敖煒群(綜述)，孫　靜(審校)

(上海市普陀區(qū)人民醫(yī)院放射科，上海 200060)

?

低劑量CT尿路造影的研究進(jìn)展

敖煒群△(綜述)，孫靜※(審校)

(上海市普陀區(qū)人民醫(yī)院放射科，上海 200060)

摘要：CT尿路造影(CTU)廣泛應(yīng)用于臨床，但CTU掃描輻射劑量較高。在保證圖像質(zhì)量的前提下最大程度地減低輻射劑量是目前普遍關(guān)注的問題。CTU檢查一般需多時(shí)相重復(fù)掃描，與人體其他掃描部位相比，患者接受的輻射量將成倍增加，所以有必要采用低劑量掃描方式。降低CTU輻射劑量的方法多種多樣，該文對(duì)CTU不同降低輻射劑量方法的研究進(jìn)展予以綜述。

關(guān)鍵詞：體層攝影術(shù)；X線計(jì)算機(jī)；CT尿路造影；輻射劑量

CT 尿路造影(computed tomography urography，CTU)為臨床工作中常用的一項(xiàng)檢查，在泌尿生殖系統(tǒng)疾病的診斷與治療中發(fā)揮重要作用。相對(duì)于其他影像學(xué)檢查(腹部平片、靜脈腎盂尿路造影、CT平掃、超聲、磁共振成像等)，CTU對(duì)診斷泌尿生殖系統(tǒng)疾病具有較高的敏感性和特異性。然而,CTU 檢查掃描覆蓋范圍較廣，包括雙腎、輸尿管與膀胱，通常要進(jìn)行多時(shí)相重復(fù)掃描，患者接受的輻射劑量較大，而且這種高電流的長時(shí)間掃描加大了X線球管的損耗，降低掃描劑量成為迫切需要。國際放射防護(hù)委員會(huì)認(rèn)為，接受X線照射劑量每增加10 mSv將增1/2000的癌癥發(fā)病率[1]，因此如何減少CT輻射劑量就變成了一個(gè)迫切的問題。電離輻射生物效應(yīng)確定的超出人體年允許全身安全有效劑量的安全劑量限值是根據(jù)人體年累積有效劑量定義的：≤3 mSv為受到低度輻射；>3～20 mSv為中度；>20～50 mSv為重度；>50 mSv為超重度[2]。上述劑量均存在隨機(jī)效應(yīng)發(fā)生的概率，且這種概率的發(fā)生隨劑量的增加呈線性增長。做一次CTU檢查的平均有效劑量為20～30 mSv[3]，相當(dāng)于受到中重度的輻射，CTU的輻射劑量問題受到了極大關(guān)注。在保證圖像質(zhì)量的前提下最大限度地降低放射線劑量是目前普遍關(guān)注的問題[4]，國內(nèi)關(guān)于腎臟及輸尿管等器官的低劑量研究相對(duì)較少[5]?，F(xiàn)就低劑量CTU不同降低輻射劑量方法的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1CTU掃描的期相的選擇對(duì)輻射劑量的影響

CTU的輻射劑量與掃描方式關(guān)系極大，目前對(duì)于CTU掃描的期相并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，從一期掃描至五期掃描都有報(bào)道：一期CTU掃描為排泄期[6]掃描；二期CTU掃描包含平掃+排泄期[7]或?qū)嵸|(zhì)期+排泄期[8]；三期CTU掃描包含平掃+皮質(zhì)期+排泄期[9]或平掃+實(shí)質(zhì)期+排泄期[10]；四期CTU掃描包含平掃+皮質(zhì)期+實(shí)質(zhì)期+排泄期[5]；五期CTU掃描包含平掃+皮質(zhì)期+實(shí)質(zhì)期+排泄早期+排泄晚期[11]。選擇不同掃描模式輻射劑量相差很大，CTU掃描期數(shù)的選擇原則應(yīng)使患者接受最少劑量同時(shí)兼顧診斷需求。但不管增強(qiáng)時(shí)采用了何種掃描方式，在檢查過程中均包含排泄期掃描。

Shinagare等[6]報(bào)道，分泌期運(yùn)用140 kV/80 mAs(管電壓/管電流)條件進(jìn)行掃描，單期的輻射劑量為11.9 mSv。馬睿等[8]報(bào)道，運(yùn)用64層螺旋CT(120 kV/85 mAs)對(duì)兒童行雙期CTU檢查，總的劑量長度乘積為424 mGy·cm。Dahlman等[3]報(bào)道，四期CTU掃描(平掃+皮質(zhì)期+實(shí)質(zhì)期+排泄期)平均有效劑量為29.9/22.5 mSv(女/男)；而三期CTU掃描(平掃+皮質(zhì)期+排泄期)的平均有效劑量為26.1/18.9 mSv(女/男)，劑量降低約12.7%/16.0%(女/男)。同一機(jī)型在掃描參數(shù)不變的前提下，CTU掃描單期掃描的平均有效劑量為四期掃描劑量的20%～30%。故選擇不同的CTU掃描方式與輻射劑量關(guān)系很大，應(yīng)該根據(jù)不同患者自身情況結(jié)合臨床需求進(jìn)行合理的掃描期數(shù)選擇，在使患者接受最少劑量同時(shí)兼顧診斷需求。

2不同降低CTU輻射劑量的方法

2.1降低管電壓技術(shù)應(yīng)用于CTU檢查X線輻射劑量和管電壓的平方呈反比，降低管電壓會(huì)產(chǎn)生比降低管電流更多的噪聲。低管電壓掃描技術(shù)在血管CT血管造影及心臟冠狀動(dòng)脈CT血管造影應(yīng)用較多，腹部較少。由于腹部臟器多，密度不均一，降低管電壓對(duì)腹部圖像質(zhì)量存在一定影響[12]。

文獻(xiàn)報(bào)道[6]，雙能量CT分泌期運(yùn)用低管電壓掃描(80 kV/340 mAs)，輻射劑量從常規(guī)掃描(140 kV/80 mAs)的11.9 mSv將低至5.2 mSv，兩組圖像腎盂、輸尿管、膀胱的顯影強(qiáng)度比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，低劑量組圖像噪聲明顯增加,雖然輻射劑量降低了56%，但圖像質(zhì)量低于常規(guī)劑量組。唐坤等[13]報(bào)道，運(yùn)用80 kV低管電壓對(duì)腹部掃描發(fā)現(xiàn)與常規(guī)掃描(120 kV/300 mAs)相比噪聲明顯增加，但當(dāng)管電流增加至550 mAs時(shí)，圖像質(zhì)量與常規(guī)組無差異。故降低管電壓的同時(shí)往往需要提高管電流以維持圖像質(zhì)量，過度降低管電壓使圖像噪聲明顯增加，影響病變的觀察及診斷，而且頻繁過高的管電流也會(huì)加速球管損耗。

2.2降低管電流技術(shù)應(yīng)用于CTU檢查降低管電流的方法易于修改、效果顯著，是目前降低輻射劑量的主要方式之一[5]。調(diào)整管電流是降低輻射劑量非常有效的方法，但由于患者個(gè)體體型的不同和對(duì)X線吸收存在差異，同樣的管電流對(duì)不同的患者產(chǎn)生的噪聲大小不同。所以掃描參數(shù)必須按照患者體型情況進(jìn)行個(gè)體調(diào)整。

Mayo等[14]研究表明，當(dāng)管電流從400 mAs降至140 mAs時(shí)，圖像質(zhì)量只下降了17%；當(dāng)管電流從140 mAs降至20 mAs時(shí)，圖像質(zhì)量下降了47%?？梢姡m然管電流及放射劑量成倍下降，而圖像質(zhì)量卻下降不多。根據(jù)Spielmann等[15]的研究報(bào)道，用4排螺旋CT行泌尿系掃描，最低理想管電流為60 mAs。李建文等[16]報(bào)道，采用管電壓120 kV，低劑量管電流分別選擇100、75、50 mAs，較常規(guī)CTU(120 kV/220 mAs)輻射劑量分別降低約57%、68%、79%，常規(guī)劑量CTU對(duì)泌尿系結(jié)構(gòu)顯示效果略優(yōu)于50 mAs低劑量組，而三組CTU掃描顯示效果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。由于CT機(jī)型的不同和個(gè)體的差異CTU掃描的管電流降幅無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，放射科醫(yī)師面對(duì)的問題是如何根據(jù)不同個(gè)體合理調(diào)節(jié)管電流參數(shù)，使降低輻射劑量達(dá)到最優(yōu)化，同時(shí)在不同個(gè)體的適宜低劑量管電流下限方面值得進(jìn)一步研究和探討。

2.3自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)(automatic tube current modulation,ATCM)應(yīng)用于CTU檢查基于對(duì)輻射危害的考慮，一直以來許多研究人員對(duì)降低CT輻射劑量做出不懈努力，主要切入點(diǎn)為降低管電流、降低管電壓，但不同個(gè)體及同一個(gè)體不同部位間組織結(jié)構(gòu)的差異，使得低劑量掃描復(fù)雜化。由于患者體型及CT機(jī)型的差異，目前低劑量CTU掃描所需的最小管電流和最低掃描劑量仍無一致意見及統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，理想的CT掃描方案是在掃描期間根據(jù)不同部位和位置改變管電流，即球管在掃描過程中改變電流[17]。ATCM原理是依據(jù)患者定位像所獲得攝影數(shù)據(jù)和由以往經(jīng)驗(yàn)或標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)所預(yù)定噪聲系數(shù)來共同調(diào)節(jié)管電流以降低射線劑量，根據(jù)患者的尺寸及患者X-Y、Z-軸方向的衰減自動(dòng)調(diào)整球管電流，實(shí)現(xiàn)了不同患者不同部位最佳劑量分布，并得到穩(wěn)定的診斷圖像[18]。

Dahlman等[3]報(bào)道，三期常規(guī)CTU有效劑量為26.1/18.9 mSv(女/男)，開啟ATCM后CTU檢查的有效劑量為11.7/8.8 mSv(女/男)，輻射劑量降低了近55%，而圖像質(zhì)量無明顯下降。Lee等[19]對(duì)25例血尿患者行三期CTU掃描，分為100 kV(14例)和120 kV(11例)兩組，兩組均開啟ATCM技術(shù)，管電流參考值為180 mAs，結(jié)果表明開啟ATCM后兩組圖像的信噪比和對(duì)比噪聲比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而100 kV低管電壓組的輻射劑量遠(yuǎn)低于120 kV管電壓組，說明在降低管電壓條件下，ATCM在降低輻射劑量的同時(shí)可保證圖像質(zhì)量。然而研究顯示[18]，對(duì)于個(gè)別超重或肥胖體型的患者，ATCM技術(shù)會(huì)自動(dòng)增加管電流來抵消噪聲對(duì)圖像的影響，其輻射劑量還可能大于常規(guī)掃描。因此，此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于肥胖體型人群的低劑量掃描價(jià)值有待評(píng)估。

2.4迭代重建算法應(yīng)用于CTU檢查迭代重建算法為近幾年新興的低劑量技術(shù)，各大廠商推出了各自的迭代重建算法，如GE公司的自適應(yīng)迭代重建技術(shù)；西門子公司的圖像空間迭代重建、原始數(shù)據(jù)域迭代重建；東芝公司自適應(yīng)迭代劑量減低算法；飛利浦公司的迭代重建等技術(shù)。與傳統(tǒng)的CT低劑量掃描算法不同，迭代重建技術(shù)利用矩陣代數(shù)，通過一種數(shù)學(xué)模型選擇性地識(shí)別并去除圖像噪聲，使得圖像噪聲減少，提高圖像質(zhì)量[20]，這種選擇性去除噪聲的能力使其能在較低劑量檢查的情況下獲得較好的圖像質(zhì)量。

Juri等[21]對(duì)一組患者行雙期CTU掃描(實(shí)質(zhì)期+分泌期)，分為常規(guī)劑量組和低劑量掃描組，常規(guī)劑量組使用濾波反投影重建，低劑量組使用自適應(yīng)迭代劑量減低算法。與常規(guī)劑量組相比，低劑量組的圖像噪聲要稍低，兩組診斷圖像質(zhì)量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。常規(guī)劑量組容積CT劑量加權(quán)指數(shù)實(shí)質(zhì)期為14.5 mGy，排泄期為9.2 mGy，低劑量組的容積CT劑量加權(quán)指數(shù)實(shí)質(zhì)期為4.2 mGy，排泄期為2.7 mGy。低劑量組運(yùn)用自適應(yīng)迭代劑量降低技術(shù)輻射劑量減低了近70%。這項(xiàng)研究表明自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建算法對(duì)于其他重建方法具有更高的圖像質(zhì)量，也證明了迭代重建技術(shù)在大幅度降低輻射劑量同時(shí)，對(duì)成像質(zhì)量有保證。趙子鳳等[22]對(duì)30例小兒CTU檢查用迭代重建算法，管電壓為70 kVp下，實(shí)質(zhì)期和延遲期掃描的有效劑量為0.6～0.68 mSv，輻射劑量大大降低，同時(shí)滿足臨床診斷要求。然而，迭代重建技術(shù)對(duì)CT設(shè)備要求高、計(jì)算復(fù)雜，所需重建時(shí)間長，可能產(chǎn)生“蠟像樣”外觀[23]，同時(shí)價(jià)格較為昂貴，一般醫(yī)院難以普及。

2.5個(gè)體化低劑量掃描技術(shù)應(yīng)用于CTU掃描不同人群對(duì)放射性敏感性不同，小兒處于生長發(fā)育期，細(xì)胞分裂更新速度和比例遠(yuǎn)高于成人，對(duì)于同一種醫(yī)療照射，兒童期接受照射而致癌的危險(xiǎn)是20～50歲成人的3～4倍，女孩的致癌危險(xiǎn)幾乎是男孩的2倍[24]。而育齡期婦女及年輕患者的CTU掃描范圍涵蓋了對(duì)射線敏感的性腺。因此,制訂適合不同人群的低劑量CTU有重要意義。個(gè)體化低劑量掃描技術(shù)是根據(jù)患者的性別、年齡、身高、體質(zhì)量、體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)等因素作為CTU掃描射線劑量優(yōu)化的主要依據(jù),并給予相應(yīng)的低劑量進(jìn)行掃描[5,8]。掃描劑量因人而異，更加人性化，消除了部分人群的恐懼心理，尤其適用于小兒、育齡婦女及年輕患者等特殊人群的檢查。

有報(bào)道[5]將患者依據(jù)不同BMI值分為肥胖、正常、瘦組進(jìn)行掃描，采用管電壓130 kV，排泄期低劑量管電流分別選擇120、100、80 mAs，較常規(guī)CTU(130 kV/160 mAs)排泄期掃描輻射劑量降低約23.38%、35.52%和49.29%，而三組低劑量CTU掃描的圖像質(zhì)量仍可以接受，但患者的輻射劑量大幅降低，低劑量組和常規(guī)劑量組圖像腎盂、輸尿管、膀胱的顯影強(qiáng)度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，對(duì)個(gè)別BMI值較高及BMI值較低患者的圖像噪聲有所增加，但不影響診斷。即個(gè)體化低劑量CTU對(duì)泌尿系的顯示效果同常規(guī)CTU一樣達(dá)到了影像學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)。Pflederer等[25]報(bào)道，運(yùn)用BMI指導(dǎo)劑量條件可能存在較小BMI的個(gè)體受到過量輻射，而超重個(gè)體的BMI，曝光量又顯不足。馬睿等[8]對(duì)體質(zhì)量>25 kg和≤25 kg的兒童分別給予100 kV/50 mAs、80 kV/40 mAs低劑量進(jìn)行CTU掃描，低劑量組圖像合格率為98.3%～100%，臨床診斷符合率為100%，較常規(guī)CTU檢查輻射劑量降低66.3%～95.3%，即對(duì)不同體質(zhì)量的兒童給予不同低管電壓、管電流的低劑量CTU掃描取得了良好的效果。

3小結(jié)

CTU降低輻射劑量的方式多種多樣，放射科醫(yī)師應(yīng)該使CTU掃描最優(yōu)化，使患者接受最少劑量同時(shí)兼顧診斷需求，避免盲目追求高清圖像帶來的不必要輻射，降低患者的掃描風(fēng)險(xiǎn)。隨著CT掃描新技術(shù)的不斷更新與完善，不同個(gè)體或同一體不同部位制訂不同的低劑量掃描方案的低劑量掃描模式成為趨勢(shì)。相信隨著CT掃描技術(shù)的不斷進(jìn)步，將會(huì)進(jìn)一步降低CTU檢查的輻射劑量保護(hù)患者，同時(shí)又可以保證圖像質(zhì)量更好地滿足臨床診斷要求。

參考文獻(xiàn)

[1]Einstein AJ,Sanz J,Dellegrottaglie S,etal.Radiation dose and cancer risk estimates in 16-Slice computed tomography coronary angiography[J].J Nucl Cardiol,2008,15(2):232-240.

[2]Hansen J,Jurik AG.Survival and radiation risk in patients obtaining more than six CT examinations during one year[J].Acta Oncol,2009,48(2):302-307.

[3]Dahlman P,Jangland L,Segelsj M,etal.Optimization of computed tomography urography protocol,1997 to 2008:effects on radiation dose[J].Acta Radiol,2009,50(4):446-454.

[4]徐新.低劑量CT掃描臨床應(yīng)用的可行性[J].醫(yī)學(xué)綜述,2011,17(4):610-612.

[5]敖煒群,孫靜,吳宗林，等.個(gè)體化低劑量CT尿路造影在診斷輸尿管結(jié)石中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2012,12(13):2531-2534.

[6]Shinagare AB,Sahni VA,Sadow CA,etal.Feasibility of low-tube-voltage excretory phase images during CT urography:assessment using a dual-energy CT scanner[J]. AJR Am J Roentgenol,2011,197(5):1146-1151.

[7]Sudakoff GS,Dunn DP,Hellman RS,etal. Opacification of the genitourinary collecting system during MDCT urography with enhanced CT digital radiography:nonsaline versus saline bolus[J].AJR Am J Roentgenol,2006,186(1):122-129.

[8]馬睿,趙子鳳,劉偉，等.兒童低劑量CT尿路成像的臨床應(yīng)用研究[J].中華小兒外科雜志,2014,35(3):174-178.

[9]Dahlman P,Van der Molen AJ,Magnusson M,etal.How much dose can be saved in three-phase CT urography? A combination of normal-dose corticomedullary phase with low-dose unenhanced and excretory phases[J].AJR Am J Roentgenol,2012,199(4):852-860.

[10]Kim JK,Par SY,Kim HJ,etal.Living donor kidneys:usefulness of multidetector row CT for comprehensive evaluation[J].Radiology,2003,229(3):869-876.

[11]Caoili EM,Inampudi P,Cohan RH,etal. Optimization of multidetector row CT urography:effect of compression,saline administration,and prolongation of acquisition delay[J].Radiology,2005,235(1):116-123.

[12]Waaijer A,Prokop M,Velthuis BK,etal.Circle of Willis at CT angiography:dose reduction and image quality--reducing tube voltage and increasing tube current settings[J].Radiology,2007,242(3):832-839.

[13]唐坤,曹國全,李瑞，等.低管電壓腹部CT掃描對(duì)圖像質(zhì)量及輻射劑量影響的體模實(shí)驗(yàn)[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2012,28(4):800-804.

[14]Mayo JR,Hartman TE,Lee KS,etal.CT of the chest:minimal tube current required for good image quality with the least radiation dose[J].AJR Am J Roentgenol,1995,164(3):603-607.

[15]Spielmann AL,Heneghan JP,Lee LJ,etal.Decreasing the radiation eose for renal stone CT:a feasibility study of single-and multidetector CT[J].AJR Am J Roentgenol,2002,178(5):1058-

1062.

[16]李建文,張劍,何平，等.低劑量CT尿路造影的臨床應(yīng)用[J].實(shí)用放射學(xué)雜志,2012,28(3):451-453,468.

[17]Itoh S,Ikeda M,Mori Y,etal.Lung:feasibility of a method for changing tube current during low-dose helical CT[J].Radiology,2002,224(3):905-912.

[18]敖煒群,孫靜,劉軍，等.低劑量胸部CT自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)在超重體型患者檢查中的可行性研究[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2014,14(2):292-295.

[19]Lee S,Jung SE,Rha SE,etal.Reducing radiation in CT urography for hematuria:effect of using 100 kilovoltage protocol[J].Eur J Radiol,2012, 81(8):830-834.

[20]蔣駿,黃美萍,梁長虹，等.iDose重建技術(shù)在先天性心臟病低劑量CT成像中的應(yīng)用[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志,2014,34(4):306-309.

[21]Juri H,Matsuki M,Inada Y,etal.Low-dose computed tomographic urography using adaptive iterative dose reduction 3-dimensional:comparison with routine-dose computed tomography with filtered back projection[J]. J Comput Assist Tomogr,2013,37(3):426-431.

[22]趙子鳳,柳澄,趙寧，等.Flash雙源CT在小兒低劑量CT尿路成像中的應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2014,24(3):451-455.

[23]Wang R,Schoepf UJ,Wu R，etal.Image quality and radiation dose of low dose coronary CT angiography in obese patients:sinogram affirmed iterative reconstruction versus filtered back projection[J].Eur J Radiol,2012,81(11):3141-3145.

[24]Kirpalani H,Nahmias C.Radiation risk to children from computed tomography[J].Pdeiatrics, 2008,121(2):449-450.

[25]Pflederer T,Rudofsky L,Ropers D,etal.Image quality in a low radiation exposure protocol for retrospectively ECG-gated coronary CT angiography[J].AJR Am J Roentgenol,2009,192(4):1045-

1050.

Research Progress of Low-dose Computed Tomography UrographyAOWei-qun,SUNJing.(DepartmentofRadiology,ShanghaiPutuoPeople′sHospital,Shanghai200060,China)

Abstract:Computed tomography urography(CTU) has been widely used in clinical practice,but the radiation dose of CTU is high. With the premise of the image quality, minimization of radiation dose is the main public concerned issue.CTU scan generally requires multiple-phase contrast enhancement, compared with other parts of body,radiation dose is fold-increased,therefore,low-dose strategies are necessary.There are various methods to lower CTU radiation dose,and here reviews the research progress of different methods to reduce the radiation dose of CTU.

Key words:Tomography; X-ray computed; Computed tomography urography; Radiation dose

收稿日期：2014-11-10修回日期:2015-01-17編輯：伊姍

基金項(xiàng)目：上海市普陀區(qū)衛(wèi)生系統(tǒng)科研自主創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目(普KW15103)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.18.041

中圖分類號(hào)：R816.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-2084(2015)18-3375-04