256排CT多期增強(qiáng)容積掃描融合重組技術(shù)在泌尿系疾病中的應(yīng)用探討

陳巖，王智濤，高希法

江蘇省中醫(yī)院 放射科，江蘇 南京 210029

引言

泌尿系統(tǒng)疾病的種類(lèi)繁多，影像學(xué)檢查對(duì)其診斷有重要價(jià)值，其適應(yīng)癥包括先天性畸形、感染、損傷、腫瘤、尿石癥等。影像學(xué)檢查方法包括腎-輸尿管-膀胱X光攝影、靜脈腎盂造影、B超、尿路逆行插管造影、CT泌尿系造影、磁共振泌尿系水成像、腎圖等[1]。CT泌尿系造影（CT Urography，CTU）是指利用CT對(duì)泌尿系進(jìn)行平掃及造影劑注射后的多期增強(qiáng)掃描，獲得泌尿系集合系統(tǒng)（腎盞、腎盂、輸尿管、膀胱）及泌尿系統(tǒng)實(shí)質(zhì)臟器容積圖像的CT掃描技術(shù)，已成為診斷各種泌尿系統(tǒng)疾病的重要方法。近年來(lái)伴隨多排螺旋CT（Multi-slice Spiral Computed Tomography，MSCT）的跨越式發(fā)展，寬探測(cè)器覆蓋、高轉(zhuǎn)速快速三維容積掃描，輔以豐富的容積數(shù)據(jù)后處理技術(shù)，顯著提高了泌尿系疾病的檢出率和準(zhǔn)確度。CT圖像融合技術(shù)在冠狀動(dòng)脈、門(mén)脈系統(tǒng)已經(jīng)有所應(yīng)用，針對(duì)泌尿系統(tǒng)疾病，有研究使用CT圖像融合技術(shù)可有助于輸尿管的整體顯示；但對(duì)使用多期增強(qiáng)的容積數(shù)據(jù)進(jìn)行融合來(lái)提高泌尿系疾病（如尿路結(jié)石、輸尿管狹窄等）診斷能力的相關(guān)研究尚少。本研究基于256層螺旋CT低劑量掃描，使用三維容積數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將動(dòng)脈期、靜脈期、延時(shí)期、排泄期等時(shí)相的數(shù)據(jù)在同一組三維圖像上顯示，并利用最大密度投影、容積再現(xiàn)、偽彩色處理等技術(shù)，致力于更加直觀、清晰的三維圖像，使CTU三維成像成為臨床醫(yī)生較為信賴(lài)和樂(lè)于使用的檢查方法[2]。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

收集2017年12月至2018年6月行多排螺旋CT泌尿系統(tǒng)造影檢查的患者共76例，臨床懷疑或其他檢查檢出的泌尿系疾病，年齡19～82歲，男41例，女35例。檢查前患者空腹12小時(shí)，檢查前1小時(shí)口服開(kāi)水1000～1500 mL，輕度憋尿，檢查時(shí)取出腹部衣物、金屬等異物，進(jìn)行呼吸訓(xùn)練。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器與設(shè)置

采用Philips 256iCT和EBW后處理工作站。CT掃描參數(shù)為：管電壓120 kV，自動(dòng)管電流技術(shù)，管電流最大值200 mAs，準(zhǔn)直器128×0.625 mm，螺距1.0，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.42 s，層厚0.625 mm，層間距0.625 mm，重建濾過(guò)為Standand（B），重建矩陣512×512，窗寬250 HU，窗位60 HU。掃描范圍從腎上及至尿道結(jié)束，長(zhǎng)度約450～600 mm，深吸氣后屏氣，掃描時(shí)間 4～8 s，F(xiàn)OV為350～500 mm。

1.2.2 掃描期相及方法

先進(jìn)行平掃，再經(jīng)肘靜脈注射非離子型造影劑高濃度造影劑70～90 mL，注射速率為3～4 mL/s，使用雙管高壓注射器，注射前30 mL生理鹽水測(cè)試血管情況，造影劑注射后30 mL生理鹽水加注。依次行平掃、動(dòng)脈期（皮質(zhì)期，注入對(duì)比劑后22～30 s）、靜脈期（髓質(zhì)期，注入對(duì)比劑后50～65 s），必要時(shí)加掃延時(shí)期。后囑患者暫停檢查，下床后立刻排尿，再次適量飲水至膀胱充盈憋脹時(shí)行排泄期掃描，時(shí)間大約為造影劑注射后20～30 min，據(jù)患者情況適當(dāng)調(diào)整。

1.2.3 后處理及三維融合重組方法

利用Philips EBW工作站對(duì)CTU的三期容積數(shù)據(jù)進(jìn)行多種后處理，如多平面重組（Multiple Planar Reconstruction，MPR）、 曲 面 重 建（Curved Planar Reconstruction，CPR）、最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、 容 積 再 現(xiàn)（Volume Rendering，VR）、表面遮蓋陰影顯示（Shaded Surface Display，SSD）等。

融合技術(shù)的處理過(guò)程：使用AVA軟件包對(duì)動(dòng)脈期靜脈期、延時(shí)期、排泄期等分別提取腹部動(dòng)脈、下腔靜脈及其分支、門(mén)靜脈及其分支、泌尿系造影劑充盈像，并保存三維提取結(jié)果，選中需要融合的各期三維結(jié)果或原始數(shù)據(jù)，進(jìn)入VOLUME VIEWER中的Tissue management，根據(jù)所要顯示興趣區(qū)的組織，如動(dòng)脈、靜脈、泌尿系管道、腫塊、積水、結(jié)石、骨骼等進(jìn)行提取、染色，并以不同顏色顯示；為顯示不同組織的三維關(guān)系，利用多角度旋轉(zhuǎn)、透明化處理等方法，為臨床提供精確的病變位置、大小、形狀、供血?jiǎng)用}、引流靜脈及強(qiáng)化特點(diǎn)等信息，同時(shí)顯示其與周?chē)M織的解剖關(guān)系、侵犯與否，為臨床診斷及治療方案的制定提供更豐富的信息。

2 結(jié)果

2.1 診斷結(jié)果

泌尿系統(tǒng)未見(jiàn)異常13例，泌尿系腫瘤5例（腎臟腫瘤3例，膀胱腫瘤2例），尿路梗阻48例（包括腎盂結(jié)石、輸尿管結(jié)石、腹盆腔占位壓迫輸尿管、尿道結(jié)石嵌頓等），其他異常10例（包括腎臟畸形、雙輸尿管畸形、腹腔占位壓迫泌尿系等，示例見(jiàn)圖1）。

圖1 腹腔占位伴右側(cè)尿路梗阻一例（男性，59歲）

2.2 三維融合圖像的附加診斷價(jià)值

使用三維多期數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，聯(lián)合利用VR、MPR、CPR、偽彩色處理等各種重組方法可以對(duì)尿路的狹窄，管壁光滑與否，腎盂輸尿管腔內(nèi)充盈缺損以及泌尿系的先天畸形如腎臟旋轉(zhuǎn)不良、胡桃?jiàn)A綜合征、腎異位、馬蹄形腎、腎盂輸尿管重復(fù)畸形、泌尿系占位等做出更清晰地顯示，特別是對(duì)動(dòng)靜脈、輸尿管、病變部位與骨骼的體表定位等可以明確其解剖毗鄰關(guān)系，因此對(duì)各種泌尿系疾病做出更精確的診斷[3]，示例見(jiàn)圖2。兩位醫(yī)師認(rèn)為絕大多數(shù)的融合后圖像有更精確更實(shí)用的診斷價(jià)值，兩名醫(yī)師評(píng)價(jià)一致性極高（Kappa=0.749），見(jiàn)表1。

圖2 右側(cè)輸尿管結(jié)石伴腎盂輸尿管積水一例（男性，63歲）

表1 兩名醫(yī)生對(duì)融合圖像的附加診斷價(jià)值的主觀評(píng)價(jià)（例）

3 討論

3.1 CTU技術(shù)優(yōu)勢(shì)與改進(jìn)

CTU無(wú)須腸道清潔準(zhǔn)備，檢查時(shí)間短快，圖像清晰直觀，多期掃描獲得動(dòng)態(tài)信息，可對(duì)病變的位置毗鄰、性質(zhì)、代謝、血供情況做出全面診斷。為了提高集合系統(tǒng)的顯示，學(xué)者們經(jīng)過(guò)試驗(yàn)及實(shí)踐，提出了檢查體位改變、腹部加壓優(yōu)化、靜脈滴注生理鹽水優(yōu)化及應(yīng)用利尿劑加速尿液生成等方法。有研究發(fā)現(xiàn)俯臥位體位能提高中段輸尿管的顯示率；加壓法多是參照靜脈腎盂造影的做法，將加壓器置于骼骨翼兩側(cè)，將排泄期的掃描分兩次進(jìn)行，分別觀察加壓器兩側(cè)的集合系統(tǒng)，可更好充盈上尿路，但不是適用于所有受檢者。McTavish等[4]認(rèn)為靜滴生理鹽水后掃描排泄期能增加輸尿管對(duì)比劑的充盈；而Caoili等[5]卻否認(rèn)其對(duì)中下段輸尿管的顯示率的提高，而是腎盞的圖像質(zhì)量得到明顯改善。自Nolte-Ernsting等[6]在2003首次提出將利尿劑應(yīng)用在CTU中后多人研究靜注10 mg速尿能增加中下段輸尿管的顯示率，圖像質(zhì)量比靜脈注生理鹽水有明顯提升。注射速尿的另一個(gè)好處是加快對(duì)比劑排泄進(jìn)程，患者無(wú)須憋尿，節(jié)省檢查時(shí)間，又可以稀釋集合系統(tǒng)內(nèi)的造影劑進(jìn)而減少過(guò)高密度所致的硬化偽影[7]。低劑量掃描技術(shù)也正在成為影像醫(yī)生及技術(shù)人員關(guān)注的焦點(diǎn)和研究方向。Liu等[8]利用100 kVp與ASIR40重建方案獲得了高質(zhì)量的腎臟CT造影圖像，并同時(shí)降低了碘對(duì)比劑的用量。隨著MSCT硬件的更新?lián)Q代和迭代重建算法的不斷改進(jìn)，輻射劑量會(huì)越來(lái)越少[9-10]。

3.2 CTU多期三維圖像融合技術(shù)的應(yīng)用技巧

文獻(xiàn)中對(duì)泌尿系多期三維圖像融合技術(shù)的研究尚少，筆者在工作實(shí)踐中總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)。首先是選取合適的期相進(jìn)行融合，CTU掃描包括平掃、動(dòng)脈期、靜脈期、排泄期等期相，不同的疾病應(yīng)采用更好顯示病變特點(diǎn)的期相來(lái)融合，例如輸尿管結(jié)石可用平掃或排泄期數(shù)據(jù)相融合并加入透明顯示的骨骼影像，更好地顯示輸尿管的全貌并進(jìn)行定位；腫瘤性病變可用排泄期與動(dòng)脈期數(shù)據(jù)融合，顯示腫瘤與尿路的關(guān)系以及供血?jiǎng)用}的來(lái)源走向等信息；腎移植的供體檢查，則要利用動(dòng)脈期、靜脈期與排泄期數(shù)據(jù)融合，了解血管及輸尿管的走形情況，有無(wú)變異等，為外科手術(shù)提供重要信息。其次，針對(duì)不同的病變，需有不同的顯示方法，血管性病變VR顯示最為直觀；陽(yáng)性結(jié)石采用閾值法組織體積測(cè)量能準(zhǔn)確測(cè)量其大小；輸尿管狹窄的顯示使用CPR拉直并可測(cè)量狹窄程度；腫瘤性病變使用VR技術(shù)配合偽彩色顯示更能直觀展示其位置供血等信息。在實(shí)踐中，應(yīng)靈活使用各期數(shù)據(jù)及適當(dāng)?shù)暮筇幚砑夹g(shù)，才能最大程度地提供診斷信息。

3.3 MSCT三維圖像融合技術(shù)的應(yīng)用展望

自64排MSCT使用以來(lái)，CT多期相融合重組技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)系統(tǒng)器官的顯示上來(lái)。有學(xué)者[11]在評(píng)估門(mén)靜脈高壓時(shí)，使用融合重組后技術(shù)更清晰地顯示出門(mén)靜脈走行及側(cè)支血管開(kāi)放情況。同樣使用64層螺旋CT圖像融合技術(shù)，陳洪亮等[12]發(fā)現(xiàn)其顯示冠狀動(dòng)脈與心臟關(guān)系直觀、準(zhǔn)確，在對(duì)冠狀動(dòng)脈起源、走行的診斷中有重要價(jià)值；李雪華等[13]發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可清晰顯示胃周靜脈、活體胃及胃周血管解剖空間結(jié)構(gòu)。在對(duì)泌尿系統(tǒng)的診斷上，陸?zhàn)┑萚14]使用CT三維圖像融合技術(shù)能夠同機(jī)融合出高質(zhì)量的CTU輸尿管整體影像，便于診斷醫(yī)師全面、多角度地觀察病變，對(duì)提高相關(guān)病變的診斷準(zhǔn)確率具有一定價(jià)值。在引導(dǎo)臨床治療方面，Jin等[15]利用CT圖像融合了解鼻咽癌患者腮腺局部解剖變異，顯著降低了腮腺的放療劑量。Lüdemann等[16]使用C形臂三維CT融合技術(shù)針對(duì)解剖復(fù)雜的門(mén)靜脈栓塞術(shù)做引導(dǎo)是安全可行的，并可以降低輻射劑量。Uchida等[17]研究證明圖像融合對(duì)肝門(mén)的血管和膽管的術(shù)前評(píng)估有重要意義，是一種綜合性的影像學(xué)技術(shù)。基于三維融合技術(shù)的一些前沿的臨床技術(shù)也在逐步應(yīng)用于臨床，國(guó)內(nèi)的Xin等[18]使用CT和3dMD攝影測(cè)量技術(shù)做出準(zhǔn)確逼真的3D虛擬人頭面部，并證實(shí)其易用性和高可靠性。胡立偉等[19]基于多期相CT三維融合重組技術(shù)對(duì)重復(fù)腎畸形進(jìn)行3D打印，其模型對(duì)重復(fù)腎的協(xié)助診斷和治療有重要的價(jià)值。隨著大數(shù)據(jù)、3D打印及虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的進(jìn)步，我們相信，三維融合技術(shù)將會(huì)更廣泛地應(yīng)用于全身各系統(tǒng)病變的診療中來(lái)。

4 結(jié)論

256層MSCT泌尿系CTU掃描加多期三維圖像融合技術(shù)可以對(duì)泌尿系統(tǒng)疾病做出準(zhǔn)確診斷，并可為治療方案或術(shù)前計(jì)劃的制定提供精準(zhǔn)的依據(jù)。隨著CT設(shè)備的更新?lián)Q代，更低劑量、更快速、更優(yōu)質(zhì)的CTU檢查及三維融合技術(shù)將會(huì)為泌尿系疾病的臨床醫(yī)生及患者帶來(lái)福音。