能譜CT測量活體甲狀腺碘含量及其準確性的研究

何磊，柳溪，陳英敏，劉蓉輝，賈秀川，康林

(1.河北省人民醫院醫學影像科，2.河北省人民醫院病理科，河北 石家莊　050051)

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能譜CT測量活體甲狀腺碘含量及其準確性的研究

何磊1，柳溪1，陳英敏1，劉蓉輝1，賈秀川1，康林2

(1.河北省人民醫院醫學影像科，2.河北省人民醫院病理科，河北 石家莊050051)

目的：利用能譜CT基物質成像技術測量活體甲狀腺碘含量的正常值，并對其準確性進行研究。方法：對76例疑頸部或甲狀腺疾病患者進行能譜CT掃描。利用GSIViewer瀏覽器處理，取得甲狀腺組織的最佳對比噪聲比對應的單能量值，測量甲狀腺的碘密度值、水密度值。另外收集35例結節性甲狀腺腫手術離體標本,選取結節旁正常甲狀腺組織，利用砷鈰催化分光光度法測量標本碘含量，并分別研究其與碘密度值、水密度值的相關性。結果：男性與女性的碘密度值分別為(1.57±0.58)mg/mL、(1.39±0.64)mg/mL，差異有統計學意義(P<0.05)。除40～60歲組與>60歲組比較碘密度值差異無統計學意義外(P>0.05)，其余各組比較均有統計學意義(P<0.05和P<0.01)。結節性甲狀腺腫組的離體標本最佳Kev碘密度值(0.28 ～2.31)mg/mL,平均(1.38±0.56)mg/mL，與離體標本碘含量[(0.173～0.64 )mg/g，平均(0.357±0.064)mg/g]有相關性(r=0.820,P<0.01)； CT值為58.12～129.78 HU,平均(94.02±20.37)HU，與離體標本碘含量有相關性(r=0.754,P<0.01)；水密度值為(1 040.73～ 1 067.17)mg/mL,平均(1 055.93±11.16)mg/mL，與離體標本碘含量未見相關(r=0.064,P>0.05)。結論：寶石能譜CT成像可更直接、更準確地測量活體甲狀腺碘濃度，從而為診斷甲狀腺病變提供參考。

體層攝影術；X線計算機；甲狀腺；碘密度；能譜成像

正常甲狀腺具有攝碘功能，人體中20%的碘存在于甲狀腺中，碘攝入量的過高或過低都會導致甲狀腺疾病，通過測量甲狀腺碘濃度，可以反映近期碘的攝入量及身體內碘的儲存量[1]，因此準確測量甲狀腺碘濃度對診斷甲狀腺疾病有重要意義。本研究運用寶石能譜CT基物質分離技術直接獲取甲狀腺碘、水密度值，并與砷鈰催化分光光度法測量的手術離體標本碘含量進行對比，評價甲狀腺碘密度值是否能準確反映活體甲狀腺的碘含量。

1　資料與方法

1.1一般資料

選擇2012年5月1日至2013年5月30日接受GSI檢查的疑頸部或甲狀腺疾病患者共76例入組。包括男性29例，女性47例，年齡范圍19～78歲，平均年齡(50.7±13.6)歲。按年齡將患者分為3組：<40歲組、40～60歲組、>60歲組。排除甲狀腺疾病及功能異常者。另收集2012年5月1日至2013年5月30日經手術病理證實為結節性甲狀腺腫患者35例，包括男性13例，女性22例，年齡范圍24～65歲，平均年齡(43.7±11.3)歲。上述所有病例均要求近期測量甲狀腺激素TSH、T3、T4、TT3、TT4正常，近期未服用甲狀腺制劑、含碘藥物、特殊食物(如紫菜、海帶、海苔等)。

1.2CT檢查方法

病例的CT掃描均使用美國GE公司的Discovery CT750 HD掃描機，使用GSI單能模式：140 kVp和80 kVp電壓0.5 ms瞬時切換，管電流600 mA，球管旋轉速度0.5 s/rot。FOV 10 cm×10cm，層厚0.625 mm，層間0.625 mm，螺距0.984∶1。病人仰臥、頸過仰，囑病人肩部盡量下沉，以盡可能減少肩部硬化偽影影響，掃描前訓練患者呼吸與屏氣，禁吞咽。掃描范圍自下頜部至縱膈上部。

1.3測量

所得圖像均在專業高級工作站(AW，GE Healthcare)進行測量，用GSI Viewer重建，重建出140kVp混合能量圖像，測量甲狀腺的CT值。采用基物質成像技術，獲得碘基圖像，并通過CNR曲線[CNR=(CT1-CT2)/SD，CT1為甲狀腺CT值，CT2為同層面胸鎖乳突肌CT值，SD為相應層面背景噪聲值][2]得出最佳CNR相對應的單能量值。獲得最佳單能量值碘基圖和水基圖，并進行定量分析。在密度相對均勻(無異常密度且無肩部硬化偽影)的甲狀腺上極劃定感興趣區(ROIs)，平均面積為50 mm2。每葉取3個點，分別測量碘密度值與水密度值，并取均值(圖1)。

1.4手術標本碘測定方法

標本選取避開甲狀腺結節的正常甲狀腺組織約10 g左右，剪成肉糜，加冷去離子水1 mL，制備組織勻漿，經1 h 100℃過硫酸銨消化后液體澄清，說明組織勻漿消化完全，采用砷鈰催化分光光度法測定碘含量[2]，測定結果以單位質量甲狀腺中碘含量表示(mg/g)。

1.5統計學分析

統計分析采用SPSS 13.0統計學軟件，采用線性回歸分析來判定最佳Kev測量的碘密度值、水密度值與離體標本碘含量是否有相關性。不同年齡組之間的碘密度值、水密度值比較采用單因素方差分析，不同性別的碘密度值、水密度值比較采用獨立樣本t檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1不同性別患者的碘密度值和水密度值比較

男性與女性的最佳Kev碘密度值分別為1.57±0.58 mg/mL、1.39±0.64 mg/mL，差異有統計學意義(t=2.57，P<0.05)。水密度值分別為1 062.59±15.05 mg/mL、1 059.46±11.59 mg/mL，差異無統計學意義(t=0.38，P=0.795)。

2.2不同年齡組患者的碘密度值和水密度值比較

各年齡組甲狀腺碘密度及水密度測定值見表1，<40歲組分別與40～60歲、>60歲組比較，碘密度值差異均有統計學意義(P<0.05和P<0.01)。40～60歲組與>60歲組比較，碘密度值差異無統計學意義(P>0.05)。各組間比較水密度值差異均無統計學意義(P>0.05)。

表1　不同年齡組患者的碘密度值及水密度值比較

2.3離體標本碘含量與碘密度值、CT值、水密度值的相關性分析

35例結節性甲狀腺腫患者的離體標本碘含量0.173～0.64 mg/g，平均(0.357±0.064)mg/g。最佳Kev碘密度值0.28 ～2.31 mg/mL，平均(1.38±0.56)mg/mL，與離體標本碘含量有相關性(r=0.820,P<0.01)； CT值為58.12～129.78 HU，平均(94.02±20.37)HU，與離體標本碘含量有相關性(r=0.754,P<0.01)；水密度值為1 040.73～1 067.17 mg/mL,平均(1 055.93±11.16 )mg/mL，與離體標本碘含量未見相關(r=0.064,P>0.05)。(圖2)

3　討論

傳統X線采集信息基于混合能量，產生的CT值不夠精準，也不能夠進行物質的分離測量。而CT能譜成像時，采用的是單源雙能量技術, 寶石CT引入的能譜成像技術由能量成像躍變為能譜成像，突破了常規CT診斷模式——僅依靠CT值單參數成像的局限性，將5維空間(x、y、z、時間和能量)多參數成像模式帶入CT診斷[3]。能譜CT通過X線高低兩種能量高速切換，能夠測量出物質的X線衰減系數，可以進一步將這種衰減系數轉化為會產生同樣衰減的兩種物質的密度，這樣的過程稱之為物質組成分析與物質的分離[4]，這就是能譜成像物質分離的基本原理。通常來講，衰減高低不同的物質會選擇成對的基質，得出不同基物質對(如水、鈣、碘等)的圖像。

正常甲狀腺具有攝碘功能，人體中20%的碘存在于甲狀腺，碘攝入量與甲狀腺功能關系呈“U”形曲線，攝入的碘量過高或過低都會導致甲狀腺功能異常[5]。以往測量尿碘和甲狀腺吸碘率來反映體內碘水平，但此兩種方法易受到飲食中含碘量的影響。因為無機碘很容易被甲狀腺攝取、也很容易被腎臟清除[6]，故測量一次隨機尿樣尿碘量較高或及甲狀腺吸碘率較低并不能絕對認為機體不缺碘。測甲狀腺的碘含量反映機體平均碘攝入量，故而比測量尿碘和甲狀腺吸碘率更能真實客觀反映體內碘水平。張新船等[7]用CT值換算方法來測定甲狀腺的碘濃度，但成像所用X線并非單能量，而是有一定能譜范圍的能量束，不可避免的會導致CT值的不準確，進而影響各種定量診斷。而本研究寶石能譜CT成像運用物質分離原理，利用物質分離得到碘基圖像和水基圖像，可準確測量甲狀腺內碘、水密度值，有效地避免了CT值不準確而引起的誤差，客觀真實地反映了甲狀腺碘濃度及體內碘水平。本研究發現最佳Kev的碘密度值和CT值均與離體標本碘含量有相關性，但r值分別為0.820和0.754,說明最佳Kev的碘密度值與離體標本碘含量相關性更高，反映甲狀腺碘濃度更準確,也客觀的印證了上述觀點。

以往Zhang等[8]研究表明，GSI可以準確、客觀地測量不同比例碘溶液的碘濃度，可以用于定量分析，為臨床應用能譜成像來測量甲狀腺碘濃度提供了理論依據。但活體甲狀腺組織結構比較復雜，不同于單純的碘溶液，尚未有研究證明能譜CT測量活體甲狀腺碘濃度的準確性，本研究通過實驗數據證明能譜CT測量的甲狀腺碘濃度值、CT值與離體標本碘含量有較高相關性，證明GSI可以客觀真實地反映甲狀腺碘濃度及體內碘水平。本研究顯示甲狀腺水濃度值與離體標本碘含量無相關性，究其原因可能是甲狀腺激素是以碘和酪氨酸為原料在甲狀腺腺細胞內合成的，而甲狀腺的水濃度值取決于細胞間血管密度，與甲狀腺腺細胞內碘含量無明顯關系，故水濃度值與離體標本碘含量無相關性。

本研究通過測量正常人甲狀腺碘含量，發現男性與女性的碘密度值分別為(1.57±0.58)mg/mL、(1.39±0.64)mg/mL，差異有統計學意義。此碘密度值結果與邵偉光等[9]研究結果較為一致，與孫博等[10]研究結果不一致，分析原因可能是孫博等采用結節性甲狀腺腫病人作為統計對象，患者長期處于缺碘或相對缺碘環境是結節性甲狀腺腫常見的病因，所以即使甲狀腺激素測量正常，甲狀腺的碘含量也可能處于相對較低的水平，故其測得的碘密度值較低。而且甲狀腺碘含量值是否存在地域差異對實驗結果產生影響也尚待證實。

本研究還發現隨年齡增加甲狀腺碘密度呈現逐漸下降趨勢，<40歲組分別與40～60歲、>60歲組比較，碘密度值差異均有統計學意義(P<0.05和P<0.01)。40～60歲組與>60歲組比較，碘密度值差異無統計學意義(P>0.05)。各組間比較水密度值差異均無統計學意義(P>0.05)。此研究結果與邵偉光等[9]研究結果較為一致。王中麗等[11]研究，隨著大鼠增齡，甲狀腺被膜增厚，脂肪細胞增多，濾泡間結締組織增加，毛細血管仍很豐富，甲狀腺內不能碘化甲狀腺球蛋白的“冷”濾泡細胞增多，甲狀腺球蛋白的量也逐漸下降，從而出現甲狀腺攝取和貯存碘的能力的下降，毛細血管仍很豐富，可能導致水密度值無明顯差異，這可能就為本研究結論的病理生理基礎。

本實驗結果表明，可以利用GSI技術CT掃描得到甲狀腺碘基圖像，并且在基物質圖像上準確地測量碘含量，為將GSI碘濃度測量應用于診斷甲狀腺病變性質提供了有力基礎，為甲狀腺CT研究開拓了新的思維方向和思路。

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[11]王中麗，羅善云，談新提，等.增齡對大鼠甲狀腺組織結構及功能的影響[J].武漢大學學報，醫學版，2003,24(4)：343-346.

(學術編輯：陳天武)

本刊網址：http：//www.nsmc.edu.cn作者投稿系統：http：//noth.cbpt.cnki.net郵箱：xuebao@nsmc.edu.cn

Study on the gemstone spectral imaging of thyroid iodine content measurement in vivo and its accuracy

HE Lei1,LIU Xi1,CHEN Ying-min1,LIU Rong-hui1,JIA Xiu-chuan1,KANG Lin2

(1.DepartmentofRadiology;2.DepartmentofPathology,HebeiGeneralHospital,Shijiazhuang050051,Hebei,China)

Objective：To measure the iodine concentration of the living the normal value base on material imaging measurement,and to study its accuracy.Methods：Total of 76 cases of suspected cervical or thyroid disease underwent gemstone spectral imaging.Then the imagine data were transmitted to AW 4.4 station to obtain monochromatic images of optimal contrast to-noise ratio (CNR) and iodion-based images with GSI Viewer.Iodine, water concentration of ROl in thyroid tissue was measured.In addition，35 cases of surgical specimens of nodular goiter were collected,and select normal thyroid tissue of adjacent nodules.The iodine content of samples was measured by As-Ce-Catalytic spectrophotometry.Relationship between iodine and water concentration with it were analyzed.Results：The difference of iodine concentration between male and female patients was statistically significant (P<0.05).There was no statistical difference between 40-60 group and >60 group(P>0.05)，while differences between other groups were statistically significant (P<0.05 andP<0.01).The comparison among groups of water concentration were not statistically significant(P>0.05).In nodular goiter group,the iodine concentration of isolated specimen is 0.173-0.64 mg/g，mean(0.357±0.064)mg/g.Statistical analysis showed correlation (r=0.820，P<0.01)between iodine concentration (0.28-2.31 mg/mL,mean(1.38±0.56)mg/mL) and the iodine concentration of isolated specimen.There was no correlation(r=0.064,P>0.05) between water concentration (1 040.73-1 067.17 mg/mL,mean(1 055.93±11.16)mg/mL) and the iodine concentration of isolated specimen.Conclusion：Gemstone spectral imaging can be more direct and more accurate quantifying of iodine concentration of normal thyroid.This can provide reference for the diagnosis of thyroid diseases.

Tomography;X-ray computed;Thyroid;Iodine concentration;Gemstone spectral imagine

10.3969/j.issn.1005-3697.2016.05.034

2015-01-05

何磊(1981-)，女，主治醫師。E-mail:helei198104@sina.com

陳英敏，E-mail：hbghyingxiang@126.com

時間：2016-10-2511∶31

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20161014.1716.068.html

1005-3697(2016)05-0741-04

R581

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