低剂量CT尿路造影的研究进展

敖炜群(综述)，孙　静(审校)

(上海市普陀区人民医院放射科，上海 200060)



低剂量CT尿路造影的研究进展

敖炜群△(综述)，孙静※(审校)

(上海市普陀区人民医院放射科，上海 200060)

摘要：CT尿路造影(CTU)广泛应用于临床，但CTU扫描辐射剂量较高。在保证图像质量的前提下最大程度地减低辐射剂量是目前普遍关注的问题。CTU检查一般需多时相重复扫描，与人体其他扫描部位相比，患者接受的辐射量将成倍增加，所以有必要采用低剂量扫描方式。降低CTU辐射剂量的方法多种多样，该文对CTU不同降低辐射剂量方法的研究进展予以综述。

关键词：体层摄影术；X线计算机；CT尿路造影；辐射剂量

CT 尿路造影(computed tomography urography，CTU)为临床工作中常用的一项检查，在泌尿生殖系统疾病的诊断与治疗中发挥重要作用。相对于其他影像学检查(腹部平片、静脉肾盂尿路造影、CT平扫、超声、磁共振成像等)，CTU对诊断泌尿生殖系统疾病具有较高的敏感性和特异性。然而,CTU 检查扫描覆盖范围较广，包括双肾、输尿管与膀胱，通常要进行多时相重复扫描，患者接受的辐射剂量较大，而且这种高电流的长时间扫描加大了X线球管的损耗，降低扫描剂量成为迫切需要。国际放射防护委员会认为，接受X线照射剂量每增加10 mSv将增1/2000的癌症发病率[1]，因此如何减少CT辐射剂量就变成了一个迫切的问题。电离辐射生物效应确定的超出人体年允许全身安全有效剂量的安全剂量限值是根据人体年累积有效剂量定义的：≤3 mSv为受到低度辐射；>3～20 mSv为中度；>20～50 mSv为重度；>50 mSv为超重度[2]。上述剂量均存在随机效应发生的概率，且这种概率的发生随剂量的增加呈线性增长。做一次CTU检查的平均有效剂量为20～30 mSv[3]，相当于受到中重度的辐射，CTU的辐射剂量问题受到了极大关注。在保证图像质量的前提下最大限度地降低放射线剂量是目前普遍关注的问题[4]，国内关于肾脏及输尿管等器官的低剂量研究相对较少[5]。现就低剂量CTU不同降低辐射剂量方法的研究进展进行综述。

1CTU扫描的期相的选择对辐射剂量的影响

CTU的辐射剂量与扫描方式关系极大，目前对于CTU扫描的期相并无统一标准，从一期扫描至五期扫描都有报道：一期CTU扫描为排泄期[6]扫描；二期CTU扫描包含平扫+排泄期[7]或实质期+排泄期[8]；三期CTU扫描包含平扫+皮质期+排泄期[9]或平扫+实质期+排泄期[10]；四期CTU扫描包含平扫+皮质期+实质期+排泄期[5]；五期CTU扫描包含平扫+皮质期+实质期+排泄早期+排泄晚期[11]。选择不同扫描模式辐射剂量相差很大，CTU扫描期数的选择原则应使患者接受最少剂量同时兼顾诊断需求。但不管增强时采用了何种扫描方式，在检查过程中均包含排泄期扫描。

Shinagare等[6]报道，分泌期运用140 kV/80 mAs(管电压/管电流)条件进行扫描，单期的辐射剂量为11.9 mSv。马睿等[8]报道，运用64层螺旋CT(120 kV/85 mAs)对儿童行双期CTU检查，总的剂量长度乘积为424 mGy·cm。Dahlman等[3]报道，四期CTU扫描(平扫+皮质期+实质期+排泄期)平均有效剂量为29.9/22.5 mSv(女/男)；而三期CTU扫描(平扫+皮质期+排泄期)的平均有效剂量为26.1/18.9 mSv(女/男)，剂量降低约12.7%/16.0%(女/男)。同一机型在扫描参数不变的前提下，CTU扫描单期扫描的平均有效剂量为四期扫描剂量的20%～30%。故选择不同的CTU扫描方式与辐射剂量关系很大，应该根据不同患者自身情况结合临床需求进行合理的扫描期数选择，在使患者接受最少剂量同时兼顾诊断需求。

2不同降低CTU辐射剂量的方法

2.1降低管电压技术应用于CTU检查X线辐射剂量和管电压的平方呈反比，降低管电压会产生比降低管电流更多的噪声。低管电压扫描技术在血管CT血管造影及心脏冠状动脉CT血管造影应用较多，腹部较少。由于腹部脏器多，密度不均一，降低管电压对腹部图像质量存在一定影响[12]。

文献报道[6]，双能量CT分泌期运用低管电压扫描(80 kV/340 mAs)，辐射剂量从常规扫描(140 kV/80 mAs)的11.9 mSv将低至5.2 mSv，两组图像肾盂、输尿管、膀胱的显影强度比较差异有统计学意义，低剂量组图像噪声明显增加,虽然辐射剂量降低了56%，但图像质量低于常规剂量组。唐坤等[13]报道，运用80 kV低管电压对腹部扫描发现与常规扫描(120 kV/300 mAs)相比噪声明显增加，但当管电流增加至550 mAs时，图像质量与常规组无差异。故降低管电压的同时往往需要提高管电流以维持图像质量，过度降低管电压使图像噪声明显增加，影响病变的观察及诊断，而且频繁过高的管电流也会加速球管损耗。

2.2降低管电流技术应用于CTU检查降低管电流的方法易于修改、效果显著，是目前降低辐射剂量的主要方式之一[5]。调整管电流是降低辐射剂量非常有效的方法，但由于患者个体体型的不同和对X线吸收存在差异，同样的管电流对不同的患者产生的噪声大小不同。所以扫描参数必须按照患者体型情况进行个体调整。

Mayo等[14]研究表明，当管电流从400 mAs降至140 mAs时，图像质量只下降了17%；当管电流从140 mAs降至20 mAs时，图像质量下降了47%。可见，虽然管电流及放射剂量成倍下降，而图像质量却下降不多。根据Spielmann等[15]的研究报道，用4排螺旋CT行泌尿系扫描，最低理想管电流为60 mAs。李建文等[16]报道，采用管电压120 kV，低剂量管电流分别选择100、75、50 mAs，较常规CTU(120 kV/220 mAs)辐射剂量分别降低约57%、68%、79%，常规剂量CTU对泌尿系结构显示效果略优于50 mAs低剂量组，而三组CTU扫描显示效果差异无统计学意义。由于CT机型的不同和个体的差异CTU扫描的管电流降幅无统一标准，放射科医师面对的问题是如何根据不同个体合理调节管电流参数，使降低辐射剂量达到最优化，同时在不同个体的适宜低剂量管电流下限方面值得进一步研究和探讨。

2.3自动管电流调节技术(automatic tube current modulation,ATCM)应用于CTU检查基于对辐射危害的考虑，一直以来许多研究人员对降低CT辐射剂量做出不懈努力，主要切入点为降低管电流、降低管电压，但不同个体及同一个体不同部位间组织结构的差异，使得低剂量扫描复杂化。由于患者体型及CT机型的差异，目前低剂量CTU扫描所需的最小管电流和最低扫描剂量仍无一致意见及统一标准，理想的CT扫描方案是在扫描期间根据不同部位和位置改变管电流，即球管在扫描过程中改变电流[17]。ATCM原理是依据患者定位像所获得摄影数据和由以往经验或标准技术所预定噪声系数来共同调节管电流以降低射线剂量，根据患者的尺寸及患者X-Y、Z-轴方向的衰减自动调整球管电流，实现了不同患者不同部位最佳剂量分布，并得到稳定的诊断图像[18]。

Dahlman等[3]报道，三期常规CTU有效剂量为26.1/18.9 mSv(女/男)，开启ATCM后CTU检查的有效剂量为11.7/8.8 mSv(女/男)，辐射剂量降低了近55%，而图像质量无明显下降。Lee等[19]对25例血尿患者行三期CTU扫描，分为100 kV(14例)和120 kV(11例)两组，两组均开启ATCM技术，管电流参考值为180 mAs，结果表明开启ATCM后两组图像的信噪比和对比噪声比差异无统计学意义，而100 kV低管电压组的辐射剂量远低于120 kV管电压组，说明在降低管电压条件下，ATCM在降低辐射剂量的同时可保证图像质量。然而研究显示[18]，对于个别超重或肥胖体型的患者，ATCM技术会自动增加管电流来抵消噪声对图像的影响，其辐射剂量还可能大于常规扫描。因此，此项技术应用于肥胖体型人群的低剂量扫描价值有待评估。

2.4迭代重建算法应用于CTU检查迭代重建算法为近几年新兴的低剂量技术，各大厂商推出了各自的迭代重建算法，如GE公司的自适应迭代重建技术；西门子公司的图像空间迭代重建、原始数据域迭代重建；东芝公司自适应迭代剂量减低算法；飞利浦公司的迭代重建等技术。与传统的CT低剂量扫描算法不同，迭代重建技术利用矩阵代数，通过一种数学模型选择性地识别并去除图像噪声，使得图像噪声减少，提高图像质量[20]，这种选择性去除噪声的能力使其能在较低剂量检查的情况下获得较好的图像质量。

Juri等[21]对一组患者行双期CTU扫描(实质期+分泌期)，分为常规剂量组和低剂量扫描组，常规剂量组使用滤波反投影重建，低剂量组使用自适应迭代剂量减低算法。与常规剂量组相比，低剂量组的图像噪声要稍低，两组诊断图像质量差异无统计学意义。常规剂量组容积CT剂量加权指数实质期为14.5 mGy，排泄期为9.2 mGy，低剂量组的容积CT剂量加权指数实质期为4.2 mGy，排泄期为2.7 mGy。低剂量组运用自适应迭代剂量降低技术辐射剂量减低了近70%。这项研究表明自适应统计迭代重建算法对于其他重建方法具有更高的图像质量，也证明了迭代重建技术在大幅度降低辐射剂量同时，对成像质量有保证。赵子凤等[22]对30例小儿CTU检查用迭代重建算法，管电压为70 kVp下，实质期和延迟期扫描的有效剂量为0.6～0.68 mSv，辐射剂量大大降低，同时满足临床诊断要求。然而，迭代重建技术对CT设备要求高、计算复杂，所需重建时间长，可能产生“蜡像样”外观[23]，同时价格较为昂贵，一般医院难以普及。

2.5个体化低剂量扫描技术应用于CTU扫描不同人群对放射性敏感性不同，小儿处于生长发育期，细胞分裂更新速度和比例远高于成人，对于同一种医疗照射，儿童期接受照射而致癌的危险是20～50岁成人的3～4倍，女孩的致癌危险几乎是男孩的2倍[24]。而育龄期妇女及年轻患者的CTU扫描范围涵盖了对射线敏感的性腺。因此,制订适合不同人群的低剂量CTU有重要意义。个体化低剂量扫描技术是根据患者的性别、年龄、身高、体质量、体质指数(body mass index，BMI)等因素作为CTU扫描射线剂量优化的主要依据,并给予相应的低剂量进行扫描[5,8]。扫描剂量因人而异，更加人性化，消除了部分人群的恐惧心理，尤其适用于小儿、育龄妇女及年轻患者等特殊人群的检查。

有报道[5]将患者依据不同BMI值分为肥胖、正常、瘦组进行扫描，采用管电压130 kV，排泄期低剂量管电流分别选择120、100、80 mAs，较常规CTU(130 kV/160 mAs)排泄期扫描辐射剂量降低约23.38%、35.52%和49.29%，而三组低剂量CTU扫描的图像质量仍可以接受，但患者的辐射剂量大幅降低，低剂量组和常规剂量组图像肾盂、输尿管、膀胱的显影强度差异无统计学意义，对个别BMI值较高及BMI值较低患者的图像噪声有所增加，但不影响诊断。即个体化低剂量CTU对泌尿系的显示效果同常规CTU一样达到了影像学诊断标准。Pflederer等[25]报道，运用BMI指导剂量条件可能存在较小BMI的个体受到过量辐射，而超重个体的BMI，曝光量又显不足。马睿等[8]对体质量>25 kg和≤25 kg的儿童分别给予100 kV/50 mAs、80 kV/40 mAs低剂量进行CTU扫描，低剂量组图像合格率为98.3%～100%，临床诊断符合率为100%，较常规CTU检查辐射剂量降低66.3%～95.3%，即对不同体质量的儿童给予不同低管电压、管电流的低剂量CTU扫描取得了良好的效果。

3小结

CTU降低辐射剂量的方式多种多样，放射科医师应该使CTU扫描最优化，使患者接受最少剂量同时兼顾诊断需求，避免盲目追求高清图像带来的不必要辐射，降低患者的扫描风险。随着CT扫描新技术的不断更新与完善，不同个体或同一体不同部位制订不同的低剂量扫描方案的低剂量扫描模式成为趋势。相信随着CT扫描技术的不断进步，将会进一步降低CTU检查的辐射剂量保护患者，同时又可以保证图像质量更好地满足临床诊断要求。

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Research Progress of Low-dose Computed Tomography UrographyAOWei-qun,SUNJing.(DepartmentofRadiology,ShanghaiPutuoPeople′sHospital,Shanghai200060,China)

Abstract:Computed tomography urography(CTU) has been widely used in clinical practice,but the radiation dose of CTU is high. With the premise of the image quality, minimization of radiation dose is the main public concerned issue.CTU scan generally requires multiple-phase contrast enhancement, compared with other parts of body,radiation dose is fold-increased,therefore,low-dose strategies are necessary.There are various methods to lower CTU radiation dose,and here reviews the research progress of different methods to reduce the radiation dose of CTU.

Key words:Tomography; X-ray computed; Computed tomography urography; Radiation dose

收稿日期：2014-11-10修回日期:2015-01-17编辑：伊姗

基金项目：上海市普陀区卫生系统科研自主创新重点项目(普KW15103)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.18.041

中图分类号：R816.7

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)18-3375-04