CT Scan

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Bottari, A. et al. (2021). CT Scan. In: Huri, E., Veneziano, D. (eds) Anatomy for Urologic Surgeons in the Digital Era. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-59479-4_7

CT掃描在泌尿外科的應(yīng)用

     放射成像對于補充臨床數(shù)據(jù)和支持泌尿科醫(yī)師以建立適當(dāng)?shù)幕颊吖芾碇陵P(guān)重要。在不同的成像方式中，計算機斷層掃描 (CT) 由于其廣泛的可用性、快速的掃描時間和全面的評估，目前被認(rèn)為是評估泌尿系統(tǒng)疾病的參考標(biāo)準(zhǔn)。特別是，CT 尿路造影” (CTU) 是，其中包含專門針對集合系統(tǒng)（排泄期）成像的采集。然而，CTU 協(xié)議不是唯一的，可以根據(jù)患者的特征和臨床懷疑在掃描時間、輻射劑量和靜脈內(nèi)造影劑用量方面進行調(diào)整。此外，眾所周知的 CT 局限性主要表現(xiàn)為輻射暴露和造影劑的腎毒性。然而，技術(shù)調(diào)整和最近開發(fā)的技術(shù)對于克服這些限制非常有幫助。

7.1歷史

      放射技術(shù)一直在腎臟疾病的研究中發(fā)揮著舉足輕重的作用。過去，靜脈尿路造影 (IVU)，也稱為“排泄性尿路造影”和/或“靜脈腎盂造影”，主要用于評估泌尿道。該技術(shù)包括第一張 X 光平片，然后靜脈注射水溶性造影劑（1.5 ml/kg 體重）。之后，在特定時間點獲得一系列圖像：1-2 分鐘用于腎實質(zhì)可視化，3 分鐘用于腎盂系統(tǒng)，10-15 分鐘用于輸尿管和膀胱 [   1   ]。此外，可以獲得在斜平面、俯臥位、延遲或膀胱排空后獲得的附加圖像，以便進行更準(zhǔn)確的評估 [   1   ]。該技術(shù)的主要局限性包括二維評估和相鄰解剖結(jié)構(gòu)的缺失評估。

在引入計算機斷層掃描后，IVU 已廣泛不用。

     然而，僅在 90 年代，隨著螺旋技術(shù)的引入，掃描時間大大加快，因此可以在幾秒鐘內(nèi)完成對身體大面積（例如腹部）的研究。隨著 2000 年代多探測器技術(shù)的出現(xiàn)，空間分辨率得到了升級，從而可以識別上尿路和膀胱的尿路上皮。此外，各向同性體素能夠在任何平面上創(chuàng)建相等的空間分辨率圖像，從而進行三維重建，有助于更準(zhǔn)確地評估解剖關(guān)系。因此，靜脈內(nèi)造影劑的給藥也得到了改進，從而建立了尿路評估的特定方案。  建立“CT-Urography”（CTU）的目的是同時評估腎臟、輸尿管和膀胱的形態(tài)和功能，因此包括皮質(zhì)髓質(zhì)、腎造影和排泄階段。

如今，CTU 廣泛用于評估泌尿系統(tǒng)疾病的萬花筒場景，從尿石癥檢測到惡性腫瘤分期。

自 CT 誕生之初，人們就知道不同能量的 X 射線光譜能夠區(qū)分不同原子序數(shù)的材料。直到 2006 年，這一原理才成功應(yīng)用于人體組織研究，并最終將第一臺雙能 CT（DECT）系統(tǒng)引入日常臨床實踐。  DECT 已立即證明其適用  于評估泌尿道病理狀況，從泌尿結(jié)石的物質(zhì)分解到泌尿惡性腫瘤的碘攝取。

7.2技術(shù)背景

動態(tài)研究產(chǎn)生的全球可用性、解剖細(xì)節(jié)分辨率和功能信息使 CTU 成為泌尿系統(tǒng)成像的首選技術(shù)。  CTU 性能的臨床適應(yīng)癥包括尿石癥（無造影劑）、創(chuàng)傷、手術(shù)計劃或移植、血管損傷和醫(yī)源性并發(fā)癥、惡性腫瘤良性病變的表征  。

CTU 研究必須包括整個腹腔，最好使用具有高準(zhǔn)直 X 射線束的薄片，以提高空間分辨率，避免部分體積偽影并獲得多平面重建 [   7   ]。

2007 年歐洲泌尿生殖放射學(xué)會 (ESUR) 小組會議強調(diào)了 CTU 在日常臨床實踐中的作用，并導(dǎo)致制定了基于專家的官方研究方案標(biāo)準(zhǔn)化指南 [   8   ]。然而，該文件并未特別關(guān)注 CTU 并解決了腹盆 CT 的所有適應(yīng)癥。

     2018 年 10 月，法國泌尿生殖影像學(xué)會決定召開一次會議，旨在就不同適應(yīng)癥的患者準(zhǔn)備和 CTU 成像協(xié)議達成共識 [   9   ,   10  ]。首先，在患者準(zhǔn)備方面達成了強烈共識，建議在使用對比劑之前僅靜脈注射 20 mg 速尿。事實上，呋塞米在注射后幾分鐘內(nèi)會引起多尿，這會加速尿道的混濁并改善中段和遠(yuǎn)端輸尿管的擴張和可視化。它還誘導(dǎo)排泄的造影劑稀釋，從而減少條紋偽影并改善輸尿管壁的可視化和填充缺陷的檢測。其使用的唯一禁忌癥是脫水和急性尿路梗阻。也可以通過口服或靜脈內(nèi)水化獲得超利尿。達成共識反對系統(tǒng)性患者水化，因為它似乎不太有效和可重復(fù)。

    造影劑 (CM) 靜脈注射應(yīng)根據(jù)患者體重和碘濃度進行調(diào)整，通常為 300 mgI/ml 的 1.7-2.0 ml/kg 和 370 mgI/ml 的 1.4-1.6 ml/kg  。常規(guī)使用的注射速率范圍為 2 至 3.5 ml/s。

根據(jù)臨床懷疑和所需信息，CTU 可主要通過兩種不同的方案獲得：傳統(tǒng)的多相單丸研究和雙相分離丸技術(shù)  。    前者包括作為第一步的未增強階段，作為對比增強評估的基線，這對于結(jié)石檢測和腫塊評估中的高密度或低密度成分至關(guān)重要。  之后，皮質(zhì)-髓質(zhì)期（在 35-40 秒獲得）允許增強腎皮質(zhì)和血管，可用于創(chuàng)傷病例的出血檢測、高血管病變評估、手術(shù)或移植前評估。  在腎造影階段（90-120 秒），腎實質(zhì)的皮質(zhì)和髓質(zhì)成分均勻增強，有助于顯示低密度結(jié)節(jié)。  最后，排泄期（7-8 分鐘）允許收集系統(tǒng)的混濁，允許識別填充缺陷，如結(jié)石或尿路上皮惡性腫瘤。

    為了最好地識別這些發(fā)現(xiàn)，必須在冠狀位上進行排泄期的多平面重建。

由于傳統(tǒng)研究預(yù)計至少要進行四次掃描，因此會給患者帶來相當(dāng)大的輻射劑量，這對年輕患者來說尤其重要。根據(jù)臨床情況，可能不需要多階段成像，并且可以省略一些階段以減少傳遞給患者的輻射量。從這個意義上說，進一步降低輻射劑量的努力導(dǎo)致了所謂的“分丸”技術(shù)的發(fā)展。

該協(xié)議要求 CM 分兩次單獨注射：在未增強掃描后，第一次 CM 推注后，延遲 8-9 分鐘后進行第二次注射。

目前，尚未就第一次和第二次注射造影劑的用量達成一致意見。然而，達成的共識是首先注射三分之二的推注，然后將剩余的三分之一用于第二次注射 [   10   ]。皮質(zhì)-髓質(zhì)期可在第一次推注后 30 秒進行，而合并腎圖-排泄期可在第二次對比劑推注后延遲 90 秒后進行 [   8   ,   12   ]。

盡管不同的研究已經(jīng)證明收集系統(tǒng)和膀胱腫瘤檢測的高靈敏度和特異性，但這種技術(shù)似乎對檢測較小的腎細(xì)胞癌 (RCC) 不太敏感  。  一些作者還提出了三重推注技術(shù)  ，使用 30 毫升的小推注用于排泄系統(tǒng)的混濁，隨后 7 分鐘延遲第二次推注 50 毫升用于實質(zhì)和靜脈增強，第三次 20 秒延遲65 毫升的丸劑用于動脈增強。  不同技術(shù)方法之間的選擇應(yīng)取決于上下文。  事實上，如果減少輻射暴露量對于患有良性疾病的年輕患者至關(guān)重要，那么對于患有嚴(yán)重疾病或惡性腫瘤的患者來說則不那么重要。

總之，Renard-Penna 等人的研究。   帶來了 CTU 技術(shù)的共識，并加強了皮質(zhì)髓質(zhì)期的作用。他們表明，尿路上皮腫瘤會迅速增強，事實上有時在正常尿路上皮和非混濁尿液背景下進行早期成像可以更好地觀察到（圖  7.1  和圖  7.2  ）。此外，小的或“斑塊”尿路上皮病變可能在排泄期成像時被掩蓋，而在皮質(zhì)髓質(zhì)期或腎造影期成像時可以更好地檢測到。

圖 7.1  

速尿注射后的四相 CTU。( a ) 基線采集顯示輸尿管內(nèi)有輕微的高密度物質(zhì)（箭頭）；( b ) 皮質(zhì)-髓質(zhì)期顯示病理組織強強化（箭頭），在腎造影期 ( c ) 中也可見；( d ) 延遲期顯示無尿  

圖 7.2  

速尿注射后的四相 CTU。( a ) 基線采集；( b ) 皮質(zhì)-髓質(zhì)期顯示病理組織強強化（箭頭），在腎造影期 ( c ) 中也可見；( d ) 排泄期顯示輸尿管遠(yuǎn)端充盈缺損（箭頭）  

7.2.1 雙能CT（DECT）

    在過去十年中，雙能技術(shù)已廣泛應(yīng)用于泌尿外科成像  。簡而言之，DECT 技術(shù)利用兩種不同能量輻射水平的身體組織曝光，在輻射束產(chǎn)生和傳遞時（即“雙源”或“快速切換”掃描儀）或在光子吸收期間（“雙層”技術(shù)）。因此，DECT 能夠區(qū)分具有不同原子序數(shù)的材料，即所謂的“材料分解”，這具有幾個優(yōu)點。  第一個是通過線性/非線性混合圖像和虛擬單能重建實現(xiàn)具有噪聲校正和更好的碘評估的圖像數(shù)據(jù)集。改進的碘可視化帶來了減少注射 CM 體積的機會，從而降低了腎損傷的風(fēng)險  。

此外，虛擬非對比 (VNC) 重建的可能性，即從增強掃描創(chuàng)建非增強掃描，允許避免基線采集以及隨之而來的劑量減少  。  然而，病變內(nèi)的碘量化可以通過定量（每個感興趣區(qū)域的 mg/mL，ROI）或定性（彩色編碼碘疊加圖）評估來獲得。這對于評估復(fù)雜囊腫或低衰減腫塊以及偽增強現(xiàn)象識別特別有幫助[   20   ]（圖  7.3  ）。

圖 7.3  

URO-CT 中的雙能量應(yīng)用采用“分丸”技術(shù)進行。( a ) 增強型 (VNC) 的非增強掃描重建 ( b ) 合并腎圖-排泄期顯示右腎收集系統(tǒng)內(nèi)的大量生長 ( c ) 彩色碘疊加圖更好地顯示病變的碘攝取  

最后，腎結(jié)石的材料特異性分析，以及尿酸結(jié)石與其他類型的區(qū)別，可以為后續(xù)的患者管理提供有用的信息。

7.3  好處

     雖然超聲通常作為一線成像方式進行，并且通過注射靜脈造影劑 (CEUS) 可以顯著提高其診斷潛力，但由于其廣泛的可用性、快速的掃描時間和綜合評價。專門的診斷性腎臟成像有助于制定適當(dāng)?shù)哪I腫瘤治療計劃，并可避免不必要的手術(shù)。  傳統(tǒng)的 CT 協(xié)議通常包括預(yù)對比和多相對比后圖像。  現(xiàn)代 CT 掃描儀提供的體積數(shù)據(jù)集可以在多個平面上重建，并且具有可變切片厚度，從而保持出色的圖像質(zhì)量。  CT 尿路造影 (CTU) 還依賴于多相原理，在造影劑過濾到收集系統(tǒng)和膀胱后聚焦于“排泄”階段，從本質(zhì)上創(chuàng)建了具有極大改善組織對比度的 IV 尿路造影。

7.4 限制

      即使強硬的對比增強計算機斷層掃描是泌尿道初步成像的參考標(biāo)準(zhǔn)，也應(yīng)解決內(nèi)在局限性。  輻射暴露和造影劑腎毒性被認(rèn)為是主要的。  在一項幻象研究中，Vrtiska 等人。表明使用 4、16 和 64 臺 MDCT 掃描儀評估的 CT 尿路造影方案的有效劑量范圍為 20.1-66.3 mSv。階段數(shù)、每個階段的解剖覆蓋率和掃描參數(shù)都促成了劑量的這種變化。體內(nèi)報告的與四期 CT 掃描相關(guān)的平均有效輻射劑量范圍為  15 至 35 mSv  ]。

減少輻射劑量尤其對年輕患者極為重要。

      在這些情況下，首先，必須始終考慮使用超聲和 MRI 等替代成像方式。如果這些技術(shù)不能提供所請求的信息，則必須按照 CT 協(xié)議采取行動。  在上一節(jié)中已經(jīng)描述了如何通過使用雙能 CT 或分割推注技術(shù)限制相數(shù)來減少輻射劑量。使用低劑量非增強掃描作為 CTU 的第一步也可以減少輻射劑量，因為由于結(jié)石和周圍軟組織之間衰減的顯著差異，增加的圖像噪聲在結(jié)石檢測中不是問題  。由于與機器相關(guān)的劑量減少算法允許較低的輻射暴露而不會顯著降低圖像質(zhì)量，低劑量協(xié)議也可以應(yīng)用于對比后階段。  對放射造影劑過敏的患者和腎功能受損的患者禁用增強 CT 檢查。  為盡量減少造影劑引起的腎病，腎小球濾過率 (GFR) 低于 30 ml/min 的患者不應(yīng)在未仔細(xì)權(quán)衡風(fēng)險和益處的情況下給予造影劑，并且應(yīng)謹(jǐn)慎用于 GFR 范圍為 30 至 60 的患者毫升/分鐘  。

      除了技術(shù)限制之外，其他問題可能來自圖像解釋。  例如，檢測較小的腫瘤尤其具有挑戰(zhàn)性，并且由于不同組織學(xué)亞型的異質(zhì)表現(xiàn)，實體病灶之間的區(qū)分經(jīng)常不清楚[  。  由于 CT 對薄隔膜評估的準(zhǔn)確性低，區(qū)分簡單和復(fù)雜的囊性病變也可能很困難。  在這種情況下，通過超聲和 MRI 的不同成像方法有助于獲得有關(guān)病變特征的更詳細(xì)信息。

    消融療法、抗血管生成和免疫療法后的反應(yīng)評估仍然具有挑戰(zhàn)性，因為腫瘤大小可能不會減小。  CT 上的增強模式可能是治療成功的更可靠指標(biāo)。  然而，已經(jīng)研究了許多新興技術(shù)。  已提出使用圖像處理算法評估腫瘤形態(tài)異質(zhì)性的 CT 紋理分析作為反應(yīng)的標(biāo)志。已經(jīng)研究了功能成像，包括動態(tài)對比增強 (DCE) CT、DCE-MRI、DCE-超聲和 PET。DCE 成像遵循靜脈注射造影劑的生物分布，然后吸收到腫瘤微循環(huán)中，提供有關(guān)抗血管生成治療前后的腫瘤微環(huán)境和血管分布的信息  。

7.5未來

   在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的新時代 ，從放射圖像推斷定量數(shù)據(jù)的能力是現(xiàn)在和未來的挑戰(zhàn)。這一過程被稱為放射組學(xué)，最早由蘭賓于 2012 年發(fā)明，它基于臨床圖像包含定量特征的概念，這些特征可能反映組織的潛在病理生理學(xué)  。  機器學(xué)習(xí) (ML) 算法是可能支持放射組學(xué)的新興工具。  它們導(dǎo)致選擇可以通過專用軟件進行分析的適當(dāng)功能。  使用這些檢測方法可以改善醫(yī)療決策，并特別在腫瘤學(xué)中找到空間，例如，允許評估癌癥微環(huán)境并影響治療選擇。  在過去的幾年里，甚至在尿路上皮癌的評估中，已經(jīng)對這種方法的應(yīng)用進行了許多研究，但這仍然是研究的特權(quán)。  在一篇評論中，張等人。  總結(jié)他們關(guān)于放射組學(xué)應(yīng)用于尿路上皮癌的研究和文獻，以預(yù)測病理分級、臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和治療反應(yīng)。  這些研究證明了放射組學(xué)能夠幫助對尿路上皮癌患者進行更精確的表征和分層。

       特別是 Zhang 等人、Mammen 等人、Wang 等人在他們的論文中揭示，從 CT 或 MRI 圖像中提取的紋理特征可以反映低級別和高級別尿路上皮癌之間的差異  。  盡管潛力巨大，但  放射組學(xué)仍需要改進，例如標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)收集和評估標(biāo)準(zhǔn)，才能應(yīng)用于臨床實踐。

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