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)

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低劑量CT尿路造影的研究進展

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)廣泛應用于臨床，但CTU掃描輻射劑量較高。在保證圖像質量的前提下最大程度地減低輻射劑量是目前普遍關注的問題。CTU檢查一般需多時相重復掃描，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CTU不同降低輻射劑量方法的研究進展予以綜述。

關鍵詞：體層攝影術；X線計算機；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。相對于其他影像學檢查(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，通常要進行多時相重復掃描，患者接受的輻射劑量較大，而且這種高電流的長時間掃描加大了X線球管的損耗，降低掃描劑量成為迫切需要。國際放射防護委員會認為，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迫切的問題。電離輻射生物效應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效應發(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]，相當于受到中重度的輻射，CTU的輻射劑量問題受到了極大關注。在保證圖像質量的前提下最大限度地降低放射線劑量是目前普遍關注的問題[4]，國內關于腎臟及輸尿管等器官的低劑量研究相對較少[5]?，F(xiàn)就低劑量CTU不同降低輻射劑量方法的研究進展進行綜述。

1CTU掃描的期相的選擇對輻射劑量的影響

CTU的輻射劑量與掃描方式關系極大，目前對于CTU掃描的期相并無統(tǒng)一標準，從一期掃描至五期掃描都有報道：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]或實質期+排泄期[8]；三期CTU掃描包含平掃+皮質期+排泄期[9]或平掃+實質期+排泄期[10]；四期CTU掃描包含平掃+皮質期+實質期+排泄期[5]；五期CTU掃描包含平掃+皮質期+實質期+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)的選擇原則應使患者接受最少劑量同時兼顧診斷需求。但不管增強時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]報道，分泌期運用140 kV/80 mAs(管電壓/管電流)條件進行掃描，單期的輻射劑量為11.9 mSv。馬睿等[8]報道，運用64層螺旋CT(120 kV/85 mAs)對兒童行雙期CTU檢查，總的劑量長度乘積為424 mGy·cm。Dahlman等[3]報道，四期CTU掃描(平掃+皮質期+實質期+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系很大，應該根據(jù)不同患者自身情況結合臨床需求進行合理的掃描期數(shù)選擇，在使患者接受最少劑量同時兼顧診斷需求。

2不同降低CTU輻射劑量的方法

2.1降低管電壓技術應用于CTU檢查X線輻射劑量和管電壓的平方呈反比，降低管電壓會產生比降低管電流更多的噪聲。低管電壓掃描技術在血管CT血管造影及心臟冠狀動脈CT血管造影應用較多，腹部較少。由于腹部臟器多，密度不均一，降低管電壓對腹部圖像質量存在一定影響[12]。

文獻報道[6]，雙能量CT分泌期運用低管電壓掃描(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、膀胱的顯影強度比較差異有統(tǒng)計學意義，低劑量組圖像噪聲明顯增加,雖然輻射劑量降低了56%，但圖像質量低于常規(guī)劑量組。唐坤等[13]報道，運用80 kV低管電壓對腹部掃描發(fā)現(xiàn)與常規(guī)掃描(120 kV/300 mAs)相比噪聲明顯增加，但當管電流增加至550 mAs時，圖像質量與常規(guī)組無差異。故降低管電壓的同時往往需要提高管電流以維持圖像質量，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加速球管損耗。

2.2降低管電流技術應用于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]。調整管電流是降低輻射劑量非常有效的方法，但由于患者個體體型的不同和對X線吸收存在差異，同樣的管電流對不同的患者產生的噪聲大小不同。所以掃描參數(shù)必須按照患者體型情況進行個體調整。

Mayo等[14]研究表明，當管電流從400 mAs降至140 mAs時，圖像質量只下降了17%；當管電流從140 mAs降至20 mAs時，圖像質量下降了47%?？梢姡m然管電流及放射劑量成倍下降，而圖像質量卻下降不多。根據(jù)Spielmann等[15]的研究報道，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對泌尿系結構顯示效果略優(yōu)于50 mAs低劑量組，而三組CTU掃描顯示效果差異無統(tǒng)計學意義。由于CT機型的不同和個體的差異CTU掃描的管電流降幅無統(tǒng)一標準，放射科醫(yī)師面對的問題是如何根據(jù)不同個體合理調節(jié)管電流參數(shù)，使降低輻射劑量達到最優(yōu)化，同時在不同個體的適宜低劑量管電流下限方面值得進一步研究和探討。

2.3自動管電流調節(jié)技術(automatic tube current modulation,ATCM)應用于CTU檢查基于對輻射危害的考慮，一直以來許多研究人員對降低CT輻射劑量做出不懈努力，主要切入點為降低管電流、降低管電壓，但不同個體及同一個體不同部位間組織結構的差異，使得低劑量掃描復雜化。由于患者體型及CT機型的差異，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)一標準，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)和由以往經驗或標準技術所預定噪聲系數(shù)來共同調節(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-軸方向的衰減自動調整球管電流，實現(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%，而圖像質量無明顯下降。Lee等[19]對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，管電流參考值為180 mAs，結果表明開啟ATCM后兩組圖像的信噪比和對比噪聲比差異無統(tǒng)計學意義，而100 kV低管電壓組的輻射劑量遠低于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可保證圖像質量。然而研究顯示[18]，對于個別超重或肥胖體型的患者，ATCM技術會自動增加管電流來抵消噪聲對圖像的影響，其輻射劑量還可能大于常規(guī)掃描。因此，此項技術應用于肥胖體型人群的低劑量掃描價值有待評估。

2.4迭代重建算法應用于CTU檢查迭代重建算法為近幾年新興的低劑量技術，各大廠商推出了各自的迭代重建算法，如GE公司的自適應迭代重建技術；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；東芝公司自適應迭代劑量減低算法；飛利浦公司的迭代重建等技術。與傳統(tǒng)的CT低劑量掃描算法不同，迭代重建技術利用矩陣代數(shù)，通過一種數(shù)學模型選擇性地識別并去除圖像噪聲，使得圖像噪聲減少，提高圖像質量[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量。

Juri等[21]對一組患者行雙期CTU掃描(實質期+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，兩組診斷圖像質量差異無統(tǒng)計學意義。常規(guī)劑量組容積CT劑量加權指數(shù)實質期為14.5 mGy，排泄期為9.2 mGy，低劑量組的容積CT劑量加權指數(shù)實質期為4.2 mGy，排泄期為2.7 mGy。低劑量組運用自適應迭代劑量降低技術輻射劑量減低了近70%。這項研究表明自適應統(tǒng)計迭代重建算法對于其他重建方法具有更高的圖像質量，也證明了迭代重建技術在大幅度降低輻射劑量同時，對成像質量有保證。趙子鳳等[22]對30例小兒CTU檢查用迭代重建算法，管電壓為70 kVp下，實質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，同時滿足臨床診斷要求。然而，迭代重建技術對CT設備要求高、計算復雜，所需重建時間長，可能產生“蠟像樣”外觀[23]，同時價格較為昂貴，一般醫(yī)院難以普及。

2.5個體化低劑量掃描技術應用于CTU掃描不同人群對放射性敏感性不同，小兒處于生長發(fā)育期，細胞分裂更新速度和比例遠高于成人，對于同一種醫(yī)療照射，兒童期接受照射而致癌的危險是20～50歲成人的3～4倍，女孩的致癌危險幾乎是男孩的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。個體化低劑量掃描技術是根據(jù)患者的性別、年齡、身高、體質量、體質指數(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),并給予相應的低劑量進行掃描[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。

有報道[5]將患者依據(jù)不同BMI值分為肥胖、正常、瘦組進行掃描，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、膀胱的顯影強度差異無統(tǒng)計學意義，對個別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。即個體化低劑量CTU對泌尿系的顯示效果同常規(guī)CTU一樣達到了影像學診斷標準。Pflederer等[25]報道，運用BMI指導劑量條件可能存在較小BMI的個體受到過量輻射，而超重個體的BMI，曝光量又顯不足。馬睿等[8]對體質量>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%，即對不同體質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

CTU降低輻射劑量的方式多種多樣，放射科醫(yī)師應該使CTU掃描最優(yōu)化，使患者接受最少劑量同時兼顧診斷需求，避免盲目追求高清圖像帶來的不必要輻射，降低患者的掃描風險。隨著CT掃描新技術的不斷更新與完善，不同個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。相信隨著CT掃描技術的不斷進步，將會進一步降低CTU檢查的輻射劑量保護患者，同時又可以保證圖像質量更好地滿足臨床診斷要求。

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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

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

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.18.041

中圖分類號：R816.7

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)18-3375-04