能譜CT個體化對比劑用量和低輻射劑量單能量CTU成像的臨床應(yīng)用價值

劉 磊，李泉林，浦仁旺，鄭邵微，葛 瑩，田士峰

（大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，遼寧 大連 116011）

CT 尿路成像（CT urography，CTU）因其在診斷泌尿系統(tǒng)疾病方面的獨到優(yōu)勢而得到廣泛應(yīng)用，已有取代靜脈尿路造影 （Intravenous urogram，IVU）的趨勢[1]。常規(guī)CTU掃描輻射劑量大、對比劑用量大，排泄期腎盂、腎盞及膀胱內(nèi)高濃度對比劑常會在其周圍產(chǎn)生線束硬化偽影 （Beamhardening artifact，BHA）等問題受到業(yè)界廣泛關(guān)注。能譜CT通過單源瞬時同向雙能采集獲取數(shù)據(jù)空間能量信息，實現(xiàn)單能量成像，克服了傳統(tǒng)CT混合能量成像的缺陷[2]。本研究在此基礎(chǔ)上探討個體化對比劑用量、低輻射劑量（275 mA）能譜CT單能量（85 keV）CTU臨床應(yīng)用的可行性及優(yōu)勢。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

收集2014年2—10月95例行CTU檢查的病人，隨機(jī)分成兩組，A組58例為常規(guī)掃描的對照組，其中男45例，女 13例，年齡35～88歲，中位年齡61.50歲。B組37例為低劑量能譜掃描的實驗組，其中男24例，女13例，年齡28～85歲，中位年齡56.5歲。所有受檢者均告知參與實驗情況并簽署知情同意書，并經(jīng)過了本院倫理委員會的論證和審批。

1.2 檢查方法

所有病例均在GE Discovery HD CT上完成掃描，掃描正位和側(cè)位定位像，掃描范圍從雙側(cè)腎上極到恥骨聯(lián)合下緣。具體掃描參數(shù)如下：A組：管電壓120 kVp，三維自動管電流技術(shù)（100～500 mA），掃描時間為 0.8 s，噪聲指數(shù)（Noise index，NI）為 15，螺距1.375，層厚5.00 mm，無間距掃描。重建層厚及間隔均為1.25 mm。重組方法為50%自適應(yīng)統(tǒng)計迭代（Adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）重組，對比劑用量均為100 mL、注射速度為4.0 mL/s；B 組采用能譜（Gemstone spectral imaging，GSI）掃描方案：80/140 kVp瞬切、275 mA、余掃描參數(shù)同A組，重建1.25 mm層厚，85 keV單能量圖像，對比劑用量按 300 mgI/kg，注射速度為容積（mL）/30 s，A、B兩組均采用通用電氣藥業(yè)（上海）有限公司生產(chǎn)的碘海醇（含碘350 mg/mL），注射對比劑30 min后進(jìn)行掃描。將A、B組圖像傳至AW 4.5工作站進(jìn)行CPR、VR、MIP 重組。

1.3 圖像客觀測量

將所有圖像上傳到AW 4.5工作站，選取每組5 mm圖像測量膀胱內(nèi)對比劑及臀大肌組織進(jìn)行CT值及噪聲（SD）值，計算膀胱對比劑的對比噪聲比（Contrast-to-noise ratio，CNR），CNR=（膀胱內(nèi)對比劑CT值－臀大肌CT值）/膀胱內(nèi)對比劑SD值，記錄容積劑量指數(shù)（CT dose index，CTDIvol）、劑量長度乘積（Dose-length product，DLP）、對比劑用量及注射速率。

1.4 主觀評價

由2名具有5年以上工作經(jīng)驗的影像診斷醫(yī)生對各組圖像質(zhì)量采用雙盲法進(jìn)行主觀評價，CPR、VR及MIP圖像中泌尿系統(tǒng)的顯示效果進(jìn)行評估，觀察圖像中腎盞、腎盂、輸尿管和膀胱解剖結(jié)構(gòu)的顯示情況，具體方法[3]：1分，圖像質(zhì)量差，不能做出診斷；2分，圖像質(zhì)量較低，偽影較多，從而降低了診斷的可信度；3分，圖像質(zhì)量中等，有一些偽影，但尚能做出診斷；4分，圖像質(zhì)量好，僅有少許偽影，表面結(jié)構(gòu)略微模糊，但腎盂、腎盞及輸尿管結(jié)構(gòu)顯示清楚并能做出診斷；5分，圖像質(zhì)量非常好，沒有偽影，能夠較細(xì)地區(qū)分細(xì)微結(jié)構(gòu)，并能做出較精確的影像學(xué)診斷。當(dāng)2位觀察者評估的結(jié)果不一致時，經(jīng)反復(fù)討論決定。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

詳細(xì)記錄劑量數(shù)據(jù)CTDIvol、DLP、對比劑用量、注射速率、以均值表示。主觀圖像質(zhì)量、SD及CNR的所有評估分值結(jié)果亦采用均值表示。應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，主觀評分間采用Mann-Whitney U檢驗比較，其它指標(biāo)不同組別之間比較采用獨立樣本t檢驗。Kappa檢驗觀察不同觀察者間評定結(jié)果的一致性，Kappa值定義為：≤0.20，幾乎不一致；＞0.20～0.40， 輕微一致；＞0.40～0.60，中等一致；＞0.60～0.80，很好的一致；＞0.80～1.00，近乎完美的一致。

2 結(jié)果

2.1 A、B兩組圖像的CT值、SD值及CNR分析

A、B組膀胱內(nèi)對比劑的CT值分別為 （437.37±227.50）HU、（569.73±265.74）HU（P＞0.05），SD 值為（43.99±36.66）HU、（47.04±33.82）HU （P＞0.05），圖像的 CNR 為 29.23±19.03、40.14±22.35（P＜0.05）。 用能譜掃描單能量成像B組明顯高于120 kVp的A組混合能量成像膀胱內(nèi)對比劑的CT值，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；B組的SD值略高于A組，無統(tǒng)計學(xué)意義；B組的 CNR明顯高于 A組（P＜0.05），差異有統(tǒng)計學(xué)意義。見表1。

表1 A、B兩組圖像CT值、SD值及CNR客觀測量對比表（±s）

注：CT值、SD值為膀胱內(nèi)對比劑的CT值、SD值。

A組 B組 t值 P值病例數(shù) 58 37 CT 值（HU） 437.37±227.50 569.73±265.74 -2.567 0.012 SD 值（HU） 43.99±36.66 47.04±33.82 -0.404 0.687 CNR 29.23±19.03 40.14±22.35 -2.523 0.013

2.2 A、B兩組輻射劑量、對比劑用量及注射速率分析

A、B 兩組 CTDIvol為（10.12±4.97） mGy、（7.64±0.00） mGy（P＜0.05），DLP 為（452.52±234.20） mGy、（357.32±36.88）mGy， 差異均有統(tǒng)計學(xué)意義 （P＜0.05）； 對比劑用量為 （100.00±0.00） mL、（59.17±8.74） mL（P＜0.05）、注射速率為（4.00±0.00）mL/s、（2.01±0.37） mL/s，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。B 組的CTDIvol、DLP明顯低于A組，分別降低24.51%和21.04%；B組對比劑用量和注射速率明顯低于A組，分別降低40.83%和49.75%。見表2。

2名具有5年以上工作經(jīng)驗的影像診斷醫(yī)生對2組橫軸位圖像、VR、MIP圖像質(zhì)量采用雙盲法進(jìn)行主觀評價，其中A、B組圖像評分為4.65±0.57、4.68±0.56，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；2 名醫(yī)師對圖像質(zhì)量評分的Kappa一致性檢驗，結(jié)果分別為0.880、0.871，一致性非常好。

表2 A、B兩組輻射劑量及對比劑用量、流速對比表（±s）

表2 A、B兩組輻射劑量及對比劑用量、流速對比表（±s）

注：A、B兩組均采用通用電氣藥業(yè)（上海）有限公司生產(chǎn)的碘海醇（含碘350 mg/mL），注射對比劑30 min后進(jìn)行掃描。

A組 B組 t值 P值病例數(shù) 58 37 CTDIvol（mGy） 10.12±4.97 7.64±0.00 3.029 0.003 DLP（mGy） 452.52±234.20 357.32±36.88 2.448 0.016對比劑用量（mL） 100.00±0.00 59.17±8.74 35.069 0.000注射速度（mL/s） 4.00±0.00 2.01±0.37 40.006 0.000

3 討論

3.1 CTU成像現(xiàn)狀

近年來CTU的臨床應(yīng)用范圍不斷拓展，已逐漸成為泌尿系統(tǒng)結(jié)石、腫瘤、感染、外傷及阻塞性尿路病變的常用影像學(xué)檢查方法[4]。可同時顯示腎實質(zhì)、全泌尿道及周圍臟器的病變。CTU最大的缺點是輻射劑量大[5]，對比劑用量較高。隨著CT成像技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是低輻射劑量能譜（GSI）成像技術(shù)的問世，使應(yīng)用低劑量對比劑同時保證CTU成像質(zhì)量成為可能。CTU成像的關(guān)鍵是提高腎盂、腎盞、輸尿管和膀胱內(nèi)對比劑與周圍組織的對比度，目前臨床常規(guī)120 kVp掃描CTU時，是通過大劑量、高濃度（350 mgI/mL或更高）對比劑來提高對比度，而根據(jù)掃描技術(shù)參數(shù)對圖像對比度的影響進(jìn)行掃描方案優(yōu)化方面的研究較少。

3.2 能譜CT單能量CTU成像優(yōu)勢

GSI掃描的單能量成像，在不同的keV水平具有不同的特征，低能量水平的X線穿透力低，圖像上組織對比增強(qiáng)，使得對比劑用量的降低成為可能，但噪聲增高。高能量水平，降低圖像的射線硬化偽影和圖像噪聲[6]。在某一能量水平能達(dá)到組織對比度與噪聲之間的平衡，這一單能量水平稱為最佳keV。本研究試驗組采用85 keV單能量圖像，85～90 keV單能量水平顯著降低CTU排泄期腎盂、腎盞及膀胱內(nèi)高濃度對比劑產(chǎn)生的射線硬化偽影 （BHA）[2]，同時圖像噪聲大幅下降，提高圖像質(zhì)量。圖像的CNR（40.14±22.35）高于 120 kVp（29.23±19.03）混合能量圖像，VR圖、MIP圖顯示CTU圖像更清晰光滑，邊界銳利。應(yīng)用GSI掃描的單能量成像，可以大幅提高圖像對比度。在輻射劑量方面，能譜CT具有低mA技術(shù)及迭代重建技術(shù)，與常規(guī)掃描相比輻射劑量降低24.51%，提高患者檢查的安全性。

3.3 降低對比劑劑量的臨床意義

對比劑劑量與對比劑腎病（CIN）的發(fā)生密切相關(guān)。據(jù)報道CIN業(yè)已成為院內(nèi)獲得性腎功能衰竭的第三大原因，占CIN發(fā)病率11%[7]。因此，如何最大限度減少CTU檢查過程中對比劑的用量已成為臨床工作的關(guān)注點之一，本研究采用個體化的對比劑用量300 mgI/kg，CTU的影像質(zhì)量及泌尿系結(jié)構(gòu)顯示與常規(guī)CTU成像無統(tǒng)計學(xué)差異，與舒小鋼[8]的研究結(jié)果基本一致。B組的對比劑用量為 （59.17±8.74）mL，與A組相比降低40.83%。

綜上所述，對于CTU成像，采用個體化對比劑劑量結(jié)合GSI掃描，可顯著降低病人受輻射劑量和對比劑用量，減少病人因X線輻射和對比劑使用而引起的其他疾病風(fēng)險，同時圖像質(zhì)量滿足臨床診斷要求，具有顯著的臨床應(yīng)用優(yōu)勢。

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