能谱CT在泌尿系CT尿路、血管造影成像的临床应用

何 平，张 剑，李 原，王晓光，王新辉，杨学俊，舒建军，刘 燕

肾CT 血管造影（CTA）和CT 尿路造影（CTU）已成为泌尿系疾病临床不可或缺的影像检查技术，肾、血管、尿路异常或者疾病并存，对于临床同时要了解肾、尿路、血管解剖以及病变［1］。本研究目的是优化CTU 和CTA 整合一站式扫描CTUA，降低患者CT 检查电离辐射，探讨对CT 尿路成像方法的进一步优化。

1 资料与方法

1.1 一般资料：研究对象为本院2018 年1 月-2019年12 月120 例因血尿待查申请泌尿系CTU 检查患者，随机分成实验组CTUA 及常规CTU 对照组。实验组60 例，男性38 例，女性22 例；年龄15～91 岁，平均56.1 岁。对照组60 例，男性，40 例，女性20例；年龄22～87 岁，平均53 岁。纳入标准：无肾功能不全，并将签署知情同意书者、无碘造影剂过敏症者纳入。

1.2 方法：仪器GE256 排RevolutionCT，扫描前嘱患者检查前30 min 饮水1000 mL，应用高压注射器。所有患者泌尿系统扫描范围均自肾上极至盆底。2 组均采用碘比醇350 mg/mL 型，据患者体重采用个性化的对比剂量方案，按照总有效碘量350 mg/mL 给予对比剂1.0 mL/kg，即对比剂总量等于患者体重（kg）×1.0 mL。实验组扫描方案能谱（GSI）单能量70 keV，管电流为360 mA，前置ASIR-V 50%，后置ASIRV60% keV 图像重建，平扫后进行第一次对比剂注射量为总量的50%；注射完成后到检查等候区走动等待10～15 min，然后以3.5 mL/s 速率再次注射上述对比剂剩余50%，25 s 后行肾动脉期-肾盂期扫描，95 s 后行实质-排泄期扫描。对照组常规CTU 扫描条件3 期均为普通模式扫描，扫描参数120 kV，管电流自动模式，层厚0.625 mm，螺距1.375，噪声指数8.2。总平扫后单次团注全部对比剂，注射完毕后于30、65、900 s 分别进行动脉期、实质期、排泄期3期能谱增强扫描。

1.3 图像主观评价：实验组肾动脉期-肾盂期及实质-排泄期选择后置60%自适应迭代（ASIR-V）进行重建60 keV 图像，传入至AW4.7 影像工作站。对照组进行重建数据传入工作站进行进一步处理。将实验组肾动脉期-肾盂期图像与对照组排泄期分别进行最大密度投影（MIP）、多平面重组（MPR）、曲面重建（CPR）及容积再现（VR）重建，由2 名主治医师以上职称人员对图像质量按良好率标准主观评价。标准：极佳为3 分，显示肾皮质、髓质清晰分辨，尿路完全显影，肾动脉显示3 级分支；佳为2 分，显示肾皮质、髓质尚能分辨但不甚清晰，尿路部分显影，肾动脉显影至2 级分支；差为1 分，显示肾皮质髓质无法分辨，尿路基本无显影，肾动脉显影主干及1 级分支。

1.3.1 图像客观评价：对实验组肾实质-肾盂期及对照组肾实质-排泄期图像泌尿系分为6 段进行数据统计，即肾盏（S1）、肾盂（S2）、输尿管上段（S3）、输尿管中段（S4）、输尿管下段（S5）、膀胱（S6）；对各段尿路管腔感兴趣区放置同样大小的类圆形（ROI）CT 值测量，分别测量3 次，取平均值为该段的最佳CT 值。在肚脐水平测量双侧腰大肌CT 值及双侧前腹壁皮下脂肪CT 值标准差，分别作为软组织CT 值和背景噪声。根据公式尿路CNR=（CT 尿路-CT 软组织）/背景噪声，计算出各段尿路的对比噪声比（CNR）。

1.3.2 有效辐射剂量评价：记录患者CT 扫描机自动生成的各扫描期相的有效辐射剂量（CTDIvol），按照公式计算出有效辐射剂量（ED）（参考欧洲CT 质量标准指南分别取0.015 和0.019）［2］，并分别对比实验组与对照组的总平均ED 值进行对比。

1.4 统计学方法：采用SPSS 22.0 统计软件处理，计量资料以±s 表示，组间比较采用两独立样本Mann-Whiney U 检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2 组患者肾、血管、尿路CTUA 与CTU 影像评价：实验组单能量70 keV，后置ASIR-V60% keV 重建图像与对照组肾实质-肾盂延时期VR、MIP、MPR、CPR 重建图像的肾、尿路、血管显示良好率，主观评价见表1。实验组肾动脉-肾盂期（CTUA）一次扫描技术成功率为100%。实验组CTUA 期对肾脏、肾盏、肾盂、输尿管、膀胱、肾动脉、腹主动脉、髂动脉显示良好率，分别为99.9%、99.1%、99.1%、97.4%、99.8%、99.9%与99.9%；对照组CTU 期对肾脏、肾盏、肾盂、输尿管、膀胱，分别为3.75%、99.5%、99.5%、97%与99.1%。对照组无法同时显示肾脏、肾盏、肾盂、输尿管、膀胱、肾动脉、腹主动脉、髂动脉，CTUA明显优于CTU（P＜0.05）；尿路系统显示2 组差异无统计学意义（P ＞0.25）；CTUA 能够显示肿瘤并同时还可准确揭示肿瘤血管，与CTU 相比一样可以显示结石、炎症、尿瘘、尿路畸形外，能够同时显示动脉硬化、动脉瘤与动脉变异。

表1 120 例患者肾、血管、尿路CTUA 与CTU 影像评价结果比较［n（%）］

2.2 2 组患者肾实质-肾盂期CT 值及CNR 结果比较：对实验组肾实质-肾盂期及对照组的肾实质-肾盂排泄期各段集合系统管腔CT 值测量结果，实验组最佳单能图像各段集合系统CT 值高于对照组排泄期，差异有统计学意义（P＜0.05）；实验组肾实质-肾盂期的单能图像CNR 肾盏及下端输尿管区域略高于对照组（P＜0.05），其余各段差异无统计学意义，见表3。

表3 2 组患者肾实质－肾盂期CT 值及CNR 结果比较（±s）

表3 2 组患者肾实质－肾盂期CT 值及CNR 结果比较（±s）

2.3 2 组患者有效辐射剂量比较：实验组平均ED 值为（12.75±1.16）mSv，对照组为（26.97±1.71）mSv，二者比较差异有统计学意义（Z=-9.448，P＜0.05）。

3 讨论

3.1 泌尿系统疾病的检查手段：泌尿系CT 血管造影（CTA）及CT 尿路造影（CTU）已成为泌尿系统疾病检查的重要检查手段，解决了以前传统泌尿系统检查方法无法解决的问题。CTU 检查常规平扫后再进行增强动脉期、实质期及排泄期3 期扫描，缺乏对肾、血管、尿路异常或疾病之间的因果关系鉴别，CTU和CTA 两项检查对于患者来说费时费钱，还增加了造影剂对肾脏的损伤和辐射损伤的风险。如何减少泌尿系CT 检查患者所致的辐射剂量，同时又能保证足够的图像质量，是目前行业内普遍关注的热点［3］。

3.2 CTU2 次团注：目前多位学者针对CTU 2 次团注研究，主要针对尿路系统与常规CTU 的对比［4-5］，可以增加输尿管充盈及连续性。本研究平扫后进行第一次对比剂注射量为总量的50%，注射完成后10～15 min，然后以3.5 mL/s 速率再次注射上述对比剂剩余50%，25 s 后行肾动脉期-肾盂混合期扫描，95 s后行实质-排泄混合期扫描。主要获得肾动脉-肾盂期（CTUA）及肾实质-肾盂期期图像，CTUA 期对肾实质、肾动脉、腹主动脉及髂动脉的显示率为100%，能够准确地显示血管与输尿管之间的关系，可以提示主动脉及肾动脉血管硬化、狭窄、变异情况，以及肿瘤血管与肾盏及肾盂之间是否存在压迫和浸润，实现了泌尿系CTU 及CTA 一站式扫描。本研究应用能谱单能量70 keV 及后置ASIR-V 技术，重建生成60 keV 重建图像，保证了图像上组织对比增强，降低图像的射线硬化伪影和图像噪声，提高了肾盂、肾盏、输尿管和膀胱内对比剂与周围组织的对比度，主观评价中对肾脏、肾盏、肾盂、输尿管、膀胱、肾动脉、腹主动脉、髂动脉显示良好率高于对照组。本研究实验组实质-肾盂排泄期扫描方案，类似王鹤等学者采用对比剂分次团注法行双期CTU 扫描方案［6-7］，对实验组及对照组的肾实质－肾盂期各段尿路的CT值进行测量，实验组尿路管腔内CT 值明显高于对比组，提高了尿路含碘量与周围组织的对比。有关学者研究认为尿管内造影剂浓度过高，会产生金属样硬化伪影［8］。既往多位学者已有大量研究证实ASIR重建算法在降低图像噪声、改善图像质量和降低患者有效辐射剂量方面都有着重要的作用。本研究应用能谱CT 单能量成像技术及后置ASIR-V 技术，重建生成60 keV 单能量图像，与常规CT120 kV混合能量成像对比来说，单能量图像能够避免CT 值漂移，具有一定的去除金属硬化伪影功能，可以解除肾盂肾盏区和膀胱边缘因为造影剂浓度过高出现的硬化伪影，提高图像质量；图像噪声方面对比，既往大部分研究认为腹部以50%ASIR 重建效果好，也有部分学者认为在集合系统的显示上80%ASIR 重建效果更好［9］。在本研究选择60%ASIR 对图像进行重建，实验组肾实质－肾盂期的图像尿路部分节段CNR较高于对照组，推测其可能于实验组能谱扫描、管电流条件较低、致使部分X 线穿透力减弱、量子噪声较大有关［10］。本研究应用后置ASIR-V 技术重建60% keV 单能量图像，能够提高图像质量，在尿路解剖结构显示和尿路连续性的主观评分与对照组间均无显著性差异。因此，笔者认为实验组在集合系统图像质量上与对照组间无明显差异，均能满足临床诊断的需要。

3.3 低辐射剂量的优势：本研究优化扫描参数，应用能谱单能量70 keV 以及ASIR-V 技术替代常规扫描参数，对比剂二次团注减少了扫描期相方法，来降低患者总有效辐射剂量，优化扫描参数应用能谱单能量成像，扫描本身降低患者有效辐射剂量，这点在既往研究中已得到证实，也是能谱模式扫描相比的优势所在。本研究有效辐射剂量统计实验组总平均ED 值为（12.75±1.16）mSv，对照组平扫加3 期增强扫描平均总ED 值为（26.97±1.71）mSv，有效减少患者辐射剂量52%以上，提高了患者检查的安全性。在减少扫描期相常规CTU 的延时期扫描，有关学者在CTU 研究以虚拟平扫替代常规平扫，仅用分次团注法相结合，较常规平扫加3 期增强扫描的传统CT扫描方案降低患者有效辐射剂量。本研究认为在应用能谱虚拟平扫替代常规平扫，在后处理重建虚拟平扫对于一些1～2 mm 的微小结石检出上还是会存在着一定概率的漏诊现象。本研究平扫后进行第一次对比剂注射量为总量的50%，等待10～15 min 再次注射对比剂剩余50%，25 s 后行肾动脉期-肾盂混合期扫描，95 s 后行实质-排泄混合期扫描，较常规平扫加3 期增强扫描的传统CT 扫描方案减少了患者扫描的有效辐射剂量。本研究认为在明确病史或复查的患者可以应用虚拟平扫，能起到更加降低患者有效辐射剂量的作用。

本研究CTUA 实现了泌尿系CTU 及CTA 一站式扫描，直接显示泌尿系解剖及病变与邻近血管间的关系，准确揭示肿瘤血管、动脉硬化、动脉瘤与动脉变异。应用能谱CT 扫描技术，减少延时扫描期相，降低了患者辐射剂量，同时获得与常规CTU 相同的泌尿系成像，操作简便、实用，便于临床推广。