腎動脈CTA最佳成像時(shí)間點(diǎn)分析：CT灌注成像與CTA對比

劉靜紅，劉愛連，劉義軍，鄧錫佳，方 鑫，劉曉冬，趙 瑩，孫美玉(大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 大連 116011)

腎動脈CTA最佳成像時(shí)間點(diǎn)分析：CT灌注成像與CTA對比

劉靜紅，劉愛連*，劉義軍，鄧錫佳，方 鑫，劉曉冬，趙 瑩，孫美玉
(大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 大連 116011)

目的 采用全腎CT灌注成像(CTP)數(shù)據(jù)提取最佳CTA期相，并與自動觸發(fā)掃描獲得的CTA圖像進(jìn)行對比。方法 回顧性分析因懷疑腎臟或上中腹部疾病行腎臟CT增強(qiáng)及灌注掃描的連續(xù)患者(n=21)以及同時(shí)期進(jìn)行全腹CTA成像的患者(n=19)。灌注掃描患者先進(jìn)行腎臟平掃，然后進(jìn)行灌注掃描；CTA成像患者使用自動觸發(fā)技術(shù)掃描。灌注圖像采用CT Perfusion 4D腎臟灌注軟件進(jìn)行分析，根據(jù)左腎動脈和左腎靜脈的時(shí)間-密度曲線(TDC)選擇兩個(gè)腎動脈CTA的期相，分別為A組和B組。CTA掃描數(shù)據(jù)使用Viewer功能進(jìn)行測量，為C組。記錄左腎動脈、左腎靜脈CT值以及皮下脂肪的CT值和SD值。計(jì)算左腎動脈與左腎靜脈的CT值差值、CNR及SNR，并進(jìn)行對比。將CTA數(shù)據(jù)進(jìn)行腎動脈血管重建，進(jìn)行主觀評分并進(jìn)行分析。結(jié)果 3組的左腎動脈CT值、左腎靜脈CT值、動靜脈CT值差值、皮下脂肪CT值、皮下脂肪SD值、CNR、SNR間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.001)。除A組與C組腎動脈CT值、A組與B組和B組與C組動靜脈CT值差值、A組與B組皮下脂肪CT值和SD值、CNR、SNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外(P均>0.05)，余兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。結(jié)論 利用腎臟CTP數(shù)據(jù)，可獲得腎動脈CTA數(shù)據(jù)；腎動脈與腎靜脈CT值差值最大且滿足腎動脈CT值超過300 HU的期相為最佳腎動脈CTA成像期相。

腎臟；體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；灌注成像；血管造影術(shù)

16 cm寬體探測器掃描可覆蓋雙側(cè)腎臟，不僅可獲得腎臟動態(tài)增強(qiáng)的信息，還可獲得腎臟灌注信息，使全腎臟CT灌注成像(CT perfusion， CTP)成為可能。因腎臟CTP為連續(xù)動態(tài)掃描，包含動脈期，可通過灌注數(shù)據(jù)獲得腎動脈數(shù)據(jù)并行后處理成像。本研究旨在利用全腎CTP數(shù)據(jù)提取最佳CTA期相，并與自動觸發(fā)掃描獲得的CTA圖像進(jìn)行對比，為完善一站式檢查奠定基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年8月—11月我院疑似腎臟或中上腹部疾病、行腎臟CT增強(qiáng)及灌注掃描的連續(xù)患者(n=21)和同時(shí)期行全腹部CTA的患者(n=19)共40例，其中男29例，女11例，年齡22～84歲，平均(57.0±14.2)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①腎臟無器質(zhì)性病變及腎萎縮；②無碘對比劑使用禁忌證；③無溶栓病史。本研究經(jīng)本院倫理委員會審核批準(zhǔn)。

1.2儀器與方法 采用GE Revolution CT機(jī)，所有患者檢查前禁食、禁水4 h?；颊呷⊙雠P位，掃描時(shí)常規(guī)加用腹帶，整個(gè)檢查過程要求患者輕微呼吸。先進(jìn)行腎臟平掃，然后行灌注掃描。灌注掃描協(xié)議為：軸掃模式，ASiR-V 60%，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s，z軸覆蓋范圍160 mm，矩陣512×512，SFOV 50.0 cm；完全覆蓋患者雙側(cè)腎臟；掃描層厚5 mm，層間隔5 mm，重建層厚1.25 mm，重建間隔1.25 mm。注射對比劑后 5.9 s行CT數(shù)據(jù)采集，管電壓80 kVp，管電流 200 mA，每2 s(曝光0.5s，間隔1.5s)采集1次，共采集25次，總灌注掃描時(shí)間為50 s。

CTA掃描條件：螺旋掃描模式，管電壓100 kVp，自動毫安調(diào)制，ASiR-V 50%，螺旋掃描速度0.5秒/周，探測器寬度80 mm；掃描層厚及層間隔均為 1.25 mm。采用高壓注射器(Ulrich)經(jīng)肘前靜脈注入85 ml非離子型對比劑(碘海醇350 mgI/ml)，注射速率 5 ml/s；后將20 ml生理鹽水以同樣速率注射。采用自動觸發(fā)掃描技術(shù)，監(jiān)測腹主動脈CT值達(dá)220 HU后觸發(fā)動脈期掃描。

1.3圖像處理 由1名影像診斷醫(yī)師(CTP診斷經(jīng)驗(yàn)10年，觀察者1)和1名放射科研究生(CTP診斷經(jīng)驗(yàn)2年，觀察者2)共同對獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。

將灌注圖像的原始數(shù)據(jù)傳至GE AW 4.6工作站，采用CT Perfusion 4D腎臟灌注軟件，分別于左腎動脈及左腎靜脈內(nèi)手動勾畫圓形ROI(直徑均為 3 mm)，左腎動脈選擇起始處，左腎靜脈選擇腹主動脈前方水平走行的層面，生成左腎動脈及左腎靜脈的時(shí)間-密度曲線(time-density curve, TDC)。根據(jù)兩條TDC選擇腎動脈CTA期相：首先選擇左腎動脈與左腎靜脈差值最大的期相，即左腎靜脈開始出現(xiàn)上升趨勢前、兩條TDC距離最大且左腎動脈CT值高于300 HU的期相，為A組(圖1A)；然后再選擇左腎動脈CT值最高期相，即左腎動脈CT值位于峰值的期相，為B組(圖1B)。

CTA掃描數(shù)據(jù)使用Viewer功能進(jìn)行瀏覽、測量，為C組。

記錄3組的左腎動脈及左腎靜脈CT值，記錄皮下脂肪的CT值和SD值。計(jì)算左腎動脈與左腎靜脈的CT值差值；計(jì)算CNR及SNR：CNR=(左腎動脈CT值-皮下脂肪CT值)/皮下脂肪SD值；SNR=左腎動脈CT值/皮下脂肪SD值。

將3組CTA數(shù)據(jù)進(jìn)行腎動脈血管重建，重建方式包括VR、MIP及CPR。2名觀察者分別采用5分制對腎動脈CTA圖像進(jìn)行評分[1]：5分，腎動脈及分支顯示清晰，無任何靜脈的影響；4分，腎動脈及分支顯示清晰，下腔靜脈淺淡顯影，但不影響動脈的觀察；3分，腎動脈及分支顯示清晰，下腔靜脈及1條腎靜脈淺淡顯影，輕微影響動脈的觀察；2分，腎動脈及分支顯示清晰，下腔靜脈及2條腎靜脈顯影，影響動脈觀察；1分，腎動脈分支顯示不清，下腔靜脈及2條腎靜脈明顯顯影，嚴(yán)重影響動脈觀察。

圖1 患者男，48歲，紅色曲線為左腎動脈TDC，綠色曲線為左腎靜脈TDC A.A組CTA期相選擇方法(差值最大期相)，為第16秒即第8期； B.B組CTA期相選擇方法(腎動脈CT值最高期相)，為第24秒即第12期

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。2名觀察者對3組腎動脈CTA圖像主觀評分的一致性采用Kappa檢驗(yàn)(Kappa值>0.75為一致性良好，0.40～0.75為一致性一般，<0.40為一致性差)，如評分一致性良好，則使用觀察者1的評分結(jié)果。對數(shù)據(jù)行正態(tài)分布檢驗(yàn)及方差齊性分析，正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，3組左腎動脈CT值、左腎靜脈CT值、左腎動脈與左腎靜脈CT值差值、左腎動脈CNR、左腎動脈SNR比較采用單因素方差分析，采用LSD或Tamhane'sT2法行兩兩對比；3組的主觀評分的比較采用Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2名觀察者對3組主觀評分的一致性良好(Kappa=0.877、0.928、0.917)。取觀察者1的評分結(jié)果，3組主觀評分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(秩均值分別為38.05、26.26、28.45，P=0.06)。

A組腎動脈CTA的動靜脈差值最大期相位于4～11期，平均為第8期；B組腎動脈CT值最高期相位于9～15期，平均為第12期。3組的左腎動脈CT值、左腎靜脈CT值、動靜脈CT值差值、皮下脂肪CT值、皮下脂肪SD值、CNR、SNR差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，見表1。

A組和C組左腎動脈CT值均明顯低于B組 (P=0.001、0.004)，而A、C組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P=0.652)；A組左腎靜脈CT值最低，B組左腎靜脈CT值最高，3組兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P均<0.001)；A組左腎動靜脈CT值差值明顯高于B組和C組(P=0.029、0.007)，而B組與C組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.535)。A、B組皮下脂肪CT值及SD值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.652、0.728)，C組的皮下脂肪CT值及SD值均明顯高于A組和B組 (P均<0.001)。A、B組CNR和SNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.483、0.222)，均明顯高于C組(P均<0.001)，見表1。3組腎動脈VR成像見圖2。

表1 3組各參數(shù)對比結(jié)果(±s)

表1 3組各參數(shù)對比結(jié)果(±s)

組別左腎動脈CT值(HU)左腎靜脈CT值(HU)動靜脈CT值差值(HU)皮下脂肪CT值(HU)皮下脂肪SD值CNRSNRA組(n=21)384.86±82.4661.31±10.93323.55±80.93-130.99±14.524.81±1.09113.40±35.4484.79±29.44B組(n=21)500.10±109.28232.55±67.81267.55±96.89-129.20±13.025.12±1.08127.82±35.72101.56±31.05C組(n=19)406.74±44.33155.11±35.50251.53±58.81-111.32±10.2513.11±1.8841.05±9.3032.21±7.70F值11.06776.5104.43814.183227.50547.17039.700P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

圖2 腎動脈的VR成像 A.A組圖像，腎動脈顯示清晰，無腎靜脈、下腔靜脈污染，主觀評分為5分； B.B組圖像，腎動脈顯示良好，但腎靜脈、胰腺、脾臟等器官明顯顯影，部分遮擋腎動脈顯示，評分為3分； C.C組圖像，腎動脈顯示清晰，無腎靜脈及下腔靜脈污染，評分為5分

3 討論

3.1 腎動脈CTA意義 多種腎臟疾病需獲得腎動脈的信息，如對于腎動脈狹窄患者，術(shù)前需明確狹窄程度及范圍，擬定支架直徑和長度。近期有學(xué)者[2]將腎動脈CTA測量的腎動脈狹窄直徑和長度與DSA進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)CTA測量的結(jié)果與DSA結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。也有學(xué)者[3]選擇47例腎血管性高血壓患者進(jìn)行CTA、MRA和卡托普利腎圖試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)11例在卡托普利試驗(yàn)中呈陽性結(jié)果，顯示腎動脈血流減少時(shí)MRA的ROC曲線下面積為0.91，CTA的ROC曲線下面積為0.90，兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，證實(shí)CTA和MRA均可測量腎動脈狹窄直徑及長度。CTA不但可以指導(dǎo)腎動脈狹窄治療前的支架選擇，還可用于評估腎動脈狹窄的治療療效，研究[4]結(jié)果亦表明，與金標(biāo)準(zhǔn)DSA相比，CTA對于腎動脈病變診斷的敏感度、特異度、陽性預(yù)測值及陰性預(yù)測值分別為0.868、0.833、0.983和0.357。

此外，對于腎臟腫瘤的患者，亦需要獲得腎動脈信息。目前部分腎臟切除術(shù)已經(jīng)成為低分期腎細(xì)胞癌的標(biāo)準(zhǔn)治療方法，其腫瘤預(yù)后與腎臟根治性切除術(shù)預(yù)后相似[5]。與開放性部分腎臟切除術(shù)相比，腹腔鏡部分腎切除(laparoscopicpartial nephrectomy, LPN)的應(yīng)用縮短了住院周期，降低了術(shù)中出血以及手術(shù)時(shí)間[6]。為避免全腎缺血且使腎功能損傷最小化[7]，可采用腎段動脈夾閉包括選擇性腎動脈分支夾閉技術(shù)。因此，術(shù)前了解腎動脈的解剖學(xué)信息并明確腫瘤的供血?jiǎng)用}，對成功進(jìn)行腎動脈分支夾閉有重要意義。CTA可準(zhǔn)確顯示腎血管解剖[8-9]。有研究[10]采用256排CT對腫瘤供血?jiǎng)用}與術(shù)中觀察的腎段動脈進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)CTA觀察腫瘤供血?jiǎng)用}分支的準(zhǔn)確率為85.7%，CTA預(yù)測的腫瘤供血?jiǎng)用}數(shù)量與LPN觀察到的數(shù)量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.839)。CTA所示腫瘤供血?jiǎng)用}的腎外長度與術(shù)中觀察差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.183)。因此，CTA可用于術(shù)前評估腎動脈，為外科手術(shù)提供腫瘤供血?jiǎng)用}，使LPN時(shí)腎段動脈夾閉更容易成功[11]。

3.2腎動脈CTA常規(guī)獲得方法及優(yōu)缺點(diǎn) 常用的腎動脈CTA數(shù)據(jù)獲得方法是通過監(jiān)測腹主動脈CT值，使用跟蹤自動觸發(fā)技術(shù)進(jìn)行掃描，大大提高了腎動脈CTA的成功率。也有學(xué)者[12]對腎動脈CTA進(jìn)行低管電壓低對比劑的研究，發(fā)現(xiàn)采用最佳能譜51 keV單能量成像可降低對比劑用量，提高CT值，維持與常規(guī)CTA相同的圖像質(zhì)量；但只能獲得CTA圖像，不能獲得腎臟動態(tài)增強(qiáng)圖像。獲得腎臟動態(tài)增強(qiáng)圖像及腎動脈CTA的圖像需進(jìn)行兩次增強(qiáng)掃描，增加了對比劑用量，使腎臟負(fù)擔(dān)加重；同時(shí)增加了患者的輻射劑量和患者術(shù)前等待時(shí)間。隨著寬體16 cm探測器的出現(xiàn)，腎臟全器官灌注成像成為研究的熱點(diǎn)。灌注CT為連續(xù)性采集，可通過灌注數(shù)據(jù)獲得腎臟動態(tài)增強(qiáng)圖像，也可通過灌注數(shù)據(jù)提取腎動脈CTA數(shù)據(jù)。本研究結(jié)果表明，利用左腎動脈及左腎靜脈TDC曲線可獲得滿意的腎動脈CTA圖像。本研究發(fā)現(xiàn)左腎動脈CT值達(dá)最高峰時(shí)顯示腎動脈效果最佳，但此時(shí)腎靜脈、下腔靜脈等靜脈系統(tǒng)亦出現(xiàn)強(qiáng)化，無法避免靜脈污染。腎臟為富血供器官，早期腎皮質(zhì)即出現(xiàn)明顯強(qiáng)化，因腎靜脈較其他部位靜脈短小，因此很快便出現(xiàn)腎靜脈回流。因此，當(dāng)腎動脈達(dá)最大峰值時(shí)，腎靜脈甚至下腔靜脈亦出現(xiàn)強(qiáng)化，嚴(yán)重干擾腎動脈顯影。如選擇腎動脈與腎靜脈CT值差值最大的期相，且滿足腎動脈CT值超過300 HU，則不但可滿足腎動脈成像的CT值要求，也最大程度地避免了腎靜脈等靜脈系統(tǒng)的污染，提示該時(shí)相為腎動脈CTA最佳期相。而該方法與常規(guī)CTA掃描進(jìn)行對比時(shí)，其動靜脈密度差值高于常規(guī)CTA，靜脈污染最小。本研究結(jié)果表明自CTP中提取的腎動脈圖像的CNR及SNR均高于常規(guī)腎動脈CTA，CTA主觀評分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究將最佳期相選擇的腎動脈CT值閾值設(shè)定為300 HU，根據(jù)既往經(jīng)驗(yàn)當(dāng)動脈CT值>300 HU時(shí)，可以滿足重建要求。

本研究的不足：樣本量偏小，后續(xù)可增加入組患者數(shù)量，以期結(jié)果更為精準(zhǔn)；根據(jù)臨床要求進(jìn)行隨機(jī)分組，未采用非劣效試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

總之，利用腎臟CTP數(shù)據(jù)，可獲得腎動脈CTA數(shù)據(jù)，選擇腎動脈與腎靜脈CT值差值最大，且滿足腎動脈CT值超過300 HU的期相為最佳腎動脈CTA期相，與常規(guī)CTA成像主觀效果相似。

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Analysis of optimal imaging time for renal CTA: Comparision of CT perfusion

LIUJinghong,LIUAilian*,LIUYijun,DENGXijia,FANGXin,LIUXiaodong,ZHAOYing,SUNMeiyu
(DepartmentofRadiology,FirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116011,China)

Objective To select the optimal imaging phase for renal CTA extracted from the renal CT perfusion (CTP) data, and to compare its image quality with the conventional CTA triggered using an automatic bolus tracking technique. Methods The images of 21 consecutive renal CTP (n=21) patients and 19 renal CTA (n=19) patients were analyzed retrospectively. The CTP was performed followed by noncontrast CT. The CTA was performed using an automatic bolus tracking technique. The CTP data was postprocessed on CT Perfusion 4D kidney software. The renal artery CTA images in the CTP imaging were extracted at the scan phases based on the time-density curve (TDC) of the left renal artery (group A) and left renal vein (group B). CTA images (group C) were analyzed using the Viewer function. The CT values of left renal artery and left renal vein, CT values and SD values of subcutaneous fat in the three groups were recorded. The difference of CT value between left renal artery and left renal vein, CNR and SNR of the left renal artery were recorded and compared. The subjective scoring of CTA images was performed and compared. Results There were significant differences on CT values of left renal artery and left renal vein, differences of CT value between left renal artery and vein, CT value of subcutaneous fat, SD of subcutaneous fat, CNR and SNR of left renal artery among the three groups (allP<0.001). Except the CT values of renal artery in group A and group C, differences of CT value between artery and vein in group A and group B, group B and group C, CT value and SD value of subcutaneous fat, CNR, SNR in group A and group B, there were significant differences in all comparisons between any two groups (allP>0.05). Conclusion The renal CTA images can be extracted from CTP scans. The optimal phase is when the differences of CT value between the left renal artery and vein at the maximum, combined with the CT value of the left renal artery is more than 300 HU. CTA image generated at the optimal phase is much better than that of the CTA obtained with the automatic bolus tracking technique.

Kidney; Tomography, X-ray computed; Perfusion imaging; Angiography

劉靜紅(1979—)，女，遼寧錦州人，碩士，副主任醫(yī)師。研究方向：泌尿系統(tǒng)影像診斷學(xué)。E-mail: liujinghong54@163.com

劉愛連，大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，116011。E-mail: cjr.liuailian@vip.163.com

2016-10-19

2016-12-13

10.13929/j.1672-8475.201610019

R692; R814.42

A

1672-8475(2017)02-0108-05

方法技術(shù)學(xué)