曹東興 CAO Dongxing

程 濤 CHENG Tao

賈鑫鑫 JIA Xinxin

羅英姿 LUO Yingzi

雙低能譜CT對(duì)活體供腎動(dòng)脈的術(shù)前評(píng)估

曹東興 CAO Dongxing

程 濤 CHENG Tao

賈鑫鑫 JIA Xinxin

羅英姿 LUO Yingzi

作者單位
安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院影像科 安徽合肥 230001

目的 探討采用寶石能譜CT低劑量對(duì)比劑、低管電壓技術(shù)腎動(dòng)脈成像在腎移植供體術(shù)前評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值。資料與方法 對(duì)50例活體供腎者于腎移植術(shù)前行螺旋CT腎動(dòng)脈成像，將其隨機(jī)分為雙低組和對(duì)照組，每組25例。雙低組管電壓100 kV，對(duì)比劑使用威視派克（270 mg/ml）；對(duì)照組管電壓120 kV，對(duì)比劑使用碘普羅胺（370 mg/ml）。兩組圖像的重建均為40%ASiR，其他掃描參數(shù)不變。比較兩組圖像質(zhì)量評(píng)分、腎動(dòng)脈CT值、對(duì)比噪聲比（CNR）、噪聲、輻射劑量以及對(duì)比劑用量。結(jié)果 2名醫(yī)師對(duì)兩組腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分的一致性較高（Kappa=0.82）。兩組的腎動(dòng)脈CT值、圖像質(zhì)量整體評(píng)分及細(xì)節(jié)評(píng)分比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.05、0.07、1.62，P＞0.05）；兩組CNR、噪聲及輻射劑量比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t= 2.92、－6.95、－2.21，P＜0.05）；雙低組的對(duì)比劑用量較對(duì)照組降低了27%。結(jié)論 低濃度對(duì)比劑（270 mg/ml）聯(lián)合低管電壓（100 kV）及迭代重建算法在腎動(dòng)脈CTA中可獲得滿意的圖像，可作為活體腎移植供體術(shù)前檢查的常規(guī)方法。

腎移植；活體供者；體層攝影術(shù)，螺旋計(jì)算機(jī)；腎動(dòng)脈；血管造影術(shù)；造影劑；迭代重建算法

活體腎移植技術(shù)已成為目前終末期腎病患者的主要治療手段，而腎移植手術(shù)成功的關(guān)鍵在于術(shù)前篩選合適的供體，術(shù)前充分了解供體腎的血管解剖和腎臟組織結(jié)構(gòu)對(duì)手術(shù)治療方案的制訂及實(shí)施具有極其重要的意義[1]。腎動(dòng)脈CT血管造影（CTA）能較清晰地顯示腎動(dòng)脈的起源及支數(shù)，為臨床醫(yī)師提供解剖學(xué)方面的依據(jù)。然而以往腎動(dòng)脈CT掃描時(shí)為得到滿足診斷要求的圖像，需團(tuán)注碘對(duì)比劑以維持血管內(nèi)較高濃度的對(duì)比劑，但同時(shí)也增加了對(duì)比劑用量及輻射劑量。在降低輻射劑量和對(duì)比劑用量的同時(shí)獲得高質(zhì)量的圖像是未來(lái)CTA研究的方向之一[2]。隨著自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASiR）的應(yīng)用，理論上使用較少劑量的對(duì)比劑和較低的射線劑量也可以得到滿足診斷要求的圖像。本研究通過(guò)利用ASiR算法使用低管電壓（100 kV）和低濃度對(duì)比劑（威視派克，270 mg/ml）對(duì)腎動(dòng)脈CTA的圖像質(zhì)量以及輻射劑量進(jìn)行初步評(píng)估，探討“雙低”技術(shù)在腎動(dòng)脈CTA中的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 前瞻性連續(xù)選擇2013年10月—2014年6月安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院活體腎移植供體候選者50例，于術(shù)前行腹部寶石能譜CT增強(qiáng)掃描。納入標(biāo)準(zhǔn)：①既往無(wú)腎臟疾病史，肝腎功能、血清肌酐及尿酸水平均正常；②無(wú)碘過(guò)敏史；③自愿接受CT增強(qiáng)掃描。排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重心肺功能不全、長(zhǎng)期糖尿病者；②有腎臟先天畸形，如馬蹄腎、游走腎等；③腹主動(dòng)脈病變影響觀察腎動(dòng)脈。根據(jù)管電壓及對(duì)比劑用量不同將所有患者隨機(jī)分為兩組：雙低組25例，男10例，女15例；年齡44～60歲，平均（50.26±8.48）歲；體重指數(shù)21.47～26.90 kg/m2，平均（23.62±1.18）kg/m2。對(duì)照組25例，男12例，女13例；年齡39～58歲，平均（47.68±7.91）歲；體重指數(shù)22.26～26.71 kg/m2，平均（23.40±1.44）kg/m2。兩組患者的性別、年齡及BMI差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。本研究經(jīng)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，所有受檢者行CT檢查前均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery CT750HD 64排螺旋CT機(jī)，囑受檢者在檢查前4～6 h禁食，掃描前10～15 min服陰性對(duì)比劑（清水）800 ml。雙低組管電壓100 kV，對(duì)比劑使用威視派克（270 mg/ml）；對(duì)照組管電壓120 kV，對(duì)比劑使用碘普羅胺（370 mg/ml）。其他掃描參數(shù)均相同：管電流550 mA，準(zhǔn)直器寬度64×0.625 mm，螺距1.375。掃描范圍自膈頂至髂前上棘，包括腹主動(dòng)脈全程和雙側(cè)髂總動(dòng)脈。兩組對(duì)比劑的注射總量及注射速度均相同：注射總量60 ml，注射速度4.0 ml/s。運(yùn)用智能觸發(fā)掃描技術(shù)，設(shè)定腎門水平腹主動(dòng)脈為感興趣區(qū)（ROI），達(dá)到觸發(fā)閾值140 HU后自動(dòng)行動(dòng)脈期掃描。

1.3 圖像處理和質(zhì)量評(píng)估 將原始掃描數(shù)據(jù)重建成層厚1.25 mm、層間隔1.25 mm的薄層圖像，圖像的處理使用ASiR算法，雙低組和對(duì)照組均為40%ASiR。

1.3.1 客觀評(píng)價(jià) 將腎動(dòng)脈CTA數(shù)據(jù)傳至AW 4.5后處理工作站，啟動(dòng)GSI View軟件對(duì)圖像進(jìn)行觀察和分析。所需測(cè)量和計(jì)算的數(shù)據(jù)包括：①分別測(cè)量雙側(cè)主腎動(dòng)脈開(kāi)口水平的CT值、同層面豎脊肌的CT值及同層面腹壁皮下脂肪組織CT值的標(biāo)準(zhǔn)差，每個(gè)部位測(cè)量3次取平均值。②對(duì)比噪聲比（CNR）：CNR=（CT1－CT2）/SD，其中CT1為雙側(cè)主腎動(dòng)脈開(kāi)口水平的平均CT值，CT2為同層面豎脊肌的CT值，SD為同層面腹壁皮下脂肪組織CT值的標(biāo)準(zhǔn)差。③圖像噪聲：本研究采用與雙側(cè)主腎動(dòng)脈開(kāi)口水平相同層面腹壁皮下脂肪組織CT值的標(biāo)準(zhǔn)差作為圖像的平均噪聲[3]。④有效輻射劑量（ED）：ED=劑量長(zhǎng)度乘積（DLP）×0.015[4]。⑤對(duì)比劑總量=對(duì)比劑濃度×60 ml。

1.3.2 主觀評(píng)價(jià) 分別采用容積再現(xiàn)（VR）、最大密度投影（MIP）及多平面重組（MPR）后處理技術(shù)對(duì)腎動(dòng)脈圖像進(jìn)行顯示，由2名經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科主任醫(yī)師采用雙盲法對(duì)腎動(dòng)脈CTA的圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。①圖像質(zhì)量整體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1分：圖像質(zhì)量非常差，不能用于診斷；2分：圖像質(zhì)量較差，不能用于診斷；3分：圖像質(zhì)量一般，可用于診斷；4分：圖像質(zhì)量較好，可滿足診斷；5分：圖像質(zhì)量很好，能很好地滿足診斷。②圖像質(zhì)量細(xì)節(jié)評(píng)分（包括腎動(dòng)脈主干顯示的清晰程度及其分支的識(shí)別度）標(biāo)準(zhǔn)：1分：腎動(dòng)脈主干可識(shí)別，但邊界模糊；2分：腎動(dòng)脈主干邊界不清晰，但可從背景中識(shí)別血管，可識(shí)別腎動(dòng)脈1級(jí)分支；3分：腎動(dòng)脈主干邊界較清晰，可識(shí)別腎動(dòng)脈2級(jí)分支；4分：腎動(dòng)脈主干邊界清晰，可識(shí)別腎動(dòng)脈3級(jí)分支；5分：腎動(dòng)脈主干邊界清晰、銳利，可識(shí)別腎動(dòng)脈4級(jí)分支。首先在橫斷面上對(duì)圖像的整體質(zhì)量進(jìn)行5分法評(píng)價(jià)，然后在橫斷面、VR、MPR和MIP圖像上對(duì)圖像進(jìn)行細(xì)節(jié)評(píng)價(jià)。以評(píng)分≥3分為滿足診斷要求，＜3分為不滿足診斷要求。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 19.0軟件，采用Kappa檢驗(yàn)分析2名醫(yī)師對(duì)腎動(dòng)脈主觀評(píng)分的一致性，對(duì)兩組腎動(dòng)脈平均CT值、CNR、噪聲、圖像質(zhì)量評(píng)分及輻射劑量的比較采用成組t檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià) 2名醫(yī)師對(duì)兩組腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分的一致性較高（Kappa=0.82）。雙低組與對(duì)照組腎動(dòng)脈CTA圖像質(zhì)量評(píng)分均≥3分，均能滿足診斷要求。兩組圖像質(zhì)量整體評(píng)分及細(xì)節(jié)評(píng)分比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.07、1.62，P＞0.05）。見(jiàn)表1、圖1～3。

2.2 兩組圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià) 雙低組與對(duì)照組間腎動(dòng)脈CT值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.05，P＞0.05）；雙低組CNR、圖像噪聲及輻射劑量與對(duì)照組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.92、－6.95、－2.21，P＜0.05），見(jiàn)表2。

2.3 兩組輻射劑量比較 雙低組對(duì)比劑用量為16.2 g，較對(duì)照組（22.2 g）降低了27%。

表1 兩組圖像質(zhì)量評(píng)分比較

圖1 雙低組圖像，A、B分別為VR和MIP圖像，圖像整體質(zhì)量較好，腎動(dòng)脈主干（箭頭）及其分支（箭）顯示清晰，邊緣銳利，層次分明，且能顯示4級(jí)分支，評(píng)分為5分

圖2 雙低組圖像，A、B、C分別為VR、MIP和橫斷面圖像，圖像整體質(zhì)量較好，腎動(dòng)脈主干（箭頭）及其1～3級(jí)分支（箭）顯示清晰，層次分明，與對(duì)照組無(wú)明顯差異，雙側(cè)腎動(dòng)脈平均CT值為（456.48±57.91）HU，評(píng)分為4分

表2 兩組腎動(dòng)脈CT值、CNR、圖像噪聲及ED比較

3 討論

目前腎移植術(shù)已廣泛應(yīng)用于臨床，親屬活體供腎是腎移植的重要途徑，活體腎移植關(guān)系到供體和受體的安全，這就要求臨床醫(yī)師最大限度地提高手術(shù)成功率并減少術(shù)后并發(fā)癥。目前最主要的活體腎移植取腎術(shù)是通過(guò)腹腔鏡切取，而腹腔鏡手術(shù)視野較小，因此術(shù)前需要準(zhǔn)確地評(píng)估活體供腎的血管結(jié)構(gòu)和血管變異情況。

腎動(dòng)脈CTA已成為臨床診斷腎動(dòng)脈相關(guān)疾病最有效的檢查方法。然而，以往關(guān)于腎動(dòng)脈CTA掃描使用的對(duì)比劑濃度多為370 mg/ml[5]，管電壓多采用120 kV[6]，大劑量對(duì)比劑的使用不但增加了受檢者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且還給受檢者帶來(lái)更多潛在的危害，較高的管電壓可以增加受檢者的輻射劑量。近年來(lái)CT成像技術(shù)中ASiR的出現(xiàn)使CT進(jìn)入了低輻射檢查的時(shí)代，同時(shí)也為使用低濃度對(duì)比劑提供了硬件基礎(chǔ)，并已得到初步應(yīng)用[7]。本研究通過(guò)使用ASiR（40%）算法，初步探討低管電壓（100 kV）和低濃度（270 mg/ml）對(duì)比劑在腎動(dòng)脈CTA中的可行性。

對(duì)比劑總量是對(duì)比劑腎病的高危因素之一，約90%的對(duì)比劑經(jīng)腎臟排泄，對(duì)比劑的總量越大，對(duì)比劑腎病的發(fā)生率就越大，因此在滿足診斷要求的前提下，應(yīng)盡可能降低對(duì)比劑用量。本研究中，雙低組對(duì)比劑濃度為270 mg/ml，對(duì)照組對(duì)比劑濃度為370 mg/ml，雙低組對(duì)比劑用量較對(duì)照組降低了27%，而兩組圖像質(zhì)量評(píng)分無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示使用較低濃度的對(duì)比劑不僅可獲得滿足診斷要求的圖像，而且可減少輻射對(duì)受檢者的危害，減輕受檢者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

在常規(guī)120 kV管電壓時(shí)，減少對(duì)比劑的用量可引起血管的強(qiáng)化程度減低，進(jìn)而影響圖像的質(zhì)量。既往研究顯示[8]，較低的管電壓（100 kV或80 kV）比常規(guī)管電壓（120 kV）能提高碘對(duì)比劑的CT衰減值，其原理是較低的管電壓發(fā)出的X線光子能量與增強(qiáng)掃描時(shí)使用的碘對(duì)比劑的K吸收界更接近，增強(qiáng)了光電效應(yīng)。因此，本研究中雙低組使用低管電壓（100 kV）掃描，使腎動(dòng)脈的強(qiáng)化程度增加，提高了強(qiáng)化后的腎動(dòng)脈CT值，且其CT值略高于對(duì)照組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與王亞寧等[9]的報(bào)道相似。由此可見(jiàn)，低劑量對(duì)比劑結(jié)合低管電壓（100 kV）可以獲得與常規(guī)管電壓（120 kV）相當(dāng)?shù)膹?qiáng)化效果。

CT掃描時(shí)受檢者接受的輻射劑量與管電壓的平方成正比，降低管電壓可有效地減少受檢者接受的輻射劑量[10]。孟悛非等[11]認(rèn)為，受檢者接受的輻射劑量較常規(guī)劑量降低20%以上時(shí)才能認(rèn)為是低劑量降低。本研究結(jié)果顯示雙低組的平均ED為（2.27±4.53）mSv，較對(duì)照組（15.70±6.41）mSv降低了22%，說(shuō)明單純降低管電壓而保持其他掃描參數(shù)不變時(shí)可在一定程度上減少輻射劑量。然而，王亞寧等[9]認(rèn)為降低輻射劑量會(huì)使圖像的噪聲增加而引起圖像質(zhì)量下降。而ASiR可以重建出低噪聲、高質(zhì)量的圖像[12]，因此本研究使用了ASiR算法以降低圖像的噪聲，使圖像質(zhì)量得到保證。本研究中雙低組的輻射劑量較對(duì)照組低，但其圖像噪聲并未增加，且雙低組的CNR高于對(duì)照組，分析原因可能是由于結(jié)合使用了ASiR和低管電壓（100 kV）技術(shù)。此外，本研究中采用100 kV管電壓，是否可以將管電壓進(jìn)一步降低也是今后的研究方向之一。

總之，低濃度對(duì)比劑（270 mg/ml）聯(lián)合低管電壓（100 kVp）及ASiR在腎動(dòng)脈CTA中可以獲得滿意的圖像，且同時(shí)能降低輻射劑量和減少對(duì)比劑的用量，具有很大的推廣價(jià)值。然而本研究也有其局限性：①樣本量較??；②本研究只使用了40%ASiR對(duì)圖像進(jìn)行重建，未對(duì)不同比例ASiR的重建圖像進(jìn)行比較分析；③未進(jìn)行ASiR技術(shù)與傳統(tǒng)的濾波反射投影法之間的對(duì)比研究；④未進(jìn)行同一管電壓下不同濃度對(duì)比劑之間的對(duì)比，有待今后增加樣本量進(jìn)一步深入研究。

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（本文編輯馮婕）

Application of Gemstone CT with Low Tube Voltage and Low Dosage Contrast Medium in Evaluating Preoperative Living Donor Renal Artery

Purpose To explore the gemstone CT with low tube voltage and low concentration contrast medium in evaluating renal artery imaging of preoperative living renal transplantation donor. Materials and Methods Fifty cases of living kidney donor underwent spiral CT angiography of renal artery before operation. The patients were randomly divided into double-low group (25 patients) with 100 kV and Visipaque (270 mg/ml), and control group (25 patients) with 120 kV and Iopromide (370 mg/ml). Image reconstruction of 40% ASiR was used in both groups. The image quality score, CT values of renal arteries, contrast-to-noise ratio (CNR), noise, radiation dose and the amount of contrast agent of the two groups were recorded and compared. Results Kappa coefficient analysis showed that the consistency in evaluating image quality between two radiologists was excellent (Kappa=0.82). The CT value of the renal arteries and image quality did not show significant difference between the two groups (t=1.05, 0.07 and 1.62, P＞0.05). The CNR, noise and average radiation dose were statistical different between the two groups (t=2.92, －6.95 and －2.21, P＜0.05). The contrast medium dosage of double-low group was decreased by 27% when compared with that of the control group. Conclusion Satisfied image quality of renal artery CTA can be obtained with low tube voltage (100 kV) and low concentration contrast medium (270 mg/ml) combined with iterative reconstruction algorithm. It can be used as a routine method in preoperative examination of living renal donors.

Kidney transplantation; Living donors; Tomography, spiral computed; Renal artery; Angiography; Contrast media; Iterative reconstruction algorithm

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.07.013

程 濤

Department of Radiology, Anhui Provincial Hospital, Anhui Medical University, Hefei 230001, China

Address Correspondence to: CHENG Tao

E-mail: taocheng2022@163.com

R445.3；R692

2015-02-17

2015-07-13

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2015年 第23卷 7期：527-530

Chinese Journal of Medical Imaging

2015 Volume 23(7): 527-530