成都华西华科研究所分析定量CT  QCT肝脏脂肪含量检测 测量动物肝脏脂肪含量的实验研究

【摘要】目的：以Soxhlet化学萃取法的测量结果为参考标准，探讨定量CT(QCT)对离体动物肝脏标本脂肠含量测 量的准确性。方法：选取5块猪肝、5块鹅肝和10块鸭肝，分别使用QCT和Soxhlet化学萃取法测量每个样本的脂肪含量。

对QCT测得的肝脏脂肠含量（Fat%Q)和Soxhlet化学萃取法测得的肝脏脂肠含量（Fat%S)进行比较，并使用线性回归分 析研究Fat%Q与Fat%S之间的关系。结果：Soxhlet化学萃取法测得的猪肝、鸭肝和鹅肝的脂肪含量分别为0.5%〜 2.3%、7.2%〜21.0%和35.0%〜52.6%，QCT测得的肝脏脂肪含量低于Soxhlet化学萃取法，但两种方法的测量结果 差异无统计学意义（P= 0.052)两种方法的测量结果高度相关（= 0.962，_P<0.001)，Fat%S可以通过线性方程Fat%S =0.74，F_at%Q+7.272 (r = 0.965，_P< 0.001)进行预测。结论：以化学Soxhlet萃取法作为验证参考标准，使用常规CT 和QCT体模能够准确测量离体动物肝脏样本的脂肪含量。

【关键词】肝脏脂肪含量；QCT肝脏脂肪含量检测;体层摄影术，X线计算机；Soxhlet化学萃取法 【中图分类号】R575.5; R814.42

[目的]研究定量计算动物肝脏脂肪含量的方法。

用化学索氏提取技术作为标准参照物进行体层摄影（QCT）。方法：五只猪肝，5只鹅。

取肝脏和10只鸭肝脏，分别用QCT肝脏脂肪含量检测和化学索氏提取法测定。

每个样品的脂肪含量。用QCT（FAT %QCT）和Soxhlet化学法测定所有样品的脂肪百分比

比较了提取率（脂肪% SoxHeLe）。采用线性回归分析法检测脂肪百分比QCT与脂肪百分率SoxHeLe的关系。

化学提取率为0。5%到2。3%，7。2%到21%，35%到52。6%。QCT测得的肝脏脂肪含量低于化学索氏提取法测得的脂肪含量，但两种方法的结果差异无统计学意义（P＝0）。052）。两个测量高度相关（r＝0）。962，P＜0。001）。脂肪%SOXHLET可由FAT %QCT预测，方程为：FAT %SoxHeLe＝0.74脂肪% QCT + 7。272（2＝0.965，P＜0.001）。结论N：动物肝脏的脂肪含量可以用传统的计算机断层扫描（CT）扫描仪与QCT模型和软件进行比较，以化学索氏提取作为标准参考。

肝脂肪含量；定量CT；体层摄影术；X线计算机；化学索氏提取法

酒精性肝脏脂肪变性（nonalcoholic fatty liver dsease，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9.0%〜 37%^[14]，发达国家中NAFLD是慢性肝病的最常见病 因[⁵,⁶]。

肝脏活检是诊断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患者的疗效评估;此外活检样本体积小，存在

取样误差^[7]。目前可用于NAFLD患者肝脏脂肪变性 评估的影像学方法包括超声、CT、MRI及磁共振波谱 成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS)^[8'^9]。 CT评估肝脏脂肪变性是通过测量肝组织的CT衰减 值（hounsfeld units，HU)来实现的，而肝脏与脾脏的 CT 衰减差值（difference in attenuationbetween liver and spleen，CTL-S)、肝脏衰减指数（hepatic attenuation index，HAI)、肝脾比值（ratio ofhepatic attenuation to splenic attenuation，CT_L/_S)等参数均可 用于肝脏脂肪变性的定量评估^[1°^12];但是反映脾脏脂 肪含量的CT测量值与很多因素有关，包括kV、X线滤 过、受检者体型大小和其他可能影响测量感兴趣区内 X线能量的因素，且脾脏的CT值在不同个体间存在差 异，因此，CT评估肝脏脂肪变性在不同受检者间也存

在差异。

定量计算机断层成像（quantitativecomputed tomography，QCT)最初应用于上世纪80年代，并被 用于脊柱骨密度（bone mineral density，BMD)的测 量^[13]。通过扫描前的质量控制和扫描过程中使用校准 体模，QCT肝脏脂肪含量检测技术大大降低了来自CT扫描仪和患者本 身差异对测量结果的影响，而校准体模将组织的CT 值转化为物理密度。QCT测量腰椎骨密度准确、可靠， 目前已经应用于临床诊断骨质疏松和监测治疗效果。 QCT体模内包含脂肪和水样本，理论上能够将组织的 CT值转化为脂肪含量，CT值下降代表脂肪含量增加。 Nagy#^[14]的研究证实pQCT对测量小动物的体脂和 肝脏脂肪含量具有较高的准确度，可用于观察肝脏脂 肪含量的变化。QCT和pQCT的测量原理相似。目前 尚无QCT测量肝脏脂肪含量的报道，而对肝脏脂肪含 量进行测量结果的验证是有必要的。本研究以Soxhlet 化学萃取法为参考标准，对动物肝脏脂肪含量的QCT 测量结果进行验证。

材料与方法

[4]       研究对象

2015年1月一 2015年3月间购买的新鲜动物肝 脏，包括5块猪肝、5块鹅肝和10块鸭肝。

[5]       QCT测量肝脏脂肪含量

所有样本在购买当天采用ToshibaAquilion 80排 螺旋CT扫描仪和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（大小为450 mm X 250 mm X 50 mm)，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：螺距0.985,床高120 cm， 120 kV, 125 mA，层厚 1.0 mm，视野 500 mm X 500 mm，采用标准算法进行重建。图像传输至QCT工 作站，使用 4. 2 Version QCT PR〇3Dspine module 软件（MindwaysSoftware 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个圆柱形兴趣区（regions of interest， R0I)放置于样本中心，层厚为9 mm，层间隔为 12〜18 mm,横截面积为180〜200 mm² (图1)，任何 含有空气、血管或肝内胆管的区域均被排除在外。软件 自动输出QCT骨密度（BMDSample)，斜率（slope)和 区域一■致性校正（tielduniformitycorrection，FUC)。 BMDSample值为3个R0I的BMD平均值。根据 Mindways提供的计算公式，计算样本的脂肪百分比（)：

₌BMDSample

pSample — FUC

HU_Liver = 1047. 9 + (slope+ 0. 2174) X 4. 842 — 999. 6

HUF_at — 942. 9 —（slope+ 0. 2174) X 31. 42 — 999. 6

=HUuver

p Liver    i

'      slope

_ HUF.t

^pFat   slope

P      PLVer    PSample

PLVer 一 PFat

在上述计算公式中 ，PSample 代表样本的有效骨密度 值，HUl„„和HUFt分别为样本中纯肝组织和纯脂肪 组织的CT值，_PLvr和_PFt指取样组织内纯肝脏组织和 纯脂肪的有效密度值，卩即为取样组织内纯脂肪的体 积百分比；HULvr和HUFt的数值来源于相关文献对 正常肝脏组织和正常脂肪组织中平均原子组成的定 义^[15]，并参照Mmdways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肝脏脂肪含量检测扫描和R0I测量由同一位经过系统培 训的放射科住院医师完成。所有样本间隔1个月由同 一位医师重复测量一次，以评价两次QCT测量的一致 性。

[6]       Soxhlet化学萃取法测量肝脏脂肪含量

所有样本的Soxhlet化学萃取法测量脂肪含量在 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萃取法进行测量^[16]。

将与QCT测量区域对应的中心部分切下（大小为 80mmX30mmX 30 mm),避开血管和肝内胆管区域， 在（103±2) C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。样本的脂肪百分比为 测量所得的脂肪重量/烘干前样本的重量。

2.          统计学分析

采用软件进行统计学分析。QCT肝脏脂肪含量检测测量 的观察者内一致性采用组内相关性系数（intraclass correlation coefficients,ICC)进行计算。对所有样本的 QCT脂肪百分比测量值（Fat%Q)与Soxhlet化学萃 取法脂肪百分比测量值（Fat%S)的比较采用非参数 检验（Wilcoxon)，并计算Spearman分析的相关性系 数，采用线性回归分析计算预测方程。以P< 0.05为 差异有统计学意义。

结 果

同一观察者两次QCT测量的ICC值为0. 998 (95% 可信区间为 0. 995 〜0. 999，_F 值一 1077. 243, P <0. 001) Joxhlet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. 0%、35. 0% 〜52. 6%，QCT 测得的肝脏 脂肪含量低于Soxhlet化学萃取法（图2)。两种方法测 量结果差值的均数士标准差（无±〇为（一3. 51%士

6.93%)，但两种方法的测量结果之间差异无统计学 意义（Z = — 1. 941，P = 0. 052)。两种方法的测量结果 高度相关(r= 0. 962，P< 0.001)。线性回归分析显示 Fat%S 可通过方程 Fat%S=0. 74Fat%Q+7. 272

(r₂ =0• 965，_P < 0. 001)进行预测（图 3)。

讨 论

本研究结果显示，使用CT扫描仪和QCT肝脏脂肪含量检测体模测 量动物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，表 明QCT可应用于临床进行NAFLD疾病的诊断和疗 效评估。

目前，CT扫描已经被临床应用于NAFLD的诊 断，其中CTl/s是最常用的诊断标准之一。由于脾脏的 CT值衰减存在个体间差异，使用CTl/s对人群进行肝 脏脂肪含量的测量和治疗效果的评估并不准确。QCT 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。此外，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，有助于一次性完成老年人常见的

肝脏脂肪变性、骨质疏松和肥胖相关性疾病的诊断和 评价。

采用常规CT扫描测量肝脏脂肪含量存在的主要 争议在于X线辐射危害。随着CT扫描技术的进步，肝 脏CT扫描的辐射剂量已大幅度降低^[17]。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™。

采用常规CT和QCT体模测量动物肝脏脂肪含 量目前尚未见文献报道。本研究结果显示采用常规CT 和QCT体模可以准确地测量脂肪含量为0.5%〜 52. 6%的动物肝脏样本。Nagy等^[14]采用pQCT测量 26只雌性小鼠的肝脏脂肪含量，结果显示_PQCT测量 肝脏脂肪含量有较高的精确度（观察者内变异系数为 0. 3%)，而且pQCT测得的肝脏衰减值与化学萃取法 测得的肝脏脂肪含量有很高的相关度（r =一 0.98, P <0. 01) ^ubura等^[19]也进行了验证CT定量测量 小动物肝脏脂肪含量的相关研究，参考标准为生化法 测定的肝脏甘油三酯含量，结果显示Muro-CT测得的 肝脏脂肪含量与化学萃取法测得的肝脏甘油三脂含量 之间有很高的相关度（r = 0. 915),与本研究结果接

图1 QCT测量的ROI选取。QCT后处理软件自动生成轴面、矢状面和冠状面图像。在矢状面图像的样本中心区域选取上、中、 下3个ROI,每个ROI的层厚均为9mm,横截面积为180〜200mm²,层间隔为12〜18mm。）轴面图像；b)矢状面图像；c)冠 状面图像；d)在矢状面图像的样本中心区域选取上部ROI; e)选取中部ROI; f)选取下部ROI。

图2 QCT与Soxhlet化学萃取法对肝脏样本脂肪含量测量结果的箱形图。图3 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，两种测量方法之间存在线性关系，线性回归方程为Fat%S = 0. 74 Fat%Q+ 7. 272 (r2 =

[7]       965,P < 0. 001)。

近（r₂ = 0. 925)。

在NAFLD患者和相关高风险人群中，非增强CT 被证实能可靠而有效地定量测量肝脏脂肪含量^[2°’^21]。 Shores等^[20]的研究表明，肥胖患者测得的CTL-S (r = — 0.80，犘 < 0. 001)、CT_L/S (r = — 0. 80,犘 <

3.          001)这两个参数与针吸穿刺和楔形切除肝脏活检 样本中化学法测得的甘油三酯浓度呈高度负相关。除 肝脏脂肪以外，肝脏和脾脏内过多的铁沉积、服用某些 药物（如胺碘酮），都可能影响CT衰减值，从而降低对 不同患者肝脏脂肪含量定量测量和疾病进展预测的准

确性[12,22,23]

本研究的主要不足在于所有研究样本均为离体样 本，样本中含有的空气气泡可能影响QCT的测量准确 性。此外，本研究中所有动物肝脏样本均为超市随机购 买，缺乏脂肪含量为20%〜35%的肝脏样本，而这一 脂肪含量分布区间在临床上对应严重的肝脏脂肪变 性。

综上所述，以Soxhlet化学萃取法作为验证参考标 准，使用常规CT和QCT体模能够准确测量离体动物 肝脏样本的脂肪含量，进而可为临床诊断肝脏脂肪变 性和监测疾病进展提供重要参考。

成都华西华科研究所研发生产多种QCT骨密度测量体模软件分析系统
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