陈岩，王智涛，高希法

江苏省中医院 放射科，江苏 南京 210029

[摘 要]目的 探讨CT多期增强容积扫描融合重组技术在泌尿系疾病中的应用。方法 采用融合重组技术对76例行多时相CTU三维容积扫描的患者图像进行图像处理并做出影像学诊断；由两位医师对融合处理后的图像有无附加诊断价值进行评价，对评价结果进行一致性Kappa分析。结果 融合后图像质量皆可满足临床诊断要求，76例患者中泌尿系统未见异常13例，泌尿系肿瘤5例，尿路梗阻48例，其他异常10例。融合后图像更具附加诊断价值（Kappa=0.749）。多期相三维融合图像伴伪彩染色处理，可更好地在一幅图像中显示病变的三维空间位置及其与周围组织的关系。结论 多期相三维图像融合技术可对泌尿系疾病的诊断和治疗提供高质量的图像资料，便于临床医师全面观察病变并进行诊断，为临床治疗提供帮助。

[关键词] 多排螺旋CT；泌尿系CT造影；三维图像融合技术；泌尿系统疾病

泌尿系统疾病的种类繁多，影像学检查对其诊断有重要价值，其适应症包括先天性畸形、感染、损伤、肿瘤、尿石症等。影像学检查方法包括肾-输尿管-膀胱X光摄影、静脉肾盂造影、B超、尿路逆行插管造影、CT泌尿系造影、磁共振泌尿系水成像、肾图等[1]。CT泌尿系造影（CT Urography，CTU）是指利用CT对泌尿系进行平扫及造影剂注射后的多期增强扫描，获得泌尿系集合系统（肾盏、肾盂、输尿管、膀胱）及泌尿系统实质脏器容积图像的CT扫描技术，已成为诊断各种泌尿系统疾病的重要方法。近年来伴随多排螺旋CT（Multi-slice Spiral Computed Tomography，MSCT）的跨越式发展，宽探测器覆盖、高转速快速三维容积扫描，辅以丰富的容积数据后处理技术，显著提高了泌尿系疾病的检出率和准确度。CT图像融合技术在冠状动脉、门脉系统已经有所应用，针对泌尿系统疾病，有研究使用CT图像融合技术可有助于输尿管的整体显示；但对使用多期增强的容积数据进行融合来提高泌尿系疾病（如尿路结石、输尿管狭窄等）诊断能力的相关研究尚少。本研究基于256层螺旋CT低剂量扫描，使用三维容积数据融合技术，将动脉期、静脉期、延时期、排泄期等时相的数据在同一组三维图像上显示，并利用最大密度投影、容积再现、伪彩色处理等技术，致力于更加直观、清晰的三维图像，使CTU三维成像成为临床医生较为信赖和乐于使用的检查方法[2]。

收集2017年12月至2018年6月行多排螺旋CT泌尿系统造影检查的患者共76例，临床怀疑或其他检查检出的泌尿系疾病，年龄19～82岁，男41例，女35例。检查前患者空腹12小时，检查前1小时口服开水1000～1500 mL，轻度憋尿，检查时取出腹部衣物、金属等异物，进行呼吸训练。

1.2.1 仪器与设置

采用Philips 256iCT和EBW后处理工作站。CT扫描参数为：管电压120 kV，自动管电流技术，管电流最大值200 mAs，准直器128×0.625 mm，螺距1.0，旋转时间0.42 s，层厚0.625 mm，层间距0.625 mm，重建滤过为Standand（B），重建矩阵512×512，窗宽250 HU，窗位60 HU。扫描范围从肾上及至尿道结束，长度约450～600 mm，深吸气后屏气，扫描时间 4～8 s，FOV为350～500 mm。

1.2.2 扫描期相及方法

先进行平扫，再经肘静脉注射非离子型造影剂高浓度造影剂70～90 mL，注射速率为3～4 mL/s，使用双管高压注射器，注射前30 mL生理盐水测试血管情况，造影剂注射后30 mL生理盐水加注。依次行平扫、动脉期（皮质期，注入对比剂后22～30 s）、静脉期（髓质期，注入对比剂后50～65 s），必要时加扫延时期。后嘱患者暂停检查，下床后立刻排尿，再次适量饮水至膀胱充盈憋胀时行排泄期扫描，时间大约为造影剂注射后20～30 min，据患者情况适当调整。

1.2.3 后处理及三维融合重组方法

利用Philips EBW工作站对CTU的三期容积数据进行多种后处理，如多平面重组（Multiple Planar Reconstruction，MPR）、 曲 面 重 建（Curved Planar Reconstruction，CPR）、最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、 容 积 再 现（Volume Rendering，VR）、表面遮盖阴影显示（Shaded Surface Display，SSD）等。

融合技术的处理过程：使用AVA软件包对动脉期静脉期、延时期、排泄期等分别提取腹部动脉、下腔静脉及其分支、门静脉及其分支、泌尿系造影剂充盈像，并保存三维提取结果，选中需要融合的各期三维结果或原始数据，进入VOLUME VIEWER中的Tissue management，根据所要显示兴趣区的组织，如动脉、静脉、泌尿系管道、肿块、积水、结石、骨骼等进行提取、染色，并以不同颜色显示；为显示不同组织的三维关系，利用多角度旋转、透明化处理等方法，为临床提供精确的病变位置、大小、形状、供血动脉、引流静脉及强化特点等信息，同时显示其与周围组织的解剖关系、侵犯与否，为临床诊断及治疗方案的制定提供更丰富的信息。

泌尿系统未见异常13例，泌尿系肿瘤5例（肾脏肿瘤3例，膀胱肿瘤2例），尿路梗阻48例（包括肾盂结石、输尿管结石、腹盆腔占位压迫输尿管、尿道结石嵌顿等），其他异常10例（包括肾脏畸形、双输尿管畸形、腹腔占位压迫泌尿系等，示例见图1）。

图1 腹腔占位伴右侧尿路梗阻一例（男性，59岁）

注：a. 增强扫描肾髓质期冠状位像可见右肾灌注较左侧减低，肾盂输尿管积水（长箭头），腰骶椎右前方见软组织密度影，中等强化；b. 排泄期泌尿系造影VR图像显示右侧输尿管不显影；c～d. 皮质、髓质期图像融合三维VR伴组织染色图像，蓝色为扩张的输尿管，红色为腹部动脉，紫色为右侧髂总静脉，黄色为软组织占位，各组织半透明显示，可见，软组织包块包绕输尿管、右髂总静脉及右髂总动脉，输尿管闭塞伴近段积水，动静脉未见明显侵犯及狭窄。该患者后行输尿管导管置入术。

使用三维多期数据进行融合，联合利用VR、MPR、CPR、伪彩色处理等各种重组方法可以对尿路的狭窄，管壁光滑与否，肾盂输尿管腔内充盈缺损以及泌尿系的先天畸形如肾脏旋转不良、胡桃夹综合征、肾异位、马蹄形肾、肾盂输尿管重复畸形、泌尿系占位等做出更清晰地显示，特别是对动静脉、输尿管、病变部位与骨骼的体表定位等可以明确其解剖毗邻关系，因此对各种泌尿系疾病做出更精确的诊断[3]，示例见图2。两位医师认为绝大多数的融合后图像有更精确更实用的诊断价值，两名医师评价一致性极高（Kappa=0.749），见表1。

图2 右侧输尿管结石伴肾盂输尿管积水一例（男性，63岁）

注：a. 增强扫描肾髓质期轴位像，① 可见高密度结石（箭头），② 见结石上游输尿管管壁增厚、积水（箭头）；b. 排泄期泌尿系造影CPR图像显示右侧输尿管桑葚状结石；c. 排泄期VR图像显示双侧肾脏输尿管及右侧输尿管结石；d. 皮质、髓质及排泄期三期图像融合的三维VR组织染色图像，黄色为膀胱及扩张的输尿管，红色为腹部动脉，绿色为静脉，蓝色为输尿管结石，各组织半透明显示，可清晰显示各组织器官的毗邻关系。该患者后行经尿道输尿管激光碎石取石术及输尿管支架置入术。

表1 两名医生对融合图像的附加诊断价值的主观评价（例）

images/BZ_95_236_332_1196_438.png有68 3 71 0.749无0 5 5合计 68 8 76

CTU无须肠道清洁准备，检查时间短快，图像清晰直观，多期扫描获得动态信息，可对病变的位置毗邻、性质、代谢、血供情况做出全面诊断。为了提高集合系统的显示，学者们经过试验及实践，提出了检查体位改变、腹部加压优化、静脉滴注生理盐水优化及应用利尿剂加速尿液生成等方法。有研究发现俯卧位体位能提高中段输尿管的显示率；加压法多是参照静脉肾盂造影的做法，将加压器置于骼骨翼两侧，将排泄期的扫描分两次进行，分别观察加压器两侧的集合系统，可更好充盈上尿路，但不是适用于所有受检者。McTavish等[4]认为静滴生理盐水后扫描排泄期能增加输尿管对比剂的充盈；而Caoili等[5]却否认其对中下段输尿管的显示率的提高，而是肾盏的图像质量得到明显改善。自Nolte-Ernsting等[6]在2003首次提出将利尿剂应用在CTU中后多人研究静注10 mg速尿能增加中下段输尿管的显示率，图像质量比静脉注生理盐水有明显提升。注射速尿的另一个好处是加快对比剂排泄进程，患者无须憋尿，节省检查时间，又可以稀释集合系统内的造影剂进而减少过高密度所致的硬化伪影[7]。低剂量扫描技术也正在成为影像医生及技术人员关注的焦点和研究方向。Liu等[8]利用100 kVp与ASIR40重建方案获得了高质量的肾脏CT造影图像，并同时降低了碘对比剂的用量。随着MSCT硬件的更新换代和迭代重建算法的不断改进，辐射剂量会越来越少[9-10]。

文献中对泌尿系多期三维图像融合技术的研究尚少，笔者在工作实践中总结了一些经验。首先是选取合适的期相进行融合，CTU扫描包括平扫、动脉期、静脉期、排泄期等期相，不同的疾病应采用更好显示病变特点的期相来融合，例如输尿管结石可用平扫或排泄期数据相融合并加入透明显示的骨骼影像，更好地显示输尿管的全貌并进行定位；肿瘤性病变可用排泄期与动脉期数据融合，显示肿瘤与尿路的关系以及供血动脉的来源走向等信息；肾移植的供体检查，则要利用动脉期、静脉期与排泄期数据融合，了解血管及输尿管的走形情况，有无变异等，为外科手术提供重要信息。其次，针对不同的病变，需有不同的显示方法，血管性病变VR显示最为直观；阳性结石采用阈值法组织体积测量能准确测量其大小；输尿管狭窄的显示使用CPR拉直并可测量狭窄程度；肿瘤性病变使用VR技术配合伪彩色显示更能直观展示其位置供血等信息。在实践中，应灵活使用各期数据及适当的后处理技术，才能最大程度地提供诊断信息。

自64排MSCT使用以来，CT多期相融合重组技术已经被广泛应用到各个系统器官的显示上来。有学者[11]在评估门静脉高压时，使用融合重组后技术更清晰地显示出门静脉走行及侧支血管开放情况。同样使用64层螺旋CT图像融合技术，陈洪亮等[12]发现其显示冠状动脉与心脏关系直观、准确，在对冠状动脉起源、走行的诊断中有重要价值；李雪华等[13]发现该技术可清晰显示胃周静脉、活体胃及胃周血管解剖空间结构。在对泌尿系统的诊断上，陆皓等[14]使用CT三维图像融合技术能够同机融合出高质量的CTU输尿管整体影像，便于诊断医师全面、多角度地观察病变，对提高相关病变的诊断准确率具有一定价值。在引导临床治疗方面，Jin等[15]利用CT图像融合了解鼻咽癌患者腮腺局部解剖变异，显著降低了腮腺的放疗剂量。Lüdemann等[16]使用C形臂三维CT融合技术针对解剖复杂的门静脉栓塞术做引导是安全可行的，并可以降低辐射剂量。Uchida等[17]研究证明图像融合对肝门的血管和胆管的术前评估有重要意义，是一种综合性的影像学技术。基于三维融合技术的一些前沿的临床技术也在逐步应用于临床，国内的Xin等[18]使用CT和3dMD摄影测量技术做出准确逼真的3D虚拟人头面部，并证实其易用性和高可靠性。胡立伟等[19]基于多期相CT三维融合重组技术对重复肾畸形进行3D打印，其模型对重复肾的协助诊断和治疗有重要的价值。随着大数据、3D打印及虚拟现实等技术的进步，我们相信，三维融合技术将会更广泛地应用于全身各系统病变的诊疗中来。

256层MSCT泌尿系CTU扫描加多期三维图像融合技术可以对泌尿系统疾病做出准确诊断，并可为治疗方案或术前计划的制定提供精准的依据。随着CT设备的更新换代，更低剂量、更快速、更优质的CTU检查及三维融合技术将会为泌尿系疾病的临床医生及患者带来福音。

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Application of 256-Slice CT Multi-phase Enhanced Volume-Scanning Image Fusion Technology in Urinary System Diseases

CHEN Yan, WANG Zhitao, GAO Xifa Department of Radiology, Jiangsu Province Hospital of TCM, Nanjing Jiangsu 210029, China

Abstract: Objective To explore the application of CT multi-phase enhanced volume scanning fusion and reconstruction technology in urinary diseases. Methods Image processing and imaging diagnosis of 76 patients with multi-temporal CTU 3D volume scanning were performed by fusion and reconstruction technology. The additional diagnosis value of the fused image was evaluated by two physicians. Analysis of Kappa test was used to validate the consistency of evaluation results. Results The quality of images after fusion was able to meet the clinical diagnosis requirements. Of the 76 patients, 13 had no abnormalities in the urinary system, 5 had urinary tumors, 48 had urinary tract obstruction, and 10 had other abnormalities. Fusion image had more additional diagnostic value (Kappa=0.749). The multi-phase 3D fusion images stained with pseudo-color could display the three-dimensional location of the lesion and its relationship with the surrounding tissues in one image. Conclusion Multi-phase 3D image fusion technology can provide high quality image data for the diagnosis and treatment of urinary diseases,facilitate clinicians to observe and diagnose the lesions in an all-round way, and provide help for clinical treatment.

Key words: multi-slice spiral computed tomography; computed tomography of urography; three dimensional image fusion technology; urinary system diseases

收稿日期：2018-09-10 修回日期：2018-11-02

通讯作者：王智涛，副主任医师，主要研究方向为CT/MR影像诊断。

通讯作者邮箱：[email protected]

[中图分类号]R691

[文献标识码]A

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2019.04.023

[文章编号]1674-1633(2019)06-0086-03