双低能谱CT对活体供肾动脉的术前评估

曹东兴 CAO Dongxing

程 涛 CHENG Tao

贾鑫鑫 JIA Xinxin

罗英姿 LUO Yingzi

双低能谱CT对活体供肾动脉的术前评估

曹东兴 CAO Dongxing

程 涛 CHENG Tao

贾鑫鑫 JIA Xinxin

罗英姿 LUO Yingzi

作者单位
安徽医科大学附属省立医院影像科 安徽合肥 230001

目的 探讨采用宝石能谱CT低剂量对比剂、低管电压技术肾动脉成像在肾移植供体术前评估中的应用价值。资料与方法 对50例活体供肾者于肾移植术前行螺旋CT肾动脉成像，将其随机分为双低组和对照组，每组25例。双低组管电压100 kV，对比剂使用威视派克（270 mg/ml）；对照组管电压120 kV，对比剂使用碘普罗胺（370 mg/ml）。两组图像的重建均为40%ASiR，其他扫描参数不变。比较两组图像质量评分、肾动脉CT值、对比噪声比（CNR）、噪声、辐射剂量以及对比剂用量。结果 2名医师对两组肾动脉图像质量评分的一致性较高（Kappa=0.82）。两组的肾动脉CT值、图像质量整体评分及细节评分比较，差异无统计学意义（t=1.05、0.07、1.62，P＞0.05）；两组CNR、噪声及辐射剂量比较，差异有统计学意义（t= 2.92、－6.95、－2.21，P＜0.05）；双低组的对比剂用量较对照组降低了27%。结论 低浓度对比剂（270 mg/ml）联合低管电压（100 kV）及迭代重建算法在肾动脉CTA中可获得满意的图像，可作为活体肾移植供体术前检查的常规方法。

肾移植；活体供者；体层摄影术，螺旋计算机；肾动脉；血管造影术；造影剂；迭代重建算法

活体肾移植技术已成为目前终末期肾病患者的主要治疗手段，而肾移植手术成功的关键在于术前筛选合适的供体，术前充分了解供体肾的血管解剖和肾脏组织结构对手术治疗方案的制订及实施具有极其重要的意义[1]。肾动脉CT血管造影（CTA）能较清晰地显示肾动脉的起源及支数，为临床医师提供解剖学方面的依据。然而以往肾动脉CT扫描时为得到满足诊断要求的图像，需团注碘对比剂以维持血管内较高浓度的对比剂，但同时也增加了对比剂用量及辐射剂量。在降低辐射剂量和对比剂用量的同时获得高质量的图像是未来CTA研究的方向之一[2]。随着自适应统计迭代算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASiR）的应用，理论上使用较少剂量的对比剂和较低的射线剂量也可以得到满足诊断要求的图像。本研究通过利用ASiR算法使用低管电压（100 kV）和低浓度对比剂（威视派克，270 mg/ml）对肾动脉CTA的图像质量以及辐射剂量进行初步评估，探讨“双低”技术在肾动脉CTA中的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性连续选择2013年10月—2014年6月安徽医科大学附属省立医院活体肾移植供体候选者50例，于术前行腹部宝石能谱CT增强扫描。纳入标准：①既往无肾脏疾病史，肝肾功能、血清肌酐及尿酸水平均正常；②无碘过敏史；③自愿接受CT增强扫描。排除标准：①严重心肺功能不全、长期糖尿病者；②有肾脏先天畸形，如马蹄肾、游走肾等；③腹主动脉病变影响观察肾动脉。根据管电压及对比剂用量不同将所有患者随机分为两组：双低组25例，男10例，女15例；年龄44～60岁，平均（50.26±8.48）岁；体重指数21.47～26.90 kg/m2，平均（23.62±1.18）kg/m2。对照组25例，男12例，女13例；年龄39～58岁，平均（47.68±7.91）岁；体重指数22.26～26.71 kg/m2，平均（23.40±1.44）kg/m2。两组患者的性别、年龄及BMI差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究经伦理委员会审核批准，所有受检者行CT检查前均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery CT750HD 64排螺旋CT机，嘱受检者在检查前4～6 h禁食，扫描前10～15 min服阴性对比剂（清水）800 ml。双低组管电压100 kV，对比剂使用威视派克（270 mg/ml）；对照组管电压120 kV，对比剂使用碘普罗胺（370 mg/ml）。其他扫描参数均相同：管电流550 mA，准直器宽度64×0.625 mm，螺距1.375。扫描范围自膈顶至髂前上棘，包括腹主动脉全程和双侧髂总动脉。两组对比剂的注射总量及注射速度均相同：注射总量60 ml，注射速度4.0 ml/s。运用智能触发扫描技术，设定肾门水平腹主动脉为感兴趣区（ROI），达到触发阈值140 HU后自动行动脉期扫描。

1.3 图像处理和质量评估 将原始扫描数据重建成层厚1.25 mm、层间隔1.25 mm的薄层图像，图像的处理使用ASiR算法，双低组和对照组均为40%ASiR。

1.3.1 客观评价 将肾动脉CTA数据传至AW 4.5后处理工作站，启动GSI View软件对图像进行观察和分析。所需测量和计算的数据包括：①分别测量双侧主肾动脉开口水平的CT值、同层面竖脊肌的CT值及同层面腹壁皮下脂肪组织CT值的标准差，每个部位测量3次取平均值。②对比噪声比（CNR）：CNR=（CT1－CT2）/SD，其中CT1为双侧主肾动脉开口水平的平均CT值，CT2为同层面竖脊肌的CT值，SD为同层面腹壁皮下脂肪组织CT值的标准差。③图像噪声：本研究采用与双侧主肾动脉开口水平相同层面腹壁皮下脂肪组织CT值的标准差作为图像的平均噪声[3]。④有效辐射剂量（ED）：ED=剂量长度乘积（DLP）×0.015[4]。⑤对比剂总量=对比剂浓度×60 ml。

1.3.2 主观评价 分别采用容积再现（VR）、最大密度投影（MIP）及多平面重组（MPR）后处理技术对肾动脉图像进行显示，由2名经验丰富的放射科主任医师采用双盲法对肾动脉CTA的图像质量进行评分。①图像质量整体评分标准：1分：图像质量非常差，不能用于诊断；2分：图像质量较差，不能用于诊断；3分：图像质量一般，可用于诊断；4分：图像质量较好，可满足诊断；5分：图像质量很好，能很好地满足诊断。②图像质量细节评分（包括肾动脉主干显示的清晰程度及其分支的识别度）标准：1分：肾动脉主干可识别，但边界模糊；2分：肾动脉主干边界不清晰，但可从背景中识别血管，可识别肾动脉1级分支；3分：肾动脉主干边界较清晰，可识别肾动脉2级分支；4分：肾动脉主干边界清晰，可识别肾动脉3级分支；5分：肾动脉主干边界清晰、锐利，可识别肾动脉4级分支。首先在横断面上对图像的整体质量进行5分法评价，然后在横断面、VR、MPR和MIP图像上对图像进行细节评价。以评分≥3分为满足诊断要求，＜3分为不满足诊断要求。

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0软件，采用Kappa检验分析2名医师对肾动脉主观评分的一致性，对两组肾动脉平均CT值、CNR、噪声、图像质量评分及辐射剂量的比较采用成组t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组图像质量的主观评价 2名医师对两组肾动脉图像质量评分的一致性较高（Kappa=0.82）。双低组与对照组肾动脉CTA图像质量评分均≥3分，均能满足诊断要求。两组图像质量整体评分及细节评分比较，差异无统计学意义（t=0.07、1.62，P＞0.05）。见表1、图1～3。

2.2 两组图像质量的客观评价 双低组与对照组间肾动脉CT值差异无统计学意义（t=1.05，P＞0.05）；双低组CNR、图像噪声及辐射剂量与对照组比较，差异有统计学意义（t=2.92、－6.95、－2.21，P＜0.05），见表2。

2.3 两组辐射剂量比较 双低组对比剂用量为16.2 g，较对照组（22.2 g）降低了27%。

表1 两组图像质量评分比较

图1 双低组图像，A、B分别为VR和MIP图像，图像整体质量较好，肾动脉主干（箭头）及其分支（箭）显示清晰，边缘锐利，层次分明，且能显示4级分支，评分为5分

图2 双低组图像，A、B、C分别为VR、MIP和横断面图像，图像整体质量较好，肾动脉主干（箭头）及其1～3级分支（箭）显示清晰，层次分明，与对照组无明显差异，双侧肾动脉平均CT值为（456.48±57.91）HU，评分为4分

表2 两组肾动脉CT值、CNR、图像噪声及ED比较

3 讨论

目前肾移植术已广泛应用于临床，亲属活体供肾是肾移植的重要途径，活体肾移植关系到供体和受体的安全，这就要求临床医师最大限度地提高手术成功率并减少术后并发症。目前最主要的活体肾移植取肾术是通过腹腔镜切取，而腹腔镜手术视野较小，因此术前需要准确地评估活体供肾的血管结构和血管变异情况。

肾动脉CTA已成为临床诊断肾动脉相关疾病最有效的检查方法。然而，以往关于肾动脉CTA扫描使用的对比剂浓度多为370 mg/ml[5]，管电压多采用120 kV[6]，大剂量对比剂的使用不但增加了受检者的经济负担，而且还给受检者带来更多潜在的危害，较高的管电压可以增加受检者的辐射剂量。近年来CT成像技术中ASiR的出现使CT进入了低辐射检查的时代，同时也为使用低浓度对比剂提供了硬件基础，并已得到初步应用[7]。本研究通过使用ASiR（40%）算法，初步探讨低管电压（100 kV）和低浓度（270 mg/ml）对比剂在肾动脉CTA中的可行性。

对比剂总量是对比剂肾病的高危因素之一，约90%的对比剂经肾脏排泄，对比剂的总量越大，对比剂肾病的发生率就越大，因此在满足诊断要求的前提下，应尽可能降低对比剂用量。本研究中，双低组对比剂浓度为270 mg/ml，对照组对比剂浓度为370 mg/ml，双低组对比剂用量较对照组降低了27%，而两组图像质量评分无统计学差异，提示使用较低浓度的对比剂不仅可获得满足诊断要求的图像，而且可减少辐射对受检者的危害，减轻受检者的经济负担。

在常规120 kV管电压时，减少对比剂的用量可引起血管的强化程度减低，进而影响图像的质量。既往研究显示[8]，较低的管电压（100 kV或80 kV）比常规管电压（120 kV）能提高碘对比剂的CT衰减值，其原理是较低的管电压发出的X线光子能量与增强扫描时使用的碘对比剂的K吸收界更接近，增强了光电效应。因此，本研究中双低组使用低管电压（100 kV）扫描，使肾动脉的强化程度增加，提高了强化后的肾动脉CT值，且其CT值略高于对照组，但差异无统计学意义，这与王亚宁等[9]的报道相似。由此可见，低剂量对比剂结合低管电压（100 kV）可以获得与常规管电压（120 kV）相当的强化效果。

CT扫描时受检者接受的辐射剂量与管电压的平方成正比，降低管电压可有效地减少受检者接受的辐射剂量[10]。孟悛非等[11]认为，受检者接受的辐射剂量较常规剂量降低20%以上时才能认为是低剂量降低。本研究结果显示双低组的平均ED为（2.27±4.53）mSv，较对照组（15.70±6.41）mSv降低了22%，说明单纯降低管电压而保持其他扫描参数不变时可在一定程度上减少辐射剂量。然而，王亚宁等[9]认为降低辐射剂量会使图像的噪声增加而引起图像质量下降。而ASiR可以重建出低噪声、高质量的图像[12]，因此本研究使用了ASiR算法以降低图像的噪声，使图像质量得到保证。本研究中双低组的辐射剂量较对照组低，但其图像噪声并未增加，且双低组的CNR高于对照组，分析原因可能是由于结合使用了ASiR和低管电压（100 kV）技术。此外，本研究中采用100 kV管电压，是否可以将管电压进一步降低也是今后的研究方向之一。

总之，低浓度对比剂（270 mg/ml）联合低管电压（100 kVp）及ASiR在肾动脉CTA中可以获得满意的图像，且同时能降低辐射剂量和减少对比剂的用量，具有很大的推广价值。然而本研究也有其局限性：①样本量较小；②本研究只使用了40%ASiR对图像进行重建，未对不同比例ASiR的重建图像进行比较分析；③未进行ASiR技术与传统的滤波反射投影法之间的对比研究；④未进行同一管电压下不同浓度对比剂之间的对比，有待今后增加样本量进一步深入研究。

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（本文编辑冯婕）

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 涛

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

中国医学影像学杂志

2015年 第23卷 7期：527-530

Chinese Journal of Medical Imaging

2015 Volume 23(7): 527-530