低剂量多排螺旋CT尿路成像技术在尿路非肿瘤病变中的应用研究

蒋黛蒂 钟叶 詹青霞 虞晓明 郁金惠 钱春键

(复旦大学附属中山医院青浦分院放射科，上海 201700)

近年来，多排螺旋CT尿路成像技术(multi-detector computed tomography urography，MDCTU，简称CTU)已在临床广泛应用，但其辐射剂量通常较大，为此欧盟泌尿系放射协会(European Society of Urogenital Radiology，ESUR)专门成立MDCTU工作组对此进行了研究。本研究参照我国成人体径制作了排泄期尿路模型，旨在探讨CTU检查尿路非肿瘤性病变的低剂量扫描方案。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2009年5月—2010年4月228例成人在我院行尿路CT检查，其中男性131例，女性97例；年龄20～80岁，平均(52.49±14.90)岁；体质量≤75 kg。测量CT轴位图像骶髂关节水平腹部横径、矢状径，均值分别为321.21 mm和212.76 mm；CT定位图像全尿路(肾脏顶端至膀胱基底部)长度均值男性为(332.78±14.76) mm，女性(322.11±18.78) mm。其中20例成人的40支CTU排泄期输尿管内密度为134～440 Hu，平均249.03 Hu。

1.2 方法

1.2.1 模型制作 参照上述成人体径制成含骨、脂肪、肌肉及肾脏的组织模型，断面横径为360 mm、前后径为220 mm。在其中植入管径为3～7 mm的模拟排泄期输尿管，管腔内造影剂密度135 Hu(参照排泄期输尿管内密度配制)。

1.2.2 模型扫描方案 采用GE lightspeed 16 CT机对模拟排泄期尿路模型进行扫描。常规剂量扫描参数为：准直(16×1.25)mm、电压120 kV、电流300 mA、扫描时间0.8 s/rot、扫描层厚5 mm、螺距 0.938；低剂量扫描参数：准直(16×1.25)mm、120 kV、扫描时间0.5 s/rot、扫描层厚5 mm。分别在螺距0.938、1.375、1.75，变动管电流300、200、100、60、30 mA的变动参数下进行扫描。共获得16个序列的图像，在AW4.3工作站进行图像后处理，以1.25 mm层厚及间隔薄层重建多平面和三维图像。

1.2.3 数据采集与分析 统计自动获取的各序列辐射剂量指数(辐射剂量)。在5 mm层厚图像上，每个序列的相同层面含骨、脂肪、肌肉及肾脏的组织模型固定位置，以1973 mm2的面积，测量图像空白区CT值的标准差，即背景噪声(SD)；以10 mm2的面积，测量各序列模拟输尿管和软组织的CT值，即信号强度(SI)；计算各序列模拟输尿管与软组织的噪声比(CNR) ，CNR=输尿管SI -软组织SI /背景噪声SD。将各序列扫描参数、辐射剂量、噪声数据制作成Excel表格并绘制散点图，分析相互关系。

1.2.4 图像质量评价 由另外2位未参与模型制作及扫描的有经验的放射诊断医师分别评价各扫描序列对泌尿系统的横轴位、矢状位、冠状位及三维的显示效果。评价标准：5分，图像质量非常好，细微结构清晰，无伪影；4分，图像质量好，细微结构清楚，有少量伪影和噪声；3分，图像质量尚可，细微结构模糊，有伪影和噪声；2分，图像质量较低，难以显示细微结构，伪影多，噪声大；1分，图像质量差。

1.2.5 确定低剂量CTU扫描参数 结合模型图像质量评价和扫描参数、辐射剂量、噪声数据分析结果，获得能够达到诊断要求的低剂量扫描序列，确定CTU检查的低剂量扫描参数。

1.3 低剂量扫描参数的临床应用评价 录入104例体质量≤75 kg的尿路非肿瘤成年患者，其中50例患者按低剂量扫描参数扫描(低剂量组)，另54例患者按常规剂量扫描参数扫描(对照组)。低剂量组50例患者中，男性30例，女性20例；年龄19～83(46.06±16.61)岁。常规剂量组54例患者中，男性35例，女性19例；年龄21～85(49.06±16.49)岁。两组患者的年龄、性别差异无统计学意义。排泄期CTU扫描范围为肾脏顶端至膀胱基底部，增强扫描静脉团注非离子型造影剂80～100 mL(1.4 mL/kg)，流速3 mL/s，延迟时间15～30 min。由2位有经验的放射诊断医师在不知情的情况下，对两组患者的排泄期尿路系统图像进行评价。

2 结 果

2.1 扫描参数、辐射剂量、噪声之间的关系 在相同的条件下，电流与辐射剂量成正比；螺距减小，辐射剂量增加(图1)。在本实验条件下，噪声与辐射剂量变化表现为：辐射剂量在14.8～ 4.98mGy范围内减低，噪声增幅小；辐射剂量低于4.98 mGy后噪声陡然增大(图2)。在相同螺距下，辐射剂量增加，模拟输尿管-肌肉的噪声比减低；在相同辐射剂量下，不同螺距模拟输尿管-肌肉的噪声比不同(图3)。16个序列的扫描参数、噪声、辐射剂量的具体值见表1。

2.2 模型图像质量评价 两位阅片者独立对各序列图像以由高到低剂量顺序评价，以常规剂量序列图像为5分作为参照，按标准评分后，采用SPSS 13.5统计分析软件，进行Kappa检验，比较两者的一致性，Kappa值为 0.76 ～1，表示一致性较好。辐射剂量≥4.98 mGy的低剂量序列图像分值均≥3，可满足诊断要求。

2.3 低剂量CTU扫描参数的制定 满足诊断需要的最低剂量的扫描参数为：准直(16×1.25)mm、120 kV、扫描时间0.5 s/rot、扫描层厚5 mm、螺距 0.938，100 mA，相对应的背景噪声为14.22(表1)；以此为参考，设定调制软件的噪声指数为14、电流为60～140 mA。计算此参数下的有效电流为31.98～74.63 mA。见图4～5。

表1 1个常规序列和15个低剂量序列的扫描参数、辐射剂量、噪声列表

图1 不同螺距下，电流与剂量关系

图2 不同螺距下，剂量与噪声的关系

图3 不同螺距下，输尿管-肌肉的噪声比

表2 104例CTU排泄期图像质量评分表

图4 常规剂量CTU检查排泄期图像，质量评分5分，图像清晰

2.4 临床应用评价 低剂量组与对照组的男女性比例及年龄差异无统计学意义(P=0.612、0.358)；两组图像质量评分见表2，104例图像评分均≥4分，对诊断无影响，两组仅在图像质量评价分值上存在差异。因此，将合适的低剂量CTU扫描参数应用于尿路非肿瘤性病变是可行的。低剂量组辐射剂量3.2～6.98 mGy，平均6.56 mGy；按全尿路平均扫描长度计算，剂量长度积(DLP)为133.59～312.24 mGycm。

图5 低剂量CTU检查排泄期图像，质量评分4分，有少许噪声，不影响诊断

3 讨 论

ESUR的CTU工作组将CTU定义为：一种显示肾脏、输尿管和膀胱的最优化的影像学诊断检查，涉及多层螺旋CT薄层技术、静脉造影和排泄期成像等[1]。近年来，CTU技术在泌尿系统疾病的检查中广泛应用，CTU对血尿病因诊断的敏感性为92.4%～100%，特异性为89%～97.4%[1]；CTU对上尿路肿瘤相关血尿的诊断敏感性为88%～100%，特异性为93%～100%[2]；CTU对慢性尿路梗阻病因诊断的敏感性为100%，而排泄性尿路造影(IVU)为74%[3]。王杭等[4]比较了CTU和IVU在泌尿系统疾病诊断中的准确率，CTU为97.78%，IVU为46.67%；对梗阻病变及远端的显示率，CTU为79.4%，IVU仅为25%。另外，CTU检查还具有诊断准确率高、检查无需肠道准备等优点。但是，CTU检查所需的辐射剂量较大，存在辐射风险。因此，ESUR CTU工作组建议，在CTU检查时要根据病变的良恶性确定辐射剂量，对于疑似恶性肿瘤病例，需保证高质量的图像以做出明确的诊断，辐射剂量可较大；对于良性病变，采用不影响诊断的较低辐射剂量即可。

扫描参数直接影响辐射剂量的大小，可通过调整扫描参数降低辐射剂量，如：降低管电压/管电流、增大螺距等。选择调整何种参数取决于临床要求、受检人群和受检组织。本研究主要探讨排泄期尿路扫描参数的制定。排泄期尿路被高密

度造影剂充盈，与周围组织形成高对比度，当在一定范围内降低电流时，噪声增幅小，对图像质量的影响较小；而本研究显示，管电流与辐射剂量呈正相关，因此，降低管电流是减少排泄期尿路辐射剂量的有效方法。另外，由于成人体径较大，降低管电压将使X线的穿透力下降，继而使辐射吸收率增加，因此不采用降低管电压的方法。本研究固定管电压，逐渐降低管电流，结果显示，当辐射剂量≥4.98 mGy时，扫描序列均可满足诊断要求，其扫描参数为准直(16×1.25)mm、120 kV、扫描时间0.5 s/rot、扫描层厚5mm、螺距 0.938，以此为参考，设定噪声指数为14、电流为60～140 mA。将以上扫描参数应用于体质量≤75 kg的尿路非肿瘤成年患者，辐射剂量3.2～6.98 mGy，平均6.56 mGy，DLP 133.59～312.24 mGycm，与CTU工作组推荐的良性病变排泄期剂量辐射剂量(5～6mGy、DLP 235～285 mGycm)相符合。以有效电流为参考，本研究显示有效电流为31.98～74.63 mA，对体质量≤75 kg的成人的尿路扫描效果较好，与Nolte-Ernsting等[5]的研究结果一致。

总之，在CTU检查中，通过降低管电流可以减少辐射剂量。但本研究制定的低剂量CTU扫描参数限于同类设备，所获参数是以体质量≤75 kg成人的平均体径为基准，可能不适用于体径过大或过小的患者。

[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，王国民. CT尿路成像和IVU检查诊断泌尿系统疾病的比较研究 [J]. 中华泌尿外科杂志，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.