能譜CT虛擬平掃成像在尿路造影中替代常規平掃的可行性研究

張 進，李小虎，余 玲，束宏敏，劉 斌

隨著多層螺旋CT技術的快速發展，CT尿路造影(CT urography，CTU)在泌尿系檢查中彰顯了巨大優勢，不僅省去了傳統靜脈尿路造影的腸道準備工作，而且可得到清晰的圖像，使其成為了泌尿系疾病檢查的首選方法。但是CTU掃描次數多，一次檢查輻射劑量偏大，因此在不影響診斷的條件下，如何減少輻射劑量成為CTU檢查需解決的問題之一[1-2]。能譜CT具有的抑碘技術能從增強掃描圖像中分離出虛擬平掃(virtual non-contrast scan，VNC)圖像[3]，有望替代常規平掃(true non-contrast scan，TNC)，使需要進行CT泌尿系成像的患者通過減少掃描次數來降低輻射劑量。該研究主要通過比較CTU延遲期VNC圖像與TNC圖像，探討VNC替代TNC以減少輻射劑量的可行性。

1 材料與方法

1.1病例資料收集2015年10月～2017年2月安徽醫科大學第一附屬醫院臨床懷疑泌尿系占位而行CT泌尿系成像的患者24例，其中男18例，女6例，年齡10～75(42.96±19.24)歲，體重指數(23.70±2.50)kg/m2。行常規CT平掃及皮質期、實質期和延遲期三期能譜GSI掃描。所有患者檢查前簽署知情同意書。

1.2儀器與方法采用GE Discovery CT 750 HD掃描機。患者取仰臥位，行全尿路區CT常規平掃，后經前臂靜脈團注非離子對比劑碘海醇(300 mg/ml)約100 ml，流速3 ml/s，于注射對比劑時延時30 s及60 s分別行尿路區皮質期和實質期二期掃描。掃描參數：管電壓120 kV，自動管電流100～500 mA，球管轉速0.4 r/s，螺距1.375，噪聲指數為11。30 min后行延遲掃描，采用GSI掃描，管電壓在80～140 KVp瞬時切換，管電流260 mA，球管轉速0.8 r/s，螺距1.375。

1.3圖像質量主觀評價將掃描原始數據行0.625 mm薄層重建并傳至GE AW4.5工作站進行后處理。運用GSI View軟件對延遲期圖像進行碘水物質分離得到VNC圖像，由兩位有10年腹部放射診斷經驗的醫師對VNC圖像與TNC圖像進行閱片，并采用打分制就兩組圖像質量及疾病的檢出情況進行評價。1分：細小解剖結構不能辨識，圖像不清晰、偽影及噪聲極明顯，細節不清；2分：細小解剖結構顯示不清，圖像邊緣模糊、偽影較明顯、噪聲較重，細節模糊；3分：解剖結構較清晰，圖像略有偽影，噪聲明顯但可接受，大部分解剖結構及細節可以滿足診斷，但少數圖像不能評價；4分：解剖細節較清晰，圖像邊緣較銳利、無偽影、噪聲較多，能夠評價；5分：解剖細節清晰，圖像邊緣銳利、無偽影及明顯噪聲，解剖關系明確，能夠簡單明了的評價。圖像質量3～5分被認為可以接受[4]。

1.4圖像質量的客觀評價

1.4.1定量測量感興趣區的噪聲及對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR) 選擇右側腎臟(右側病變時選擇健側腎臟)，分別在腎門平面、腎上下極及右側豎脊肌層面選擇7個感興趣區，面積為30 mm2(compare軟件可保持感興趣區在各組圖像的同一層面同一部位同一大小)。在TNC的腎門及腎臟上下極層面分別測得腎臟皮質和髓質的CT值及其標準差SD，并分別取平均值作為腎臟皮質和腎臟髓質的CT均值和噪聲值SD常規，在各組抑碘圖中以同樣方法測得腎皮質和髓質的CT均值及其噪聲值SD虛擬：背景噪聲測量選擇同層面右側豎脊肌，測量方法與腎臟皮髓質測量相同。根據公式計算出腎皮髓質CNR。

腎臟皮髓質CNR=(SI腎皮質(髓質)-SI豎脊肌)/背景噪聲。其中SI腎皮質(髓質)為腎臟皮髓質CT均值，SI豎脊肌為右側豎脊肌的CT均值，背景噪聲為右側豎脊肌的噪聲值。

1.4.2輻射劑量計算 記錄每例患者能譜CT掃描的容積CT劑量指數(CT dose index, CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product, DLP),并按公式計算有效劑量(effective dose, ED)：ED(mSv)=DLP×k，其中k=0.015 mSv/(mGy·cm)

1.4.3結石比較 以TNC上結石最大徑為參照標準將結石分為4組：分別是<3 mm、3～5 mm、6～10 mm及>10 mm。分別比較在VNC和TNC上的顯示情況。

2 結果

2.1總體情況24例CTU患者中有15例腎臟及輸尿管結石(共53枚結石)，3例腎囊腫，5例輸尿管積水及1例腎盂腫瘤。

2.2客觀評價客觀評價中延遲期VNC圖像腎臟皮髓質噪聲值雖大于TNC圖像腎臟皮髓質噪聲值，CNR小于TNC圖像腎皮髓質CNR，但兩組圖像的腎皮髓質噪聲值及CNR差異無統計學意義，見表1。

VNC的ED為(16.04±1.84)mSv，TNC的ED為(21.60±2.37)mSv，有效輻射劑量減少了25.74%。且VNC的CTDIvol、DLP及ED均低于TNC，且差異有統計學意義(P<0.05)，見表1。

對于≥3 mm的結石在TNC和VNC圖像上直徑差異無統計學意義，且3 mm以上的結石在VNC圖像上檢出率達到90%以上，本研究中有2枚TNC上顯示<3 mm結石在VNC圖像上未檢出，見表2、3。

2.3主觀評價兩位診斷醫師對VNC圖像的主觀評分均≥3分，圖像質量滿足診斷需求。兩位診斷醫師對TNC和VNC圖像的主觀評價一致性較高，Kappa值均>0.6，差異無統計學意義，見表4。

2.4VNC與TNC圖像對病灶的顯示圖1為腎結石和腎囊腫患者的VNC與TNC圖像，通過VNC與TNC圖像對比可看出，左側輸尿管結石在TNC圖像上顯示清晰(圖1A)，在VNC圖像上亦可見斑點狀結石影(圖1B、C、D)；腎囊腫在TNC圖像上可見到類圓形低密度影，邊界清楚(圖1E)，在VNC圖像上病灶亦清楚可見，可達到TNC同樣的診斷效果(圖1F)。

3 討論

近年來，隨著CT在臨床檢查中的廣泛應用，患者接受到的輻射也逐漸增加[5]。通過減少掃描次數來降低患者做CT檢查的輻射已在雙能CT的使用和研究中取得了可行的試驗成果[6]。能譜CT最顯著的特征就是提供了多種定量分析方法與多參數成像為基礎的綜合診斷模式。彭波 等[7]通過比較TNC與能譜CT兩種類型VNC圖像對泌尿系結石的檢出情況，發現VNC對結石的檢出和顯示情況與TNC具有較好一致性，而且替代TNC可減少約27.89%的輻射劑量。胡鐳 等[8]研究發現采用VNC技術省略TNC對甲狀腺結節進行評估，平均吸收劑量可減少約48.76%。王慧慧 等[9]通過比較第二代雙源CT對胰腺的VNC與TNC的輻射劑量，同樣發現用VNC代替TNC可降低患者約18.31%的有效輻射劑量。

本研究通過CTU檢查中排泄期GSI掃描圖像得出VNC圖像，與TNC比較其臨床應用中的可行性，初步結果表明在滿足臨床診斷圖像質量要求的前提下使用VNC技術CTU檢查的輻射劑量較使用TNC技術CTU檢查的輻射劑量減少25.74%，與此同時，VNC可以減少患者的檢查時間及費用，特別是對于急癥和需要長期隨訪多次進行CT檢查有非常大的臨床應用價值。

表1 VNC和TNC圖像客觀指標統計分析結果

表2 TNC和VNC圖像上結石大小比較(n=15)

注：<3 mm結石在VNC圖像上未檢出，未做統計分析

表3 TNC和VNC圖像上結石檢出情況(n=15)

表4 兩位診斷醫師對圖像質量的主觀評分(n=24)

圖1 腎結石和腎囊腫的VNC與TNC圖像對比

本研究中測量VNC圖像上腎皮質和髓質的噪聲均>TNC，CNR

本研究存在下述不足，① 樣本量較小，由此得到的相關參數可能存在一定偏差，有待以后研究中進一步增加樣本量；② 本研究泌尿系造影結石患者居多，對泌尿系腫瘤占位患者未作定量分析比較，這也成為了以后研究的方向；③ 基于能譜CT的VNC不能提供CT值測量，對于CT值的研究比較有待進一步擴展。

綜上所述，CT泌尿系成像中，能譜CT的VNC替代TNC，可在圖像質量滿足臨床診斷需求下有效減少輻射劑量，優化臨床工作流程，具有較好的臨床應用價值。

參考文獻

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