CN109953739A - 测量肝脏脂肪含量的方法及装置 - Google Patents

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CN109953739A CN201711342369.0A CN201711342369A CN109953739A CN 109953739 A CN109953739 A CN 109953739A CN 201711342369 A CN201711342369 A CN 201711342369A CN 109953739 A CN109953739 A CN 109953739A
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liver
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过哲
徐黎
程晓光
田伟
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Abstract

一种测量肝脏脂肪含量的方法及装置，其特征在于所述方法包含以下步骤：步骤1：用配置有固体体模的CT扫描仪对肝脏样本进行定量计算机体层摄影术QCT扫描,扫描图像传至QCT工作站经处理后生成3D图像；步骤2:在矢状面图像中，将3个感兴趣区ROIs置于样本中心,设置检测参数,输出QCT骨密度BMDSample,斜率slope和扫描野一致性校正系数FUC；步骤3：计算肝脏样本的脂肪含量。

Description

测量肝脏脂肪含量的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种脂肪含量的检测方法及装置，特别是涉及一种测量肝脏脂肪含量的方法及装置。
背景技术
非酒精性肝脏脂肪变性(Nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD) 代表了一大类以肝脏内脂肪沉积为特点，与肥胖、糖尿病、高脂血症等代谢异常有关的疾病。全世界普通人群NAFLD的发病率为9-37％，发达国家中 NAFLD是慢性肝病的最常见病因。肝脏活检是评估NAFLD的金标准，但是作为有创性检查，并不适用于高风险人群的疾病筛查和NAFLD受试者的疗效评估。此外活检样本体积小，存在取样差异。
目前可用于NAFLD受试者肝脏脂肪变性评估的影像学方法包括超声波成像(ultrasonography，US),计算机体层摄影术(computed tomography， CT),磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI),以及磁共振波谱成像(magnetic resonancespectroscopy，MRS)。
US作为NAFLD高风险人群筛查的最常用影像检查方法，对于中、重度肝脏脂肪变性具有较高的敏感性和特异性，但是对于轻度肝脏脂肪变性的检出率和NAFLD受试者治疗后效果的评价能力不足，主要原因在于US对操作者依赖性高、缺乏专用的图像后处理系统。US计算机辅助分析有望克服以上缺陷，但是仍需要进一步的临床验证。
CT评估肝脏脂肪变性是通过测量肝组织CT衰减值(Hounsfeld units， HUs)实现，而肝脏与脾脏的CT衰减差值(difference in attenuation between liver and spleen，CTL-S)、肝脏衰减指数(hepatic attenuation index，HAI)、肝脾比值(ratio of hepaticattenuation to splenic attenuation，CTL/S)等CT参数均可用于肝脏脂肪变性的定量评估。但是反映肝脏脂肪含量的CT衰减值与很多因素有关，包括kVp、X线滤过、受检者体型大小和其他可能影响测量感兴趣区域内X线能量的因素。此外脾脏的CT值在不同个体之间有差异，因此，CT评估肝脏脂肪变性在不同受检者间存在差异。
多种MRI技术被用于定量评估肝脏脂肪含量，包括化学位移成像 (chemical-shift imaging，CSI)、脂肪饱和技术和脂肪选择性激发技术。与其他MRI技术相比，氢质子磁共振波谱成像(1H magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS)能够检测到微量脂肪，被认为是最敏感的方法。但是考虑到检查时间长、测量区域小，MRS并非评估肝脏脂肪变性的常规检查方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种灵敏度高、适用范围广、受影响因素少的无创性测量肝脏脂肪含量的方法及装置，尤其是使用本发明提供的校正后的测量方法和装置，可使得所测得的肝脏脂肪含量值均为正数，消除了原来依据ICRU标准制定的公式所产生的负值问题。
本发明提供了一种测量肝脏脂肪含量的方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤1：用配置有固体体模的CT扫描仪对肝脏样本进行定量计算机体层摄影术QCT扫描,扫描图像传至QCT工作站经处理后生成3D图像；
步骤2:在矢状面图像中，将3个感兴趣区ROIs置于样本中心,设置检测参数,输出QCT骨密度BMDSample,斜率slope和扫描野一致性校正系数FUC；步骤3：计算肝脏样本的脂肪含量：
ρSample＝BMDSample/FUC
HULiver＝1047.9+(slope+0.2174)×4.842–999.6
HUFat＝942.9-(slope+0.2174)×31.42–999.6
ρLiver＝HULiver/slope
ρFat＝HUFat/slope
Fat％QCT＝(ρLiver-ρSample)/(ρLiver-ρFat)
其中，BMDSample为三个感兴趣区ROIs测得的BMD的平均值；
ρSample表示：样本的有效骨密度值；
HULiver和HUFat分别为样本中纯肝组织和纯脂肪组织的CT值；
ρLiver和ρFat是指取样组织内纯肝脏组织和纯脂肪的有效密度值；
Fat％QCT即肝脏样本内纯脂肪的体积百分比。
进一步地，所述步骤3中肝脏样本的脂肪含量的计算采用校正后的计算方式：
ρSample＝BMDSample/FUC
HULiver＝1040.13+(slope+0.2174)×21.34–999.6
HUFat＝941.75-(slope+0.2174)×43.72–999.6
ρLiver＝HULiver/slope
ρFat＝HUFat/slope
Fat％QCT＝(ρLiver-ρSample)/(ρLiver-ρFat)
其中，BMDSample为三个感兴趣区ROIs测得的BMD的平均值；
ρSample表示：样本的有效骨密度值；
HULiver和HUFat分别为样本中纯肝组织和纯脂肪组织的CT值；
ρLiver和ρFat是指取样组织内纯肝脏组织和纯脂肪的有效密度值；
Fat％QCT即肝脏样本内纯脂肪的体积百分比。
进一步地，肝脏样本的脂肪含量Fat％＝0.74Fat％QCT+7.272,其中, Fat％QCT为根据权利要求1中采用的QCT扫描所测得的肝脏样本的脂肪含量。
进一步地，所述步骤1中QCT扫描的扫描参数为:螺距0.985；床高 120cm，120KV，125mA；层厚1.0mm，SFOV 500mm。
进一步地，所述步骤2中的检测参数为层厚9mm；层间隔12-18mm；横截面积180-200mm2。
进一步地，所述步骤2中的3个感兴趣区为圆柱形，置于样本中心,任何含有空气、血管或肝内胆管的区域被排除在外。
进一步地，所述样本在扫描过程中隔绝空气。
进一步地，所述方法用于评估脂肪含量分布在0.5-52.6％的肝脏样本。
本发明还提供了一种测量肝脏脂肪含量的装置，包括CT扫描仪，配置于CT扫描仪上的固体体模，配置于CT扫描仪的定量计算机体层摄影QCT 模块，QCT工作站，所述定量计算机体层摄影QCT模块与QCT工作站通过信号耦合,所述QCT工作站包括信号接收模块,图像生成模块，图像处理模块，数据输出模块；配置有固体体模的CT扫描仪对样本进行定量计算机体层摄影术QCT扫描，然后将CT扫描获得的图像传输至QCT工作站的信号接收模块，并经QCT工作站的图像生成模块及图像处理模块将CT扫描获得的Dicom 图像转换为QCT文件，并通过安装在工作站的数据处理模块对图像进行测量，获得QCT骨密度BMDSample,斜率slope和扫描野一致性校正系数FUC，并由数据输出模块输出,其特征在于：所述数据处理模块配置为进行如下处理:
ρSample＝BMDSample/FUC
HULiver＝1047.9+(slope+0.2174)×4.842–999.6
HUFat＝942.9-(slope+0.2174)×31.42–999.6
ρLiver＝HULiver/slope
ρFat＝HUFat/slope
Fat％QCT＝(ρLiver-ρSample)/(ρLiver-ρFat)
其中，BMDSample为三个感兴趣区ROIs测得的BMD的平均值；
ρSample表示：样本的有效骨密度值；
HULiver和HUFat分别为样本中纯肝组织和纯脂肪组织的CT值；
ρLiver和ρFat是指取样组织内纯肝脏组织和纯脂肪的有效密度值；
Fat％QCT即肝脏样本内纯脂肪的体积百分比。
进一步地，所述数据处理模块配置为进行如下处理：
ρSample＝BMDSample/FUC
HULiver＝1040.13+(slope+0.2174)×21.34–999.6
HUFat＝941.75-(slope+0.2174)×43.72–999.6
ρLiver＝HULiver/slope
ρFat＝HUFat/slope
Fat％QCT＝(ρLiver-ρSample)/(ρLiver-ρFat)
其中，BMDSample为三个感兴趣区ROIs测得的BMD的平均值；
ρSample表示：样本的有效骨密度值；
HULiver和HUFat分别为样本中纯肝组织和纯脂肪组织的CT值；
ρLiver和ρFat是指取样组织内纯肝脏组织和纯脂肪的有效密度值；
Fat％QCT即肝脏样本内纯脂肪的体积百分比。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：
1.QCT测量肝脏脂肪含量的方法，通过使用体外校准体模，能够比较不同个体之间的肝脏脂肪含量，并且检测其变化，不受个体差异因素的影响。
2.与金标准(化学萃取法)的检测结果高度相关(r＝0.962,P＜0.001)。可通过方程Fat％Soxhlet＝0.74Fat％QCT+7.272(r2＝0.965,P＜0.001) 对待测肝脏样本的脂肪含量进行预测，准确度高。
3.单次CT扫描获得的QCT数据能够同时测量腰椎BMD、腹部脂肪面积和肝脏脂肪含量，有助于一次完成老年人常见的肝脏脂肪变性、骨质疏松和肥胖相关性疾病的评价。
4.使用常规CT扫描评价肝脏脂肪含量存在的主要争议在于X线辐射危害。在不影响测量准确性的前提下，QCT扫描的辐射剂量可以降至常规肝脏扫描的一半，而缩小扫描范围可进一步降低辐射剂量。
5.校准后的肝脏脂肪含量的检测结果均为正值。避免了检测结果为负值的困扰。
附图说明
图1是本发明实施例1中定量计算机体层摄影QCT测量感兴趣区ROIs 的选取示意图；
图2是本发明实施例1中定量计算机体层摄影QCT与Soxhlet化学萃取法对肝脏样本脂肪含量测量结果箱图；
图3是本发明实施例1中定量计算机体层摄影QCT与Soxhlet化学萃取法对肝脏样本脂肪含量测量结果分布散点图；
图4是本发明实施例2中肝脏脂肪含量定量计算机体层摄影QCT测量示意图.
图5是本发明实施例2中肝脏MR mDixon-quant脂肪分数的磁共振扫描仪测量彩图；
图6是本发明实施例2中Fat％QCT(ICRU)与Fat％QCT(revised)分布散点图；
图7是本发明实施例2中QCT测量结果与MR mDixon-quant测量结果分布散点图；
图8是本发明实施例2中QCT与MR mDixon-quant测量结果一致性分析图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效, 以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的测量肝脏脂肪含量的方法及装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例一
本实施例提供了一种测量肝脏脂肪含量的装置，包括CT扫描仪，配置于CT扫描仪上的固体体模，配置于CT扫描仪的定量计算机体层摄影QCT 模块，QCT工作站，所述定量计算机体层摄影QCT模块与QCT工作站通过信号耦合,所述QCT工作站包括信号接收模块,图像生成模块，图像处理模块，数据输出模块；配置有固体体模的CT扫描仪对样本进行定量计算机体层摄影术QCT扫描，然后将CT扫描获得的图像传输至QCT工作站的信号接收模块，并经QCT工作站的图像生成模块,图像处理模块将CT扫描获得的Dicom 图像转换为QCT文件，并通过安装在工作站的数据处理模块对图像进行测量，获得QCT骨密度BMDSample,斜率slope和扫描野一致性校正系数FUC，并由数据输出模块输出。
本实施例还提供了一种采用上述装置执行如下测量肝脏脂肪含量的方法。该方法以化学萃取法(Soxhlet)作为验证参考标准，使用常规CT扫描仪和QCT体模准确测量肝脏样本的脂肪含量。
1.样本选取
随机购买新鲜动物肝脏，包括5块猪肝、5块鹅肝和10块鸭肝。
2.定量计算机体层摄影术QCT测量肝脏脂肪含量
所有样本在购买当天使用东芝Toshiba Aquilion 80排CT扫描仪 (Toshiba,Tokyo,Japan)和Mindways固体体模(Mindways Software Inc., Austin,TX,USA)进行QCT扫描。样本包埋于两片猪肉中(大小:450×250×50mm)，以模仿腹部软组织，并使样本在扫描过程中隔绝空气。扫描参数如下：螺距0.985，床高120cm，120KV，125mA，层厚1.0mm， FOV(field of view)500mm，标准重建。图像传输至QCT工作站，使用4.2 Version QCT PROthree-dimentional(3D)spine module software (Mindways Software Inc.,Austin,TX,USA)进行分析。软件处理原始数据后自动生成3D图像，在矢状面图像中，将3个圆柱形感兴趣区(regions of interest，ROIs)放置于样本中心，如图1所示，为本实施例中定量计算机体层摄影QCT测量感兴趣区ROI s的选取图。图1a-c为QCT后处理软件自动生成3D图像，图1d-f为在矢状位图像上，在样本中心区域选取3 个ROI，层厚为9mm、层间隔12-18mm、横截面积为180-200mm2。任何含有空气、血管或肝内胆管的区域排除在外。软件自动输出QCT骨密度(BMDSample), 斜率(slope)和扫描野一致性校正系数(field uniformity correction，FUC)。BMDSample值为三个ROIs的BMD平均值。根据Mindways提供的计算公式，样本的脂肪百分比Fat％QCT计算如下：
ρSample＝BMDSample/FUC
HULiver＝1047.9+(slope+0.2174)×4.842–999.6
HUFat＝942.9-(slope+0.2174)×31.42–999.6
ρLiver＝HULiver/slope
ρFat＝HUFat/slope
Fat％QCT＝(ρLiver-ρSample)/(ρLiver-ρFat)
其中，BMDSample为三个感兴趣区ROIs测得的BMD的平均值；
ρSample表示：样本的有效骨密度值；
HULiver和HUFat分别为样本中纯肝组织和纯脂肪组织的CT值；
ρLiver和ρFat是指取样组织内纯肝脏组织和纯脂肪的有效密度值；
Fat％QCT即肝脏样本内纯脂肪的体积百分比。
公式中HULiver和HUFat的数值来源于international commission on radiationunits and measurements(ICRU)Publication 46对正常肝脏组织和正常脂肪组织中平均原子组成的定义，并参照Mindways固体CT校准体模中参考物质的衰减特性进行了标准化处理。
所有QCT扫描和ROIs测量由一位经过培训的放射科医师完成。所有数据间隔一个月由同一位医师重复测量一遍，以评价QCT测量的观察者内差异。
3.化学法测量肝脏脂肪含量
所有样本的化学法测量脂肪含量在国家食品质量安全监督检验中心化学分析室进行，依据肉类和肉制品总脂肪量测定的国家标准采用Soxhlet萃取法完成。
将与QCT测量区域对应的中心部分切下(大小80×30×30mm)，避开血管和肝内胆管区域，在103℃±2℃下烘干、称重。烘干样本的脂肪含量采用Soxhlet化学萃取法进行测量。样本的脂肪百分比以烘干前样本的重量和测量所得的脂肪量进行计算。
4.统计学分析
所有统计学分析采用SPSS(Vers.17.0,SPSS Inc.,Chicago,IL,USA) 完成。QCT测量的观察者内可靠性用组内相关性系数(intraclass correlation coefficients，ICC)进行计算(N＝20)。对所有样本的QCT脂肪百分比测量值(Fat％QCT)与Soxhlet化学萃取法脂肪百分比测量值(Fat％ Soxhlet)的比较采用非参数检验(Wilcoxon)，并计算Spearman相关性系数。采用线性回归分析计算预测方程。检验的显著性水平定义为P＜0.05。
5.结果与结论
同一观察者两次QCT测量的组内相关性系数ICC为0.998(95％可信区间(confidence interval,95％CI):0.995-0.999(P＜0.001)。Soxhlet化学萃取法测得的猪肝、鸭肝和鹅肝的脂肪含量百分比分别为0.5％-2.3％、 7.2％-21％、35％-52.6％，与Soxhlet化学萃取法比较，QCT低估肝脏脂肪含量(如图2所示)。两种方法测量结果差值的均数(±标准差(standard deviation,SD)为-3.51％(±6.93％)，但是两种方法的测量结果之间差异无显著性(P＝0.052)。如图3所示，为本实施例中QCT与Soxhlet化学萃取法对肝脏样本脂肪含量测量结果的分布散点图，两种方法测量结果高度相关(r＝0.962,P＜0.001)。线性回归分析显示Fat％Soxhlet可通过方程Fat％Soxhlet＝0.74Fat％QCT+7.272(r2＝0.965,P＜0.001)进行预测。
使用本发明所提供的QCT测量肝脏脂肪含量的方法，测量肝脏样本得到的脂肪含量与Soxhlet化学萃取法得到的结果高度相关，而且肝脏样本的化学脂肪含量可以通过线性方程由QCT测得的脂肪含量进行预测。
使用常规CT扫描仪和QCT体模可以准确地评估脂肪含量分布为 0.5-52.6％的动物肝脏样本。
实施例二：
采用国际原子能委员会(International Commission on Radiation Units andMeasurements,ICRU)推荐标准制定的公式所得到的部分样本人群肝脏脂肪百分比结果为负值，究其原因,可能是在正常肝脏组织中就含有少量脂肪组织(5-10％)。因此，本实施例对14个健康成人采用双能(80KV， 120KV)定量CT(dual-energy QCT，DEQCT)来确定人体正常肝脏组织的等效密度值,并以此为依据重新校正了换算公式。分别采用两组公式对同一组健康人群进行QCT肝脏脂肪含量测量，分别比较两组QCT测量结果与MR mDixon-qaunt测量结果的一致性和相关性。
1.实施例对象
本实施例对象来自一项大样本、多中心实施例中北京地区人群样本。该项目的入选标准为男性年龄＞50岁，女性年龄＞45岁、绝经。本实施例对象共包括53人，其中男性21人，年龄范围57-83岁，女性32人，年龄范围54-80岁。所有受试者接受检查前均签署了知情同意书。
2.QCT扫描与测量
所有受试者使用东芝Toshiba Aquilion 80排CT扫描仪(Toshiba, Tokyo,Japan)和Mindways 5样本固体体模(Mindways Software Inc., Austin,TX,USA)进行腹部QCT扫描。扫描时受试者采用仰卧位，头先进，体模放置于受试者腰部下方(范围覆盖全腹部)，采用一次屏气扫描，范围从膈面上方1cm至L4椎体下缘。扫描参数：床高120cm，螺距0.985，120KV,125mA,层厚1.0mm，FOV(field of view)50cm，标准算法重建。原始图像传至QCT工作站使用QCT Pro Version 4.2.3(Mindways Software Inc.,Austin,TX,USA)进行分析。如图4为本实施例中肝脏脂肪含量QCT 测量示意图.图4a-c为在自动重建三维(Threedimensional,3D)图像上，选取门静脉右支进入肝脏层面分别于左叶、右前叶和右后叶中心区域选取测量感兴趣区。图4d示出了感兴趣区的横截面积为290-310mm2、层厚为9mm(regions of interest,ROIs),测量时尽量避开肝内血管和胆管。测量得到3个ROI的骨密度值(bone mineral density,BMDSample)、斜率 (slope)和扫描野一致性校正系数(fielduniformity correction，FUC)。
我们首先采用了Mindways提供的换算公式，得到感兴趣的肝脏脂肪含量体积百分比Fat％QCT：
ρSample＝BMDSample/FUC
HULiver＝1047.9+(slope+0.2174)×4.842-999.6
HUFat＝942.9-(slope+0.2174)×43.72-999.6
ρLiver＝HULiver/slope
ρFat＝HUFat/slope
Fat％QCT＝(ρLiver-ρSample)/(ρLiver–ρFat)
在上述公式中，ρSample是取样组织的有效体积骨密度值，HULiver和HUFat分别指取样组织内纯肝脏组织和纯脂肪的CT值，ρLiver和ρFat是指取样组织内纯肝脏组织和纯脂肪的有效密度值，β即取样组织内纯脂肪的体积百分比。
公式中HULiver和HUFat的数值来源于ICRU第46号报告中对肝脏组织和脂肪组织的平均原子组成的定义。使用该组公式测得的肝脏脂肪百分比记为 Fat％QCT(ICRU)。
本实施例通过对14名健康志愿者进行双能量(80KV和120KV)QCT扫描，获得了正常肝脏组织的等效密度值，并依据动物脂肪中脂肪酸链的原子组成重新计算了脂肪组织的等效密度值。校正后的公式为：
ρSample＝BMDSample/FUC
HULiver＝1040.13+(slope+0.2174)×21.34-999.6
HUFat＝941.75-(slope+0.2174)×43.72-999.6
ρLiver＝HULiver/slope
ρFat＝HUFat/slope
Fat％QCT＝(ρLiver-ρSample)/(ρLiver–ρFat)
使用该组公式测得的肝脏脂肪百分比记为Fat％QCT(revised)。所有QCT扫描和测量由同一位操作者完成，取3个ROI(左叶、右前叶、右后叶)测量值的平均值为QCT测量结果。
3.MR mDxion-quant扫描及测量
在QCT扫描的同一天，所有受试者接受MR mDixon-quant扫描。扫描使用的是飞利浦Ingenia 3.0T磁共振扫描仪(Philips Healthcare,Best,The Netherlands)，32通道dSTorso体部线圈，选择6回波 Dixon-quant(6E-mDixon)梯度回波序列，扫描参数包括：flipangle(FA) ＝3°，repetition time(TR)＝8.1ms，first echo time(TE1)＝1.33ms， echotime shift(ΔTE)＝1.3ms，field of view(FOV)＝360×330× 120mm3，voxel size＝2.5×2.5×3mm3，slices＝40，SENSE＝2， number of signal acquired(NSA)＝1。所有数据传输至工作站使用ISP software(Version 7,Philips Healthcare,Best,The Netherlands)进行测量。如图5所示，为肝脏MR mDixon-quant脂肪分数磁共振扫描仪测量彩图，在脂肪分数彩图上，选取门静脉右支进入肝脏层面分别测量右前叶、右后叶及左叶中心区域的脂肪分数，ROI横截面积为290-310mm2，测量时尽量避开肝内血管和胆管，测量结果记为Fat％mDixon-quant。所有MR mDxion-quant 扫描及测量由同一位操作者完成，取3个ROI(左叶、右前叶、右后叶)测量值的平均值为MR mDixon-quant测量结果。
4.统计学分析
使用SPSS Statistics 17.0(SPSS Inc.,Chicago,IL,USA)进行统计学分析。符合正态分布的变量记录为均数±标准差(mean±standard deviation，SD)，不符合正态分布的变量记录为中位数(下四分位数，上四分位数)(median(P25，P75))。男女组之间正态分布变量比较使用独立样本t检验(Student t Test)，非正态分布变量比较使用独立样本秩和检验(Mann-Whitney Test)。计算总体样本两组QCT结果之间的相关性系数 (Pearson)和线性回归方程，使用相关样本秩和检验(Wilcoxon Test) 和Bland-Altman比较两组QCT结果与MR mDixon-quant测量结果之间的一致性，并计算相关性系数(Spearmen)。显著性水平定义为P≤0.05。
5.结果与结论
所有实施例对象的基本特征和肝脏脂肪含量测量值列于下表1，男、女两组之间无明显年龄差异。两种QCT测量结果以及MR mDixon-quant测量结果均显示，该实施例中男性与女性肝脏脂肪含量无明显差异。总体样本的Fat％QCT(ICRU)和Fat％QCT(revised)平均值(±SD)分别为-0.09％(±4.88％)和 8.66％(±4.41％)，Fat％mDixon-quant的中位数(P25，P75)为4.4％(3.22％，7.99％)。采用校正前的公式测量结果中有30例(56.6％)为负值，而采用校正后的公式结果全部为正值。
如图6所示，为Fat％QCT(ICRU)与Fat％QCT(revised)的分布散点图，Fat％QCT(ICRU)与Fat％QCT(revised)之间存在线性关系，线性方程为Fat％QCT(revised)＝0.9027Fat％QCT(ICRU)+8.743(r2＝0.9996,P≤0.01)。总体样本的Fat％QCT(ICRU)显著低于Fat％mDixon-quant(P≤0.01)，平均差值(±SD)为-6.42％(±2.44％)，两者差值的大小与测量值的大小无关(r＝0.211,P＝0.13)(图7a)，Fat％QCT(ICRU)与Fat％mDixon-quant中等程度相关(r＝0.707，P≤0.01)(图8a)。而总体样本的Fat％QCT(revised)显著高于Fat％mDixon-quant(P≤0.01),平均差值(±SD)为2.33％(±2.36％)，两者差值的大小同样与测量值的大小无关(r＝-0.14, P＝0.92)(图4b)，Fat％QCT(revised)与Fat％mDixon-quant的相关程度(r＝0.708， P≤0.01)和Fat％QCT(ICRU)与Fat％mDixon-quant的相关程度近似(图8b)。
表1.男性组与女性组年龄、肝脏脂肪含量测量值比较
﹟变量符合正态分布，记录为mean±sd；
﹡变量不符合正态分布，记录为median(P25，P75)
本实施例对一组健康人群分别采用两种QCT计算公式测定肝脏脂肪含量，并将两组QCT数据分别与MR mDixon-quant测定的肝脏脂肪含量进行比较。结果显示以ICRU推荐数值为标准的计算公式测定的肝脏脂肪含量不仅明显低于MR mDixon-quant测得的数值，而且其数值大部分为负数。修正后的计算公式测定的肝脏脂肪含量虽然高于MR mDixon-quant测得的数值，但是两种方法的绝对差值很小。两种QCT计算公式测得的结果之间高度相关，并且与MR mDixon-quant测得的结果之间均为中等程度相关，相关性系数近似。
QCT测量肝脏脂肪含量的原理是将肝脏组织视为纯脂肪和纯肝脏组织两种成分的混合物，而纯脂肪和纯肝脏组织又可被转换为由一定比例的H2O 和K2HPO4所构成，测量感兴趣内的CT衰减系数可通过外在体模的校准转换为 H2O和K2HPO4的比例，并进一步依据公式转换为纯脂肪和纯肝脏组织的体积比。依据ICRU Report 46对脂肪组织和除脂肪组织原子组成的定义，纯脂肪组织的等效密度值为942.9mg/cm3H2O加-43.72mg/cm3K2HPO4，纯肝脏组织的等效密度值为1047.9mg/cm3H2O加4.84mg/cm3K2HPO4。100％脂肪指的是纯脂肪而非脂肪组织，仅含有水和脂肪细胞。我们依据动物脂肪中脂肪酸链的原子组成重新计算了纯脂肪组织的等效密度值，结果为941.75 mg/cm3H2O加-43.72mg/cm3K2HPO4。由于I CRU定义的除脂肪组织内可能含有少量脂肪组织(5～10％)，为了获得纯肝脏组织的等效密度值，我们对14名健康志愿者进行了双能量(80KV和120KV)QCT扫描，最终得到的纯肝脏组织的等效密度值为1040.13mg/cm3H2O加21.34mg/cm3K2HPO4。使用校正后的公式，所有实施例对象的肝脏脂肪含量QCT测量值均为正数，消除了原来依据ICRU标准制定的公式所产生的负值问题。与原来公式相比，新公式测得的结果与MR mDixon-quant结果之间的差异非常小，而与MR mDixon-quant结果之间的相关性并未改变。
就测量原理而言，QCT测量的是一定体积肝脏组织内脂肪所占的体积百分比，而MRmDixon-quant测量的是肝脏组织内脂肪所含氢质子的数量占脂肪与水所含氢质子总数的百分比，因此两种影像学测量方法从不同角度对肝脏脂肪含量进行定量，结果存在差异以及相关性有限并不意外。而测量方法本身固有的一些不足可能也会影响测量结果的准确性。本实施例所采用的单能量CT检查，将肝脏视为由纯脂肪和纯肝脏组织两种成分组成。但是，事实上肝脏内可能含有其他成分，比如铁。肝脏组织内不同程度的铁沉积有可能对脂肪定量结果产生影响，比如过多的铁会降低脂肪含量测量结果。而MR mDixon-quant是一种非常复杂的技术，受很多因素的影响。首先，MR mDixon-quant无法测量大分子量蛋白质以及固态或半固态蛋白质内的氢质子信号。此外，MR mDixon-quant默认脂肪和水有相似的T2*值，事实上肝脏组织内脂肪的T2*值(≥200ms)明显比水的T2*值(60ms)长，这将会导致脂肪信号的权重增加，而最终测得的脂肪百分比亦会增高。
本实施例表明，与MR mDixon-quant测量结果比较，使用重新校正计算公式的QCT能够准确测量肝脏脂肪含量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种测量肝脏脂肪含量的方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤1：用配置有固体体模的CT扫描仪对肝脏样本进行定量计算机体层摄影术QCT扫描,扫描图像传至QCT工作站经处理后生成3D图像；
步骤2:在矢状面图像中，将3个感兴趣区ROIs置于样本中心,设置检测参数,输出QCT骨密度BMDSample,斜率slope和扫描野一致性校正系数FUC；
步骤3：计算肝脏样本的脂肪含量：
ρSample＝BMDSample/FUC
HULiver＝1047.9+(slope+0.2174)×4.842–999.6
HUFat＝942.9-(slope+0.2174)×31.42–999.6
ρLiver＝HULiver/slope
ρFat＝HUFat/slope
Fat％QCT＝(ρLiver-ρSample)/(ρLiver-ρFat)
其中，BMDSample为三个感兴趣区ROIs测得的BMD的平均值；
ρSample表示：样本的有效骨密度值；
HULiver和HUFat分别为样本中纯肝组织和纯脂肪组织的CT值；
ρLiver和ρFat是指取样组织内纯肝脏组织和纯脂肪的有效密度值；
Fat％QCT即肝脏样本内纯脂肪的体积百分比。
2.根据权利要求1所述的测量肝脏脂肪含量的方法,其特征在于所述步骤3中肝脏样本的脂肪含量的计算采用校正后的计算方式：
ρSample＝BMDSample/FUC
HULiver＝1040.13+(slope+0.2174)×21.34–999.6
HUFat＝941.75-(slope+0.2174)×43.72–999.6
ρLiver＝HULiver/slope
ρFat＝HUFat/slope
Fat％QCT＝(ρLiver-ρSample)/(ρLiver-ρFat)
其中，BMDSample为三个感兴趣区ROIs测得的BMD的平均值；
ρSample表示：样本的有效骨密度值；
HULiver和HUFat分别为样本中纯肝组织和纯脂肪组织的CT值；
ρLiver和ρFat是指取样组织内纯肝脏组织和纯脂肪的有效密度值；
Fat％QCT即肝脏样本内纯脂肪的体积百分比。
3.根据权利要求1或2所述的测量肝脏脂肪含量的方法,其特征在于肝脏样本的脂肪含量Fat％＝0.74Fat％QCT+7.272,其中,Fat％QCT为根据权利要求1中采用的QCT扫描所测得的肝脏样本的脂肪含量。
4.根据权利要求3所述的测量肝脏脂肪含量的方法,其特征在于所述步骤1中QCT扫描的扫描参数为:螺距0.985；床高120cm，120KV，125mA；层厚1.0mm，SFOV 500mm。
5.根据权利要求3所述的测量肝脏脂肪含量的方法,其特征在于所述步骤2中的检测参数为层厚9mm；层间隔12-18mm；横截面积180-200mm2。
6.根据权利要求3所述的测量肝脏脂肪含量的方法,其特征在于所述步骤2中的3个感兴趣区为圆柱形，置于样本中心,任何含有空气、血管或肝内胆管的区域被排除在外。
7.根据权利要求6所述的测量肝脏脂肪含量的方法,其特征在于所述样本在扫描过程中隔绝空气。
8.根据权利要求3任意一项所述的测量肝脏脂肪含量的方法,其特征在于所述方法用于评估脂肪含量分布在0.5-52.6％的肝脏样本。
9.一种测量肝脏脂肪含量的装置，包括CT扫描仪，配置于CT扫描仪上的固体体模，配置于CT扫描仪的定量计算机体层摄影QCT模块，QCT工作站，所述定量计算机体层摄影QCT模块与QCT工作站通过信号耦合,所述QCT工作站包括信号接收模块,图像生成模块，图像处理模块，数据输出模块；配置有固体体模的CT扫描仪对样本进行定量计算机体层摄影术QCT扫描，然后将CT扫描获得的图像传输至QCT工作站的信号接收模块，并经QCT工作站的图像生成模块及图像处理模块将CT扫描获得的Dicom图像转换为QCT文件，并通过安装在工作站的数据处理模块对图像进行测量，获得QCT骨密度BMDSample,斜率slope和扫描野一致性校正系数FUC，并由数据输出模块输出,其特征在于：所述数据处理模块配置为进行如下处理:
ρSample＝BMDSample/FUC
HULiver＝1047.9+(slope+0.2174)×4.842–999.6
HUFat＝942.9-(slope+0.2174)×31.42–999.6
ρLiver＝HULiver/slope
ρFat＝HUFat/slope
Fat％QCT＝(ρLiver-ρSample)/(ρLiver-ρFat)
其中，BMDSample为三个感兴趣区ROIs测得的BMD的平均值；
ρSample表示：样本的有效骨密度值；
HULiver和HUFat分别为样本中纯肝组织和纯脂肪组织的CT值；
ρLiver和ρFat是指取样组织内纯肝脏组织和纯脂肪的有效密度值；
Fat％QCT即肝脏样本内纯脂肪的体积百分比。
10.根据权利要求9所述的测量肝脏脂肪含量的装置，其特征在于所述数据处理模块配置为进行如下处理：
ρSample＝BMDSample/FUC
HULiver＝1040.13+(slope+0.2174)×21.34–999.6
HUFat＝941.75-(slope+0.2174)×43.72–999.6
ρLiver＝HULiver/slope
ρFat＝HUFat/slope
Fat％QCT＝(ρLiver-ρSample)/(ρLiver-ρFat)
其中，BMDSample为三个感兴趣区ROIs测得的BMD的平均值；
ρSample表示：样本的有效骨密度值；
HULiver和HUFat分别为样本中纯肝组织和纯脂肪组织的CT值；
ρLiver和ρFat是指取样组织内纯肝脏组织和纯脂肪的有效密度值；
Fat％QCT即肝脏样本内纯脂肪的体积百分比。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115067909A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 中国民用航空总局第二研究所 基于生物信息数据处理的远程塔台人因工效确定方法
CN117192456A (zh) * 2023-08-16 2023-12-08 中南大学湘雅三医院 一种用于检测脂肪含量的磁共振模型及其构建方法、验证方法和应用

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030095695A1 (en) * 2001-11-21 2003-05-22 Arnold Ben A. Hybrid calibration of tissue densities in computerized tomography
US20080013813A1 (en) * 2006-07-12 2008-01-17 General Electric Company Methods and apparatus for BMD measuring
JP2012040160A (ja) * 2010-08-19 2012-03-01 Hitachi Aloka Medical Ltd Ｘ線ｃｔ装置
US8186880B1 (en) * 2008-11-27 2012-05-29 Arnold Ben A Extended and fixed INTable simultaneously imaged calibration and correction methods and references for 3-D imaging devices
US8309910B2 (en) * 2010-12-15 2012-11-13 General Electric Company Phantom for spectral CT image system calibration
CN102940503A (zh) * 2012-10-31 2013-02-27 东北大学 一种用于口腔ct系统的测量颌骨密度的装置及方法
US20140376701A1 (en) * 2013-06-21 2014-12-25 O.N.Diagnostics, LLC Quantitative phantomless calibration of computed tomography scans
CN104582578A (zh) * 2012-06-07 2015-04-29 约翰霍普金斯大学 定量校准系统在计算机断层成像扫描仪中的集成
CN206714766U (zh) * 2016-11-18 2017-12-08 北京积水潭医院 一种肝脏脂肪含量qct测量的体表标记带

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030095695A1 (en) * 2001-11-21 2003-05-22 Arnold Ben A. Hybrid calibration of tissue densities in computerized tomography
US7292721B2 (en) * 2001-11-21 2007-11-06 Arnold Ben A Calibration of tissue densities in computerized tomography
US20080013813A1 (en) * 2006-07-12 2008-01-17 General Electric Company Methods and apparatus for BMD measuring
US8186880B1 (en) * 2008-11-27 2012-05-29 Arnold Ben A Extended and fixed INTable simultaneously imaged calibration and correction methods and references for 3-D imaging devices
JP2012040160A (ja) * 2010-08-19 2012-03-01 Hitachi Aloka Medical Ltd Ｘ線ｃｔ装置
US8309910B2 (en) * 2010-12-15 2012-11-13 General Electric Company Phantom for spectral CT image system calibration
CN104582578A (zh) * 2012-06-07 2015-04-29 约翰霍普金斯大学 定量校准系统在计算机断层成像扫描仪中的集成
CN102940503A (zh) * 2012-10-31 2013-02-27 东北大学 一种用于口腔ct系统的测量颌骨密度的装置及方法
US20140376701A1 (en) * 2013-06-21 2014-12-25 O.N.Diagnostics, LLC Quantitative phantomless calibration of computed tomography scans
CN206714766U (zh) * 2016-11-18 2017-12-08 北京积水潭医院 一种肝脏脂肪含量qct测量的体表标记带

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐黎等: "定量CT与MRmDixon-quant测量肝脏脂肪含量的相关性研究", 《放射学实践》 *
徐黎等: "定量CT测量动物肝脏脂肪含量的实验研究", 《放射学实践》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115067909A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 中国民用航空总局第二研究所 基于生物信息数据处理的远程塔台人因工效确定方法
CN117192456A (zh) * 2023-08-16 2023-12-08 中南大学湘雅三医院 一种用于检测脂肪含量的磁共振模型及其构建方法、验证方法和应用

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