雙低能譜CT對活體供腎動脈的術(shù)前評估

曹東興 CAO Dongxing

程 濤 CHENG Tao

賈鑫鑫 JIA Xinxin

羅英姿 LUO Yingzi

雙低能譜CT對活體供腎動脈的術(shù)前評估

曹東興 CAO Dongxing

程 濤 CHENG Tao

賈鑫鑫 JIA Xinxin

羅英姿 LUO Yingzi

作者單位
安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院影像科 安徽合肥 230001

目的 探討采用寶石能譜CT低劑量對比劑、低管電壓技術(shù)腎動脈成像在腎移植供體術(shù)前評估中的應(yīng)用價(jià)值。資料與方法 對50例活體供腎者于腎移植術(shù)前行螺旋CT腎動脈成像，將其隨機(jī)分為雙低組和對照組，每組25例。雙低組管電壓100 kV，對比劑使用威視派克（270 mg/ml）；對照組管電壓120 kV，對比劑使用碘普羅胺（370 mg/ml）。兩組圖像的重建均為40%ASiR，其他掃描參數(shù)不變。比較兩組圖像質(zhì)量評分、腎動脈CT值、對比噪聲比（CNR）、噪聲、輻射劑量以及對比劑用量。結(jié)果 2名醫(yī)師對兩組腎動脈圖像質(zhì)量評分的一致性較高（Kappa=0.82）。兩組的腎動脈CT值、圖像質(zhì)量整體評分及細(xì)節(jié)評分比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.05、0.07、1.62，P＞0.05）；兩組CNR、噪聲及輻射劑量比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t= 2.92、－6.95、－2.21，P＜0.05）；雙低組的對比劑用量較對照組降低了27%。結(jié)論 低濃度對比劑（270 mg/ml）聯(lián)合低管電壓（100 kV）及迭代重建算法在腎動脈CTA中可獲得滿意的圖像，可作為活體腎移植供體術(shù)前檢查的常規(guī)方法。

腎移植；活體供者；體層攝影術(shù)，螺旋計(jì)算機(jī)；腎動脈；血管造影術(shù)；造影劑；迭代重建算法

活體腎移植技術(shù)已成為目前終末期腎病患者的主要治療手段，而腎移植手術(shù)成功的關(guān)鍵在于術(shù)前篩選合適的供體，術(shù)前充分了解供體腎的血管解剖和腎臟組織結(jié)構(gòu)對手術(shù)治療方案的制訂及實(shí)施具有極其重要的意義[1]。腎動脈CT血管造影（CTA）能較清晰地顯示腎動脈的起源及支數(shù)，為臨床醫(yī)師提供解剖學(xué)方面的依據(jù)。然而以往腎動脈CT掃描時(shí)為得到滿足診斷要求的圖像，需團(tuán)注碘對比劑以維持血管內(nèi)較高濃度的對比劑，但同時(shí)也增加了對比劑用量及輻射劑量。在降低輻射劑量和對比劑用量的同時(shí)獲得高質(zhì)量的圖像是未來CTA研究的方向之一[2]。隨著自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASiR）的應(yīng)用，理論上使用較少劑量的對比劑和較低的射線劑量也可以得到滿足診斷要求的圖像。本研究通過利用ASiR算法使用低管電壓（100 kV）和低濃度對比劑（威視派克，270 mg/ml）對腎動脈CTA的圖像質(zhì)量以及輻射劑量進(jìn)行初步評估，探討“雙低”技術(shù)在腎動脈CTA中的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性連續(xù)選擇2013年10月—2014年6月安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院活體腎移植供體候選者50例，于術(shù)前行腹部寶石能譜CT增強(qiáng)掃描。納入標(biāo)準(zhǔn)：①既往無腎臟疾病史，肝腎功能、血清肌酐及尿酸水平均正常；②無碘過敏史；③自愿接受CT增強(qiáng)掃描。排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重心肺功能不全、長期糖尿病者；②有腎臟先天畸形，如馬蹄腎、游走腎等；③腹主動脈病變影響觀察腎動脈。根據(jù)管電壓及對比劑用量不同將所有患者隨機(jī)分為兩組：雙低組25例，男10例，女15例；年齡44～60歲，平均（50.26±8.48）歲；體重指數(shù)21.47～26.90 kg/m2，平均（23.62±1.18）kg/m2。對照組25例，男12例，女13例；年齡39～58歲，平均（47.68±7.91）歲；體重指數(shù)22.26～26.71 kg/m2，平均（23.40±1.44）kg/m2。兩組患者的性別、年齡及BMI差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。本研究經(jīng)倫理委員會審核批準(zhǔn)，所有受檢者行CT檢查前均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery CT750HD 64排螺旋CT機(jī)，囑受檢者在檢查前4～6 h禁食，掃描前10～15 min服陰性對比劑（清水）800 ml。雙低組管電壓100 kV，對比劑使用威視派克（270 mg/ml）；對照組管電壓120 kV，對比劑使用碘普羅胺（370 mg/ml）。其他掃描參數(shù)均相同：管電流550 mA，準(zhǔn)直器寬度64×0.625 mm，螺距1.375。掃描范圍自膈頂至髂前上棘，包括腹主動脈全程和雙側(cè)髂總動脈。兩組對比劑的注射總量及注射速度均相同：注射總量60 ml，注射速度4.0 ml/s。運(yùn)用智能觸發(fā)掃描技術(shù)，設(shè)定腎門水平腹主動脈為感興趣區(qū)（ROI），達(dá)到觸發(fā)閾值140 HU后自動行動脈期掃描。

1.3 圖像處理和質(zhì)量評估 將原始掃描數(shù)據(jù)重建成層厚1.25 mm、層間隔1.25 mm的薄層圖像，圖像的處理使用ASiR算法，雙低組和對照組均為40%ASiR。

1.3.1 客觀評價(jià) 將腎動脈CTA數(shù)據(jù)傳至AW 4.5后處理工作站，啟動GSI View軟件對圖像進(jìn)行觀察和分析。所需測量和計(jì)算的數(shù)據(jù)包括：①分別測量雙側(cè)主腎動脈開口水平的CT值、同層面豎脊肌的CT值及同層面腹壁皮下脂肪組織CT值的標(biāo)準(zhǔn)差，每個(gè)部位測量3次取平均值。②對比噪聲比（CNR）：CNR=（CT1－CT2）/SD，其中CT1為雙側(cè)主腎動脈開口水平的平均CT值，CT2為同層面豎脊肌的CT值，SD為同層面腹壁皮下脂肪組織CT值的標(biāo)準(zhǔn)差。③圖像噪聲：本研究采用與雙側(cè)主腎動脈開口水平相同層面腹壁皮下脂肪組織CT值的標(biāo)準(zhǔn)差作為圖像的平均噪聲[3]。④有效輻射劑量（ED）：ED=劑量長度乘積（DLP）×0.015[4]。⑤對比劑總量=對比劑濃度×60 ml。

1.3.2 主觀評價(jià) 分別采用容積再現(xiàn)（VR）、最大密度投影（MIP）及多平面重組（MPR）后處理技術(shù)對腎動脈圖像進(jìn)行顯示，由2名經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科主任醫(yī)師采用雙盲法對腎動脈CTA的圖像質(zhì)量進(jìn)行評分。①圖像質(zhì)量整體評分標(biāo)準(zhǔn)：1分：圖像質(zhì)量非常差，不能用于診斷；2分：圖像質(zhì)量較差，不能用于診斷；3分：圖像質(zhì)量一般，可用于診斷；4分：圖像質(zhì)量較好，可滿足診斷；5分：圖像質(zhì)量很好，能很好地滿足診斷。②圖像質(zhì)量細(xì)節(jié)評分（包括腎動脈主干顯示的清晰程度及其分支的識別度）標(biāo)準(zhǔn)：1分：腎動脈主干可識別，但邊界模糊；2分：腎動脈主干邊界不清晰，但可從背景中識別血管，可識別腎動脈1級分支；3分：腎動脈主干邊界較清晰，可識別腎動脈2級分支；4分：腎動脈主干邊界清晰，可識別腎動脈3級分支；5分：腎動脈主干邊界清晰、銳利，可識別腎動脈4級分支。首先在橫斷面上對圖像的整體質(zhì)量進(jìn)行5分法評價(jià)，然后在橫斷面、VR、MPR和MIP圖像上對圖像進(jìn)行細(xì)節(jié)評價(jià)。以評分≥3分為滿足診斷要求，＜3分為不滿足診斷要求。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 19.0軟件，采用Kappa檢驗(yàn)分析2名醫(yī)師對腎動脈主觀評分的一致性，對兩組腎動脈平均CT值、CNR、噪聲、圖像質(zhì)量評分及輻射劑量的比較采用成組t檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組圖像質(zhì)量的主觀評價(jià) 2名醫(yī)師對兩組腎動脈圖像質(zhì)量評分的一致性較高（Kappa=0.82）。雙低組與對照組腎動脈CTA圖像質(zhì)量評分均≥3分，均能滿足診斷要求。兩組圖像質(zhì)量整體評分及細(xì)節(jié)評分比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.07、1.62，P＞0.05）。見表1、圖1～3。

2.2 兩組圖像質(zhì)量的客觀評價(jià) 雙低組與對照組間腎動脈CT值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.05，P＞0.05）；雙低組CNR、圖像噪聲及輻射劑量與對照組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.92、－6.95、－2.21，P＜0.05），見表2。

2.3 兩組輻射劑量比較 雙低組對比劑用量為16.2 g，較對照組（22.2 g）降低了27%。

表1 兩組圖像質(zhì)量評分比較

圖1 雙低組圖像，A、B分別為VR和MIP圖像，圖像整體質(zhì)量較好，腎動脈主干（箭頭）及其分支（箭）顯示清晰，邊緣銳利，層次分明，且能顯示4級分支，評分為5分

圖2 雙低組圖像，A、B、C分別為VR、MIP和橫斷面圖像，圖像整體質(zhì)量較好，腎動脈主干（箭頭）及其1～3級分支（箭）顯示清晰，層次分明，與對照組無明顯差異，雙側(cè)腎動脈平均CT值為（456.48±57.91）HU，評分為4分

表2 兩組腎動脈CT值、CNR、圖像噪聲及ED比較

3 討論

目前腎移植術(shù)已廣泛應(yīng)用于臨床，親屬活體供腎是腎移植的重要途徑，活體腎移植關(guān)系到供體和受體的安全，這就要求臨床醫(yī)師最大限度地提高手術(shù)成功率并減少術(shù)后并發(fā)癥。目前最主要的活體腎移植取腎術(shù)是通過腹腔鏡切取，而腹腔鏡手術(shù)視野較小，因此術(shù)前需要準(zhǔn)確地評估活體供腎的血管結(jié)構(gòu)和血管變異情況。

腎動脈CTA已成為臨床診斷腎動脈相關(guān)疾病最有效的檢查方法。然而，以往關(guān)于腎動脈CTA掃描使用的對比劑濃度多為370 mg/ml[5]，管電壓多采用120 kV[6]，大劑量對比劑的使用不但增加了受檢者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且還給受檢者帶來更多潛在的危害，較高的管電壓可以增加受檢者的輻射劑量。近年來CT成像技術(shù)中ASiR的出現(xiàn)使CT進(jìn)入了低輻射檢查的時(shí)代，同時(shí)也為使用低濃度對比劑提供了硬件基礎(chǔ)，并已得到初步應(yīng)用[7]。本研究通過使用ASiR（40%）算法，初步探討低管電壓（100 kV）和低濃度（270 mg/ml）對比劑在腎動脈CTA中的可行性。

對比劑總量是對比劑腎病的高危因素之一，約90%的對比劑經(jīng)腎臟排泄，對比劑的總量越大，對比劑腎病的發(fā)生率就越大，因此在滿足診斷要求的前提下，應(yīng)盡可能降低對比劑用量。本研究中，雙低組對比劑濃度為270 mg/ml，對照組對比劑濃度為370 mg/ml，雙低組對比劑用量較對照組降低了27%，而兩組圖像質(zhì)量評分無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示使用較低濃度的對比劑不僅可獲得滿足診斷要求的圖像，而且可減少輻射對受檢者的危害，減輕受檢者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

在常規(guī)120 kV管電壓時(shí)，減少對比劑的用量可引起血管的強(qiáng)化程度減低，進(jìn)而影響圖像的質(zhì)量。既往研究顯示[8]，較低的管電壓（100 kV或80 kV）比常規(guī)管電壓（120 kV）能提高碘對比劑的CT衰減值，其原理是較低的管電壓發(fā)出的X線光子能量與增強(qiáng)掃描時(shí)使用的碘對比劑的K吸收界更接近，增強(qiáng)了光電效應(yīng)。因此，本研究中雙低組使用低管電壓（100 kV）掃描，使腎動脈的強(qiáng)化程度增加，提高了強(qiáng)化后的腎動脈CT值，且其CT值略高于對照組，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與王亞寧等[9]的報(bào)道相似。由此可見，低劑量對比劑結(jié)合低管電壓（100 kV）可以獲得與常規(guī)管電壓（120 kV）相當(dāng)?shù)膹?qiáng)化效果。

CT掃描時(shí)受檢者接受的輻射劑量與管電壓的平方成正比，降低管電壓可有效地減少受檢者接受的輻射劑量[10]。孟悛非等[11]認(rèn)為，受檢者接受的輻射劑量較常規(guī)劑量降低20%以上時(shí)才能認(rèn)為是低劑量降低。本研究結(jié)果顯示雙低組的平均ED為（2.27±4.53）mSv，較對照組（15.70±6.41）mSv降低了22%，說明單純降低管電壓而保持其他掃描參數(shù)不變時(shí)可在一定程度上減少輻射劑量。然而，王亞寧等[9]認(rèn)為降低輻射劑量會使圖像的噪聲增加而引起圖像質(zhì)量下降。而ASiR可以重建出低噪聲、高質(zhì)量的圖像[12]，因此本研究使用了ASiR算法以降低圖像的噪聲，使圖像質(zhì)量得到保證。本研究中雙低組的輻射劑量較對照組低，但其圖像噪聲并未增加，且雙低組的CNR高于對照組，分析原因可能是由于結(jié)合使用了ASiR和低管電壓（100 kV）技術(shù)。此外，本研究中采用100 kV管電壓，是否可以將管電壓進(jìn)一步降低也是今后的研究方向之一。

總之，低濃度對比劑（270 mg/ml）聯(lián)合低管電壓（100 kVp）及ASiR在腎動脈CTA中可以獲得滿意的圖像，且同時(shí)能降低輻射劑量和減少對比劑的用量，具有很大的推廣價(jià)值。然而本研究也有其局限性：①樣本量較??；②本研究只使用了40%ASiR對圖像進(jìn)行重建，未對不同比例ASiR的重建圖像進(jìn)行比較分析；③未進(jìn)行ASiR技術(shù)與傳統(tǒng)的濾波反射投影法之間的對比研究；④未進(jìn)行同一管電壓下不同濃度對比劑之間的對比，有待今后增加樣本量進(jìn)一步深入研究。

[1] 胡紹童, 張鵬, 夏綠所, 等. CT血管成像技術(shù)在活體腎移植供腎術(shù)前評估中的應(yīng)用價(jià)值. 中華實(shí)用診斷與治療雜志, 2011, 25(2): 159-161.

[2] Yuan R, Shuman WP, Earls JP, et al. Reduced iodine load at CT pulmonary angiography with dual-energy monochromatic imaging: comparison with standard CT pulmonary angiography--a prospective randomized trial. Radiology, 2012, 262(1): 290-297.

[3] Marin D, Nelson RC, Schindera ST, et al. Low-tube-voltage, high-tube-current multidetector abdominal CT: improved image quality and decreased radiation dose with adaptive statistical iterative reconstruction algorithm--initial clinical experience. Radiology, 2010, 254(1): 145-153.

[4] Lee S, Jung SE, Rha SE, et al. Reducing radiation in CT urography for hematuria: effect of using 100 kilovoltage protocol. Eur J Radiol, 2012, 81(8): E830-834.

[5] 諸靜其, 郝楠馨, 常時(shí)新, 等. 64層螺旋CT研究腎動脈及左腎靜脈解剖變異. 中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2009, 17(4): 276-281.

[6] 張威, 陳光文, 宋彬. 雙源CT在活體腎移植供體術(shù)前評估中的應(yīng)用價(jià)值. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志, 2012, 29(2): 267-271. [7] 賈楠, 王新江, 惠萍, 等. 適應(yīng)性統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)降低胸部CT掃描劑量的初步臨床研究. 中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2010, 18(6): 551-553.

[8] Schindera ST, Diedrichsen L, Müller HC, et al. Iterative reconstruction algorithm for abdominal multidetector CT at different tube voltages: assessment of diagnostic accuracy, image quality, and radiation dose in a phantom study. Radiology, 2011, 260(2): 454-462.

[9] 王亞寧, 時(shí)高峰, 杜煜, 等. 低劑量造影劑結(jié)合低管電壓在上腹部雙源CT掃描中的應(yīng)用. 中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2014, 22(3): 204-207.

[10] 趙永為, 郭小超, 王霄英, 等. 100kVp條件下碘克沙醇(270mgI/ml)應(yīng)用于頭頸部CTA檢查的可行性研究. 放射學(xué)實(shí)踐, 2014, 29(4): 365-368.

[11] 孟悛非, 范淼. 重視CT低劑量研究. 中華放射學(xué)雜志, 2009, 43(7): 679-680.

[12] 王艷, 史大鵬, 朱紹成, 等. 比較以自適應(yīng)性統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)和濾過反投影重建的低劑量腹部CT的圖像質(zhì)量. 中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2012, 28(10): 1902-1905.

（本文編輯馮婕）

Application of Gemstone CT with Low Tube Voltage and Low Dosage Contrast Medium in Evaluating Preoperative Living Donor Renal Artery

Purpose To explore the gemstone CT with low tube voltage and low concentration contrast medium in evaluating renal artery imaging of preoperative living renal transplantation donor. Materials and Methods Fifty cases of living kidney donor underwent spiral CT angiography of renal artery before operation. The patients were randomly divided into double-low group (25 patients) with 100 kV and Visipaque (270 mg/ml), and control group (25 patients) with 120 kV and Iopromide (370 mg/ml). Image reconstruction of 40% ASiR was used in both groups. The image quality score, CT values of renal arteries, contrast-to-noise ratio (CNR), noise, radiation dose and the amount of contrast agent of the two groups were recorded and compared. Results Kappa coefficient analysis showed that the consistency in evaluating image quality between two radiologists was excellent (Kappa=0.82). The CT value of the renal arteries and image quality did not show significant difference between the two groups (t=1.05, 0.07 and 1.62, P＞0.05). The CNR, noise and average radiation dose were statistical different between the two groups (t=2.92, －6.95 and －2.21, P＜0.05). The contrast medium dosage of double-low group was decreased by 27% when compared with that of the control group. Conclusion Satisfied image quality of renal artery CTA can be obtained with low tube voltage (100 kV) and low concentration contrast medium (270 mg/ml) combined with iterative reconstruction algorithm. It can be used as a routine method in preoperative examination of living renal donors.

Kidney transplantation; Living donors; Tomography, spiral computed; Renal artery; Angiography; Contrast media; Iterative reconstruction algorithm

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.07.013

程 濤

Department of Radiology, Anhui Provincial Hospital, Anhui Medical University, Hefei 230001, China

Address Correspondence to: CHENG Tao

E-mail: taocheng2022@163.com

R445.3；R692

2015-02-17

2015-07-13

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2015年 第23卷 7期：527-530

Chinese Journal of Medical Imaging

2015 Volume 23(7): 527-530