能谱CT个体化对比剂用量和低辐射剂量单能量CTU成像的临床应用价值

刘 磊，李泉林，浦仁旺，郑邵微，葛 莹，田士峰

（大连医科大学附属第一医院，辽宁 大连 116011）

CT 尿路成像（CT urography，CTU）因其在诊断泌尿系统疾病方面的独到优势而得到广泛应用，已有取代静脉尿路造影 （Intravenous urogram，IVU）的趋势[1]。常规CTU扫描辐射剂量大、对比剂用量大，排泄期肾盂、肾盏及膀胱内高浓度对比剂常会在其周围产生线束硬化伪影 （Beamhardening artifact，BHA）等问题受到业界广泛关注。能谱CT通过单源瞬时同向双能采集获取数据空间能量信息，实现单能量成像，克服了传统CT混合能量成像的缺陷[2]。本研究在此基础上探讨个体化对比剂用量、低辐射剂量（275 mA）能谱CT单能量（85 keV）CTU临床应用的可行性及优势。

1 材料与方法

1.1 临床资料

收集2014年2—10月95例行CTU检查的病人，随机分成两组，A组58例为常规扫描的对照组，其中男45例，女 13例，年龄35～88岁，中位年龄61.50岁。B组37例为低剂量能谱扫描的实验组，其中男24例，女13例，年龄28～85岁，中位年龄56.5岁。所有受检者均告知参与实验情况并签署知情同意书，并经过了本院伦理委员会的论证和审批。

1.2 检查方法

所有病例均在GE Discovery HD CT上完成扫描，扫描正位和侧位定位像，扫描范围从双侧肾上极到耻骨联合下缘。具体扫描参数如下：A组：管电压120 kVp，三维自动管电流技术（100～500 mA），扫描时间为 0.8 s，噪声指数（Noise index，NI）为 15，螺距1.375，层厚5.00 mm，无间距扫描。重建层厚及间隔均为1.25 mm。重组方法为50%自适应统计迭代（Adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）重组，对比剂用量均为100 mL、注射速度为4.0 mL/s；B 组采用能谱（Gemstone spectral imaging，GSI）扫描方案：80/140 kVp瞬切、275 mA、余扫描参数同A组，重建1.25 mm层厚，85 keV单能量图像，对比剂用量按 300 mgI/kg，注射速度为容积（mL）/30 s，A、B两组均采用通用电气药业（上海）有限公司生产的碘海醇（含碘350 mg/mL），注射对比剂30 min后进行扫描。将A、B组图像传至AW 4.5工作站进行CPR、VR、MIP 重组。

1.3 图像客观测量

将所有图像上传到AW 4.5工作站，选取每组5 mm图像测量膀胱内对比剂及臀大肌组织进行CT值及噪声（SD）值，计算膀胱对比剂的对比噪声比（Contrast-to-noise ratio，CNR），CNR=（膀胱内对比剂CT值－臀大肌CT值）/膀胱内对比剂SD值，记录容积剂量指数（CT dose index，CTDIvol）、剂量长度乘积（Dose-length product，DLP）、对比剂用量及注射速率。

1.4 主观评价

由2名具有5年以上工作经验的影像诊断医生对各组图像质量采用双盲法进行主观评价，CPR、VR及MIP图像中泌尿系统的显示效果进行评估，观察图像中肾盏、肾盂、输尿管和膀胱解剖结构的显示情况，具体方法[3]：1分，图像质量差，不能做出诊断；2分，图像质量较低，伪影较多，从而降低了诊断的可信度；3分，图像质量中等，有一些伪影，但尚能做出诊断；4分，图像质量好，仅有少许伪影，表面结构略微模糊，但肾盂、肾盏及输尿管结构显示清楚并能做出诊断；5分，图像质量非常好，没有伪影，能够较细地区分细微结构，并能做出较精确的影像学诊断。当2位观察者评估的结果不一致时，经反复讨论决定。

1.5 统计学分析

详细记录剂量数据CTDIvol、DLP、对比剂用量、注射速率、以均值表示。主观图像质量、SD及CNR的所有评估分值结果亦采用均值表示。应用SPSS 17.0统计学软件进行统计学分析，主观评分间采用Mann-Whitney U检验比较，其它指标不同组别之间比较采用独立样本t检验。Kappa检验观察不同观察者间评定结果的一致性，Kappa值定义为：≤0.20，几乎不一致；＞0.20～0.40， 轻微一致；＞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 结果

2.1 A、B两组图像的CT值、SD值及CNR分析

A、B组膀胱内对比剂的CT值分别为 （437.37±227.50）HU、（569.73±265.74）HU（P＞0.05），SD 值为（43.99±36.66）HU、（47.04±33.82）HU （P＞0.05），图像的 CNR 为 29.23±19.03、40.14±22.35（P＜0.05）。 用能谱扫描单能量成像B组明显高于120 kVp的A组混合能量成像膀胱内对比剂的CT值，差异有统计学意义；B组的SD值略高于A组，无统计学意义；B组的 CNR明显高于 A组（P＜0.05），差异有统计学意义。见表1。

表1 A、B两组图像CT值、SD值及CNR客观测量对比表（±s）

注：CT值、SD值为膀胱内对比剂的CT值、SD值。

A组 B组 t值 P值病例数 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两组辐射剂量、对比剂用量及注射速率分析

A、B 两组 CTDIvol为（10.12±4.97） mGy、（7.64±0.00） mGy（P＜0.05），DLP 为（452.52±234.20） mGy、（357.32±36.88）mGy， 差异均有统计学意义 （P＜0.05）； 对比剂用量为 （100.00±0.00） mL、（59.17±8.74） mL（P＜0.05）、注射速率为（4.00±0.00）mL/s、（2.01±0.37） mL/s，差异有统计学意义（P＜0.05）。B 组的CTDIvol、DLP明显低于A组，分别降低24.51%和21.04%；B组对比剂用量和注射速率明显低于A组，分别降低40.83%和49.75%。见表2。

2名具有5年以上工作经验的影像诊断医生对2组横轴位图像、VR、MIP图像质量采用双盲法进行主观评价，其中A、B组图像评分为4.65±0.57、4.68±0.56，差异无统计学意义（P＞0.05）；2 名医师对图像质量评分的Kappa一致性检验，结果分别为0.880、0.871，一致性非常好。

表2 A、B两组辐射剂量及对比剂用量、流速对比表（±s）

表2 A、B两组辐射剂量及对比剂用量、流速对比表（±s）

注：A、B两组均采用通用电气药业（上海）有限公司生产的碘海醇（含碘350 mg/mL），注射对比剂30 min后进行扫描。

A组 B组 t值 P值病例数 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对比剂用量（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 讨论

3.1 CTU成像现状

近年来CTU的临床应用范围不断拓展，已逐渐成为泌尿系统结石、肿瘤、感染、外伤及阻塞性尿路病变的常用影像学检查方法[4]。可同时显示肾实质、全泌尿道及周围脏器的病变。CTU最大的缺点是辐射剂量大[5]，对比剂用量较高。随着CT成像技术的迅速发展，特别是低辐射剂量能谱（GSI）成像技术的问世，使应用低剂量对比剂同时保证CTU成像质量成为可能。CTU成像的关键是提高肾盂、肾盏、输尿管和膀胱内对比剂与周围组织的对比度，目前临床常规120 kVp扫描CTU时，是通过大剂量、高浓度（350 mgI/mL或更高）对比剂来提高对比度，而根据扫描技术参数对图像对比度的影响进行扫描方案优化方面的研究较少。

3.2 能谱CT单能量CTU成像优势

GSI扫描的单能量成像，在不同的keV水平具有不同的特征，低能量水平的X线穿透力低，图像上组织对比增强，使得对比剂用量的降低成为可能，但噪声增高。高能量水平，降低图像的射线硬化伪影和图像噪声[6]。在某一能量水平能达到组织对比度与噪声之间的平衡，这一单能量水平称为最佳keV。本研究试验组采用85 keV单能量图像，85～90 keV单能量水平显著降低CTU排泄期肾盂、肾盏及膀胱内高浓度对比剂产生的射线硬化伪影 （BHA）[2]，同时图像噪声大幅下降，提高图像质量。图像的CNR（40.14±22.35）高于 120 kVp（29.23±19.03）混合能量图像，VR图、MIP图显示CTU图像更清晰光滑，边界锐利。应用GSI扫描的单能量成像，可以大幅提高图像对比度。在辐射剂量方面，能谱CT具有低mA技术及迭代重建技术，与常规扫描相比辐射剂量降低24.51%，提高患者检查的安全性。

3.3 降低对比剂剂量的临床意义

对比剂剂量与对比剂肾病（CIN）的发生密切相关。据报道CIN业已成为院内获得性肾功能衰竭的第三大原因，占CIN发病率11%[7]。因此，如何最大限度减少CTU检查过程中对比剂的用量已成为临床工作的关注点之一，本研究采用个体化的对比剂用量300 mgI/kg，CTU的影像质量及泌尿系结构显示与常规CTU成像无统计学差异，与舒小钢[8]的研究结果基本一致。B组的对比剂用量为 （59.17±8.74）mL，与A组相比降低40.83%。

综上所述，对于CTU成像，采用个体化对比剂剂量结合GSI扫描，可显著降低病人受辐射剂量和对比剂用量，减少病人因X线辐射和对比剂使用而引起的其他疾病风险，同时图像质量满足临床诊断要求，具有显著的临床应用优势。

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[1]Stacul F,Rossi A,Cova MA.CT urography:the end of IVU?[J].Radiol Med,2008,113(5):658-669.

[2]朱婉秋，余永强，王万勤，等.能谱CT单能量成像去除CT尿路成像排泄期对比剂硬化伪影临床应用研究 [J].中国医学影像技术，2012，28（12）：2211-2215.

[3]麻增林，贺丽英，闰玉昌，等.低剂量CT尿路造影的应用价值[J].中国临床影像学杂志，2009，20（6）：494-496.

[4]葛琛瑾，舒政.多排螺旋CT尿路造影的研究进展[J].中华泌尿外科杂志，2013，34（1）：69-71.

[5]胡娟，王鹤，王霄英，等.迭代算法在100 kVp分次团注双期CTU检查中的应用研究[J].放射学实践，2013，28（5）：509-513.

[6]刘爱连，沈云.能谱CT临床应用图谱[M].北京：人民军医出版社，2012：21-22.

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[8]舒小刚，查云飞.低剂量对比剂CTU的可行性研究[J].临床放射学杂志，2012，31（4）：567-570.