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位的是白內障［1］，流行病學調查結果顯示＞50歲中老年人白內障發(fā)病率明顯增加。隨著年齡增大，晶狀體蛋白發(fā)生年齡相關性修飾，其結構排列方式發(fā)生變化，導致晶狀體質量和厚度增加，晶狀體老化的最終結果是白內障的形成。已知關于外傷性白內障的CT表現研究較多，研究表明外傷性白內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值是否有改變國內尚未見文獻報道。

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 掃描參數及后處理頭顱掃描機器為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射線硬化偽影進行評估，按偽影對正常結構的遮擋程度對偽影進行目測分級，分為明顯、輕微和無偽影3個級別：偽影遮擋影響正常結構觀察者為明顯，偽影可見但不影響正常結構的觀察者為輕微，未見偽影為無;以雙側晶狀體內為ROI，生成晶狀體能譜曲線，在40～140 keV范圍內每隔5 keV記錄對應單能量下的晶狀體CT值。

1.3 統(tǒng)計學處理采用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射線硬化偽影分級情況進行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)計學意義。

2 結果

60只晶狀體形態(tài)及密度未見明確異常。混合能量圖像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。結果顯示最佳單能量圖像較混合能量圖像眼眶內偽影明顯減少，二者偽影程度存在顯著性差異(χ2=54.000，P＜0.01)。

在40～110 keV范圍內每隔5 keV測量各單能量圖像對應的晶狀體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范圍內差異較大并相對恒定，其他區(qū)間內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障CT表現研究較多［2-3］，而晶狀體CT值與其老化的關系國內未見文獻報道。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，眼眶部位副鼻竇內氣體、眶周脂肪及顱骨各結構密度差異大，經常導致眶內嚴重的射束硬化偽影［4］，本研究結果顯示混合能量圖像眼眶內明顯偽影出現率為93.3%(56/60)，嚴重影響了眶內細微結構如晶狀體CT值測量的準確性。GE公司開發(fā)的寶石能譜CT通過單能量成像技術結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的組織(約占晶狀體濕重的34%)，晶狀體老化過程及至白內障的形成機制復雜，既往已有很多研究，主要包括上皮細胞凋亡、晶狀體蛋白質、糖、氧自由基、細胞骨架、膜復合體、離子與酶等的變化，其中多位國外學者提到晶狀體上皮細胞(lens epithelial cells，LECs)的改變，早在1989年有學者采用白內障手術后LECs的組織學研究，結果表明隨著年齡增加，LECs數目增加，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、白內障類型和混濁程度間的回歸模型，認為正常人75歲時LECs約喪失675個/mm2，喪失率為14%。Oharazawa等［7］研究也認為隨著年齡的增加LECs數目增加，密度降低，并且LECs密度顯著降低發(fā)生在＞80歲。

國內學者嚴宏等［8］研究也表明晶狀體老化的結構性改變包括晶狀體質量和密度的增加、晶狀體前囊膜的增厚和LECs密度的降低。本研究發(fā)現老年組晶狀體CT值較青年組顯著減低，結合文獻［5-8］分析推測隨著年齡增加，晶狀體質量的增加，是由于晶狀體厚度及體積的增加，而單位體積內的LECs數目及晶狀體的密度是減低的，而CT值正是組織密度的反映，本文研究結果與文獻報道相符。學者錢宜珊［9］通過Pentacam眼前節(jié)分析儀測量晶狀體的密度和厚度，認為晶狀體皮質、核的密度值及晶狀體厚度均隨年齡呈現遞增趨勢，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，兩者的測量標準不同。

外傷性白內障CT值降低的機制在于晶狀體水分增加，老化性晶狀體內水分是否因為晶體內糖、氧自由基、離子與酶等微環(huán)境的變化而增加尚待研究。單能量成像技術能夠通過反映不同物質的特征吸收曲線而實現物質分離。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)現代表物質特征的能譜曲線在青老年2組人群中呈現不同形態(tài)，可能提示晶狀體老化時內部蛋白及其他微分子結構的改變。

本研究僅為初步回顧性研究，樣本量較小，年齡分組不夠細致，由CT值測量反映的晶狀體密度無法得到病理學對照;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進一步降低。但本研究證實了CT能譜成像能夠有效去除眶內射線硬化偽影，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，不僅為眶內細微結構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結構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，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］.當代醫(yī)學，2010，16(25)：94-95.

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

［4］張硯博，湯少杰，牟軒沁.基于CT數據一致性的雙多項式射束硬化校正改進［J］.光子學報，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］嚴宏，惠延年.晶狀體的老化和白內障形成［J］.第四軍醫(yī)大學學報，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.