雙源CT虛擬平掃在泌尿系造影檢查中的應(yīng)用

何璽等

[摘要] 目的 探討雙源CT虛擬平掃（VNC）在CT泌尿系造影（CTU）中的應(yīng)用價值。方法 對198例臨床疑泌尿系疾病患者行CTU檢查（包括常規(guī)平掃、腎實(shí)質(zhì)期雙能量掃描和排泄期掃描）。將雙能量掃描腎實(shí)質(zhì)期利用Liver VNC軟件處理得VNC圖像，對比VNC圖像與常規(guī)平掃（CNC）圖像腹主動脈、腎皮質(zhì)及病灶的平均CT值、SNR、CNR、圖像質(zhì)量評分、輻射劑量及對病灶的顯示。結(jié)果 與常規(guī)平掃相比：虛擬平掃所測器官CT值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；圖像噪聲高于常規(guī)平掃，而SNR、CNR均低于常規(guī)平掃（P<0.05）；虛擬平掃圖像質(zhì)量絕對評分低于常規(guī)平掃，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；兩種圖像對囊腫、實(shí)性占位的大小、位置顯示差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），對結(jié)石或鈣化的現(xiàn)示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；雙能量掃描方案輻射劑量ED低于常規(guī)掃描方案，劑量降低1.39 mSv。結(jié)論 雙能量虛擬平掃在雙源CT泌尿系成像中很有可能取代常規(guī)平掃，這樣就會因?yàn)闇p少1次平掃從而減少1次放射劑量， 如此不但不影響圖像質(zhì)量及病灶檢出反而還降低了輻射劑量，在臨床應(yīng)用價值方面具有很大的潛力，值得在臨床上推廣應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞] X線計(jì)算機(jī)；泌尿系成像；虛擬平掃；輻射劑量

[中圖分類號] R725 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-0742（2014）07（c）-0178-03

因CTU直觀、準(zhǔn)確顯示泌尿系結(jié)石（簡稱尿石病 Urinary stones disease）的部位、大小、周圍情況及腎臟的分泌、代謝功能等而廣泛用于臨床。但凡事有利有弊，掃描范圍過大（腎臟上極達(dá)盆腔底部）和掃描次數(shù)過多（常規(guī)平掃、腎實(shí)質(zhì)期和排泄期掃描）以致于輻射劑量過大是CTU的主要弊端，同時也是制約其發(fā)展的主要因素。正是在這樣的情況下，近年來在CTU檢查時采取了一系列減少輻射劑量的掃描方法。其中成效最好的便是雙源CT （dual source CT，DSCT）雙能量虛擬平掃（Virtual non-contrast，VNC）技術(shù)，它可以通過一次增強(qiáng)掃描，便可獲得平掃圖像，這樣便可以有效避免因患者移動而導(dǎo)致的剪影失敗，從而縮短檢查時間并減少輻照次數(shù)。不過目前對于雙源CT雙能量虛擬平掃技術(shù)尚還不夠成熟，所以其研究主要集中在胸部和頭部[2-3]。該研究通過分析該院在2012年9月—2013年6月行CT平掃雙能量泌尿系檢查的198例患者臨床療效，從而探討雙源CT雙能量虛擬平掃技術(shù)在CT泌尿系造影檢查中的臨床應(yīng)用價值、安全性及可行性，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集行CT平掃雙能量泌尿系檢查患者198例，其中男性121例，女性77例，年齡6～69歲，平均（41.7±13.1）歲。所有患者檢查前碘過敏試驗(yàn)陰性，并簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

采用Siemens Somatom Definition雙源CT機(jī)對患者先行泌尿系常規(guī)平掃，常規(guī)平掃的主要內(nèi)容是單X線球管掃描，操作時控制準(zhǔn)直24 mm×1.2 mm，掃描野210～250 mm，層厚及間距均為10 mm，管電壓120 kV，參考管電流220 mAs，球管旋轉(zhuǎn)頻率為0.5 s/圈，卷積核H31 medium smooth，掃描部位從頭到足，控制務(wù)必精準(zhǔn)，防止因操作失誤而導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)誤差。然后增強(qiáng)掃描，20 s后行動脈期掃描，再過25 s則行實(shí)質(zhì)期掃描，而實(shí)質(zhì)期掃描不同之前，是要進(jìn)行雙能量增強(qiáng)掃描（掃描部位為頭顱部至趾骨聯(lián)合）。雙能量增強(qiáng)掃描的主要內(nèi)容如下：A管球管電壓為 142 kVp、參考管電流為50 mAs而B 管球管電壓為80 kVp、參考管電流為213 mAs，球管旋轉(zhuǎn)頻率同樣是0.5 s/圈，螺距、準(zhǔn)直、重建層厚、掃描野以及重建間距分別為0.8、64 mm×0.6 mm、1 mm、210～250 mm和0.7 mm，卷積核B30f smooth。掃描方向?yàn)閺纳隙隆?/p>

1.3 圖像后處理

實(shí)質(zhì)期經(jīng)過雙能量增強(qiáng)掃描之后得到兩組獨(dú)立的不同能量的薄層圖像和一組融合圖像。將這些圖像傳入到后處理工作站雙能卡，然后使用Liver VNC軟件，將碘對比劑的融合比率調(diào)整到0%，這樣便能夠得到泌尿系的VNC圖像，然后再將融合比率調(diào)節(jié)到100%便能夠得到碘分布圖，所采用的0%和100%等其它參數(shù)均是默認(rèn)值，再將薄層VNC圖像放入3D卡中重建出層厚、間隔均與CNC相同的圖像，見圖1、2。

圖1 雙能量Liver VNC應(yīng)用程序界面

圖2調(diào)整碘對比劑的融合比率局部放大圖

1.4 圖像分析

由兩名主治醫(yī)生分別分析，若有分歧請一名主任醫(yī)師綜合分析達(dá)成共識。分析指標(biāo)包括：

1.4.1 平均CT值測量正常區(qū)域測量 感興趣區(qū)（region of interest，ROI）選擇同平面雙腎皮質(zhì)、肝臟及皮下脂肪，測量范圍約1 cm2區(qū)域，保證ROI的大小和位置相同，在CNC及VNC圖像上分別測量平均CT值。病變區(qū)域的測量：感興趣區(qū)（region of interest，ROI）選擇病灶中心，測量范圍約1 cm2區(qū)域，盡量避開壞死、鈣化和水腫區(qū)，分別在CNC及VNC的同一位置測量。信號噪聲（signal-to-noise ratio，SNR）為平均CT值/標(biāo)準(zhǔn)差；對比噪聲比（Constrast-Noise Ratio，CNR）為雙腎皮質(zhì)平均CT值與皮下脂肪CT值之差再除以背景噪聲。見圖3、4。

圖3、4 分別為CNC和VNC圖像上CT值和噪聲的測量

1.4.2 圖像質(zhì)量評分 評分標(biāo)準(zhǔn)[2]：按高分往低分降序排列可分為5個層次。①解剖病灶和細(xì)節(jié)均很清晰且能夠作出簡潔明了地評價則為5分；②解剖病灶、細(xì)節(jié)及結(jié)構(gòu)相比較來說算清晰且能夠作出盡管不是特別好的評價的則為4分；③絕大多數(shù)的解剖結(jié)構(gòu)及病灶不會影響到診斷，只是少數(shù)一些圖像評價不好的則為3分；④解剖結(jié)構(gòu)及病灶絕大多數(shù)都不清晰影響到診斷且細(xì)節(jié)模糊不足以被發(fā)現(xiàn)的則為2分；⑤解剖結(jié)構(gòu)及病灶模糊到完全不能診斷的則為1分。評分達(dá)3分以上均能滿足診斷要求。endprint

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

采用SSPS 17.0軟件包對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以配對t檢驗(yàn)比較CNV與VNC兩組圖像的平均CT值、SNR、CNR、圖像主觀評分及輻射劑量。

2 結(jié)果

2.1 CNC與VNC平均CT值比較

兩組圖像不同組織平均CT值的比較采用配對t檢驗(yàn)，腎臟皮質(zhì)、肝臟實(shí)質(zhì)、脊柱旁肌肉及背景空氣比較P值均>0.05，說明CNC與VNC得到的腎臟平掃圖像平均CT值差異不大。見表1。

3 討論

物質(zhì)抽取理論[4]是雙能量數(shù)據(jù)用于區(qū)別碘劑和其他高密度組織的理論依據(jù)，其原理很簡單，即在兩種不同X射線能量下同一種物質(zhì)的衰減系數(shù)是不同的。再加上物質(zhì)抽取理論在原子序數(shù)大的元素中更加適用，比如說碘劑，其原子序數(shù)很大，這樣由于光電效應(yīng)導(dǎo)致其CT值在80 kV和140 kV圖像上呈現(xiàn)出巨大的差異，不僅如此，在以80 kV為縱坐標(biāo)、140 kV為橫坐標(biāo)的平面直角坐標(biāo)系中它還以固定的斜率變化，等到將這些符合特定變化規(guī)律的數(shù)據(jù)抽取之后便可以將碘對比劑在CT圖像中的影像進(jìn)行去除或分離，從而實(shí)現(xiàn)雙源CT雙能量虛擬平掃技術(shù)。目前，雖然DSCT雙能量虛擬平掃技術(shù)并不成熟，但在全身多個部位卻均有應(yīng)用，主要研究部位是頭顱和胸部，不過其中較成熟的卻是肝臟，根據(jù)肝組織在雙能量下的變化，可對肝脂肪變性、Wilsons病銅沉積以及肝內(nèi)鐵沉積和病灶內(nèi)有無鈣化等作出有效準(zhǔn)確地評價，而骨關(guān)節(jié)方面可評估骨挫傷、頭部應(yīng)用有鑒別顱內(nèi)新鮮或陳舊性出血[5-8] 以及腫塊定性診斷等則是其在肺部的主要應(yīng)用。

該研究的局限性為只對結(jié)石的檢出情況進(jìn)行了比較，未對結(jié)石的量及成分進(jìn)行比較分析，需要在進(jìn)一步的研究中具體量化。總之，雙源CT泌尿系成像中， 雙能量虛擬平掃取代常規(guī)平掃的可能性還是比較大的， 其優(yōu)點(diǎn)自然是因?yàn)闇p少了1次平掃的放射劑量從而能夠降低輻射劑量并且還是在不影響圖像質(zhì)量及病灶檢出的情況下，可見其在臨床應(yīng)用方面具有廣闊的前景。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Stolzmann P， Kozomara M， Chuck N， et al.In vivo identification of uric acid stones with dual-energy CT： diagnostic performance evaluation in patients[J]. Abdom Imaging， 2010，35（17）： 629-635.

[2] Florian F， Behrendt MD， Bernhard Schmidt， et al. Image Fusion in Dual Energy Computed Tomography： Effect on Contrast Enhancement， Signal to Noise Ratio and Image Quality in Computed Tomography Angiography[J]. Investigative Radiology，2009，44（1）：1-7.

[3] Alaya A， Nouri A， Najjar M F. Urinary stone composition in pediatric patients： a retrospective study of 205 cases[J]. Clinical Chemistry and Laboratory Medicine， 2011， 49（2）： 243-248.

[4] Basiri A， Taheri M， Taheri F. What is the State of the Stone Analysis Techniques in Urolithiasis[J]. Urology journal， 2012，9（2）： 445-454.

[6] Gaser A， Johnson TR， Chandarana HO， et al.Dual energy CT： preliminary observations and potential clinical applications in the abdomen[J]. Eur Radiol， 2009， 19（1） ：13-23.

[7] Chandarana H， Megibow AJ， Cohen BA， et al. Iodine quantification with dual-energy CT： phantom study and preliminary experience with renal masses[J]. AJR， 2011， 196 （6） ： 693-700.

[8] Chae EJ， Song JW， Krauss B，et al. Dual-energy computed tomography characterization of solitary pulmonary nodules[J]. Thorac Imaging， 2010， 25（4）：301-310.

（收稿日期：2014-04-27）endprint

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

采用SSPS 17.0軟件包對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以配對t檢驗(yàn)比較CNV與VNC兩組圖像的平均CT值、SNR、CNR、圖像主觀評分及輻射劑量。

2 結(jié)果

2.1 CNC與VNC平均CT值比較

兩組圖像不同組織平均CT值的比較采用配對t檢驗(yàn)，腎臟皮質(zhì)、肝臟實(shí)質(zhì)、脊柱旁肌肉及背景空氣比較P值均>0.05，說明CNC與VNC得到的腎臟平掃圖像平均CT值差異不大。見表1。

3 討論

物質(zhì)抽取理論[4]是雙能量數(shù)據(jù)用于區(qū)別碘劑和其他高密度組織的理論依據(jù)，其原理很簡單，即在兩種不同X射線能量下同一種物質(zhì)的衰減系數(shù)是不同的。再加上物質(zhì)抽取理論在原子序數(shù)大的元素中更加適用，比如說碘劑，其原子序數(shù)很大，這樣由于光電效應(yīng)導(dǎo)致其CT值在80 kV和140 kV圖像上呈現(xiàn)出巨大的差異，不僅如此，在以80 kV為縱坐標(biāo)、140 kV為橫坐標(biāo)的平面直角坐標(biāo)系中它還以固定的斜率變化，等到將這些符合特定變化規(guī)律的數(shù)據(jù)抽取之后便可以將碘對比劑在CT圖像中的影像進(jìn)行去除或分離，從而實(shí)現(xiàn)雙源CT雙能量虛擬平掃技術(shù)。目前，雖然DSCT雙能量虛擬平掃技術(shù)并不成熟，但在全身多個部位卻均有應(yīng)用，主要研究部位是頭顱和胸部，不過其中較成熟的卻是肝臟，根據(jù)肝組織在雙能量下的變化，可對肝脂肪變性、Wilsons病銅沉積以及肝內(nèi)鐵沉積和病灶內(nèi)有無鈣化等作出有效準(zhǔn)確地評價，而骨關(guān)節(jié)方面可評估骨挫傷、頭部應(yīng)用有鑒別顱內(nèi)新鮮或陳舊性出血[5-8] 以及腫塊定性診斷等則是其在肺部的主要應(yīng)用。

該研究的局限性為只對結(jié)石的檢出情況進(jìn)行了比較，未對結(jié)石的量及成分進(jìn)行比較分析，需要在進(jìn)一步的研究中具體量化。總之，雙源CT泌尿系成像中， 雙能量虛擬平掃取代常規(guī)平掃的可能性還是比較大的， 其優(yōu)點(diǎn)自然是因?yàn)闇p少了1次平掃的放射劑量從而能夠降低輻射劑量并且還是在不影響圖像質(zhì)量及病灶檢出的情況下，可見其在臨床應(yīng)用方面具有廣闊的前景。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] Florian F， Behrendt MD， Bernhard Schmidt， et al. Image Fusion in Dual Energy Computed Tomography： Effect on Contrast Enhancement， Signal to Noise Ratio and Image Quality in Computed Tomography Angiography[J]. Investigative Radiology，2009，44（1）：1-7.

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[4] Basiri A， Taheri M， Taheri F. What is the State of the Stone Analysis Techniques in Urolithiasis[J]. Urology journal， 2012，9（2）： 445-454.

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[8] Chae EJ， Song JW， Krauss B，et al. Dual-energy computed tomography characterization of solitary pulmonary nodules[J]. Thorac Imaging， 2010， 25（4）：301-310.

（收稿日期：2014-04-27）endprint

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

采用SSPS 17.0軟件包對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以配對t檢驗(yàn)比較CNV與VNC兩組圖像的平均CT值、SNR、CNR、圖像主觀評分及輻射劑量。

2 結(jié)果

2.1 CNC與VNC平均CT值比較

兩組圖像不同組織平均CT值的比較采用配對t檢驗(yàn)，腎臟皮質(zhì)、肝臟實(shí)質(zhì)、脊柱旁肌肉及背景空氣比較P值均>0.05，說明CNC與VNC得到的腎臟平掃圖像平均CT值差異不大。見表1。

3 討論

物質(zhì)抽取理論[4]是雙能量數(shù)據(jù)用于區(qū)別碘劑和其他高密度組織的理論依據(jù)，其原理很簡單，即在兩種不同X射線能量下同一種物質(zhì)的衰減系數(shù)是不同的。再加上物質(zhì)抽取理論在原子序數(shù)大的元素中更加適用，比如說碘劑，其原子序數(shù)很大，這樣由于光電效應(yīng)導(dǎo)致其CT值在80 kV和140 kV圖像上呈現(xiàn)出巨大的差異，不僅如此，在以80 kV為縱坐標(biāo)、140 kV為橫坐標(biāo)的平面直角坐標(biāo)系中它還以固定的斜率變化，等到將這些符合特定變化規(guī)律的數(shù)據(jù)抽取之后便可以將碘對比劑在CT圖像中的影像進(jìn)行去除或分離，從而實(shí)現(xiàn)雙源CT雙能量虛擬平掃技術(shù)。目前，雖然DSCT雙能量虛擬平掃技術(shù)并不成熟，但在全身多個部位卻均有應(yīng)用，主要研究部位是頭顱和胸部，不過其中較成熟的卻是肝臟，根據(jù)肝組織在雙能量下的變化，可對肝脂肪變性、Wilsons病銅沉積以及肝內(nèi)鐵沉積和病灶內(nèi)有無鈣化等作出有效準(zhǔn)確地評價，而骨關(guān)節(jié)方面可評估骨挫傷、頭部應(yīng)用有鑒別顱內(nèi)新鮮或陳舊性出血[5-8] 以及腫塊定性診斷等則是其在肺部的主要應(yīng)用。

該研究的局限性為只對結(jié)石的檢出情況進(jìn)行了比較，未對結(jié)石的量及成分進(jìn)行比較分析，需要在進(jìn)一步的研究中具體量化。總之，雙源CT泌尿系成像中， 雙能量虛擬平掃取代常規(guī)平掃的可能性還是比較大的， 其優(yōu)點(diǎn)自然是因?yàn)闇p少了1次平掃的放射劑量從而能夠降低輻射劑量并且還是在不影響圖像質(zhì)量及病灶檢出的情況下，可見其在臨床應(yīng)用方面具有廣闊的前景。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Stolzmann P， Kozomara M， Chuck N， et al.In vivo identification of uric acid stones with dual-energy CT： diagnostic performance evaluation in patients[J]. Abdom Imaging， 2010，35（17）： 629-635.

[2] Florian F， Behrendt MD， Bernhard Schmidt， et al. Image Fusion in Dual Energy Computed Tomography： Effect on Contrast Enhancement， Signal to Noise Ratio and Image Quality in Computed Tomography Angiography[J]. Investigative Radiology，2009，44（1）：1-7.

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[4] Basiri A， Taheri M， Taheri F. What is the State of the Stone Analysis Techniques in Urolithiasis[J]. Urology journal， 2012，9（2）： 445-454.

[6] Gaser A， Johnson TR， Chandarana HO， et al.Dual energy CT： preliminary observations and potential clinical applications in the abdomen[J]. Eur Radiol， 2009， 19（1） ：13-23.

[7] Chandarana H， Megibow AJ， Cohen BA， et al. Iodine quantification with dual-energy CT： phantom study and preliminary experience with renal masses[J]. AJR， 2011， 196 （6） ： 693-700.

[8] Chae EJ， Song JW， Krauss B，et al. Dual-energy computed tomography characterization of solitary pulmonary nodules[J]. Thorac Imaging， 2010， 25（4）：301-310.

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