能谱CT虚拟平扫成像在尿路造影中替代常规平扫的可行性研究

张 进，李小虎，余 玲，束宏敏，刘 斌

随着多层螺旋CT技术的快速发展，CT尿路造影(CT urography，CTU)在泌尿系检查中彰显了巨大优势，不仅省去了传统静脉尿路造影的肠道准备工作，而且可得到清晰的图像，使其成为了泌尿系疾病检查的首选方法。但是CTU扫描次数多，一次检查辐射剂量偏大，因此在不影响诊断的条件下，如何减少辐射剂量成为CTU检查需解决的问题之一[1-2]。能谱CT具有的抑碘技术能从增强扫描图像中分离出虚拟平扫(virtual non-contrast scan，VNC)图像[3]，有望替代常规平扫(true non-contrast scan，TNC)，使需要进行CT泌尿系成像的患者通过减少扫描次数来降低辐射剂量。该研究主要通过比较CTU延迟期VNC图像与TNC图像，探讨VNC替代TNC以减少辐射剂量的可行性。

1 材料与方法

1.1病例资料收集2015年10月～2017年2月安徽医科大学第一附属医院临床怀疑泌尿系占位而行CT泌尿系成像的患者24例，其中男18例，女6例，年龄10～75(42.96±19.24)岁，体重指数(23.70±2.50)kg/m2。行常规CT平扫及皮质期、实质期和延迟期三期能谱GSI扫描。所有患者检查前签署知情同意书。

1.2仪器与方法采用GE Discovery CT 750 HD扫描机。患者取仰卧位，行全尿路区CT常规平扫，后经前臂静脉团注非离子对比剂碘海醇(300 mg/ml)约100 ml，流速3 ml/s，于注射对比剂时延时30 s及60 s分别行尿路区皮质期和实质期二期扫描。扫描参数：管电压120 kV，自动管电流100～500 mA，球管转速0.4 r/s，螺距1.375，噪声指数为11。30 min后行延迟扫描，采用GSI扫描，管电压在80～140 KVp瞬时切换，管电流260 mA，球管转速0.8 r/s，螺距1.375。

1.3图像质量主观评价将扫描原始数据行0.625 mm薄层重建并传至GE AW4.5工作站进行后处理。运用GSI View软件对延迟期图像进行碘水物质分离得到VNC图像，由两位有10年腹部放射诊断经验的医师对VNC图像与TNC图像进行阅片，并采用打分制就两组图像质量及疾病的检出情况进行评价。1分：细小解剖结构不能辨识，图像不清晰、伪影及噪声极明显，细节不清；2分：细小解剖结构显示不清，图像边缘模糊、伪影较明显、噪声较重，细节模糊；3分：解剖结构较清晰，图像略有伪影，噪声明显但可接受，大部分解剖结构及细节可以满足诊断，但少数图像不能评价；4分：解剖细节较清晰，图像边缘较锐利、无伪影、噪声较多，能够评价；5分：解剖细节清晰，图像边缘锐利、无伪影及明显噪声，解剖关系明确，能够简单明了的评价。图像质量3～5分被认为可以接受[4]。

1.4图像质量的客观评价

1.4.1定量测量感兴趣区的噪声及对比噪声比(contrast to noise ratio，CNR) 选择右侧肾脏(右侧病变时选择健侧肾脏)，分别在肾门平面、肾上下极及右侧竖脊肌层面选择7个感兴趣区，面积为30 mm2(compare软件可保持感兴趣区在各组图像的同一层面同一部位同一大小)。在TNC的肾门及肾脏上下极层面分别测得肾脏皮质和髓质的CT值及其标准差SD，并分别取平均值作为肾脏皮质和肾脏髓质的CT均值和噪声值SD常规，在各组抑碘图中以同样方法测得肾皮质和髓质的CT均值及其噪声值SD虚拟：背景噪声测量选择同层面右侧竖脊肌，测量方法与肾脏皮髓质测量相同。根据公式计算出肾皮髓质CNR。

肾脏皮髓质CNR=(SI肾皮质(髓质)-SI竖脊肌)/背景噪声。其中SI肾皮质(髓质)为肾脏皮髓质CT均值，SI竖脊肌为右侧竖脊肌的CT均值，背景噪声为右侧竖脊肌的噪声值。

1.4.2辐射剂量计算 记录每例患者能谱CT扫描的容积CT剂量指数(CT dose index, CTDIvol)和剂量长度乘积(dose length product, DLP),并按公式计算有效剂量(effective dose, ED)：ED(mSv)=DLP×k，其中k=0.015 mSv/(mGy·cm)

1.4.3结石比较 以TNC上结石最大径为参照标准将结石分为4组：分别是<3 mm、3～5 mm、6～10 mm及>10 mm。分别比较在VNC和TNC上的显示情况。

2 结果

2.1总体情况24例CTU患者中有15例肾脏及输尿管结石(共53枚结石)，3例肾囊肿，5例输尿管积水及1例肾盂肿瘤。

2.2客观评价客观评价中延迟期VNC图像肾脏皮髓质噪声值虽大于TNC图像肾脏皮髓质噪声值，CNR小于TNC图像肾皮髓质CNR，但两组图像的肾皮髓质噪声值及CNR差异无统计学意义，见表1。

VNC的ED为(16.04±1.84)mSv，TNC的ED为(21.60±2.37)mSv，有效辐射剂量减少了25.74%。且VNC的CTDIvol、DLP及ED均低于TNC，且差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。

对于≥3 mm的结石在TNC和VNC图像上直径差异无统计学意义，且3 mm以上的结石在VNC图像上检出率达到90%以上，本研究中有2枚TNC上显示<3 mm结石在VNC图像上未检出，见表2、3。

2.3主观评价两位诊断医师对VNC图像的主观评分均≥3分，图像质量满足诊断需求。两位诊断医师对TNC和VNC图像的主观评价一致性较高，Kappa值均>0.6，差异无统计学意义，见表4。

2.4VNC与TNC图像对病灶的显示图1为肾结石和肾囊肿患者的VNC与TNC图像，通过VNC与TNC图像对比可看出，左侧输尿管结石在TNC图像上显示清晰(图1A)，在VNC图像上亦可见斑点状结石影(图1B、C、D)；肾囊肿在TNC图像上可见到类圆形低密度影，边界清楚(图1E)，在VNC图像上病灶亦清楚可见，可达到TNC同样的诊断效果(图1F)。

3 讨论

近年来，随着CT在临床检查中的广泛应用，患者接受到的辐射也逐渐增加[5]。通过减少扫描次数来降低患者做CT检查的辐射已在双能CT的使用和研究中取得了可行的试验成果[6]。能谱CT最显著的特征就是提供了多种定量分析方法与多参数成像为基础的综合诊断模式。彭波 等[7]通过比较TNC与能谱CT两种类型VNC图像对泌尿系结石的检出情况，发现VNC对结石的检出和显示情况与TNC具有较好一致性，而且替代TNC可减少约27.89%的辐射剂量。胡镭 等[8]研究发现采用VNC技术省略TNC对甲状腺结节进行评估，平均吸收剂量可减少约48.76%。王慧慧 等[9]通过比较第二代双源CT对胰腺的VNC与TNC的辐射剂量，同样发现用VNC代替TNC可降低患者约18.31%的有效辐射剂量。

本研究通过CTU检查中排泄期GSI扫描图像得出VNC图像，与TNC比较其临床应用中的可行性，初步结果表明在满足临床诊断图像质量要求的前提下使用VNC技术CTU检查的辐射剂量较使用TNC技术CTU检查的辐射剂量减少25.74%，与此同时，VNC可以减少患者的检查时间及费用，特别是对于急症和需要长期随访多次进行CT检查有非常大的临床应用价值。

表1 VNC和TNC图像客观指标统计分析结果

表2 TNC和VNC图像上结石大小比较(n=15)

注：<3 mm结石在VNC图像上未检出，未做统计分析

表3 TNC和VNC图像上结石检出情况(n=15)

表4 两位诊断医师对图像质量的主观评分(n=24)

图1 肾结石和肾囊肿的VNC与TNC图像对比

本研究中测量VNC图像上肾皮质和髓质的噪声均>TNC，CNR

本研究存在下述不足，① 样本量较小，由此得到的相关参数可能存在一定偏差，有待以后研究中进一步增加样本量；② 本研究泌尿系造影结石患者居多，对泌尿系肿瘤占位患者未作定量分析比较，这也成为了以后研究的方向；③ 基于能谱CT的VNC不能提供CT值测量，对于CT值的研究比较有待进一步扩展。

综上所述，CT泌尿系成像中，能谱CT的VNC替代TNC，可在图像质量满足临床诊断需求下有效减少辐射剂量，优化临床工作流程，具有较好的临床应用价值。

参考文献

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[2] 植金兴. 多层螺旋CT尿路成像在泌尿系统疾病中的诊断价值[J]. 实用临床医学, 2014，15(12):96-7.

[3] 李小虎, 余永强, 王万勤, 等. CT能谱成像对肾结石成分分析的初步研究[J].中华放射学杂志, 2011, 45(12):1216-9.

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[7] 彭 波, 刘姝芩, 侯 键, 等. 能谱CT虚拟平扫在泌尿系统结石检出中的应用价值[J]. 中国中西医结合影像学杂志, 2017, 15(1):88-90.

[8] 胡 镭, 罗德红, 李 琳, 等. 能谱CT虚拟平扫替代常规平扫评估甲状腺结节的可行性研究[J]. 国际医学放射学杂志, 2017, 40(1):11-3.

[9] 王慧慧, 刘建新, 李子元, 等. 双能量CT虚拟平扫对胰腺的显示: 与真实平扫对比[J]. 中国医学影像技术, 2016, 32(12):1814-6.

[10] 潘卫星, 米玉成, 樊树峰, 等.肝脏能谱CT虚拟平扫成像替代传统CT平扫成像可行性研究[J]. 医学影像学杂志, 2013, 23(7):1043-4.

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