泌尿系结石诊断中低剂量CT扫描的可行性,放射医学论文

　　尿石症是泌尿外科常见的疾病之一，发作时以疼痛及血尿为主要临床表现。以往依靠 KUB、超声和 IVU 等检查，近年来，伴随着螺旋 CT 技术的飞速发展，以其更快的扫描速度、更薄的扫描层厚及更强的三维重建技术[1]为泌尿系结石诊断提供了更有效的检查方法，广泛应用于临床。然而，螺旋 CT 在提高结石诊断率的同时，也使患者接受了更多的辐射剂量。如何降低患者的辐射剂量成为医务工作者和患者共同关注的焦点问题。因此，该研究结合使用了自适应统计迭代重建技术（ adaptive statisticaliterative reconstruction,ASIR）及自动管电流调节技术，探讨在保证图像质量符合临床诊断的前提下，低剂量 CT 扫描在泌尿系结石诊断中的可行性。

　　1 材料与方法

　　1. 1 一般资料收集 2014 年 9 月 ~ 2015 年 3 月因临床怀疑泌尿系结石行 CT 检查的 41 例患者，其中男 20 例，女 21 例，年龄 23 ~ 76（ 51. 0 ± 12. 8）岁。

　　临床主要表现：血尿、腹背部疼痛、尿急等。该研究已通过安徽医科大学第一附属医院伦理委员会同意，所有检查患者均签署知情同意书。

　　1. 2 设备与方法采用能谱 CT（ Discovery CT750HD）进行扫描，扫描前去除体表金属异物，并于扫描前半小时饮用 300 ml 饮用水。患者取仰卧位，扫描范围自胸 12 水平至耻骨联合下缘，扫描过程中嘱屏住呼吸。扫描时管电压 120 kV,使用自动毫安调节技术，管电流范围 10 ~400 mA,旋转时间 0. 5 s/圈，螺距 1. 375 ∶ 1,常规组噪声指数（ noise index,NI）为13,低剂量组 NI 为 25.

　　1. 3 图像后处理常规组及低剂量组图像使用1. 25 mm 层厚重建，采用滤过反投影技术（ filteredback projection,FBP）及 ASIR 对图像进行重建，其中ASIR 的权重依次设定为 20% 、40% 、60% 及 80% ,获得 10 组图像，并在 GE ADW4. 3 工作站完成图像的测量工作。由两名具有 5 年以上腹部影像诊断经验的医师分别对 10 组图像进行评估观察，观察的内容包括：结石的数目、大小、位置，图像质量、图像噪声水平及诊断可信度等。在诊断过程中遇到诊断意见不一致的情况时，由两名医师协商达成一致。

　　1. 4 图像质量分析 ① 图像质量：以 5 分制进行评分（ 1 分：图像噪声大，伪影重，结构显示不清，完全不能满足临床诊断； 2 分：图像噪声较大，大部分结构显示不清，不能满足临床诊断； 3 分：图像噪声一般，部分结构显示欠佳，基本满足诊断； 4 分：图像噪声尚可，组织结构显示清晰，可以满足诊断要求； 5分：图像噪声小，结构显示清晰，完全满足临床诊断要求） ; ② 图像噪声：以 3 分制进行评分（ 1 分：噪声小； 2 分：噪声一般； 3 分：噪声大） ; ③ 诊断可信度：以 3 分制进行评分（ 1 分：无可信度； 2 分：基本可信； 3 分：完全可信）[2].

　　1. 5 噪声水平的测定分别选择肝右叶、体表脂肪层及腰大肌（第 5 腰椎水平）作为感兴趣区，大小为70 ~ 110 mm2,记录感兴趣区 CT 值的标准差（ SD） ,作为图像噪声的水平。

　　1. 6 辐射剂量分别记录两组扫描患者接受的辐射剂量参数：容积 CT 剂量指数（ CT dose index vol-umes,CTDIvol）、剂量长度乘积（ dose length product,DLP） ,并计算有效剂量（ effective dose,ED） ,其中ED = DLP × W,W 表示转换因子，根据欧洲 CT 质量标准指南规定，腹部的转换因子为 0. 015.

　　1. 7 统计学处理采用 SPSS 16. 0 统计软件进行分析，对常规组及低剂量组的辐射剂量及噪声水平进行配对 t 检验，对图像质量评分进行 Wilcoxon 符号秩和检验。

　　2 结果

　　2. 1 诊断结果 41 例患者共检出结石 186 枚，其中肾结石 167 枚，输尿管结石 18 枚（上段7 枚，中段4 枚，下段 7 枚） ,膀胱结石 1 枚，结石大小范围 1. 0~ 44. 8 mm,结石平均直径为 7. 4 mm.依据结石大小分类：其中  <3 mm 为56 枚，3 ~5 mm 为43 枚，5~ 10 mm 为 41 枚，> 10 mm 为 46 枚。

　　2. 2 图像质量主观评分由两名医师分别对图像进行评分，见表 1.常规组 FBP 图像较低剂量组FBP 的图像质量、图像噪声及诊断可信度的评分较高，差异有统计学意义。图 1、2 为 2 例结石患者采用两组扫描方案获得的图像，常规组 FBP 图像（ 1A、2A）质量较好，可以满足临床诊断需求，低剂量组FBP 图像（ 1B、2B）质量最差，噪声最大，使用不同权重的 ASIR 处理后，图像质量评分有所提高，当 ASIR的权重设定为 80% 时，图像（ 1D、2D）质量明显提高，低剂量组 80% ASIR 处理图像质量评分与常规组 FBP 处理图像质量评分差异无统计学意义。

　　2. 3 图像噪声客观评分常规组 FBP 与低剂量组FBP 的图像噪声差异有统计学意义，当使用 80%ASIR 处理后，低剂量组的图像噪声明显降低，感兴趣区图像噪声水平低剂量组 ASIR 较常规组 FBP低，但差异无统计学意义，见表 2.

　　2. 4 辐射剂量两组患者接受的辐射剂量，低剂量组 CTDIvol 较常规组降低 70. 62%,DLP 降低70. 63% ,ED 降低 70. 56% ,差异有统计学意义（ P <0. 05） ,见表 3.
　　
　　3 讨论

　　CT 技术目前已成为临床诊断泌尿系结石的金标准，有研究[3]表明其在发现结石的同时可以进一步区分结石的化学成分，从而指导患者的临床治疗。

　　由于泌尿系结石患者的复发率高[4],患者往往需要接受多次的 CT 检查。自 1990 年 Naidich et al[5]首先报道低剂量 CT 胸部扫描以来，低剂量 CT 扫描越来越受到人们的关注。降低辐射剂量的常用方法有增大螺距或降低管电流，增大螺距可以降低患者的辐射剂量，但造成图像在 Z 轴上的空间分辨力下降，遗漏小病灶的危险性增大[6],减低管电流成为降低辐射剂量的首选手段。

　　本研究采用自动管电流调制技术降低患者的辐射剂量，其为一种前瞻性的剂量调控技术，包括 Z轴自动管电流调节技术和角度自动管电流调节技术[7],NI 是预设的主要参数之一，NI 升高，图像噪声水平升高，辐射剂量降低。在扫描定位相时，机器会获得扫描体在 Z 轴上的厚度、密度等信息，扫描过程中，根据受检者的体形在 Z 轴上的变化，管电流会自动进行调节，使得各断层图像保持预设的噪声水平，在降低剂量的同时，获得稳定的图像质量[8 -10].

　　本研究显示，使用低剂量扫描，患者接受的辐射剂量由 5. 98 mSv 降为 1. 76 mSv,较常规组下降约70. 6% .Kwon et al[11]采用 100 kV、60 mAs 低剂量扫描显示辐射剂量下降 76. 5% ~ 76. 7%,Gervaiseet al[12]采用依据 BMI 设定不同管电压（ 120 kV、100kV、80 kV） ,自动毫安（ 10 ~ 300 mA）低剂量扫描显示辐射剂量下降约 76%,与本研究的结果基本一致；与以往研究相比，本研究的辐射剂量下降程度稍低，推测可能与管电压、NI 值的设定及患者的 BMI不同有关。

　　然而，低剂量扫描在降低辐射剂量的同时，也增加了图像噪声，使得图像质量明显下降。ASIR 作为一种降低图像噪声的重建算法，它考虑到数据的统计噪声性质，利用迭代的方法在原始数据空间加以抑制，在不损害空间分辨力的前提下明显降低图像噪声，获得清晰的图像[13].低剂量组扫描的图像噪声水平较高，使用不同权重的 ASIR 重建后，图像噪声水平均有所降低，图像质量提高，可以较好的满足临床诊断。本研究采用主观及客观评分对图像质量及噪声进行评估，随着 ASIR 权重的逐渐增加，感兴趣区的 SD 值逐渐下降，当 ASIR 权重设定为 80% 时，SD 值降至最低，提示图像噪声水平最低，此时图像质量评分亦为最高。

　　杨尚文等[14]在胸部低剂量 CT 应用中认为最适宜ASIR 权重为 40% ,提出 ASIR 的权重并非越高越好，过高的 ASIR 值可以进一步抑制图像噪声，但同时造成图像对比度降低，图像质量下降。McLaugh-lin et al[15]在使用不同权重 ASIR（ 40%、70%、90%）对腹部图像处理时，认为在 70% ASIR 时图像质量最好，最能满足于临床诊断。本研究结果显示，当ASIR 权重设定为 80% 时，图像质量最好，可较好满足临床诊断需求，与以往研究比较有一定的差异，这与选择不同的检查部位，具有不同的最佳 ASIR 权重设定有关。因此，关于泌尿系 CT 扫描最适宜的ASIR 权重设定需进一步研究。

　　本研究中尚有需要改进的地方： ① 在以往的研究中，对照组的选择常常采用异体对照或自身随访对照，因个体差异或在随访过程中结石的位置可能会发生改变，对比性较差，本研究采用自身对照的方法，即患者同时接受常规组及低剂量组的重复扫描，这样的设置会引起患者接受更多地辐射剂量，但使用低剂量扫描引起的剂量增加并不大[11],且所有参与研究的患者均签知情同意书，对于长期随访复查的患者而言，低剂量扫描在临床的应用将会降低检查过程中总体的辐射剂量，目前国外已经开展了一些类似的研究[11]; ② 研究的样本量较小，在后续的研究中，将会进一步扩大样本量。

　　总之，结合使用自动管电流调节技术，在泌尿系结石诊断中行低剂量 CT 扫描，并使用合适权重的ASIR 重建图像，可以在保证图像质量满足临床诊断需求的同时，明显降低辐射剂量，具有较好的临床可行性。