT在痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎診斷和評估方而的研究進(jìn)展。1雙能量痛風(fēng)石成像原理雙能量CT成像是一種可以對化學(xué)成分進(jìn)行分析的檢查手段，該技術(shù)的基本原理是利用各種化學(xué)物質(zhì)在不同能量掃描下的能量吸收系數(shù)的不同進(jìn)行物質(zhì)分離，通過相關(guān)的后處理軟件將感興趣的物質(zhì)標(biāo)記出來。目前臨床上已有多種CT設(shè)備可進(jìn)行雙能量數(shù)據(jù)的采集，如西門子公司采用雙源CT雙能量采集技術(shù)，GE公司的寶石能譜CT采用瞬時kV轉(zhuǎn)換技術(shù)，東芝公司320排CT采用兩次不同kV的容積掃描技術(shù)3-5。其中，雙源雙能量CT在臨床的應(yīng)用最為廣泛，本文以雙源CT為例對雙能量痛風(fēng)石成像原理進(jìn)行簡要介紹。 雙源CT是采用相互垂直的2個球管發(fā)出的2種不同能量(140 kV和80 kV)的射線進(jìn)行同步螺旋掃描，根據(jù)尿酸鹽結(jié)晶及鈣鹽在掃描時衰減不同，雙源CT后處理軟件將不同組織用不同顏色標(biāo)記出來，其中白色所示為骨質(zhì)結(jié)構(gòu)，綠色所示為尿酸鹽結(jié)晶，粉色所示為松質(zhì)骨。雙能量CT通過采用多層而重組、容積再現(xiàn)等多種后處理方法對痛風(fēng)石進(jìn)行3600顯示，使得痛風(fēng)石的位置、大小得以直觀顯示。雙能量CT可作為一種快速、無創(chuàng)的方法協(xié)助診斷痛風(fēng)，進(jìn)而減少漏診率及誤診率。2痛風(fēng)診斷而臨的困難 痛風(fēng)好發(fā)于中年男性及絕經(jīng)后女性，常表現(xiàn)為四肢遠(yuǎn)端不對稱單關(guān)節(jié)炎癥。但有研究報(bào)道老年人、器官移植病人及催患腫瘤、佩戴假肢或有基因突變的人群中，其痛風(fēng)的發(fā)病率呈逐年升高趨勢，且臨床表現(xiàn)多不典型6。這些不典型癥狀可被誤診為惡性病變或感染。此外，當(dāng)痛風(fēng)發(fā)生在一些非典型部位，如四肢關(guān)節(jié)近端或中軸骨，或者多關(guān)節(jié)起病時，臨床常出現(xiàn)漏診7。 痛風(fēng)診斷的金標(biāo)準(zhǔn)即關(guān)節(jié)穿刺或痛風(fēng)石內(nèi)容物中尿酸鹽結(jié)晶的檢出。然而關(guān)節(jié)穿刺為有創(chuàng)性操作且取材困難，加之病人的不配合等多種因素限制了該方法的普遍應(yīng)用A，雖然臨床上可根據(jù)臨床癥狀以及血、尿中尿酸鹽水平的測定和常規(guī)的影像檢查(如X線、MRI,B超等)協(xié)助診斷，但在某些情況下痛風(fēng)的診斷仍然較困難。 高尿酸血癥是痛風(fēng)的重要危險因素，當(dāng)血尿酸水平超過404.5 mmol/L(6.8 m/dL)時可造成尿酸鹽結(jié)晶沉積在關(guān)節(jié)和軟組織中。但是并非所有尿酸水平升高的病人均有痛風(fēng)石沉積，且急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎也可見于血尿酸水平正常的病人。同時，痛風(fēng)病人的尿酸水平可隨著時間和治療的不同而發(fā)生變化，從而導(dǎo)致病人體內(nèi)尿酸鹽結(jié)晶處于沉積、再懸浮、重吸收的不斷變化中m。雙能量CT可直接顯示尿酸鹽結(jié)晶沉積，因此可以協(xié)助診斷尿酸水平正常的痛風(fēng)病人，同時也可用于排除單純高尿酸血癥而非痛風(fēng)病人9n3雙能量痛風(fēng)石成像對痛風(fēng)診斷的準(zhǔn)確性 目前，國內(nèi)外已有部分研究者對雙能量痛風(fēng)成像的準(zhǔn)確性進(jìn)行研究。Choi等mo使用雙能量CT對20例臨床診斷為痛風(fēng)的病人進(jìn)行掃描，所有病人均發(fā)現(xiàn)尿酸鹽沉積，而10例患有其他關(guān)節(jié)炎的病人均未發(fā)現(xiàn)尿酸鹽沉積，認(rèn)為雙能量CT可用于鑒別痛風(fēng)與其他關(guān)節(jié)炎。Nicolaou等9發(fā)現(xiàn)雙能量成像技術(shù)可早期診斷痛風(fēng)，并可作為一種確診方法使用。該研究列舉5例急性關(guān)節(jié)炎病人，4例病人雙能量成像顯示有痛風(fēng)石形成，盡管其中3例血清尿酸鹽檢測正常，但隨后關(guān)節(jié)穿刺證實(shí)有尿酸鹽結(jié)晶的沉積。 Glazebrook等5為評估雙能量CT檢測痛風(fēng)石的準(zhǔn)確性，以1個月內(nèi)的關(guān)節(jié)穿刺結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，2名影像科醫(yī)生以雙盲法評估雙能量CT痛風(fēng)石，結(jié)果顯示雙能量痛風(fēng)成像敏感度為100% (95%CI:74%100%，特異度為79%89% (95%CI:54%99% )，閱片者間有較高一致性(ic=0.87; 95%Cl: 0.70一1.00) o在一項(xiàng)前瞻性研究中，Choi等+使用雙能量CT評估40例痛風(fēng)病人及40例對照者，其特異度及敏感度分別為93% (95%Cl: 80%98%)和78% (95%Cl:62%89% )，但是該研究中40例痛風(fēng)病人多接受過i1床降尿酸治療，這也是造成敏感性較低的原因之一。Bongartz等z為研究雙能量CT對痛風(fēng)石診斷的特異性及敏感性做了一項(xiàng)前瞻性研究，40例急性痛風(fēng)病人和41例其他關(guān)節(jié)疾病病人納入此項(xiàng)研究，以關(guān)節(jié)穿刺為標(biāo)準(zhǔn)，特異度及敏感度分別為90%(95%CI:76%97%)和83%(95%CI:68%93%)。其中4例假陰性的病人均為首次發(fā)病，癥狀出現(xiàn)時間小于6周，假陰性原因可能由于尿酸鹽結(jié)晶沉積太小而無法識別mo。此外，該研究還納入了30例臨床懷疑痛風(fēng)卻無法進(jìn)行關(guān)節(jié)液分析或分析結(jié)果為陰性的病人，雙能量CT共檢出14例病人尿酸鹽沉積。對這14例病人指定部位進(jìn)行超聲引導(dǎo)下關(guān)節(jié)穿刺，共11例病人顯示有尿酸鹽結(jié)晶沉積。因此對無法獲得關(guān)節(jié)穿刺結(jié)果的可疑痛風(fēng)病人，雙能量CT可幫助確立痛風(fēng)診斷，從而指導(dǎo)臨床用藥，減少由此引發(fā)的心血管損傷及代謝綜合征等并發(fā)癥14-15nMelzer等l6將雙能量CT結(jié)果與組織病理對照，認(rèn)為如將后處理計(jì)算的下限CT值設(shè)為默認(rèn)的150 HU,可能會漏診病理上不致密的痛風(fēng)石，這也可能解釋了上述雙能量CT對痛風(fēng)顯示的敏感度并非100% McQueen等o使用2種常用的工作站參數(shù)對1例MRI證實(shí)的痛風(fēng)病人進(jìn)行顯示，認(rèn)為調(diào)整工作站參數(shù)比率可能影響痛風(fēng)石的顯示。如何選擇合適的后處理參數(shù)，減少雙能量痛風(fēng)成像假陰性率，需要進(jìn)一步研究。4雙能量痛風(fēng)石成像對痛風(fēng)石的定量研究 慢性痛風(fēng)病人的痛風(fēng)石定量測量十分重要。通過追蹤復(fù)查痛風(fēng)結(jié)石的數(shù)量和體積可用于監(jiān)測臨床治療的效果，并對臨床調(diào)整治療方案及療程等問題有一定的指導(dǎo)意義。常見的痛風(fēng)石定量方法有體格檢查(計(jì)數(shù)痛風(fēng)石的個數(shù)并使用卷尺或測徑器進(jìn)行測量),X線平片、超聲、CT和MRIA。臨床體格檢查及超聲僅能發(fā)現(xiàn)淺表部位的痛風(fēng)石，不能反映痛風(fēng)石的總沉積量。此外，這兩種檢查受操作者的經(jīng)驗(yàn)影響較大。X線平片和CT能良好顯示晚期骨質(zhì)破壞，但對痛風(fēng)石的顯示不佳，即使可見，其邊緣也較模糊，難以準(zhǔn)確定量。MRI可同時顯示軟骨及骨質(zhì)破壞、骨髓水腫及痛風(fēng)石，但該方法測量痛風(fēng)石需要操作者進(jìn)行手動勾畫，因此可重復(fù)性較差。雙能量CT痛風(fēng)石的體積計(jì)算是一種敏感、特異的方法，其不同于以上任何一種方法，它可通過計(jì)算機(jī)自動識別痛風(fēng)石，因而可重復(fù)性好，是評估痛風(fēng)體積改變的理想手段09o Bacani等zo報(bào)道1例難治性痛風(fēng)病人在降尿酸治療過程中使用雙能量CT檢測尿酸鹽沉積量，并測量其體積在治療后減小了90%。由于該研究樣本量較小，還需要進(jìn)行大組病例的分析以確定雙能量CT對痛風(fēng)石治療前后改變的敏感性及其在評價治療效果中的價值。5雙能量痛風(fēng)石成像偽影及其處理 雖然雙能量痛風(fēng)石成像有較高的特異性及敏感性，但并非所有CT影像上編碼的綠色偽彩均為真正的痛風(fēng)石沉積。有報(bào)道指出部分偽彩可能是偽影，包括指甲偽影、皮膚偽影、亞毫米偽影、運(yùn)動偽影及血管鈣化偽影等s,zuo Mallinson等zp對50例懷疑痛風(fēng)的病人進(jìn)行雙能量CT檢查，發(fā)現(xiàn)90%病人可出現(xiàn)某種偽影。這些偽影如果不能正確識別，可能會造成診斷結(jié)果假陽性。有關(guān)雙能量痛風(fēng)石成像去除偽影的文獻(xiàn)較少。Mallinson等zp推薦了一些減少雙源掃描偽影的方法，包括調(diào)整病人的掃描時間、球管的掃描速度、使用不同的重建算法以及調(diào)整工作站中的參數(shù)等。然而具體如何選擇合適的掃描策略及后處理參數(shù)，減少雙能量痛風(fēng)石成像偽影，提高診斷的特異性是未來研究的一個方向。6雙能量CT與其他影像技術(shù)的比較 診斷痛風(fēng)的影像學(xué)方法有多種，包括X線、CT,M RI、超聲等。X線、常規(guī)CT僅能顯示關(guān)節(jié)骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，影像上所見的骨質(zhì)改變常在痛風(fēng)發(fā)生后612年出現(xiàn)。即便如此，也只有45%的病人出現(xiàn)典型骨質(zhì)改變zz。 MRI可以早期顯示滑膜改變，但M RI對痛風(fēng)石的顯示特異性不高，檢查時間長且費(fèi)用較高，限制了其在臨床應(yīng)用zz。超聲被認(rèn)為是一項(xiàng)無創(chuàng)且相對特異的痛風(fēng)檢查方法z3。但是超聲視野較小，操作者依賴性強(qiáng)，僅適用于四肢關(guān)節(jié)的檢查。而雙能量CT可用于全身各個部位的檢查，尤其適用于不典型部位(如中軸骨)的檢查n。雙能量CT的確存在電離輻射的危險，但雙能量CT掃描外周關(guān)節(jié)的射線劑量微乎其微，平均每個部位射線劑量小于1 mSv，低于人的平均自然輻射本底12 mSvS 目前關(guān)于不同成像方法顯示痛風(fēng)石的對照研究較少。Dalheth等za對比X線平片與雙能量CT的結(jié)果來評估骨質(zhì)破壞與尿酸鹽結(jié)晶沉積的相關(guān)性，認(rèn)為尿酸鹽結(jié)晶常發(fā)生于平片顯示存在骨質(zhì)破壞的關(guān)節(jié)，當(dāng)骨質(zhì)破壞與尿酸鹽結(jié)晶同時出現(xiàn)時，提示活動期痛風(fēng)與慢性痛風(fēng)性改變同時存在，而當(dāng)骨質(zhì)破壞區(qū)域未見尿酸鹽沉積時，可能提示為以前發(fā)作的目前處于靜比期的痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎。Gruher等25同時使用雙能量CT和超聲對21例痛風(fēng)病人的37個部位進(jìn)行成像，結(jié)果顯示雙能量CT和超聲對痛風(fēng)石的顯示有相似的敏感性，而雙能量CT需要注意假陰性的存在。Huppertz等z