医师资历和ROI设置对IDEAL-IQ评价肝脏脂肪含量的影响

洪居陆 贺小红 李慧 陈婉雯 曾成龙 吴李贤 卢瑞梁 高明勇

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医师资历和ROI设置对IDEAL-IQ评价肝脏脂肪含量的影响

    通讯作者: 高明勇, gmyong163@163.com

Radiologists' qualifications and regions of interest settings to evaluate liver fat by IDEAL-IQ sequence

    Corresponding author: Mingyong Gao, gmyong163@163.com
  • 摘要: 目的 探讨医师资历和感兴趣区(ROI)设置对非对称回波三点法水脂分离-定量测定(IDEAL-IQ)评价肝脏脂肪含量的影响。 方法 选取2017年1月至3月于佛山市第一人民医院43例疑诊为脂肪肝患者[男性39例、女性4例,年龄(40.37±14.65)岁]的IDEAL-IQ数据,由3位医师以3种ROI面积(10、25、50 mm2)测定肝脏质子密度脂肪含量(PDFF)。由1位医师分别以距离肝脏包膜10、20、30 mm为中心勾画50 mm2 ROI测定PDFF。符合正态分布且方差齐的计量资料采用单因素方差分析。采用SPSS 17.0信度分析检验同一医师按不同面积ROI重复测定同组资料的一致性及不同医师按同一ROI面积重复测定同组资料的一致性。采用组内相关系数(ICC)比较检验结果的重复性。alpha系数>0.8且ICC>0.75表示可信度和可重复性均高。 结果 同一位医师按3种ROI面积测定的PDFF分别为(14.17±8.40)%、(13.49±8.42)%和(13.25±8.39)%,差异无统计学意义(F=0.138,P=0.871)。3位医师按同一ROI面积测定的PDFF分别为(14.10±8.81)%、(12.75±8.48)%和(14.06±8.22)%,差异无统计学意义(F=0.352,P=0.704)。同一位医师按3种ROI面积和3位医师按同一ROI面积测定的2组PDFF数据的alpha系数均>0.8且ICC均>0.75。距离肝脏包膜10、20、30 mm处测定的PDFF的差异无统计学意义。 结论 医师资历和ROI设置对IDEAL-IQ评价肝脏PDFF无影响,其具有极高的可信度和可重复性。
  • 图 1  同一位医师手工勾画3种面积ROI的肝脏脂肪分量MRI图像 患者男性,30岁,体重指数为 31.1 kg/m2,有肝功能异常、高脂血症病史,IDEAL-IQ诊断为重度脂肪肝,PDFF约为28.3℅

    Figure 1.  The fat fraction of the liver was manually delineated three regions of interest by the same doctor(male, 30 years old)

    图 2  手工勾画ROI的肝脏脂肪分量MRI图像

    Figure 2.  The fat fraction of the liver was manually delineated the regions of interest(male,18 years old)

    表 1  同一医师测定3种不同ROI面积的PDFF及其比较($\bar x $±s

    Table 1.  Proton density fat fraction and test results of three regions of interest areas measured by the same radiologists ($\bar x $±s)

    医师ROI(mm2FPalpha 系数ICC
    102550
    A14.78±8.8414.03±8.7613.49±8.870.2320.7930.9980.994
    B13.15±8.7712.59±8.4512.51±8.380.0700.9320.9940.981
    C14.59±8.0213.84±8.4213.76±8.300.1310.8770.9970.992
    注:表中,ROI:感兴趣区;PDFF:质子密度脂肪含量;ICC:组内相关系数
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    表 2  不同医师测定同一ROI面积的PDFF及其比较($\bar x $±s

    Table 2.  Proton density fat fraction and test results of the same regions of interest areas measured by different radiologists ($\bar x $±s)

    ROI(mm2医师FPalpha 系数ICC
    ABC
    1014.78±8.8413.15±8.7714.59±8.020.4690.6270.9820.951
    2514.03±8.7612.59±8.4513.84±8.420.3610.6970.9850.957
    5013.49±8.8712.51±8.3813.76±8.300.2560.7750.9840.953
    注:表中,PDFF:质子密度脂肪含量;ROI:感兴趣区;ICC:组内相关系数
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-03-21
  • 刊出日期:  2020-06-25

医师资历和ROI设置对IDEAL-IQ评价肝脏脂肪含量的影响

    通讯作者: 高明勇, gmyong163@163.com
  • 1. 佛山市第一人民医院(中山大学附属佛山医院)医学影像科 528000
  • 2. 佛山市第一人民医院(中山大学附属佛山医院)肿瘤中心放疗科 528000
  • 3. 佛山市第一人民医院(中山大学附属佛山医院)感染科 528000

摘要:  目的 探讨医师资历和感兴趣区(ROI)设置对非对称回波三点法水脂分离-定量测定(IDEAL-IQ)评价肝脏脂肪含量的影响。 方法 选取2017年1月至3月于佛山市第一人民医院43例疑诊为脂肪肝患者[男性39例、女性4例,年龄(40.37±14.65)岁]的IDEAL-IQ数据,由3位医师以3种ROI面积(10、25、50 mm2)测定肝脏质子密度脂肪含量(PDFF)。由1位医师分别以距离肝脏包膜10、20、30 mm为中心勾画50 mm2 ROI测定PDFF。符合正态分布且方差齐的计量资料采用单因素方差分析。采用SPSS 17.0信度分析检验同一医师按不同面积ROI重复测定同组资料的一致性及不同医师按同一ROI面积重复测定同组资料的一致性。采用组内相关系数(ICC)比较检验结果的重复性。alpha系数>0.8且ICC>0.75表示可信度和可重复性均高。 结果 同一位医师按3种ROI面积测定的PDFF分别为(14.17±8.40)%、(13.49±8.42)%和(13.25±8.39)%,差异无统计学意义(F=0.138,P=0.871)。3位医师按同一ROI面积测定的PDFF分别为(14.10±8.81)%、(12.75±8.48)%和(14.06±8.22)%,差异无统计学意义(F=0.352,P=0.704)。同一位医师按3种ROI面积和3位医师按同一ROI面积测定的2组PDFF数据的alpha系数均>0.8且ICC均>0.75。距离肝脏包膜10、20、30 mm处测定的PDFF的差异无统计学意义。 结论 医师资历和ROI设置对IDEAL-IQ评价肝脏PDFF无影响,其具有极高的可信度和可重复性。

English Abstract

  • 脂肪肝是一种常见的代谢性疾病,是导致各类慢性肝脏疾病的首要病因[1]。早期如不干预,脂肪肝可转变为脂肪性肝炎,进而发展成为肝硬化,甚至肝癌[2-3]。因此,早期动态监测及定量评价肝脏脂肪含量有重要的临床意义[4-5]。无创性定量评价肝脏脂肪含量的方法是目前临床研究的热点之一[6-8]。MRI非对称回波三点法水脂分离-定量测定(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation and image quantification,IDEAL-IQ)方法是近年出现的一种无创性定量评估肝脏质子密度脂肪含量(proton density fat fraction,PDFF)的新技术,临床应用研究报道仍较少[9-11]。对MRI新技术的可重复性研究亦是目前的研究热点[12-14]。我们通过分析医师资历(工作经历)和ROI设置,评价IDEAL-IQ技术对肝脏PDFF的影响。

    • 选取2017年1月至3月于佛山市第一人民医院疑诊为脂肪肝的患者89例,均接受IDEAL-IQ扫描。纳入标准:①体重指数(body mass index,BMI)≥23 kg/m2;②超声和(或)瞬时弹性成像怀疑脂肪肝。排除标准:①BMI<23 kg/m2;②IDEAL-IQ扫描时屏气不佳,图像出现呼吸移动伪影;③肝脏病变,包括结节和(或)肿瘤、局灶性脂肪肝、肝硬化等。根据上述标准,排除BMI<23 kg/m2 的患者27例、肝脏病变16例、呼吸伪影3例,剩余43例纳入本研究,其中男性39例、女性4例,年龄(40.37±14.65)岁。患者病史及化验结果:有饮酒史者12例、肝功能(谷丙转氨酶/谷草转氨酶/谷氨酰转肽酶)异常31例、高尿酸血症33例、高脂血症31例、糖尿病史12例、高血压病史11例、肌酐水平升高2例,其中97.7%的患者至少有上述1项指标异常;IDEAL-IQ诊断为脂肪肝41例。

    • 采用美国GE公司Discovery MR 750W 3.0 T超导MRI扫描仪、腹部线圈和呼吸门控技术。检查前对患者进行呼吸训练,向其讲述屏气的技巧,并强调屏气对本次检查的重要性,得到患者的理解和配合,屏气时间需超过20 s。扫描范围:根据三维容积定位,轴位扫描覆盖整个肝脏,腹部线圈中心定位于剑突中心,呼吸门控软管放于肚脐平面。所有患者均于检查前签署了知情同意书。

      腹部常规序列选取横轴位T1加权成像(内插快速扰相梯度回波:回波时间1.8 ms,恢复时间4 ms,激励次数0.69,翻转角12°)、T2加权成像(快速自旋回波并行采集技术:回波时间78 ms,恢复时间10 000 ms,反转时间165 ms,回波链长度18,激励次数2.00,带宽83.33)和弥散加权成像(平面回波成像:b=0和1000,回波时间63.3 ms,恢复时间10 000 ms,激励次数8.00),层厚均为6 mm,层间距为0 mm。

      三维 IDEAL-IQ序列主要参数:兼容并行采集技术,实现二维并行采集加速,回波链长度3,分2次采集,每次采集3个回波,共有6个不同时间的回波(最小回波时间1 ms,最大回波时间5 ms)。翻转角4°、重复时间7.3 ms、激励次数0.50、层厚7 mm、层间距0 mm、扫描时间19 s。

      可重复性研究在肝左叶外侧段、肝左叶内侧段、肝右叶前段和肝右叶后段显示较好的层面的4个位置手工勾画ROI。勾画ROI时,至少距离肝脏包膜约10 mm,注意避开大静脉和大胆管。医师内部的可重复性:由同一位医师独立在43例患者的肝脏脂肪分量图上手工勾画ROI(图1),ROI面积分别为10 mm2图1中A)、25 mm2图1中B)和50 mm2图1中C),分别记录PDFF,共172个。医师间的可重复性:由3位医师(医师A、B、C)分别独立勾画ROI,方法同上,记录PDFF。

      图  1  同一位医师手工勾画3种面积ROI的肝脏脂肪分量MRI图像 患者男性,30岁,体重指数为 31.1 kg/m2,有肝功能异常、高脂血症病史,IDEAL-IQ诊断为重度脂肪肝,PDFF约为28.3℅

      Figure 1.  The fat fraction of the liver was manually delineated three regions of interest by the same doctor(male, 30 years old)

      ROI位置与肝脏包膜的关系: 由1位医师(C)在肝右叶后上段勾画圆形ROI(图2),面积为50 mm2,圆心与肝脏包膜的垂直距离分别为10、20、30 mm,每个距离的ROI分别测3次,取平均值,记录PDFF。

      图  2  手工勾画ROI的肝脏脂肪分量MRI图像

      Figure 2.  The fat fraction of the liver was manually delineated the regions of interest(male,18 years old)

    • 由3位不同资历(工作经历)的医师[医师A(1年)、医师B(5年)和医师C(11年)]在未知患者是否有脂肪肝的情况下,利用MR设备配置的后处理工作站(AW Volume 5)Viewer功能,独立对脂肪分量图进行PDFF测定。3位医师均在参与本研究前接受了IDEAL-IQ技术的应用培训,掌握肝脏PDFF测定的位置及技巧,并能熟练测量。

    • 采用SPSS 17.0 软件对数据进行统计学分析。符合正态分布的定量资料以$\bar{{{x}}}\pm {{s}}$表示,定性资料以百分数表示。方差齐的计量资料采用单因素方差分析。P<0.05为差异有统计学意义。采用SPSS 17.0信度分析检验同一医师按不同ROI面积重复测定同组资料的一致性,及不同医师按同一ROI面积重复测定同组资料的一致性,alpha系数>0.8表示可信度极高。使用组内相关系数(intra-class correlation coefficient,ICC)比较检验结果的重复性,ICC>0.75表示重复性非常高[14]

    • 同一位医师按3种ROI面积测定的PDFF分别为(14.17±8.40)%、(13.49±8.42)%和(13.25±8.39)%,差异无统计学意义(F=0.138, P=0.871)。3位医师按同一ROI面积测定的PDFF分别为(14.10±8.81)%、(12.75±8.48)%和(14.06±8.22)%,差异无统计学意义(F=0.352,P=0.704)。3位医师和3种ROI面积的PDFF及其比较见表1表2

      医师ROI(mm2FPalpha 系数ICC
      102550
      A14.78±8.8414.03±8.7613.49±8.870.2320.7930.9980.994
      B13.15±8.7712.59±8.4512.51±8.380.0700.9320.9940.981
      C14.59±8.0213.84±8.4213.76±8.300.1310.8770.9970.992
      注:表中,ROI:感兴趣区;PDFF:质子密度脂肪含量;ICC:组内相关系数

      表 1  同一医师测定3种不同ROI面积的PDFF及其比较($\bar x $±s

      Table 1.  Proton density fat fraction and test results of three regions of interest areas measured by the same radiologists ($\bar x $±s)

      ROI(mm2医师FPalpha 系数ICC
      ABC
      1014.78±8.8413.15±8.7714.59±8.020.4690.6270.9820.951
      2514.03±8.7612.59±8.4513.84±8.420.3610.6970.9850.957
      5013.49±8.8712.51±8.3813.76±8.300.2560.7750.9840.953
      注:表中,PDFF:质子密度脂肪含量;ROI:感兴趣区;ICC:组内相关系数

      表 2  不同医师测定同一ROI面积的PDFF及其比较($\bar x $±s

      Table 2.  Proton density fat fraction and test results of the same regions of interest areas measured by different radiologists ($\bar x $±s)

      表1表2中的数据进行可信度和可重复性分析,同一位医师分别以ROI面积10、25、50 mm2测定同一组资料,alpha系数均>0.8且ICC均>0.75,这说明在不同ROI面积下测定的PDFF有很高的可信度和可重复性;3位医师分别在同一ROI面积下测定同一组资料,alpha系数均>0.8且ICC均>0.75,这说明不同医师在同一ROI面积下测定的PDFF亦有很高的可信度和可重复性。

      于肝右叶后上段距离肝脏包膜10、20、30 mm处测定的PDFF分别为(9.54±12.84)%、(9.68±13.27)%和(10.50±12.79)%,差异无统计学意义(F=0.032,P=0.968)。

    • MRI脂肪测定技术[15]主要包括基于磁共振波普成像技术和基于脂肪敏感MRI技术的肝脏脂肪量化法[16]。磁共振波普成像是通过计算波谱中脂质峰的AUC得到PDFF,步骤较繁琐,且单次采集只能覆盖小区域的肝脏,限制了其临床的广泛应用[16]。同反相位水脂分离技术容易受到磁场不均匀的影响,尤其是肝内铁元素的影响,导致其对轻度级别的脂肪肝定量评价产生偏差,且PDFF需要通过相关公式计算获得,较为繁琐。IDEAL技术可以克服磁场的轻度不均匀获得肝脏的PDFF,但其采集时间较长,难以对全肝PDFF进行一站式定量分析。IDEAL-IQ是在IDEAL技术上改良的三维序列,通过1次屏气扫描可以获得全肝的脂肪分量、R2*、水相、脂相、同相位和反相位等6个序列图像,在脂肪分量图上即可测出PDFF,无需复杂繁琐的后处理及校正步骤,也无需借助公式计算,有良好的临床应用前景[10]

    • IDEAL-IQ技术在临床上尚未被广泛推广应用,可供借鉴的经验不多[9-11],尚未见对于不同医师测定同一病例PDFF可信度的相关报道。这是临床医师关心和需要影像科解决的问题,也是本技术推广应用的关键问题。为解决这个问题,我们设计了同一组IDEAL-IQ肝脏脂肪分量图,由3位不同资历的医师在同一位置以同一ROI面积测定,其PDFF的差异无统计学意义。3人测定PDFF的alpha系数均>0.8,这说明可信度非常高;3人测定PDFF的ICC均>0.75,这说明可重复性很高。因此,在经过IDEAL-IQ技术临床应用的培训后,无论医师的资历高低,其测定的PDFF均有高度的一致性,可信度高。

      焦志云等[9]认为, 应用IDEAL-IQ 测定肝脏 PDFF时,ROI面积应>200 mm2,并应尽可能取大的有效ROI,测定位置为肝Ⅰ~Ⅷ 段中心,共8个ROI。郭若汨等[10]在应用IDEAL-IQ测定PDFF时,选取肝门层面肝右叶前段,ROI面积为10 mm2。而Serai等[11]认为,为避免呼吸移动伪影的影响,PDFF测定位置应选定在肝Ⅶ段,ROI面积尽可能大。上述研究者均认为PDFF测定时应避开较大的胆管和血管。为解决究竟ROI面积多大时IDEAL-IQ测定肝脏PDFF的可信度高且可重复性高这个问题,我们在肝门层面选取肝左叶外侧段、肝左叶内侧段、肝右叶前段和肝右叶后段等4个位置,分别设计10、25、50 mm2等3种不同面积ROI,让同一位医师分别测定,结果显示PDFF的差异无统计学意义。本研究结果亦显示,在ROI面积≤50 mm2时,PDFF测定的可信度和可重复性均很高。

    • 在IDEAL-IQ临床应用中,我们常常比较困惑,ROI距离肝脏包膜多远,PDFF测定才不容易出现呼吸移动伪影。本研究选定在肝右叶后上段[11],距离肝脏包膜10、20、30 mm处为圆心勾画50 mm2的圆形ROI,结果显示,测定PDFF的差异无统计学意义。因此,我们认为,在图像无呼吸移动伪影的条件下,ROI不超出肝脏包膜且避开肉眼可见较大的胆管和血管,测定的PDFF均可符合技术要求。

    • 我们设置的ROI面积较小,未将100、200 mm2和全肝面积等较大面积的ROI纳入研究。但我们认为,ROI面积过大,尤其是肝脏脂肪变性级别较低时,图像的对比度和分辨率均较差,很难分清较大的胆管和血管,这可能导致PDFF测定值偏小。因此,我们采用多位置、较小面积的ROI,这可能更有利于反映肝细胞的真实情况。

      综上所述,医师资历及ROI设置对IDEAL-IQ评价肝脏PDFF无影响,可信度和可重复性均很高,有利于该技术在临床推广应用。

      利益冲突 本研究由署名作者按以下贡献声明独立开展,不涉及任何利益冲突。

      作者贡献声明 洪居陆负责试验的设计、数据的测量、论文的撰写;贺小红负责扫描技术和论文的指导;李慧负责临床资料的整理、数据的处理;陈婉雯和曾成龙负责数据的测量;吴李贤负责临床患者的筛查和诊断;卢瑞梁负责患者的扫描安排、扫描技术的指导;高明勇负责试验的协调与指导、论文的审阅。

参考文献 (16)

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