128层螺旋CT多期低剂量CT尿路造影在输尿管梗阻病变中的应用

2017-04-13静丁景峰耿和敖炜群胡金文徐良根

中国医学计算机成像杂志 2017年1期

孙静丁景峰耿和敖炜群胡金文徐良根

孙静1丁景峰1耿和2敖炜群3胡金文1徐良根1

目的：探讨128层螺旋CT多期低剂量CT尿路造影扫描模式在输尿管梗阻病变诊断中的应用。方法：收集2011年9月至2015年12月临床怀疑有输尿管梗阻病变行CTU检查的患者427例。病人随机分为常规组和低剂量组，其中低剂量组分3组，每组患者按体重指数(BMI)分组，其中BMI值＜18.5（A组），18.5≤BMI＜24（B组），BMI值≥24（C组）。低剂量组平扫、皮质期、髓质期开启CARE Dose 4D低剂量自动管电流扫描模式扫描；分泌期分别给予瘦型、标准、肥胖病人不同程度低剂量管电流模式扫描（105mAs、126mAs、147mAs）；常规剂量组4期扫描管电流为210 mAs。扫描完成后记录有效mAs值、剂量长度乘积（DLP），计算出有效剂量（ED）及剂量减低比值（DR），并比较两组的剂量及图像质量。结果：低剂量A、B、C三组，分别较常规组（D组）扫描期总辐射剂量平均下降约35.9%、29.8%、4.4%，差异有统计学意义（P＜0.01）。两名放射科医师在对图像质量综合评分结果有很好一致性（Kappa值分别为0.74和0.61）。低剂量组和对照组得分相近，低剂量组中未发现影响诊断和有大量噪声的图像。结论：多期低剂量CTU扫描模式在不同体型患者中均取得了良好的效果，在不影响诊断质量的同时能较大幅度减低辐射剂量。扫描更加个体化、人性化，是一项有价值的检查方法。

低剂量CT；CT尿路造影；输尿管梗阻

CT尿路造影（computed tomography urography，CTU）已经广泛应用于临床，是一种可以有效评价泌尿系统疾病（结石、肿瘤、先天畸形等）的技术手段。CTU检查扫描范围广，需行多期扫描，故患者接受的辐射剂量较大[1-4]；医源性辐射主要来源于CT，其致癌性不容忽视，文献报道约1.5%～2.0%的癌症与CT辐射相关[5]。因此如何在获得满足影像诊断图像质量的前提下尽可能减少CT辐射剂量就变成了急需解决的问题。目前国内、外多数低剂量CTU扫描为单期或双期低剂量扫描[6-7]，剂量减低有限，多期低剂量CTU扫描的报道相对较少。本文对128层螺旋CT多期低剂量CT尿路造影在输尿管梗阻病变中的应用进行探讨，现报道如下。

方法

1.临床资料

收集2011年9月至2015年12月临床怀疑有输尿管梗阻病变行肾输尿管膀胱摄片（KUB）或超声检查不能明确病因而进一步行CTU检查患者共427例，其中男206例，女221例，年龄23～88岁，平均年龄56.4±14.0岁。扫描分为常规剂量组（D组）和低剂量组，常规剂量组127例，低剂量组300例。低剂量组根据中国成人体重指数BMI（单位：kg/m2）分级[8]：BMI值＜18.5（瘦组），18.5≤BMI＜24 （正常体型组），BMI值≥24（肥胖组）将患者分为三组，即A、B、C组。本研究通过了医院伦理委员会批准，病人签署知情同意书。

2.检查方法

采用Siemens Definition AS 128层螺旋CT扫描，检查前空腹6小时以上，嘱病人留适当尿液，扫描前饮水约600ml，充盈胃腔。嘱患者仰卧，深吸气后扫描，扫描范围从膈顶至耻骨联合。扫描为四期即平扫、皮质期、髓质期及排泄期扫描，对比剂为碘海醇（320mg I/ml）90～100ml，速率3.0ml/s，静脉穿刺建立注药通道，注入对比剂后，靶血管达到100HU后自动触发扫描，延迟30s扫描皮质期，延迟60s后扫描髓质期，延迟15min后扫延迟期。扫描管电压120kV，螺距0.8：1。低剂量组平扫、皮质期、髓质期开启CARE Dose 4D低剂量自动管电流扫描模式扫描；分泌期分别给予瘦型、标准、肥胖病人不同程度低剂量管电流模式扫描（105mAs、126mAs、147mAs），管电流降低约30%～50%不等；常规剂量组4期扫描管电流为210 mAs。

3.剂量评价

扫描完成后CT机自动算出有效mAs值、剂量长度乘积（dose length product， DLP），采用国际放射防护委员会（ICRP）制订的有效剂量转换公式：E=k•DLP进行计算；腹部剂量转换因子K值=0.015；采用联合国科学委员会（NUSC）制订的剂量减低比值计算公式[9]：，式中DLPAEC为运用自动管电流调节扫描计算出的DLP值，DLPAECoff为常规扫描计算出的DLP值，计算出两组病人的有效剂量（ED）和低剂量组的剂量减低比值(DR)，并作比较。

4.图像质量评价

由2位高年资、经验丰富的放射科医生在不知任何参数情况下对图像进行评分，在两组病人的肾盂、输尿管腹段和膀胱水平各取一副图像，对肾盂、输尿管、膀胱显示的清晰度、对比度及图像噪声进行总体评价。采用5级评分系统，分为1～5分。5分，图像质量非常好，没有或仅有微量噪声；4分，图像质量好，有少量噪声；3分，图像质量中等，伴有中等噪声，但不影响诊断质量；2分，图像质量差，伴有较多噪声，影响诊断质量；1分，图像质量非常差，伴有大量噪声，不能做出诊断。

5.统计学处理

对几组数据差异用软件PASW18.0统计学处理，分别计算出两组图像的有效mAs、DLP、ED及DR，计量资料经ANOVA检验、两两间比较用LSD法检验。由两名医师独立对图像质量进行评分，用Kappa方法评价不同医师评估结果的一致性，Kappa值定义为：＜0.2为一致性很差；0.21～0.40为一致性较差；0.41～0.60为一致性中等；0.61～0.80为一致性好；0.81～1.0为一致性非常好。P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

1.诊断结果

发现输尿管结石432个，9例为输尿管多发结石，同时发现其他疾病有肾、膀胱结石共113例，输尿管先天发育畸形18例，肾癌13例，输尿管癌11例，膀胱肿瘤9例。409例伴有不同程度肾盂、输尿管积水（图1，图2）。

2.剂量对比

本研究按BMI分为低剂量A、B、C三组，分别较常规组（D组）扫描期总辐射剂量平均下降约35.9%、29.8%、4.4%，差异有统计学意义（P＜0.01）（表1，图5）。其中瘦组总辐射剂量减低最多，正常体型患者剂量减低次之，胖组降低最少，说明CARE Dose 4D低剂量自动管电流调节技术在BMI＜24kg/m2的人群中辐射剂量减低效果好。我们注意到肥胖体型患者的平扫辐射剂量大于常规组，因平扫组织之间没有良好对比，CARE Dose 4D技术需要加大管电流应对图像噪声的增加和达到良好的组织间对比。在某些肥胖体型患者中（如BMI＞28kg/m2）应用CARE Dose 4D技术其辐射剂量大于对照组。

3. 图像质量对比

两名放射科医师在对图像质量评分和主观图像噪声评估方面取得了很好一致性（Kappa值分别为0.74和0.61）（表2）。低剂量组和对照组得分相近。在所有病例中未见得分少于3分的图像，未发现影响诊断和有大量噪声的图像（图3，图4）。说明低剂量组扫描模式（平扫、皮质期、髓质期运用CARE Dose 4D自动管电流调节扫描技术+延迟期固定低管电流扫描技术）在不同体型患者中均取得了良好的效果，在不影响诊断所需质量图像的同时能较大幅度降低辐射剂量。

表1 四组CTU扫描的扫描剂量对比

表2 两名医师对图像质量的评估

图1 低剂量组，左侧输尿管上段结石（白箭头）。MIP图像（A）和VR图像（B）均清晰显示输尿管结石的部位及其上方输尿管、肾盂肾盏积水扩张，双肾盂、输尿管、膀胱显示清晰，边缘光滑锐利。图2 常规剂量组，双侧重复肾畸形。MIP图像（A）和VR图像（B）均清晰显示重复肾畸形，两对肾盂、输尿管及膀胱显示清晰，边缘光滑锐利。

图3 常规剂量组，正常。A.肾盂横断位；B.腹段输尿管横断位；C.膀胱横断位。泌尿系图像均边缘光滑锐利，对比度良好，未见明显噪声，两医师评分均为5分。

图4 低剂量组，膀胱癌。 A.肾盂横断位；B. 腹段输尿管横断位。泌尿系图像均边缘光滑锐利，对比度良好，未见明显噪声。C.膀胱横断位，膀胱边缘欠锐利，稍有噪声，但仍可以清晰显示膀胱右后壁突向腔内结节状充盈缺损（白箭头）。两医师评分均为5分。

图5 四组CTU扫描的剂量对比。D组的总有效剂量大于低剂量组，C组的平扫辐射剂量大于同期对照组和其他低剂量组。

讨论

输尿管位于腹膜后，由于中下段输尿管毗邻关系复杂，解剖路径长，对输尿管梗阻病变诊断方法虽多，仍不能满足临床需要，以往的肾输尿管膀胱摄片（KUB）、静脉肾盂尿路造影（IVP）、超声和CT平扫常因骨骼、肌肉、静脉石、腹腔脏器尤其是肠道准备不充分、输尿管痉挛等因素，对输尿管中下段病变诊断敏感性较低[1]。近年来，随着多排螺旋CT不断发展，其时间分辨率、密度分辨率及空间分辨率显著提高，图像后处理功能也日益强大；使得CTU成为一种可以有效评价泌尿系统疾病的技术手段。然而常规CTU需多期像扫描，扫描范围广，使得患者受到的辐射剂量较大；高电流长时间扫描缩短了X线球管的使用寿命；而且随着公众保健意识的提高，对放射检查中受到辐射问题越发关注，降低扫描剂量成了急需解决的问题。

降低CT扫描剂量的方法主要包括降低管电压、增加螺距和降低管电流，保持管电压不变、降低管电流是目前降低辐射剂量的主要方式之一[10]。Nolte-Ernsting等[11]通过减少管电流来降低辐射剂量，在体质量70～100 kg人群中，可用与其体质量相当的管电流，图像质量并未受到噪声的影响而显著降低；有文献报道[7]按患者的体重指数（BMI）将患者分型，延迟期分别给予不同（120mAs、100mAs、80mAs）低剂量管电流进行扫描，较常规剂量(160mAs)CTU辐射剂量分别降低23.4%、35.5%、49.3%，低剂量各组辐射剂量均大大降低，但图像质量都可以满足诊断要求。朱玉春等[12]报道，延迟期采用100kV结合CARE Dose 4D技术方案，不仅能够明显减少单期辐射剂量，而且能提高泌尿系统疾病的定位、定性诊断的准确性。上述报道均仅针对CTU检查中的延迟期采用低剂量扫描，而对CTU检查中的其他期相未行低剂量扫描，患者单期所接收的辐射水平虽有不同程度的降低，但完成一次CTU检查所接收总的辐射剂量仍较高。

CARE Dose 4D[13]属于自动管电流曝光技术，其原理是依据噪声关联Z轴管电流调制技术以降低射线剂量，根据病人的尺寸及病人X-Y、Z-轴方向的衰减自动调整球管电流，实现了不同病人不同部位最佳剂量分布，并得到稳定的诊断图像。Dahlman等[14]报道开启CARE Dose 4D后腹部CT增强三期检查的总有效剂量较常规扫描总有效剂量减低约19.5%，而图像质量无下降。但局部软组织较厚的层面，单层有效mAs高于常规mAs，其图像质量要优于常规剂量组，体现了CARE Dose 4D技术的优势，即降低辐射剂量的同时保证了图像质量。

本研究突出之处在于低剂量组采用平扫、皮质期、髓质期行CARE Dose 4D低剂量自动管电流扫描与分泌期分别给予A组、B组、C组不同低剂量管电流扫描相结合的模式；首先用客观指标评价各组总DLP、总有效剂量及各低剂量组较常规剂量组的剂量减低水平，结果显示：总DLP、总有效剂量均为A组＜B组＜C组＜D组，低剂量A、B、C三组，分别较常规组（D组）的辐射剂量平均下降约35.9%、29.8%、4.4%，差异有统计学意义（P＜0.01）；然后又由两名经验丰富的放射科医师对肾盂、输尿管、膀胱显示的清晰度、对比度及图像噪声进行主观性总体评价，两医师的评定结果有很好一致性（Kappa值分别为0.74和0.61）。本研究显示肥胖体型患者的平扫辐射剂量大于常规组，故肥胖组完成一次多期低剂量CTU检查总体的辐射剂量较高，较常规CTU的剂量降低有限。总之，多期低剂量CTU扫描模式在不同体型患者中均取得了良好的效果，在不影响诊断质量的同时较大幅度减低辐射剂量。

综上所述，多期低剂量CTU扫描具有下优点：①较单期低剂量扫描，患者所接受总的辐射剂量大大降低；②对不同体型患者在延迟期扫描中可以给予个性化低剂量，检查更加人性化，患者更容易接受；③低辐射剂量检查使患者消除了对CT检查所带来副作用的恐惧心理，尤其适用于年轻患者；④低剂量扫描扫延长了球管的使用寿命，节约了医疗资源。本研究基本达到了预期的效果，但仍有不足之处：笔者发现在某些肥胖体型患者中（如BMI＞28kg/m2）应用CARE Dose 4D技术其总辐射剂量大于对照组，此技术应用在肥胖体型患者价值有待进一步评估；有报道[15]指出保证图像质量的同时应用单一技术对辐射剂量的降低有限，越来越多的学者联合多种技术来降低辐射剂量并提高图像质量。本研究只运用降低管电流来降低辐射剂量，降低辐射剂量的技术单一；今后，对联合使用降低管电流、降低管电压、加大螺距、迭代重建算法等降低辐射剂量方法的可行性进一步探索。

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Study of Multi-Phase Low Dose CTU by 128-slice spiral CT in Urinary Tract Obstruction Patients

SUN Jing1, DING Jing-feng1, GENG He2, AO Wei-qun3, HU Jin-wen1, XU Liang-gen1

Purpose:To evaluate the value of multi-phase low dose CT urography (CTU) in diagnosis of urinary tract obstruction.Methods:Four hundred and twenty-seven patients, who were suspected with urinary tract obstruction, were enrolled in our study. All the cases were randomly divided into routine group and low-dose group. And low-dose group was divided into three groups, group A, group B and group C, which were stratifed by body mass index (BMI). BMI of group A was less than 18.5, that of group B was between 18.5 and 24, and that of group C was larger than 24. CARE Dose 4D technique was used for the low-dose group in plain scan, cortical phase and medulla phase scans. Different low tube current (147mAs, 126mAs, 105mAs) was used for the three low-dose group in secretory phase. Routine group (group D) was scanned with tube current of 210mAs. After scanning, the effective mAs, dose length product(DLP) were recorded, and the effective dose(ED) and the dosereduction (DR) were calculated, the radiation dose and image quality were compared between groups. Results：Compared with group D, the effective dose were signifcantly reduced in group A, B and C. Dose reduction(DR) were reduced about 35.9%, 29.8%, 4.4%. There was statistical signifcant difference between routine group and low-dose group (P＜0.01). Two radiologists had good consistency in the image quality assessment(Kappa value was 0.74 and 0.61). Routine group and low-dose groups achieved the similar score. Heavy image noise was not found in low-dose groups. Conclusion：The application of multi-phase low dose CTU had achieved good effect in patients with different body size. It may not only reduce the radiation dose, but also not affect the diagnosis results. It was a valuable diagnostic method.

Low-dose CT; CT Urography; Urinary tract obstruction

R445.3

1006-5741（2017）-01-0058-06

2016.01.12;修回时间：2016.05.31)

中国医学计算机成像杂志，2017，23：58-63

1上海市普陀区人民医院放射科

2上海市普陀区人民医院泌尿外科

3 浙江省立同德医院放射科

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孙静 (电子邮箱：sunlaojing@sina.com)

上海市普陀区卫生系统科研自主创新重点项目 (普KW15103)

Chin Comput Med Imag，2017，23：58-63