邵秋,張琦,張萌,竇亞娜,暴云鋒,陳英敏
1.河北北方學(xué)院 研究生學(xué)院,河北 張家口 075000;2.河北省人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像科,河北 石家莊 050000;3.西門(mén)子醫(yī)療系統(tǒng)有限公司,北京 100102
痛風(fēng)是一種因嘌呤代謝異常,尿酸生成增多或排泄減少,以致人體血尿酸水平異常升高,即高尿酸血癥,長(zhǎng)期持續(xù)的高尿酸血癥將會(huì)引發(fā)尿酸單鈉(Monosodium Urate,MSU)結(jié)晶析出,沉積于關(guān)節(jié)內(nèi)外,在炎性因子的介導(dǎo)下發(fā)生關(guān)節(jié)炎。一項(xiàng)關(guān)于我國(guó)痛風(fēng)流行病學(xué)調(diào)查研究表明,我國(guó)痛風(fēng)患病率達(dá)0.03%~10.47%[1]。而痛風(fēng)作為一種慢性病,長(zhǎng)期反復(fù)發(fā)作可能會(huì)導(dǎo)致周?chē)琴|(zhì)破壞、關(guān)節(jié)畸形、功能喪失。對(duì)痛風(fēng)的早期診斷及干預(yù)治療是十分重要的。
隨著影像技術(shù)的不斷革新,雙能CT(Dual-Energy CT,DECT)物質(zhì)分離技術(shù)可以利用同一物質(zhì)在不同能量X線下的衰減差異,在已知能量水平下某種物質(zhì)的衰減吸收系數(shù),將該物質(zhì)識(shí)別并與其他物質(zhì)分離開(kāi)來(lái)。對(duì)于痛風(fēng)而言,在后處理軟件預(yù)設(shè)參數(shù)下,可將尿酸鹽結(jié)晶或痛風(fēng)石用綠色偽彩顯示。目前,西門(mén)子第二、三代DECT設(shè)備添加了錫濾過(guò)器,實(shí)現(xiàn)了DECT能譜純化,該技術(shù)可使高低能量差別增大,物質(zhì)在高低能量下的衰減差別也相應(yīng)增加,使特定材料鑒別能力得以提高[2]。DECT作為一種非侵入性的臨床檢查技術(shù),其準(zhǔn)確檢測(cè)出痛風(fēng)患者外周關(guān)節(jié)周?chē)蛩猁}結(jié)晶沉積的能力[3]得到廣大臨床醫(yī)師的認(rèn)可。該診斷方法已納入2015美國(guó)風(fēng)濕病學(xué)會(huì)/歐洲抗風(fēng)濕聯(lián)盟(ACR/EULAR)痛風(fēng)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。
在一項(xiàng)薈萃分析中發(fā)現(xiàn)[4],DECT有助于對(duì)痛風(fēng)的診斷,并且有較高的診斷準(zhǔn)確性,但對(duì)于在短期痛風(fēng)持續(xù)時(shí)間(≤6周)的患者診斷的敏感性較低,敏感性只有0.55,而特異度為0.89。目前,已有相關(guān)DECT對(duì)早期痛風(fēng)的研究[5-7],主要包括DECT與超聲診斷性能的比較、DECT對(duì)MSU檢出局限性可能原因、探索提高DECT診斷性能的方式等,有研究通過(guò)DECT掃描獲取的偽彩圖聯(lián)合等同于傳統(tǒng)CT常規(guī)圖像的CT平掃圖像提高了對(duì)早期痛風(fēng)的診斷性能[5],但該研究所用設(shè)備為西門(mén)子第一代DECT,且無(wú)法實(shí)現(xiàn)能譜純化。所以,本研究采用DECT能譜純化技術(shù),同時(shí)假設(shè)平掃CT(Non-Contrast CT,NCCT)圖中未被偽彩標(biāo)識(shí)的高密度沉積物可與DECT偽彩圖聯(lián)合對(duì)早期痛風(fēng)MSU沉積做出診斷,我們將進(jìn)一步調(diào)整DECT后處理軟件中的最小衰減值,觀察這些高密度沉積物的偽彩情況,探索該方法對(duì)早期第一跖趾關(guān)節(jié)痛風(fēng)的診斷性能。
本文為回顧性研究,由于患者身份是匿名的,因此豁免研究對(duì)象的知情同意,并獲得河北省人民醫(yī)院倫理委員會(huì)的審查和批準(zhǔn)。
選取河北省人民醫(yī)院2017年2月1日至2021年6月4日共計(jì)480名患者因第一跖趾關(guān)節(jié)疼痛、腫脹等癥狀的門(mén)診及住院的患者,見(jiàn)圖1。收集早期痛風(fēng)組患者是否為首次發(fā)作、癥狀持續(xù)時(shí)間及血清尿酸水平,電子病歷中信息不全的患者,在申請(qǐng)單中查找提供的患者聯(lián)系方式,與患者取得聯(lián)系,跟患者說(shuō)明緣由,在患者同意的前提下獲取相關(guān)信息。

圖1 患者納入與排除流程圖
為了納入信息相對(duì)完善且第一跖趾關(guān)節(jié)臨床表現(xiàn)疑似或符合痛風(fēng)的患者并排除已治療及晚期痛風(fēng)患者,規(guī)定了如下的納入與排除標(biāo)準(zhǔn)。納入標(biāo)準(zhǔn):① 有癥狀的第一跖趾關(guān)節(jié)且臨床表現(xiàn)疑似或符合痛風(fēng)的患者;② 患者雙足采用了規(guī)定的DECT掃描協(xié)議進(jìn)行掃描。排除標(biāo)準(zhǔn):① 第一跖趾關(guān)節(jié)有明確外傷史及其他非痛風(fēng)病變;② 在體格檢查中發(fā)現(xiàn)可觸及的痛風(fēng)石;③CT中發(fā)現(xiàn)有骨侵蝕征象的患者;④ 患者已經(jīng)服用別嘌呤醇、非布司他、苯溴馬隆等降尿酸藥物的患者;⑤ 信息不全且無(wú)法聯(lián)系的患者;⑥ 因患者運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致圖像質(zhì)量欠佳者。
掃描設(shè)備采用西門(mén)子雙源CT,掃描方式:患者足部掃描采取仰臥位,足先進(jìn),呈標(biāo)準(zhǔn)正位姿勢(shì),雙足同時(shí)掃描。掃描參數(shù):Flash CT相關(guān)參數(shù)如下:A球管管電壓80 kV,有效電流230 mAs;B球管管電壓Sn 140 kV,有效電流117 mAs,其中Sn表示使用錫濾波器。準(zhǔn)直器40×0.6 mm,球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間1.0 s/r,螺距0.7,F(xiàn)OV 250 mm。Force CT相關(guān)參數(shù)如下:A球管管電壓80 kV,有效電流114 mAs;B球管管電壓Sn 150 kV,有效電流77 mAs,其中Sn表示使用錫濾波器。西門(mén)子雙源CT通過(guò)添加錫濾過(guò)器實(shí)現(xiàn)能譜純化。一方面,添加錫濾過(guò)器后可濾過(guò)對(duì)平掃圖像貢獻(xiàn)小的低能量光子,并且可以使高低能量之間重疊程度變小,即高低能量差別變大,物質(zhì)在高低能量下的衰減差別也相應(yīng)增加,進(jìn)而提升材料鑒別能力;另一方面,在一項(xiàng)研究中表明,80/Sn150 kV組合較傳統(tǒng)80/140 kV,優(yōu)化圖像質(zhì)量,減少偽影,降低輻射劑量[3]。準(zhǔn)直器128×0.6 mm,球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s/r,螺距0.7,F(xiàn)OV 250 mm。重建層厚為0.75 mm和1.0 mm,卷積核為Q34s和Qr40。重建混合線性融合圖,高低kV比例分別為0.4和0.5(Flash:40% 80 kV和60% Sn140 kV;Force:50% 80 kV 和50% Sn150 kV),即為NCCT圖,相當(dāng)于傳統(tǒng)120 kV圖像。然后高低kV圖像導(dǎo)入后處理工作站痛風(fēng)軟件中(Gout, syngo.Via VB10,Siemens Healthineers,Erlangen,Germany),該軟件根據(jù)物質(zhì)鑒別原理,可以識(shí)別尿酸成分,偽彩圖將尿酸顯示為綠色,皮質(zhì)骨為藍(lán)色,即為DECT圖像。軟件中痛風(fēng)相關(guān)參數(shù)設(shè)置:Flash CT如下:分別率4,最小值150 HU,碘比率1.36,空氣距離5;Force CT如下:分別率4,最小值150 HU,碘比率1.40,空氣距離5。
由兩名放射科醫(yī)師在對(duì)患者臨床資料不知情的情況下,分別進(jìn)行單純DECT及DECT+NCCT分析。在研究分析過(guò)程中,基于患者有癥狀的關(guān)節(jié)并非都是雙足,所以我們?cè)O(shè)定單個(gè)關(guān)節(jié)即作為一個(gè)樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究。每個(gè)符合要求的第一跖趾關(guān)節(jié)的觀察范圍設(shè)定為第一跖骨頭及近節(jié)趾骨周?chē)T贜CCT及DECT偽彩圖中,首先,分別在軸位及失狀位上將定位線移至第一跖趾關(guān)節(jié)面,并進(jìn)行調(diào)整,使一條定位線盡可能與關(guān)節(jié)面平行,另一定位線與其垂直,然后,在冠狀位上觀察第一跖趾關(guān)節(jié)周?chē)鶰SU沉積情況,可根據(jù)個(gè)人閱片習(xí)慣縮放圖像大小,對(duì)DECT及NCCT圖上的MSU分別進(jìn)行半定量評(píng)分,并把閱片結(jié)果填寫(xiě)在四個(gè)半定量表中。針對(duì)無(wú)偽彩的高密度沉積物進(jìn)一步調(diào)整DECT后處理軟件中的最小衰減值,觀察該沉積物的偽彩情況。其中綠色代表尿酸鹽結(jié)晶,藍(lán)色代表骨皮質(zhì)、粉色代表骨小梁。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[5]如下:
(1)DECT偽彩圖評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):1分:不存在綠色編碼的尿酸鹽結(jié)晶;2分:存在綠色編碼,但被視為偽影(如:皮膚偽影、金屬偽影、光束硬化、運(yùn)動(dòng)偽影等);3分:存在≤2個(gè)連續(xù)層面的綠色編碼的尿酸鹽結(jié)晶;4分:存在明確的綠色編碼的尿酸鹽結(jié)晶并且連續(xù)層面≥2個(gè)(注:DECT偽彩圖上藍(lán)色編碼的視為陰性,需要記錄標(biāo)注。3分及4分視為陽(yáng)性),見(jiàn)圖2。

圖2 DECT偽彩圖評(píng)分示意圖
(2) NCCT圖評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):1分:不存在高密度影沉積物;2分:密度接近軟組織密度;3分:可疑的且密度高于軟組織密度,且具有模糊的形態(tài);4分:明確存在的,類(lèi)似于鈣化的高密度影,形態(tài)明確(注:3分及4分視為陽(yáng)性),見(jiàn)圖3。

圖3 NCCT圖評(píng)分示意圖
對(duì)于僅通過(guò)DECT分析只需要根據(jù)DECT規(guī)定的半定量評(píng)分進(jìn)行評(píng)分,3及4分為陽(yáng)性;而對(duì)于DECT及NCCT聯(lián)合評(píng)分時(shí),只要兩者其中之一半定量評(píng)分為3或4分即為陽(yáng)性。針對(duì)NCCT為陽(yáng)性,但在偽彩圖上未見(jiàn)顯示的病灶,需進(jìn)一步將最小衰減值由150降至120或100,顯示藍(lán)色視為陰性,綠色視為陽(yáng)性,若仍無(wú)偽彩顯示視為陽(yáng)性(圖4)。

圖4 NCCT和DECT偽彩圖評(píng)分示意圖
數(shù)據(jù)IBM SPSS Statistics 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。以2015年ACR/EULAR標(biāo)準(zhǔn)為金標(biāo)準(zhǔn)。使用配對(duì)資料McNemar檢驗(yàn)比較早期痛風(fēng)組兩個(gè)閱片者的敏感性、特異度和準(zhǔn)確性;基于半定量量表對(duì)DECT及NCCT結(jié)合DECT兩組行ROC分析;觀察者間的一致性采用Cohen’s Kappa (κ) 來(lái)評(píng)估。P<0.05視為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。事后分析:在早期痛風(fēng)組中,兩種診斷方式出現(xiàn)的真陽(yáng)性及假陰性病例進(jìn)行重新審查,并對(duì)真陽(yáng)性及假陰性病例的出現(xiàn)在臨床和實(shí)驗(yàn)室表現(xiàn)(是否為首次發(fā)作、癥狀持續(xù)時(shí)間及檢查DECT時(shí)血清尿酸水平)的相關(guān)差異進(jìn)行分析,這是為了探索臨床指標(biāo)與DECT對(duì)MSU晶體檢出能力的可能聯(lián)系。
在PACS系統(tǒng)中,搜索設(shè)置為檢查設(shè)備“CT”、檢查部位“四肢”、檢查項(xiàng)目“雙足”,“足”指定區(qū)間2017年2月1日至2021年6月4日及診斷結(jié)果“尿酸”,模糊搜索。共篩選出612名患者,其中因第一跖趾關(guān)節(jié)行DECT檢查者共480人,根據(jù)納入與排除標(biāo)準(zhǔn),最終納入93名患者共118個(gè)關(guān)節(jié),男112個(gè)關(guān)節(jié)(94.9%),女6個(gè)關(guān)節(jié)(5.1%),年齡中位數(shù)為42.5(31.0,54.3)歲。血尿酸平均濃度為(501.95±126.49)μmol/L。根據(jù)2015年ACR/EULAR標(biāo)準(zhǔn),其中83個(gè)關(guān)節(jié)為早期痛風(fēng)組,35個(gè)關(guān)節(jié)為非痛風(fēng)組(圖1)。早期痛風(fēng)組與非痛風(fēng)組在血尿酸濃度方面具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.001),而在年齡、性別及癥狀持續(xù)時(shí)間方面均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05),見(jiàn)表1。

表1 研究對(duì)象的基本特征
單純通過(guò)DECT偽彩診斷早期痛風(fēng)的敏感性及特異度,閱片者1分別為:62.7%、100%,閱片者2分別為:60.2%、100%;而NCCT結(jié)合DECT診斷早期痛風(fēng)的敏感性及特異度,閱片者1分別為:77.1、97.1%,閱片者2分別為:73.5%、97.1%。其中敏感性及準(zhǔn)確性?xún)煞N診斷方法具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);因單純DECT偽彩圖中陽(yáng)性病例在金標(biāo)準(zhǔn)中均為陽(yáng)性,兩種診斷方法特異度差異的P值無(wú)法明確計(jì)算,見(jiàn)表2。

表2 單純DECT及NCCT結(jié)合DECT兩種診斷方式的診斷性能及比較
我們發(fā)現(xiàn)了一例第一跖趾關(guān)節(jié)周?chē)幸稽c(diǎn)狀高密度沉積物,但是于最小衰減值設(shè)為150時(shí),該高密度沉積物并沒(méi)有彩色標(biāo)識(shí),將最小衰減值設(shè)為100時(shí),該處標(biāo)識(shí)為藍(lán)色,結(jié)合當(dāng)時(shí)的臨床表現(xiàn),最終歸為非痛風(fēng)組,見(jiàn)圖5。

圖5 NCCT 結(jié)合DECT 診斷早期痛風(fēng)
單純通過(guò)DECT偽彩診斷痛風(fēng)ROC曲線下面積,兩個(gè)閱片者分別為0.815、0.785,而NCCT結(jié)合DECT診斷痛風(fēng)ROC曲線下面積,兩個(gè)閱片者分別為0.863、0.847。
兩名閱片人員單純通過(guò)DECT偽彩診斷痛風(fēng)的一致性很好(Kappa=0.965,P<0.001),兩名閱片者通過(guò)NCCT結(jié)合DECT診斷痛風(fēng)的一致性很好(Kappa=0.949,P<0.001)。
在早期痛風(fēng)組中,兩種診斷方法假陰性病例均在尿酸濃度上有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而與是否為首發(fā)及癥狀持續(xù)時(shí)間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,見(jiàn)表3。

表3 早期痛風(fēng)組內(nèi)真陽(yáng)性及假陰性病例與部分臨床指標(biāo)的差異
目前,痛風(fēng)診斷金標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)關(guān)節(jié)抽吸證實(shí)尿酸鹽結(jié)晶的存在。在痛風(fēng)急性發(fā)作期,該方法的假陰性超過(guò)25%,且在小關(guān)節(jié)中并不實(shí)用[8]。DECT作為一種非侵入性診斷痛風(fēng)的檢查方法,其診斷早期痛風(fēng)的敏感性并不高。本研究采用雙源能譜純化技術(shù),發(fā)現(xiàn)單純通過(guò)DECT診斷的敏感性與之前研究相比有所改善[5],且DECT結(jié)合NCCT可提高了對(duì)第一跖趾關(guān)節(jié)受累的早期痛風(fēng)患者的敏感性。
DECT對(duì)早期痛風(fēng)敏感性不高的原因可能與其成像原理相關(guān)。DECT物質(zhì)分離技術(shù),即高低管電壓下兩種有效原子序數(shù)不同的物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生衰減差異,基于后處理軟件中所設(shè)置的DECT比率截止值及密度截止值,使兩種物質(zhì)(尿酸鹽及鈣)顯像。由于沉積物中尿酸鹽結(jié)晶和鈣是逐漸發(fā)生的,故兩個(gè)截?cái)嘀挡⒉皇枪潭ǖ?,即在NCCT圖中的高密度沉積物是一個(gè)混合物,其內(nèi)成分的不同會(huì)影響DECT軟件分析結(jié)果[9]。所以,當(dāng)尿酸鹽結(jié)晶過(guò)?。ㄖ睆?2 mm)或痛風(fēng)石組分中尿酸鹽結(jié)晶含量過(guò)低(<15%~20%)都會(huì)降低DECT對(duì)早期痛風(fēng)的診斷敏感性[10-11]。
超聲是診斷痛風(fēng)的另一重要的影像學(xué)工具,在2015年痛風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)中,超聲與DECT具有同樣的權(quán)重。在一項(xiàng)薈萃分析中[6],對(duì)于短期痛風(fēng)(≤2年),超聲診斷痛風(fēng)的敏感性高于DECT。這是由于痛風(fēng)所致沉積物主要包括三部分,即以尿酸鹽結(jié)晶為主的核心區(qū);中間由巨噬細(xì)胞等構(gòu)成的致密暈環(huán)以及由纖維血管組織構(gòu)成的外周[12]。超聲可對(duì)這三部分顯像,而單純DECT偽彩只能使核心區(qū)尿酸鹽結(jié)晶顯像,DECT結(jié)合NCCT可擴(kuò)大成像范圍提高早期痛風(fēng)的敏感性。
本次研究與之前相比,本研究發(fā)現(xiàn)單純DECT偽彩圖對(duì)早期痛風(fēng)診斷敏感性仍不高但有一定程度改善。這可能與第二、三代DECT添加的錫濾過(guò)器具有較高的分離度有關(guān)。另外,本研究中NCCT結(jié)合DECT診斷早期第一跖趾關(guān)節(jié)痛風(fēng)的特異度也有一定程度的改善。這可能與以下兩個(gè)因素有關(guān),一方面,第二、三代DECT錫濾過(guò)器可有效減少假陽(yáng)性的發(fā)生,以往研究發(fā)現(xiàn)[13],在80/Sn140 kV下,將最小衰減值為150時(shí),塊狀偽影完全消失;并且第三代DECT具有更高的光譜分離度及精度[14-15],一項(xiàng)隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn)[9],第三代DECT檢查條件下,第一跖趾關(guān)節(jié)和髕骨肌腱的彩色編碼DECT病變完全是MSU沉積。另一方面,本研究對(duì)NCCT圖中未被偽彩標(biāo)識(shí)的高密度沉積物調(diào)整了最小衰減值,分別在120、100下觀察,觀察其偽彩顏色。這樣設(shè)置的優(yōu)勢(shì)在于它可顯示結(jié)晶小(直徑<2 mm)或含量低(<15%~20%)的尿酸鹽結(jié)晶,而且仍可區(qū)分尿酸鹽結(jié)晶與其他晶體,這是由于即便調(diào)整了最小衰減值,但尿酸鹽結(jié)晶與其他晶體DECT的斜率依然存在差異[16]。這可在一定程度上減少NCCT結(jié)合DECT出現(xiàn)的假陽(yáng)性率。
Strobl等[16]在研究中指出,當(dāng)DECT后處理最小衰減值調(diào)至120時(shí),DECT對(duì)痛風(fēng)尿酸結(jié)晶檢出率與超聲檢出率無(wú)差異。當(dāng)然,當(dāng)最小衰減值為120時(shí),會(huì)出現(xiàn)較多的偽影,主要以塊狀偽影為主,這是因?yàn)榧‰?、韌帶和血管高密度軟組織可編碼為綠色所致。但是,在研究中,我們規(guī)定在最小衰減值調(diào)制120時(shí),只針對(duì)我們之前在NCCT圖中發(fā)現(xiàn)的高密度沉積物進(jìn)行觀察,不關(guān)注其他綠色偽彩部分,進(jìn)而避免因?yàn)闊o(wú)法辨別偽彩而導(dǎo)致的假陽(yáng)性的出現(xiàn)。
在早期痛風(fēng)組真陽(yáng)性及假陰性事后分析中,兩種診斷方法假陰性病例均在尿酸濃度上有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提示早期痛風(fēng)患者尿酸濃度偏高時(shí),可能會(huì)降低DECT對(duì)MSU結(jié)晶的檢出,這與以往研究結(jié)果有所不同[4,17]。處于痛風(fēng)急性發(fā)作期時(shí),由于尿酸從血液中析出沉積于關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)疼痛使腎上腺皮質(zhì)激素及炎性因子增多促進(jìn)尿酸排泄等因素,可降低此期的血尿酸濃度[18]。我們推測(cè)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能前者有關(guān),即患者急性發(fā)作時(shí),DECT檢測(cè)到尿酸鹽結(jié)晶,表示尿酸析出并沉積于關(guān)節(jié),此時(shí)血尿酸水平可能在一定程度上減低,而未檢出到者血尿酸濃度偏高。
本研究具有以下局限性:① 本研究樣本量較少及回顧性研究,可能存在數(shù)據(jù)收集的偏倚;② 本研究的研究對(duì)象都需要進(jìn)行CT掃描檢查,并未統(tǒng)一使用同一設(shè)備,但兩臺(tái)設(shè)備都含有錫濾過(guò)器;③ 我們使用的NCCT圖并非真正傳統(tǒng)CT圖像;④ 本研究收集的數(shù)據(jù)只涉及一個(gè)機(jī)構(gòu)。
綜上所述,DECT能譜純化技術(shù)條件下,DECT偽彩圖結(jié)合NCCT對(duì)第一跖趾關(guān)節(jié)受累的早期痛風(fēng)患者具有較高的診斷性能。對(duì)NCCT圖中無(wú)偽彩高密度沉積物進(jìn)一步調(diào)整最小衰減值進(jìn)行偽彩情況觀察為臨床醫(yī)師對(duì)部分疑似痛風(fēng)患者做出診斷提供參考依據(jù)。