能譜CT成像對晶狀體老化診斷價值的初步研究

王冬梅 何健楊 尚文胡 安寧 朱斌 周正楊

引起老年人視力障礙的眼病中第1位的是白內(nèi)障［1］，流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示＞50歲中老年人白內(nèi)障發(fā)病率明顯增加。隨著年齡增大，晶狀體蛋白發(fā)生年齡相關(guān)性修飾，其結(jié)構(gòu)排列方式發(fā)生變化，導(dǎo)致晶狀體質(zhì)量和厚度增加，晶狀體老化的最終結(jié)果是白內(nèi)障的形成。已知關(guān)于外傷性白內(nèi)障的CT表現(xiàn)研究較多，研究表明外傷性白內(nèi)障的晶狀體較正常晶狀體CT值降低［2-3］，但對于晶狀體老化時其CT值是否有改變國內(nèi)尚未見文獻(xiàn)報道。

1 材料和方法

1.1 病例選擇回顧性分析2011年1～3月到我院行頭部CT能譜掃描的患者33例(掃描范圍均包括雙側(cè)眼眶)，去除有明確眼科病史患者2例及CT圖像上晶狀體形態(tài)異常者1例，選取CT圖像上能夠清晰顯示雙側(cè)晶狀體的患者共30例為研究對象。30例患者分青年組(≤50歲)和老年組(≥70歲)。青年組17例，男7例，女10例，年齡25～50歲，平均(41.65±7.59)歲;老年組13例，男7例，女6例，年齡70～84歲，平均(72.92±4.35)歲。

1.2 掃描參數(shù)及后處理頭顱掃描機(jī)器為GE公司寶石能譜CT(Discovery CT750HD)，采用GSI能譜掃描模式：管電壓80 kV與140 kV瞬間切換(0.5 ms)，最大管電流640 mA，探測器寬度20 mm(2.5 mm×8i);軸位非螺旋掃描，矩陣512×512，重建層厚2.5 mm，層間距2.5 mm。掃描后自動重建獲得混合能量和40～140 keV共101種單能量圖像。在60 keV單能量圖像的晶狀體和背景區(qū)域分別畫感興趣區(qū)(ROI)，自動生成對比噪聲比(CNR)曲線，選擇CNR值最大的單能量圖像作為最佳單能量圖像。由2位放射科醫(yī)師對混合能量及最佳單能量圖像的眼眶內(nèi)射線硬化偽影進(jìn)行評估，按偽影對正常結(jié)構(gòu)的遮擋程度對偽影進(jìn)行目測分級，分為明顯、輕微和無偽影3個級別：偽影遮擋影響正常結(jié)構(gòu)觀察者為明顯，偽影可見但不影響正常結(jié)構(gòu)的觀察者為輕微，未見偽影為無;以雙側(cè)晶狀體內(nèi)為ROI，生成晶狀體能譜曲線，在40～140 keV范圍內(nèi)每隔5 keV記錄對應(yīng)單能量下的晶狀體CT值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件，對混合能量及最佳單能量圖像中眼眶內(nèi)射線硬化偽影分級情況進(jìn)行χ2檢驗，對各單能量圖像青年組和老年組晶狀體的CT值均值行t檢驗，P＜0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

60只晶狀體形態(tài)及密度未見明確異常?；旌夏芰繄D像56只晶體可見明顯射線硬化偽影，呈明暗相間的條帶狀偽影(圖1A)，4只為輕微偽影;對應(yīng)的最佳單能量圖像均無明顯硬化偽影，12只見輕微偽影(圖1B)，48只無偽影。結(jié)果顯示最佳單能量圖像較混合能量圖像眼眶內(nèi)偽影明顯減少，二者偽影程度存在顯著性差異(χ2=54.000，P＜0.01)。

在40～110 keV范圍內(nèi)每隔5 keV測量各單能量圖像對應(yīng)的晶狀體CT值，分別計算青年組和老年組CT值均值(見表1)。對各單能量下青年組和老年組平均CT值行t檢驗，2組間具有顯著性差異(t=17.466，P＜0.01)。老年組CT均值［(76.87±2.30)HU］較青年組［(81.33±2.48)HU］顯著減低，且在40～85 keV范圍內(nèi)差異較大并相對恒定，其他區(qū)間內(nèi)2組差異較小。此外，青年組和老年組晶狀體能譜曲線形態(tài)不同(圖2)。頭部CT能譜成像X線輻射劑量較傳統(tǒng)CT成像增加約15%［(1.77±0.07)msv比(1.54±0.08)msv］。

表1 青年組和老年組40～110 keV對應(yīng)單能量(keV)下晶狀體的CT值均值(HU)

3 討論

既往對于外傷性白內(nèi)障CT表現(xiàn)研究較多［2-3］，而晶狀體CT值與其老化的關(guān)系國內(nèi)未見文獻(xiàn)報道。傳統(tǒng)CT成像(類似于本研究中的混合能量成像)X線球管發(fā)射的X線束呈寬能譜分布，眼眶部位副鼻竇內(nèi)氣體、眶周脂肪及顱骨各結(jié)構(gòu)密度差異大，經(jīng)常導(dǎo)致眶內(nèi)嚴(yán)重的射束硬化偽影［4］，本研究結(jié)果顯示混合能量圖像眼眶內(nèi)明顯偽影出現(xiàn)率為93.3%(56/60)，嚴(yán)重影響了眶內(nèi)細(xì)微結(jié)構(gòu)如晶狀體CT值測量的準(zhǔn)確性。GE公司開發(fā)的寶石能譜CT通過單能量成像技術(shù)結(jié)合金屬偽影減少系統(tǒng)(metal artifact reduction system，MARs)去除硬化偽影，明顯減少了眼眶內(nèi)的射線硬化偽影，降低了噪聲，提高了組織密度分辨率，有利于晶狀體CT值的準(zhǔn)確測量，為本研究開展晶狀體老化CT值變化的測量提供了可能性。

晶狀體是富含蛋白質(zhì)的組織(約占晶狀體濕重的34%)，晶狀體老化過程及至白內(nèi)障的形成機(jī)制復(fù)雜，既往已有很多研究，主要包括上皮細(xì)胞凋亡、晶狀體蛋白質(zhì)、糖、氧自由基、細(xì)胞骨架、膜復(fù)合體、離子與酶等的變化，其中多位國外學(xué)者提到晶狀體上皮細(xì)胞(lens epithelial cells，LECs)的改變，早在1989年有學(xué)者采用白內(nèi)障手術(shù)后LECs的組織學(xué)研究，結(jié)果表明隨著年齡增加，LECs數(shù)目增加，但密度降低，女性(5780.6個/mm2)較男性(5008.6個/mm2)低［5］。Balaram等［6］首次報道了LECs降低與性別、白內(nèi)障類型和混濁程度間的回歸模型，認(rèn)為正常人75歲時LECs約喪失675個/mm2，喪失率為14%。Oharazawa等［7］研究也認(rèn)為隨著年齡的增加LECs數(shù)目增加，密度降低，并且LECs密度顯著降低發(fā)生在＞80歲。

國內(nèi)學(xué)者嚴(yán)宏等［8］研究也表明晶狀體老化的結(jié)構(gòu)性改變包括晶狀體質(zhì)量和密度的增加、晶狀體前囊膜的增厚和LECs密度的降低。本研究發(fā)現(xiàn)老年組晶狀體CT值較青年組顯著減低，結(jié)合文獻(xiàn)［5-8］分析推測隨著年齡增加，晶狀體質(zhì)量的增加，是由于晶狀體厚度及體積的增加，而單位體積內(nèi)的LECs數(shù)目及晶狀體的密度是減低的，而CT值正是組織密度的反映，本文研究結(jié)果與文獻(xiàn)報道相符。學(xué)者錢宜珊［9］通過Pentacam眼前節(jié)分析儀測量晶狀體的密度和厚度，認(rèn)為晶狀體皮質(zhì)、核的密度值及晶狀體厚度均隨年齡呈現(xiàn)遞增趨勢，其用灰度值表示晶狀體密度，0為完全透明，100為完全混濁不透光，所指的密度不等同于CT值所代表的密度，兩者的測量標(biāo)準(zhǔn)不同。

外傷性白內(nèi)障CT值降低的機(jī)制在于晶狀體水分增加，老化性晶狀體內(nèi)水分是否因為晶體內(nèi)糖、氧自由基、離子與酶等微環(huán)境的變化而增加尚待研究。單能量成像技術(shù)能夠通過反映不同物質(zhì)的特征吸收曲線而實現(xiàn)物質(zhì)分離。Anderson等［10］通過小鼠的3D能譜圖像區(qū)分鈣、碘和鋇多種對比劑。本研究發(fā)現(xiàn)代表物質(zhì)特征的能譜曲線在青老年2組人群中呈現(xiàn)不同形態(tài)，可能提示晶狀體老化時內(nèi)部蛋白及其他微分子結(jié)構(gòu)的改變。

本研究僅為初步回顧性研究，樣本量較小，年齡分組不夠細(xì)致，由CT值測量反映的晶狀體密度無法得到病理學(xué)對照;本研究選擇的GSI能譜掃描模式較常規(guī)掃描模式輻射劑量有所提高，輻射劑量需要通過如掃描層厚的增加等掃描模式的改進(jìn)進(jìn)一步降低。但本研究證實了CT能譜成像能夠有效去除眶內(nèi)射線硬化偽影，并提示晶狀體老化所致的微小密度改變有望通過單能CT值反映出來，不僅為眶內(nèi)細(xì)微結(jié)構(gòu)的觀察開辟了新的前景，而且為CT檢測組織器官老化過程中物質(zhì)結(jié)構(gòu)成分的改變提示了可能性。

［1］孫興懷.老年人常見青光眼的特點［J］.實用老年醫(yī)學(xué)，2008，22(5)：326-329.

［2］李其濤，李波，高君.晶狀體損傷的CT改變在眼部外傷中的診斷價值［J］.當(dāng)代醫(yī)學(xué)，2010，16(25)：94-95.

［3］羅建光，楊東益，劉顧崗，等.外傷性白內(nèi)障的CT診斷［J］.中華放射學(xué)雜志，1998，32(2)：112-114.

［4］張硯博，湯少杰，牟軒沁.基于CT數(shù)據(jù)一致性的雙多項式射束硬化校正改進(jìn)［J］.光子學(xué)報，2009，38(8)：2131-2134.

［5］Guggenmoos-Hoizmann I，Engel B，Henke V，et al.Cell density of human lens epithelium in women higher than in men［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，1989，30(2)：330-338.

［6］Balaram M，Tung WH，Kuszak JR，et al.Noncontact specularmi-croscopy of human lens epithelium［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2000，41(2)：474-479.

［7］Oharazawa H，Ibaraki N，Matsui H，et al.Age-related changes of human lens epithelial cells in vivo［J］.Ophthalmic Res，2001，33(6)：363-366.

［8］嚴(yán)宏，惠延年.晶狀體的老化和白內(nèi)障形成［J］.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2005，26(2)：97-100.

［9］錢宜珊.Pentacam眼前節(jié)分析儀定量測定晶狀體密度及厚度［J］.眼視光學(xué)雜志，2008，10(3)：168-170.

［10］Anderson NG，Butler AP，Scott NJA，et al.Spectroscopic(multi-energy)CT distinguishes iodine and barium contrast material in MICE［J］.Eur Radiol，2010，20(9)：2126-2134.