張信起，王 寧，崔 碩

(河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科,河北 石家莊 050000)

·論著·

CTU檢查中根據(jù)體質(zhì)量指數(shù)降低管電壓的可行性研究

張信起，王 寧，崔 碩

(河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科,河北 石家莊 050000)

目的探討CT尿路成像(computer tomography urography,CTU)檢查中根據(jù)體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)降低管電壓的可行性。方法從82例CTU檢查中者選取60例納入本研究，根據(jù)其BMI分為2組，BMI<20的30例為A組，BMI 20～31的30例為B組。A組隨機(jī)分為A1組(管電壓80 kV)、A2組(對(duì)照組，管電壓100 kV)各15例，B組隨機(jī)分為B1組(管電壓100 kV)、B2組(管電壓120 kV)各15例。A1與A2、B1與B2除管電壓不同，其余掃描參數(shù)均相同。對(duì)圖像質(zhì)量、各段尿路CT值及對(duì)比噪聲比(contrast-to-noise-ratio,CNR)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并記錄掃描輻射劑量。結(jié)果A1與A2、B1與B2相比，CT值明顯增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，CNR值呈增高趨勢(shì)，但有效輻射劑量值明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。2位醫(yī)師對(duì)圖像主觀評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，2位醫(yī)師評(píng)分一致性較好。結(jié)論在CTU檢查中，在保證圖像質(zhì)量前提下，根據(jù)患者BMI降低管電壓可有效降低輻射劑量，該掃描方案具有可行性。

泌尿系疾?。惑w質(zhì)量指數(shù)；輻射劑量；CT尿路成像

CT尿路成像(computer tomography urography，CTU)在臨床已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，對(duì)泌尿系統(tǒng)疾病的診斷有很重要的應(yīng)用價(jià)值[1]。它是一種無創(chuàng)、快速、簡(jiǎn)便、全面的尿路檢查方法，其圖像層次清晰，分辨率高，特別對(duì)尿路梗阻性疾病的診斷具有獨(dú)特的優(yōu)越性 。然而CTU需要大范圍、多期掃描，使患者接受較多的輻射劑量。進(jìn)行一次CTU檢查的平均有效劑量為20～30 mSv[2]，與人體其他部位相比，患者接受的輻射劑量成倍增加，相當(dāng)于受到重度輻射[3]。研究表明，醫(yī)用電離輻射可能增加癌癥的發(fā)病率[4]。電離輻射損傷的隨機(jī)效應(yīng)發(fā)生概率及確定性效應(yīng)的嚴(yán)重程度與輻射劑量的大小呈正相關(guān)。因此，保證圖像質(zhì)量，最大限度減少輻射劑量成為CTU最優(yōu)化的選擇。目前，關(guān)于低劑量CTU的相關(guān)研究頗多[1,5-7]，但是國(guó)內(nèi)根據(jù)患者體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)選擇個(gè)性化管電壓的低劑量CTU的研究尚無報(bào)道。本研究根據(jù)患者的BMI降低管電壓，旨在探討自身適應(yīng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)及自適應(yīng)迭代重建算法(adaptive statistical iterative reconstruct，ASIR)在CTU檢查中的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2015年1月—2016年4月于我院就診的泌尿系統(tǒng)疾病患者82例，其中由于疾病本身所致輸尿管膀胱未顯影12例和過度肥胖(BMI>31)10例未納入本研究。余60例患者根據(jù)BMI分為A、B 2組各30例，A組又隨機(jī)分為A1組和A2組各15例，B組又隨機(jī)分為B1組和B2組各15例。A1組15例，男性 9 例，女性6例，年齡18～65 歲，平均(43.13±13.91)歲；A2組男性10 例，女性5例，年齡19～66 歲，平均(41.33±13.71)歲；B1組男性6例，女性9例，年齡18～71歲，平均(46.46±15.54)歲；B2組男性6例，女性9例，年齡19～74歲，平均(45.53±13.75)歲。A1組與A2組，B1組與B2組性別、年齡、體質(zhì)量差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。A、B 2組BMI分布情況見表1。

本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，檢查前所有患者均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法 應(yīng)用GE optima 128層CT掃描儀。A1管電壓為80 kV，A2管電壓100 kV，B1管電壓為100 kV，B2管電壓120 kV，其余掃描參數(shù)均相同：準(zhǔn)直的寬度4 0 mm，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s/周，螺距1.375∶1，采用自適應(yīng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)。對(duì)比劑為碘佛醇(300 mgI/mL)注射速率3.5～4.2 mL/s，劑量為0.8 mL/kg(BMI<20)、0.9 mL/kg(BMI≥20)，掃描范圍為腎上腺至膀胱，掃描延時(shí)時(shí)間為實(shí)質(zhì)期90 s、腎盂期180 s。然后停止掃描，囑咐患者憋尿，第3次掃描前作定位掃描，顯示尿路的充盈程度，待尿路充分充盈后，進(jìn)行第3次延遲掃描。

表1 A、B組BMI分布 (n=15，例數(shù))

1.3 圖像處理 將掃描的原始數(shù)據(jù)傳輸至ADW4.5工作站，采用50% ASIR，50%濾波反投影(filtered back-projection，F(xiàn)BP)混合重建算法可降低圖像的噪聲，提高圖像質(zhì)量[6]。故A1與B1采用50% ASIR、50%FBP混合迭代重建算法，A2與B2采用FBP算法重建，重建層厚層間距均為0.625 mm，并對(duì)重建的圖像進(jìn)行多平面重組、容積再現(xiàn)及最大密度投影。

1.4 圖像分析

1.4.1 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià) 為了突出評(píng)價(jià)者對(duì)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)的一致性不受其工作經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)水平等因素的影響，請(qǐng)從事泌尿影像診斷20年及6年的甲乙2位醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行雙盲評(píng)價(jià)。圖像主觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用5分制：1分，圖像質(zhì)量極差,不能用于診斷；2分，圖像質(zhì)量較差，輸尿管邊緣模糊，不能滿足診斷要求；3分，圖像質(zhì)量尚可，有噪聲，可滿足診斷要求；4分，圖像質(zhì)量較好，存在少許噪聲，能滿足診斷要求；5分，圖像質(zhì)量良好。評(píng)分≥3分可滿足診斷要求，否則不符合診斷要求。

1.4.2 客觀質(zhì)量評(píng)價(jià) 分別測(cè)量腎盂、輸尿管、膀胱的CT值(CT尿路)，測(cè)量腰大肌CT值代表軟組織CT值(CT軟)，測(cè)量腹部臍上3 cm范圍內(nèi)空氣CT值的標(biāo)準(zhǔn)差代表背景噪聲(CT噪聲)。因前兩期尿路對(duì)比劑充盈欠佳，CT值變異較大，故選取最后一期CT值作為代表值排除非實(shí)驗(yàn)因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影像。上述測(cè)量由2位醫(yī)師獨(dú)立完成，然后取平均值。根據(jù)下列公式計(jì)算尿路各段CNR，CNR=(CT尿路-CT軟)/CT噪聲

1.5 輻射劑量計(jì)算 根據(jù)CT設(shè)備記錄各期掃描輻射劑量值，采用劑量長(zhǎng)度(dosage length product，DLP)記錄輻射劑量，根據(jù)公式計(jì)算患者受輻射的有效劑量(effective dose，ED)。ED=DLP×K，K為腹部劑量權(quán)當(dāng)量，K=0.015。

2 結(jié) 果

2.1 A組和B組亞組間輻射劑量比較 A1較A2、 B1較B2組腎實(shí)質(zhì)-延時(shí)期掃描的平均輻射劑量明顯降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

組別輻射量DLP(mGy/cm)ED(mSv)組別輻射量DLP(mGy/cm)ED(mSv)A1組774.1±136.911.6±2.0B1組1389.3±162.120.8±2.4A2組1122.8±160.716.8±2.4B2組2071.0±248.231.1±3.7t6.3976.447t8.9069.045P0.0000.000P0.0000.000

2.2 A組和B組亞組間各段尿路CT值比較 A1較A2組各段尿路CT值明顯增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。隨管電壓進(jìn)一步降低，B1較B2組各段尿路CT值不同程度增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 A組和B組亞組間各段尿路CT值比較 [n=15，M(Q1～Q3)，Hu]

2.3 A組和B組亞組間CNR值比較 A1較A2各段尿路CNR值有升高趨勢(shì)，腎盂CNR值升高不明顯，其差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，輸尿管、膀胱CNR值升高明顯，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。B1 較B2各段尿路CNR值呈增加趨勢(shì)，但輸尿管、膀胱CNR值增加趨勢(shì)不明顯，其差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，腎盂CNR值升高明顯，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表4。

表4 A組和B組亞組間各段尿路CNR值比較 [n=15，M(Q1～Q3)]

2.4 圖像質(zhì)量評(píng)分比較

2.4.1 A組和B組亞組間圖像質(zhì)量評(píng)分比較 甲乙2位醫(yī)師分別對(duì)各亞組圖像質(zhì)量評(píng)分，甲乙2位醫(yī)師評(píng)分均大于3分，圖像質(zhì)量良好，完全滿足診斷要求，甲醫(yī)師和乙醫(yī)師對(duì)A1與A2、B2與B1組圖像質(zhì)量評(píng)分評(píng)價(jià)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表5，圖1。

表5 各組圖像主觀評(píng)分比較 (n=15，例數(shù))

2.4.2 甲乙2位醫(yī)師對(duì)圖像一致性檢驗(yàn) 甲乙2位醫(yī)師對(duì)A組、B組圖像質(zhì)量評(píng)分一致性良好(A組Kappa值=0.609，B組Kappa值=0.429)，見表6。

表6 2位醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量評(píng)分的一致性檢驗(yàn) (n=30，例數(shù))

3 討 論

CTU相對(duì)傳統(tǒng)的泌尿系成像技術(shù)有明顯優(yōu)勢(shì)。它能夠多平面多角度立體地觀察泌尿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)還保留了靜脈尿路造影對(duì)腎臟的排泄功能成像的優(yōu)勢(shì)。CTU能客觀地評(píng)價(jià)雙腎的排泄功能，指導(dǎo)臨床手術(shù)方案的制定，而且不需腸道準(zhǔn)備及腹部加壓，診斷準(zhǔn)確率較高，是一種顯示腎臟、輸尿管和膀胱的最優(yōu)化的影像學(xué)診斷檢查[8-10]，但因其輻射劑量較大，使其應(yīng)用受到一定限制。因而低劑量CTU的應(yīng)用具有重要意義。相關(guān)研究表明，降低管電壓，應(yīng)用迭代重建算法的CTU具有可行性[6-7]。本研究根據(jù)患者的BMI降低管電壓，應(yīng)用50%FBP與50%ASIR混合重建算法，結(jié)果顯示不僅輻射劑量大幅度地減低，且圖像質(zhì)量評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，保證了圖像質(zhì)量 。表明根據(jù)BMI降低管電壓，結(jié)合ASIR算法，在CTU檢查中具有可行性。

CT輻射劑量與管電壓的平方成正比，與管電壓流呈線性相關(guān)。降低管電壓更有效地降低輻射劑量。本研究結(jié)果顯示，管電壓從傳統(tǒng)的120 kV降至100 kV，再降到80 kV，輻射劑量明顯減低，同時(shí)尿路的CT值增加。其原因主要有2種：①管電壓從120kV降到100 kV，再降到80 kV，康普頓效應(yīng)減少，光電效應(yīng)增加，獲得組織間對(duì)比度增加，80 kV較100 kV碘對(duì)比劑CT值高，100 kV較120 kV碘對(duì)比劑CT值高，軟組織CT值變化不大，CTU圖像中尿路與背景軟組織的對(duì)比度增加[11]；②隨著管電壓的進(jìn)一步降低(100 kV降80 kV)使得X線束的能量更加接近碘k緣，光電效應(yīng)更加顯著，使得尿路CT值更高，更有利于顯示尿路。有關(guān)研究也證明了上述結(jié)論。如王慧慧等[7]研究顯示，100 kV條件下的CTU檢查，100 kV組較120 kV組CT值高，輻射劑量明顯減低。

ASIR為一種正投影像技術(shù)。利用迭代方法對(duì)噪聲加以校正和抑制，對(duì)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合和比較，在FBP基礎(chǔ)上進(jìn)一步應(yīng)用迭代重建技術(shù)，消除了圖像中統(tǒng)計(jì)誤差，噪聲和條紋狀偽影顯著減少，改善了圖像質(zhì)量[12]；與FBP圖像比較，劑量降低40%～50%的情況下，不降低圖像質(zhì)量[13]。降低管電壓使X線質(zhì)下降，人體會(huì)吸收相對(duì)較多的軟射線，圖像噪聲增加。圖像噪聲與輻射劑量的平方根成反比，降低50%噪聲需要增加4倍劑量[14]。因此，降低噪聲是低管電壓CTU檢查的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。本研究根據(jù)BMI，分層次降低管電壓，從120 kV降至100 kV,100 kV降至80 kV, 使得圖像噪聲增大。但是采用FBP結(jié)合ASIR重建的技術(shù)，有效彌補(bǔ)了降低管電壓所致噪聲的增加，同時(shí)由于降低管電壓CT值升高，使CNR值呈增高趨勢(shì)，保證了圖像質(zhì)量。本研究結(jié)果顯示，A1較A2、B1較B2圖像CNR值呈不同程度增高趨勢(shì)。A1與A2、B1與B2圖像質(zhì)量評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。表明圖像質(zhì)量并沒有隨減低管電壓而降低，而輻射劑量卻大幅度地減低，A1較A2、B1較B2分別減低30%、33%。這與相關(guān)研究一致[6-7]，證實(shí)ASIR可在較低輻射劑量條件下，保證圖像質(zhì)量。

江一峰等[15]認(rèn)為低劑量掃描噪聲與患者肥胖程度有關(guān)，即與BMI有關(guān)。BMI綜合了受檢者身高、體質(zhì)量因素，與受檢部位的厚度有關(guān)[1]，可根據(jù)其BMI調(diào)整kV。對(duì)BMI<20的患者，體型瘦，腹部厚度較小，需X線的穿透力相對(duì)減低，當(dāng)管電壓進(jìn)一步降低(從100 kV降至80 kV)不會(huì)使圖像噪聲進(jìn)一步加大。在傳統(tǒng)的CTU檢查中，不論BMI的高低，管電壓通常應(yīng)用120 kV。對(duì)BMI<20的患者 ，管電壓從傳統(tǒng)的管電壓120 kV降至80 kV，有效劑量從31.1 mSv降至11.6 mSv，降低了約63%，而圖像質(zhì)量完全保證，這是CTU檢查最優(yōu)化的選擇。 本研究還存在一些不足：①本研究為單中心小樣本研究，尚需多中心大樣本資料進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證; ②對(duì)低濃度對(duì)比劑應(yīng)用與相對(duì)高濃度對(duì)比劑缺乏比較;③未考慮不同泌尿系病變對(duì)尿路結(jié)構(gòu)的影響，需要進(jìn)一步細(xì)化研究。

總之，在CTU檢查中，采用50%FBP 與50%ASIR混合重建圖像的方法，根據(jù)患者BMI，降低掃描管電壓，可在完全保證圖像質(zhì)量前提下，有效減低輻射劑量，該掃描方案具有可行性。 (本文圖見封三)

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(本文編輯：許卓文)

2017-05-02；

2017-06-08

河北省醫(yī)學(xué)科學(xué)研究重點(diǎn)課題(20160570)

張信起(1966-)，男，河北無極人，河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院副主任技師，醫(yī)學(xué)學(xué)士，從事醫(yī)學(xué)影像技術(shù)研究。

R69

B

1007-3205(2017)09-1089-05

10.3969/j.issn.1007-3205.2017.09.024