低劑量多排螺旋CT尿路成像技術(shù)在尿路非腫瘤病變中的應(yīng)用研究

蔣黛蒂 鐘葉 詹青霞 虞曉明 郁金惠 錢春鍵

(復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院青浦分院放射科，上海 201700)

近年來(lái)，多排螺旋CT尿路成像技術(shù)(multi-detector computed tomography urography，MDCTU，簡(jiǎn)稱CTU)已在臨床廣泛應(yīng)用，但其輻射劑量通常較大，為此歐盟泌尿系放射協(xié)會(huì)(European Society of Urogenital Radiology，ESUR)專門成立MDCTU工作組對(duì)此進(jìn)行了研究。本研究參照我國(guó)成人體徑制作了排泄期尿路模型，旨在探討CTU檢查尿路非腫瘤性病變的低劑量掃描方案。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2009年5月—2010年4月228例成人在我院行尿路CT檢查，其中男性131例，女性97例；年齡20～80歲，平均(52.49±14.90)歲；體質(zhì)量≤75 kg。測(cè)量CT軸位圖像骶髂關(guān)節(jié)水平腹部橫徑、矢狀徑，均值分別為321.21 mm和212.76 mm；CT定位圖像全尿路(腎臟頂端至膀胱基底部)長(zhǎng)度均值男性為(332.78±14.76) mm，女性(322.11±18.78) mm。其中20例成人的40支CTU排泄期輸尿管內(nèi)密度為134～440 Hu，平均249.03 Hu。

1.2 方法

1.2.1 模型制作 參照上述成人體徑制成含骨、脂肪、肌肉及腎臟的組織模型，斷面橫徑為360 mm、前后徑為220 mm。在其中植入管徑為3～7 mm的模擬排泄期輸尿管，管腔內(nèi)造影劑密度135 Hu(參照排泄期輸尿管內(nèi)密度配制)。

1.2.2 模型掃描方案 采用GE lightspeed 16 CT機(jī)對(duì)模擬排泄期尿路模型進(jìn)行掃描。常規(guī)劑量掃描參數(shù)為：準(zhǔn)直(16×1.25)mm、電壓120 kV、電流300 mA、掃描時(shí)間0.8 s/rot、掃描層厚5 mm、螺距 0.938；低劑量掃描參數(shù)：準(zhǔn)直(16×1.25)mm、120 kV、掃描時(shí)間0.5 s/rot、掃描層厚5 mm。分別在螺距0.938、1.375、1.75，變動(dòng)管電流300、200、100、60、30 mA的變動(dòng)參數(shù)下進(jìn)行掃描。共獲得16個(gè)序列的圖像，在AW4.3工作站進(jìn)行圖像后處理，以1.25 mm層厚及間隔薄層重建多平面和三維圖像。

1.2.3 數(shù)據(jù)采集與分析 統(tǒng)計(jì)自動(dòng)獲取的各序列輻射劑量指數(shù)(輻射劑量)。在5 mm層厚圖像上，每個(gè)序列的相同層面含骨、脂肪、肌肉及腎臟的組織模型固定位置，以1973 mm2的面積，測(cè)量圖像空白區(qū)CT值的標(biāo)準(zhǔn)差，即背景噪聲(SD)；以10 mm2的面積，測(cè)量各序列模擬輸尿管和軟組織的CT值，即信號(hào)強(qiáng)度(SI)；計(jì)算各序列模擬輸尿管與軟組織的噪聲比(CNR) ，CNR=輸尿管SI -軟組織SI /背景噪聲SD。將各序列掃描參數(shù)、輻射劑量、噪聲數(shù)據(jù)制作成Excel表格并繪制散點(diǎn)圖，分析相互關(guān)系。

1.2.4 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 由另外2位未參與模型制作及掃描的有經(jīng)驗(yàn)的放射診斷醫(yī)師分別評(píng)價(jià)各掃描序列對(duì)泌尿系統(tǒng)的橫軸位、矢狀位、冠狀位及三維的顯示效果。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：5分，圖像質(zhì)量非常好，細(xì)微結(jié)構(gòu)清晰，無(wú)偽影；4分，圖像質(zhì)量好，細(xì)微結(jié)構(gòu)清楚，有少量偽影和噪聲；3分，圖像質(zhì)量尚可，細(xì)微結(jié)構(gòu)模糊，有偽影和噪聲；2分，圖像質(zhì)量較低，難以顯示細(xì)微結(jié)構(gòu)，偽影多，噪聲大；1分，圖像質(zhì)量差。

1.2.5 確定低劑量CTU掃描參數(shù) 結(jié)合模型圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)和掃描參數(shù)、輻射劑量、噪聲數(shù)據(jù)分析結(jié)果，獲得能夠達(dá)到診斷要求的低劑量掃描序列，確定CTU檢查的低劑量掃描參數(shù)。

1.3 低劑量掃描參數(shù)的臨床應(yīng)用評(píng)價(jià) 錄入104例體質(zhì)量≤75 kg的尿路非腫瘤成年患者，其中50例患者按低劑量掃描參數(shù)掃描(低劑量組)，另54例患者按常規(guī)劑量掃描參數(shù)掃描(對(duì)照組)。低劑量組50例患者中，男性30例，女性20例；年齡19～83(46.06±16.61)歲。常規(guī)劑量組54例患者中，男性35例，女性19例；年齡21～85(49.06±16.49)歲。兩組患者的年齡、性別差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。排泄期CTU掃描范圍為腎臟頂端至膀胱基底部，增強(qiáng)掃描靜脈團(tuán)注非離子型造影劑80～100 mL(1.4 mL/kg)，流速3 mL/s，延遲時(shí)間15～30 min。由2位有經(jīng)驗(yàn)的放射診斷醫(yī)師在不知情的情況下，對(duì)兩組患者的排泄期尿路系統(tǒng)圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 結(jié) 果

2.1 掃描參數(shù)、輻射劑量、噪聲之間的關(guān)系 在相同的條件下，電流與輻射劑量成正比；螺距減小，輻射劑量增加(圖1)。在本實(shí)驗(yàn)條件下，噪聲與輻射劑量變化表現(xiàn)為：輻射劑量在14.8～ 4.98mGy范圍內(nèi)減低，噪聲增幅??；輻射劑量低于4.98 mGy后噪聲陡然增大(圖2)。在相同螺距下，輻射劑量增加，模擬輸尿管-肌肉的噪聲比減低；在相同輻射劑量下，不同螺距模擬輸尿管-肌肉的噪聲比不同(圖3)。16個(gè)序列的掃描參數(shù)、噪聲、輻射劑量的具體值見表1。

2.2 模型圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 兩位閱片者獨(dú)立對(duì)各序列圖像以由高到低劑量順序評(píng)價(jià)，以常規(guī)劑量序列圖像為5分作為參照，按標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分后，采用SPSS 13.5統(tǒng)計(jì)分析軟件，進(jìn)行Kappa檢驗(yàn)，比較兩者的一致性，Kappa值為 0.76 ～1，表示一致性較好。輻射劑量≥4.98 mGy的低劑量序列圖像分值均≥3，可滿足診斷要求。

2.3 低劑量CTU掃描參數(shù)的制定 滿足診斷需要的最低劑量的掃描參數(shù)為：準(zhǔn)直(16×1.25)mm、120 kV、掃描時(shí)間0.5 s/rot、掃描層厚5 mm、螺距 0.938，100 mA，相對(duì)應(yīng)的背景噪聲為14.22(表1)；以此為參考，設(shè)定調(diào)制軟件的噪聲指數(shù)為14、電流為60～140 mA。計(jì)算此參數(shù)下的有效電流為31.98～74.63 mA。見圖4～5。

表1 1個(gè)常規(guī)序列和15個(gè)低劑量序列的掃描參數(shù)、輻射劑量、噪聲列表

圖1 不同螺距下，電流與劑量關(guān)系

圖2 不同螺距下，劑量與噪聲的關(guān)系

圖3 不同螺距下，輸尿管-肌肉的噪聲比

表2 104例CTU排泄期圖像質(zhì)量評(píng)分表

圖4 常規(guī)劑量CTU檢查排泄期圖像，質(zhì)量評(píng)分5分，圖像清晰

2.4 臨床應(yīng)用評(píng)價(jià) 低劑量組與對(duì)照組的男女性比例及年齡差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.612、0.358)；兩組圖像質(zhì)量評(píng)分見表2，104例圖像評(píng)分均≥4分，對(duì)診斷無(wú)影響，兩組僅在圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)分值上存在差異。因此，將合適的低劑量CTU掃描參數(shù)應(yīng)用于尿路非腫瘤性病變是可行的。低劑量組輻射劑量3.2～6.98 mGy，平均6.56 mGy；按全尿路平均掃描長(zhǎng)度計(jì)算，劑量長(zhǎng)度積(DLP)為133.59～312.24 mGycm。

圖5 低劑量CTU檢查排泄期圖像，質(zhì)量評(píng)分4分，有少許噪聲，不影響診斷

3 討 論

ESUR的CTU工作組將CTU定義為：一種顯示腎臟、輸尿管和膀胱的最優(yōu)化的影像學(xué)診斷檢查，涉及多層螺旋CT薄層技術(shù)、靜脈造影和排泄期成像等[1]。近年來(lái)，CTU技術(shù)在泌尿系統(tǒng)疾病的檢查中廣泛應(yīng)用，CTU對(duì)血尿病因診斷的敏感性為92.4%～100%，特異性為89%～97.4%[1]；CTU對(duì)上尿路腫瘤相關(guān)血尿的診斷敏感性為88%～100%，特異性為93%～100%[2]；CTU對(duì)慢性尿路梗阻病因診斷的敏感性為100%，而排泄性尿路造影(IVU)為74%[3]。王杭等[4]比較了CTU和IVU在泌尿系統(tǒng)疾病診斷中的準(zhǔn)確率，CTU為97.78%，IVU為46.67%；對(duì)梗阻病變及遠(yuǎn)端的顯示率，CTU為79.4%，IVU僅為25%。另外，CTU檢查還具有診斷準(zhǔn)確率高、檢查無(wú)需腸道準(zhǔn)備等優(yōu)點(diǎn)。但是，CTU檢查所需的輻射劑量較大，存在輻射風(fēng)險(xiǎn)。因此，ESUR CTU工作組建議，在CTU檢查時(shí)要根據(jù)病變的良惡性確定輻射劑量，對(duì)于疑似惡性腫瘤病例，需保證高質(zhì)量的圖像以做出明確的診斷，輻射劑量可較大；對(duì)于良性病變，采用不影響診斷的較低輻射劑量即可。

掃描參數(shù)直接影響輻射劑量的大小，可通過(guò)調(diào)整掃描參數(shù)降低輻射劑量，如：降低管電壓/管電流、增大螺距等。選擇調(diào)整何種參數(shù)取決于臨床要求、受檢人群和受檢組織。本研究主要探討排泄期尿路掃描參數(shù)的制定。排泄期尿路被高密

度造影劑充盈，與周圍組織形成高對(duì)比度，當(dāng)在一定范圍內(nèi)降低電流時(shí)，噪聲增幅小，對(duì)圖像質(zhì)量的影響較??；而本研究顯示，管電流與輻射劑量呈正相關(guān)，因此，降低管電流是減少排泄期尿路輻射劑量的有效方法。另外，由于成人體徑較大，降低管電壓將使X線的穿透力下降，繼而使輻射吸收率增加，因此不采用降低管電壓的方法。本研究固定管電壓，逐漸降低管電流，結(jié)果顯示，當(dāng)輻射劑量≥4.98 mGy時(shí)，掃描序列均可滿足診斷要求，其掃描參數(shù)為準(zhǔn)直(16×1.25)mm、120 kV、掃描時(shí)間0.5 s/rot、掃描層厚5mm、螺距 0.938，以此為參考，設(shè)定噪聲指數(shù)為14、電流為60～140 mA。將以上掃描參數(shù)應(yīng)用于體質(zhì)量≤75 kg的尿路非腫瘤成年患者，輻射劑量3.2～6.98 mGy，平均6.56 mGy，DLP 133.59～312.24 mGycm，與CTU工作組推薦的良性病變排泄期劑量輻射劑量(5～6mGy、DLP 235～285 mGycm)相符合。以有效電流為參考，本研究顯示有效電流為31.98～74.63 mA，對(duì)體質(zhì)量≤75 kg的成人的尿路掃描效果較好，與Nolte-Ernsting等[5]的研究結(jié)果一致。

總之，在CTU檢查中，通過(guò)降低管電流可以減少輻射劑量。但本研究制定的低劑量CTU掃描參數(shù)限于同類設(shè)備，所獲參數(shù)是以體質(zhì)量≤75 kg成人的平均體徑為基準(zhǔn)，可能不適用于體徑過(guò)大或過(guò)小的患者。

[1]Van Der Molen AJ, Cowan NC, Mueller-Lisse UG, et al. CT Urography Working Group of the European Society of Urogenital Radiology (ESUR). CT urography: definition, indications and techniques. A guideline for clinical practice[J]. Eur Radiol, 2008, 18(1):4-17.

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[3]El-Ghar ME, Shokeir AA, El-Diasty TA, et al. Contrast enhanced spiral computerized tomography in patients with chronic obstructive uropathy and normal serum creatinine: a single session for anatomical and functional assessment[J]. Urol, 2004,172(3):985-988.

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[5]Nolte-Ernsting C, Cowan N. Understanding multislice CT urography techniques: many roads lead to Rome[J]. Eur Radiol, 2006, 16(12):2670-2686.