能谱CT单能量图在泌尿系CTU检查中的低对比剂量研究

欧阳乐川，岑人丽（通讯作者）

（广州医科大学附属第一医院放射科 广东 广州 510120）

在泌尿系疾病的诊断中CTU常采用较高对比剂量（1.5 mL/kg）[1]。约90%的碘对比剂经肾脏排泄，较高的对比剂用量增加了对比剂肾病的发生概率[2]。且许多需做CTU检查的病人自身便存在肾功能下降，如果对比剂用量过高，更加重了肾脏负担。如何使用较少的对比剂量得到满足诊断要求的图像，是目前国内外学者重点研究的课题。随着能谱CT在临床上的广泛应用，采用能谱单能量图技术有望在保证图像质量的前提下，减少碘对比剂用量。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2020年1月—12月做泌尿系CTU检查的38例病例，随机分成 A（对照组）、B（研究组1）、C（研究组2）三组。

纳入标准：病人血肌酐正常，无肝肾功能异常和对比剂过敏。

排除标准：如扫描后发现泌尿系扩张积液和肿瘤等情况则排除病例。

A组11例病人，包括男8例，女3 例，年龄29～78岁，平均（56.9±14.5）岁。B组15例病人，包括男7例，女8例，年龄27～87岁，平均（54.6±16.7）岁。C组12例病人，包括男9例，女3例，年龄39～87岁，平均（54.8±16.7）岁。

1.2 检查方法

三组病例均采用GE Revolution 能谱CT进行检查，对比剂碘克沙醇浓度均为320 mgI/mL。三组病例的CT扫描参数相同：管电压110 kVp，自动毫安秒技术（CARE Dose 4D），参考管电流200 mA，转速r/s，螺距1.0，图像矩阵为512×512，扫描范围从膈肌扫至盆腔下缘水平。

A组（正常对照组）对比剂用量1.4 mL/kg，采用正弦迭代重建技术（sinogram affirmed iterative reconstruction,SAFIRE）；B组（实验组1）对比剂用量1.2 mL/kg，采用滤波反投影重建算法（filtered back projection, FBP）；C组（实验组2）对比剂剂量1.0 mL/kg，采用滤波反投影重建算法（filtered back projection, FBP）。

1.3 数据测量

在70 keV和60 keV的单能量图中，分别测量三组病例（A、B、C）皮质期腹主动脉CT值（肾门层面）和延迟期肾盂内CT值。采用有效辐射剂量（effective dose,ED）评价三组病例的辐射剂量。

1.4 统计学方法

应用SPSS 22.0软件，采用独立样本t检验的统计方法，计量资料用（）表示，P＜0.05时认为存在有统计学差异。

2 结果

2.1 皮质期三组病例的74 keV和60 keV单能量图比较

比较A、B、C三组病例的皮质期腹主动脉CT值的差异（表1），采用两组独立样本t检验的方法进行统计学分析，三组病例的74 keV和60 keV单能量图测量的腹主动脉CT之间均具有统计学差异（P＜0.05）。即三组60 keV的单能量图中的皮质期主动脉CT值均高于其74 keV的单能量图中的皮质期腹主动脉CT值。此外，皮质期B组60 keV单能量图中腹主动脉CT值（538.02±58.56）HU、C组60 keV单能量图中腹主动脉CT值（471.92±65.84）HU，均高于A组74 keV的单能量图中腹主动脉CT值（376.16±63.20）HU，且与之存在统计学差异（P=0.001＜0.05）。

表1 皮质期三组病例在不同单能量图的比较（）

表1 皮质期三组病例在不同单能量图的比较（）

74 keV单能量图/HU60 keV单能量图/HU t P A组皮质期腹主动脉CT值（对比剂用量1.4 mL/kg）362.15±42.47 558.05±63.32 8.419 0.01 B组皮质期腹主动脉CT值（对比剂用量1.2 mL/kg）343.42±34.32 538.02±58.56 10.727 0.01 C组皮质期腹主动脉CT值（对比剂用量1.0 mL/kg）309.45±26.93 471.92±65.84 7.912 0.01

2.2 分泌期三组病例的74 keV和60 keV单能量图比较

比较A、B、C三组病例的分泌期肾盂内CT值的差异（表2），采用两组独立样本t检验的方法进行统计学分析，三组病例的74 keV和60 keV单能量图测量的肾盂内CT值之间均无统计学差异（P＞0.05）。

表2 分泌期三组病例在不同单能量图的比较（）

表2 分泌期三组病例在不同单能量图的比较（）

74keV单能量图/HU 60keV单能量图/HU t P A组分泌期肾盂内CT值（对比剂用量1.4 mL/kg）1425.36±310.52 1597.05±280.78 0.994 ＞0.05 B组分泌期肾盂内CT值（对比剂用量1.2 mL/kg）1622.18±221.27 1524.17±277.85 0.673 ＞0.05 C组分泌期肾盂内CT值（对比剂用量1.0 mL/kg）1441.62±274.93 1641.84±279.56 1.371 ＞0.05

2.3 三组病例的辐射剂量比较

表3显示了三组病例辐射剂量之间两两比较的t检验结果。A组辐射剂量为（1970.41±190.84）mSv，B组辐射剂量为（2019.62±201.35）mSv，C组辐射剂量为（2123.83±241.22）mSv，三组病例的辐射剂量无统计学差异（P＞0.05），见表3。

表3 三组病例的辐射剂量比较（，mSv）

表3 三组病例的辐射剂量比较（，mSv）

组别1 组别2 t P A组辐射剂量（1970.41±190.84）B组辐射剂量（2019.62±201.35）t=0.562 ＞0.05 A组辐射剂量（1970.41±190.84）C组辐射剂量（2123.83±241.22）t=0.092 ＞0.05 B组辐射剂量（2019.62±201.35）C组辐射剂量（2123.83±241.22）t=0.213 ＞0.05

3 讨论

能谱CT成像采用了单源瞬时kVp切换技术，在极短时间内（＜0.25 ms）完成高低能量的切换，实现了双能量的“三同”（同时、同向、同源）。高低能量切换的过程中，物质的吸收随X线能量变化而变化。不同的物质，这种随能量变化的程度是不一样的，且都有对应的吸收曲线，其随能量的变化具有特征性。物理学家们已经提供了水和碘以及许多纯物质和混合物的质量吸收函数随能量变化的曲线。使用水和碘的质量吸收函数随能量变化的关系和求得的基物质对密度值，就能计算出所感兴趣物质在各个单能量点中对X射线的吸收CT值。这样通过一次扫描，即可计算得到40～140 keV的101个单能量图，从而实现单能量CT成像，是能谱CT成像的一个优势。低keV值的单能量图联合低剂量对比剂的研究，在胸部及腹部血管方面的检查中均有报道[3]。因此，单能量技术联合低剂量对比剂用于CTU成像，具有保证图像质量的同时减少对比剂用量的应用前景。

泌尿系结石、肿瘤、先天性畸形等疾病的诊断常常需用到CTU检查，其常规使用的对比剂用量较高。但是较高的对比剂用量增加了对比剂肾病的潜在风险,特别是年龄较大、有基础肾脏疾病（如泌尿系结石合并肾积水及肾功能下降）等均是对比剂肾病发生的危险因素[4]。对比剂肾病指由高渗性造影剂在肾内浓度增高导致的肾功能急骤下降。在接受高渗对比剂的普通人群和高危人群中，对比剂肾病发生率别为1.5%～3%和50%[5]。此外，对比剂肾病会延长患者的住院时间，增加患者的医疗费用，严重的情况下还会导致患者住院期间病死率的增高，同时可能引发远期不良事件。由于肾功能损害的隐匿性和危害性，以及较高对比剂用量增加了对比剂肾病的潜在风险，因此采用低剂量对比剂用于CTU检查具有非常重要的意义。

虽然理论上keV值越低的单能量图中血管显示越好[6]，但是过低keV的单能量图像的SNR和整体图像质量会有明显下降，影响临床诊断的质量。因此，本研究中采用单能量为60 keV时的图像，其与单能量为74 keV时（相当于常规普通CT扫描120keV时的混合能量图像）图像质量相似，且可达到用于临床诊断的标准。在采用合适的低keV单能量图像时，即使对比剂的明显用量减少，仍然可以达到甚至更好的皮质期血管增强CT成像效果，甚至相较于常规图像具有更好的图像对比度和成像优势。而不同的对比剂用量对于分泌期整个泌尿系（肾盂、肾盏、输尿管及膀胱）显示效果相似，没有明显差异，也验证了在合适的低keV单能量图像中联合低剂量对比剂的可行性。文献报道,含碘对比剂常规用量约为1.5 mL/kg[7]。本研究中对比剂的用量从1.4 mL/kg降低至1.0 mL/kg，减少对比剂用量约30%，从而可以大大减少肾脏损伤和对比剂肾病的潜在风险。

使用合适的低keV单能量图能谱技术，可以在减少含碘对比剂的总用量基础上，达到皮质期显示血管和分泌期显示整个泌尿系的良好效果。