低劑量多排螺旋CT尿路成像技術在尿路非腫瘤病變中的應用研究

蔣黛蒂 鐘葉 詹青霞 虞曉明 郁金惠 錢春鍵

(復旦大學附屬中山醫院青浦分院放射科，上海 201700)

近年來，多排螺旋CT尿路成像技術(multi-detector computed tomography urography，MDCTU，簡稱CTU)已在臨床廣泛應用，但其輻射劑量通常較大，為此歐盟泌尿系放射協會(European Society of Urogenital Radiology，ESUR)專門成立MDCTU工作組對此進行了研究。本研究參照我國成人體徑制作了排泄期尿路模型，旨在探討CTU檢查尿路非腫瘤性病變的低劑量掃描方案。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2009年5月—2010年4月228例成人在我院行尿路CT檢查，其中男性131例，女性97例；年齡20～80歲，平均(52.49±14.90)歲；體質量≤75 kg。測量CT軸位圖像骶髂關節水平腹部橫徑、矢狀徑，均值分別為321.21 mm和212.76 mm；CT定位圖像全尿路(腎臟頂端至膀胱基底部)長度均值男性為(332.78±14.76) mm，女性(322.11±18.78) mm。其中20例成人的40支CTU排泄期輸尿管內密度為134～440 Hu，平均249.03 Hu。

1.2 方法

1.2.1 模型制作 參照上述成人體徑制成含骨、脂肪、肌肉及腎臟的組織模型，斷面橫徑為360 mm、前后徑為220 mm。在其中植入管徑為3～7 mm的模擬排泄期輸尿管，管腔內造影劑密度135 Hu(參照排泄期輸尿管內密度配制)。

1.2.2 模型掃描方案 采用GE lightspeed 16 CT機對模擬排泄期尿路模型進行掃描。常規劑量掃描參數為：準直(16×1.25)mm、電壓120 kV、電流300 mA、掃描時間0.8 s/rot、掃描層厚5 mm、螺距 0.938；低劑量掃描參數：準直(16×1.25)mm、120 kV、掃描時間0.5 s/rot、掃描層厚5 mm。分別在螺距0.938、1.375、1.75，變動管電流300、200、100、60、30 mA的變動參數下進行掃描。共獲得16個序列的圖像，在AW4.3工作站進行圖像后處理，以1.25 mm層厚及間隔薄層重建多平面和三維圖像。

1.2.3 數據采集與分析 統計自動獲取的各序列輻射劑量指數(輻射劑量)。在5 mm層厚圖像上，每個序列的相同層面含骨、脂肪、肌肉及腎臟的組織模型固定位置，以1973 mm2的面積，測量圖像空白區CT值的標準差，即背景噪聲(SD)；以10 mm2的面積，測量各序列模擬輸尿管和軟組織的CT值，即信號強度(SI)；計算各序列模擬輸尿管與軟組織的噪聲比(CNR) ，CNR=輸尿管SI -軟組織SI /背景噪聲SD。將各序列掃描參數、輻射劑量、噪聲數據制作成Excel表格并繪制散點圖，分析相互關系。

1.2.4 圖像質量評價 由另外2位未參與模型制作及掃描的有經驗的放射診斷醫師分別評價各掃描序列對泌尿系統的橫軸位、矢狀位、冠狀位及三維的顯示效果。評價標準：5分，圖像質量非常好，細微結構清晰，無偽影；4分，圖像質量好，細微結構清楚，有少量偽影和噪聲；3分，圖像質量尚可，細微結構模糊，有偽影和噪聲；2分，圖像質量較低，難以顯示細微結構，偽影多，噪聲大；1分，圖像質量差。

1.2.5 確定低劑量CTU掃描參數 結合模型圖像質量評價和掃描參數、輻射劑量、噪聲數據分析結果，獲得能夠達到診斷要求的低劑量掃描序列，確定CTU檢查的低劑量掃描參數。

1.3 低劑量掃描參數的臨床應用評價 錄入104例體質量≤75 kg的尿路非腫瘤成年患者，其中50例患者按低劑量掃描參數掃描(低劑量組)，另54例患者按常規劑量掃描參數掃描(對照組)。低劑量組50例患者中，男性30例，女性20例；年齡19～83(46.06±16.61)歲。常規劑量組54例患者中，男性35例，女性19例；年齡21～85(49.06±16.49)歲。兩組患者的年齡、性別差異無統計學意義。排泄期CTU掃描范圍為腎臟頂端至膀胱基底部，增強掃描靜脈團注非離子型造影劑80～100 mL(1.4 mL/kg)，流速3 mL/s，延遲時間15～30 min。由2位有經驗的放射診斷醫師在不知情的情況下，對兩組患者的排泄期尿路系統圖像進行評價。

2 結 果

2.1 掃描參數、輻射劑量、噪聲之間的關系 在相同的條件下，電流與輻射劑量成正比；螺距減小，輻射劑量增加(圖1)。在本實驗條件下，噪聲與輻射劑量變化表現為：輻射劑量在14.8～ 4.98mGy范圍內減低，噪聲增幅小；輻射劑量低于4.98 mGy后噪聲陡然增大(圖2)。在相同螺距下，輻射劑量增加，模擬輸尿管-肌肉的噪聲比減低；在相同輻射劑量下，不同螺距模擬輸尿管-肌肉的噪聲比不同(圖3)。16個序列的掃描參數、噪聲、輻射劑量的具體值見表1。

2.2 模型圖像質量評價 兩位閱片者獨立對各序列圖像以由高到低劑量順序評價，以常規劑量序列圖像為5分作為參照，按標準評分后，采用SPSS 13.5統計分析軟件，進行Kappa檢驗，比較兩者的一致性，Kappa值為 0.76 ～1，表示一致性較好。輻射劑量≥4.98 mGy的低劑量序列圖像分值均≥3，可滿足診斷要求。

2.3 低劑量CTU掃描參數的制定 滿足診斷需要的最低劑量的掃描參數為：準直(16×1.25)mm、120 kV、掃描時間0.5 s/rot、掃描層厚5 mm、螺距 0.938，100 mA，相對應的背景噪聲為14.22(表1)；以此為參考，設定調制軟件的噪聲指數為14、電流為60～140 mA。計算此參數下的有效電流為31.98～74.63 mA。見圖4～5。

表1 1個常規序列和15個低劑量序列的掃描參數、輻射劑量、噪聲列表

圖1 不同螺距下，電流與劑量關系

圖2 不同螺距下，劑量與噪聲的關系

圖3 不同螺距下，輸尿管-肌肉的噪聲比

表2 104例CTU排泄期圖像質量評分表

圖4 常規劑量CTU檢查排泄期圖像，質量評分5分，圖像清晰

2.4 臨床應用評價 低劑量組與對照組的男女性比例及年齡差異無統計學意義(P=0.612、0.358)；兩組圖像質量評分見表2，104例圖像評分均≥4分，對診斷無影響，兩組僅在圖像質量評價分值上存在差異。因此，將合適的低劑量CTU掃描參數應用于尿路非腫瘤性病變是可行的。低劑量組輻射劑量3.2～6.98 mGy，平均6.56 mGy；按全尿路平均掃描長度計算，劑量長度積(DLP)為133.59～312.24 mGycm。

圖5 低劑量CTU檢查排泄期圖像，質量評分4分，有少許噪聲，不影響診斷

3 討 論

ESUR的CTU工作組將CTU定義為：一種顯示腎臟、輸尿管和膀胱的最優化的影像學診斷檢查，涉及多層螺旋CT薄層技術、靜脈造影和排泄期成像等[1]。近年來，CTU技術在泌尿系統疾病的檢查中廣泛應用，CTU對血尿病因診斷的敏感性為92.4%～100%，特異性為89%～97.4%[1]；CTU對上尿路腫瘤相關血尿的診斷敏感性為88%～100%，特異性為93%～100%[2]；CTU對慢性尿路梗阻病因診斷的敏感性為100%，而排泄性尿路造影(IVU)為74%[3]。王杭等[4]比較了CTU和IVU在泌尿系統疾病診斷中的準確率，CTU為97.78%，IVU為46.67%；對梗阻病變及遠端的顯示率，CTU為79.4%，IVU僅為25%。另外，CTU檢查還具有診斷準確率高、檢查無需腸道準備等優點。但是，CTU檢查所需的輻射劑量較大，存在輻射風險。因此，ESUR CTU工作組建議，在CTU檢查時要根據病變的良惡性確定輻射劑量，對于疑似惡性腫瘤病例，需保證高質量的圖像以做出明確的診斷，輻射劑量可較大；對于良性病變，采用不影響診斷的較低輻射劑量即可。

掃描參數直接影響輻射劑量的大小，可通過調整掃描參數降低輻射劑量，如：降低管電壓/管電流、增大螺距等。選擇調整何種參數取決于臨床要求、受檢人群和受檢組織。本研究主要探討排泄期尿路掃描參數的制定。排泄期尿路被高密

度造影劑充盈，與周圍組織形成高對比度，當在一定范圍內降低電流時，噪聲增幅小，對圖像質量的影響較??；而本研究顯示，管電流與輻射劑量呈正相關，因此，降低管電流是減少排泄期尿路輻射劑量的有效方法。另外，由于成人體徑較大，降低管電壓將使X線的穿透力下降，繼而使輻射吸收率增加，因此不采用降低管電壓的方法。本研究固定管電壓，逐漸降低管電流，結果顯示，當輻射劑量≥4.98 mGy時，掃描序列均可滿足診斷要求，其掃描參數為準直(16×1.25)mm、120 kV、掃描時間0.5 s/rot、掃描層厚5mm、螺距 0.938，以此為參考，設定噪聲指數為14、電流為60～140 mA。將以上掃描參數應用于體質量≤75 kg的尿路非腫瘤成年患者，輻射劑量3.2～6.98 mGy，平均6.56 mGy，DLP 133.59～312.24 mGycm，與CTU工作組推薦的良性病變排泄期劑量輻射劑量(5～6mGy、DLP 235～285 mGycm)相符合。以有效電流為參考，本研究顯示有效電流為31.98～74.63 mA，對體質量≤75 kg的成人的尿路掃描效果較好，與Nolte-Ernsting等[5]的研究結果一致。

總之，在CTU檢查中，通過降低管電流可以減少輻射劑量。但本研究制定的低劑量CTU掃描參數限于同類設備，所獲參數是以體質量≤75 kg成人的平均體徑為基準，可能不適用于體徑過大或過小的患者。

[1]Van Der Molen AJ, Cowan NC, Mueller-Lisse UG, et al. CT Urography Working Group of the European Society of Urogenital Radiology (ESUR). CT urography: definition, indications and techniques. A guideline for clinical practice[J]. Eur Radiol, 2008, 18(1):4-17.

[2]Chlapoutakis K, Theocharopoulos N, Yarmenitis S, et al. Performance of computed tomographic urography in diagnosis of upper urinary tract urothelial carcinoma, in patients presenting with hematuria: Systematic review and meta-analysis[J]. Eur J Radiol, 2010, 73(2):334-338.

[3]El-Ghar ME, Shokeir AA, El-Diasty TA, et al. Contrast enhanced spiral computerized tomography in patients with chronic obstructive uropathy and normal serum creatinine: a single session for anatomical and functional assessment[J]. Urol, 2004,172(3):985-988.

[4]王杭，王國民. CT尿路成像和IVU檢查診斷泌尿系統疾病的比較研究 [J]. 中華泌尿外科雜志，2010,31(6)：402-404.

[5]Nolte-Ernsting C, Cowan N. Understanding multislice CT urography techniques: many roads lead to Rome[J]. Eur Radiol, 2006, 16(12):2670-2686.