雙能量CT痛風石成像的研究進展.doc

雙能量CT痛風石成像的研究進展 陳謙 陳興國 殷信道 【摘要】痛風是因尿酸鈉鹽沉積在關節(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)進行診斷，但不典型痛風的診斷仍存在困難。雙能量CT通過區(qū)分尿酸鹽結晶和鈣質的不同衰減特性來診斷痛風，并采用特定的體積計算軟件對痛風石進行準確定量。隨著雙能量痛風石成像的廣泛應用，其在臨床工作中的應用價值將不斷擴展及深化，并有望成為確診和管理痛風的重要手段。 【關鍵詞】痛風;雙能量CT;尿酸鹽結晶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、反復發(fā)作的急慢性關節(jié)炎、慢性痛風石形成和關節(jié)畸形為其臨床特征fl。臨床表現(xiàn)、實驗室及常規(guī)影像檢查是診斷痛風的重要手段。然而，許多病人癥狀不典型，這就有可能延誤痛風的診斷并影響其治療。近年來，雙能量CT已廣泛應用于臨床，有研究報道指出雙能量成像能夠準確鑒別尿酸結石和其他成分的結石2，提示雙能量成像可能對痛風的診斷具有重要意義。本綜述將總結雙能量CT在痛風性關節(jié)炎診斷和評估方而的研究進展。1雙能量痛風石成像原理雙能量CT成像是一種可以對化學成分進行分析的檢查手段，該技術的基本原理是利用各種化學物質在不同能量掃描下的能量吸收系數(shù)的不同進行物質分離，通過相關的后處理軟件將感興趣的物質標記出來。目前臨床上已有多種CT設備可進行雙能量數(shù)據(jù)的采集，如西門子公司采用雙源CT雙能量采集技術，GE公司的寶石能譜CT采用瞬時kV轉換技術，東芝公司320排CT采用兩次不同kV的容積掃描技術3-5。其中，雙源雙能量CT在臨床的應用最為廣泛，本文以雙源CT為例對雙能量痛風石成像原理進行簡要介紹。 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)的射線進行同步螺旋掃描，根據(jù)尿酸鹽結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記出來，其中白色所示為骨質結構，綠色所示為尿酸鹽結晶，粉色所示為松質骨。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石進行3600顯示，使得痛風石的位置、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，進而減少漏診率及誤診率。2痛風診斷而臨的困難 痛風好發(fā)于中年男性及絕經(jīng)后女性，常表現(xiàn)為四肢遠端不對稱單關節(jié)炎癥。但有研究報道老年人、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，當痛風發(fā)生在一些非典型部位，如四肢關節(jié)近端或中軸骨，或者多關節(jié)起病時，臨床常出現(xiàn)漏診7。 痛風診斷的金標準即關節(jié)穿刺或痛風石內容物中尿酸鹽結晶的檢出。然而關節(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的診斷仍然較困難。 高尿酸血癥是痛風的重要危險因素，當血尿酸水平超過404.5 mmol/L(6.8 m/dL)時可造成尿酸鹽結晶沉積在關節(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石沉積，且急性痛風性關節(jié)炎也可見于血尿酸水平正常的病人。同時，痛風病人的尿酸水平可隨著時間和治療的不同而發(fā)生變化，從而導致病人體內尿酸鹽結晶處于沉積、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晶沉積，因此可以協(xié)助診斷尿酸水平正常的痛風病人，同時也可用于排除單純高尿酸血癥而非痛風病人9n3雙能量痛風石成像對痛風診斷的準確性 目前，國內外已有部分研究者對雙能量痛風成像的準確性進行研究。Choi等mo使用雙能量CT對20例臨床診斷為痛風的病人進行掃描，所有病人均發(fā)現(xiàn)尿酸鹽沉積，而10例患有其他關節(jié)炎的病人均未發(fā)現(xiàn)尿酸鹽沉積，認為雙能量CT可用于鑒別痛風與其他關節(jié)炎。Nicolaou等9發(fā)現(xiàn)雙能量成像技術可早期診斷痛風，并可作為一種確診方法使用。該研究列舉5例急性關節(jié)炎病人，4例病人雙能量成像顯示有痛風石形成，盡管其中3例血清尿酸鹽檢測正常，但隨后關節(jié)穿刺證實有尿酸鹽結晶的沉積。 Glazebrook等5為評估雙能量CT檢測痛風石的準確性，以1個月內的關節(jié)穿刺結果為金標準，2名影像科醫(yī)生以雙盲法評估雙能量CT痛風石，結果顯示雙能量痛風成像敏感度為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在一項前瞻性研究中，Choi等+使用雙能量CT評估40例痛風病人及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對痛風石診斷的特異性及敏感性做了一項前瞻性研究，40例急性痛風病人和41例其他關節(jié)疾病病人納入此項研究，以關節(jié)穿刺為標準，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例臨床懷疑痛風卻無法進行關節(jié)液分析或分析結果為陰性的病人，雙能量CT共檢出14例病人尿酸鹽沉積。對這14例病人指定部位進行超聲引導下關節(jié)穿刺，共11例病人顯示有尿酸鹽結晶沉積。因此對無法獲得關節(jié)穿刺結果的可疑痛風病人，雙能量CT可幫助確立痛風診斷，從而指導臨床用藥，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結果與組織病理對照，認為如將后處理計算的下限CT值設為默認的150 HU,可能會漏診病理上不致密的痛風石，這也可能解釋了上述雙能量CT對痛風顯示的敏感度并非100% McQueen等o使用2種常用的工作站參數(shù)對1例MRI證實的痛風病人進行顯示，認為調整工作站參數(shù)比率可能影響痛風石的顯示。如何選擇合適的后處理參數(shù)，減少雙能量痛風成像假陰性率，需要進一步研究。4雙能量痛風石成像對痛風石的定量研究 慢性痛風病人的痛風石定量測量十分重要。通過追蹤復查痛風結石的數(shù)量和體積可用于監(jiān)測臨床治療的效果，并對臨床調整治療方案及療程等問題有一定的指導意義。常見的痛風石定量方法有體格檢查(計數(shù)痛風石的個數(shù)并使用卷尺或測徑器進行測量),X線平片、超聲、CT和MRIA。臨床體格檢查及超聲僅能發(fā)現(xiàn)淺表部位的痛風石，不能反映痛風石的總沉積量。此外，這兩種檢查受操作者的經(jīng)驗影響較大。X線平片和CT能良好顯示晚期骨質破壞，但對痛風石的顯示不佳，即使可見，其邊緣也較模糊，難以準確定量。MRI可同時顯示軟骨及骨質破壞、骨髓水腫及痛風石，但該方法測量痛風石需要操作者進行手動勾畫，因此可重復性較差。雙能量CT痛風石的體積計算是一種敏感、特異的方法，其不同于以上任何一種方法，它可通過計算機自動識別痛風石，因而可重復性好，是評估痛風體積改變的理想手段09o Bacani等zo報道1例難治性痛風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，還需要進行大組病例的分析以確定雙能量CT對痛風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雙能量痛風石成像偽影及其處理 雖然雙能量痛風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石沉積。有報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、運動偽影及血管鈣化偽影等s,zuo Mallinson等zp對50例懷疑痛風的病人進行雙能量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，可能會造成診斷結果假陽性。有關雙能量痛風石成像去除偽影的文獻較少。Mallinson等zp推薦了一些減少雙源掃描偽影的方法，包括調整病人的掃描時間、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與其他影像技術的比較 診斷痛風的影像學方法有多種，包括X線、CT,M RI、超聲等。X線、常規(guī)CT僅能顯示關節(jié)骨質結構的改變，影像上所見的骨質改變常在痛風發(fā)生后612年出現(xiàn)。即便如此，也只有45%的病人出現(xiàn)典型骨質改變zz。 MRI可以早期顯示滑膜改變，但M RI對痛風石的顯示特異性不高，檢查時間長且費用較高，限制了其在臨床應用zz。超聲被認為是一項無創(chuàng)且相對特異的痛風檢查方法z3。但是超聲視野較小，操作者依賴性強，僅適用于四肢關節(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 目前關于不同成像方法顯示痛風石的對照研究較少。Dalheth等za對比X線平片與雙能量CT的結果來評估骨質破壞與尿酸鹽結晶沉積的相關性，認為尿酸鹽結晶常發(fā)生于平片顯示存在骨質破壞的關節(jié)，當骨質破壞與尿酸鹽結晶同時出現(xiàn)時，提示活動期痛風與慢性痛風性改變同時存在，而當骨質破壞區(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性關節(jié)炎。Gruher等25同時使用雙能量CT和超聲對21例痛風病人的37個部位進行成像，結果顯示雙能量CT和超聲對痛風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