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(duì)于補(bǔ)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(jì)算機(jī)斷層掃描 (CT) 由于其廣泛的可用性、快速的掃描時(shí)間和全面的評(píng)估，目前被認(rèn)為是評(píng)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(duì)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(shí)間、輻射劑量和靜脈內(nèi)造影劑用量方面進(jìn)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(duì)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(píng)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(shí)間點(diǎn)獲得一系列圖像：1-2 分鐘用于腎實(shí)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(jìn)行更準(zhǔn)確的評(píng)估 [   1   ]。該技術(shù)的主要局限性包括二維評(píng)估和相鄰解剖結(jié)構(gòu)的缺失評(píng)估。

在引入計(jì)算機(jī)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(shí)間大大加快，因此可以在幾秒鐘內(nèi)完成對(duì)身體大面積（例如腹部）的研究。隨著 2000 年代多探測(cè)器技術(shù)的出現(xiàn)，空間分辨率得到了升級(jí)，從而可以識(shí)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(jìn)行三維重建，有助于更準(zhǔn)確地評(píng)估解剖關(guān)系。因此，靜脈內(nèi)造影劑的給藥也得到了改進(jìn)，從而建立了尿路評(píng)估的特定方案。  建立“CT-Urography”（CTU）的目的是同時(shí)評(píng)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(píng)估泌尿系統(tǒng)疾病的萬(wàn)花筒場(chǎng)景，從尿石癥檢測(cè)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(tái)雙能 CT（DECT）系統(tǒng)引入日常臨床實(shí)踐。  DECT 已立即證明其適用  于評(píng)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(dòng)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(wú)造影劑）、創(chuàng)傷、手術(shù)計(jì)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(gè)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(huì) (ESUR) 小組會(huì)議強(qiáng)調(diào)了 CTU 在日常臨床實(shí)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(guó)泌尿生殖影像學(xué)會(huì)決定召開一次會(huì)議，旨在就不同適應(yīng)癥的患者準(zhǔn)備和 CTU 成像協(xié)議達(dá)成共識(shí) [   9   ,   10  ]。首先，在患者準(zhǔn)備方面達(dá)成了強(qiáng)烈共識(shí)，建議在使用對(duì)比劑之前僅靜脈注射 20 mg 速尿。事實(shí)上，呋塞米在注射后幾分鐘內(nèi)會(huì)引起多尿，這會(huì)加速尿道的混濁并改善中段和遠(yuǎn)端輸尿管的擴(kuò)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(cè)。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(dá)成共識(shí)反對(duì)系統(tǒng)性患者水化，因?yàn)樗坪醪惶行Ш涂芍貜?fù)。

    造影劑 (CM) 靜脈注射應(yīng)根據(jù)患者體重和碘濃度進(jìn)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(qiáng)階段，作為對(duì)比增強(qiáng)評(píng)估的基線，這對(duì)于結(jié)石檢測(cè)和腫塊評(píng)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(qiáng)腎皮質(zhì)和血管，可用于創(chuàng)傷病例的出血檢測(cè)、高血管病變?cè)u(píng)估、手術(shù)或移植前評(píng)估。  在腎造影階段（90-120 秒），腎實(shí)質(zhì)的皮質(zhì)和髓質(zhì)成分均勻增強(qiáng)，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(shí)別填充缺陷，如結(jié)石或尿路上皮惡性腫瘤。

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

由于傳統(tǒng)研究預(yù)計(jì)至少要進(jìn)行四次掃描，因此會(huì)給患者帶來(lái)相當(dāng)大的輻射劑量，這對(duì)年輕患者來(lái)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(gè)意義上說，進(jìn)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(dú)注射：在未增強(qiáng)掃描后，第一次 CM 推注后，延遲 8-9 分鐘后進(jìn)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(dá)成一致意見。然而，達(dá)成的共識(shí)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(jìn)行，而合并腎圖-排泄期可在第二次對(duì)比劑推注后延遲 90 秒后進(jìn)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(cè)的高靈敏度和特異性，但這種技術(shù)似乎對(duì)檢測(cè)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(shí)質(zhì)和靜脈增強(qiáng)，第三次 20 秒延遲65 毫升的丸劑用于動(dòng)脈增強(qiáng)。  不同技術(shù)方法之間的選擇應(yīng)取決于上下文。  事實(shí)上，如果減少輻射暴露量對(duì)于患有良性疾病的年輕患者至關(guān)重要，那么對(duì)于患有嚴(yán)重疾病或惡性腫瘤的患者來(lái)說則不那么重要。

總之，Renard-Penna 等人的研究。   帶來(lái)了 CTU 技術(shù)的共識(shí)，并加強(qiáng)了皮質(zhì)髓質(zhì)期的作用。他們表明，尿路上皮腫瘤會(huì)迅速增強(qiáng)，事實(shí)上有時(shí)在正常尿路上皮和非混濁尿液背景下進(jìn)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(shí)被掩蓋，而在皮質(zhì)髓質(zhì)期或腎造影期成像時(shí)可以更好地檢測(cè)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(qiáng)強(qiáng)化（箭頭），在腎造影期 ( c ) 中也可見；( d ) 延遲期顯示無(wú)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(qiáng)強(qiáng)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(jiǎn)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(shí)（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(gè)優(yōu)點(diǎn)。  第一個(gè)是通過線性/非線性混合圖像和虛擬單能重建實(shí)現(xiàn)具有噪聲校正和更好的碘評(píng)估的圖像數(shù)據(jù)集。改進(jìn)的碘可視化帶來(lái)了減少注射 CM 體積的機(jī)會(huì)，從而降低了腎損傷的風(fēng)險(xiǎn)  。

此外，虛擬非對(duì)比 (VNC) 重建的可能性，即從增強(qiáng)掃描創(chuàng)建非增強(qiáng)掃描，允許避免基線采集以及隨之而來(lái)的劑量減少  。  然而，病變內(nèi)的碘量化可以通過定量（每個(gè)感興趣區(qū)域的 mg/mL，ROI）或定性（彩色編碼碘疊加圖）評(píng)估來(lái)獲得。這對(duì)于評(píng)估復(fù)雜囊腫或低衰減腫塊以及偽增強(qiáng)現(xiàn)象識(shí)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(jìn)行。( a ) 增強(qiáng)型 (VNC) 的非增強(qiáng)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(zhǎng) ( 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(jìn)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(shí)間和綜合評(píng)價(jià)。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(jì)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(duì)比和多相對(duì)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(gè)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(duì)比度的 IV 尿路造影。

7.4 限制

      即使強(qiáng)硬的對(duì)比增強(qiáng)計(jì)算機(jī)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(xiàng)幻象研究中，Vrtiska 等人。表明使用 4、16 和 64 臺(tái) MDCT 掃描儀評(píng)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(gè)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(bào)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(duì)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(qǐng)求的信息，則必須按照 CT 協(xié)議采取行動(dòng)。  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(lái)減少輻射劑量。使用低劑量非增強(qiáng)掃描作為 CTU 的第一步也可以減少輻射劑量，因?yàn)橛捎诮Y(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(cè)中不是問題  。由于與機(jī)器相關(guān)的劑量減少算法允許較低的輻射暴露而不會(huì)顯著降低圖像質(zhì)量，低劑量協(xié)議也可以應(yīng)用于對(duì)比后階段。  對(duì)放射造影劑過敏的患者和腎功能受損的患者禁用增強(qiáng) CT 檢查。  為盡量減少造影劑引起的腎病，腎小球?yàn)V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(xiǎn)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(lái)自圖像解釋。  例如，檢測(cè)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(shí)體病灶之間的區(qū)分經(jīng)常不清楚[  。  由于 CT 對(duì)薄隔膜評(píng)估的準(zhǔn)確性低，區(qū)分簡(jiǎn)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(píng)估仍然具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)槟[瘤大小可能不會(huì)減小。  CT 上的增強(qiáng)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(píng)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(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng) (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(lái)

   在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的新時(shí)代 ，從放射圖像推斷定量數(shù)據(jù)的能力是現(xiàn)在和未來(lái)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(jī)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(jìn)行分析的適當(dāng)功能。  使用這些檢測(cè)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(píng)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(píng)估中，已經(jīng)對(duì)這種方法的應(yīng)用進(jìn)行了許多研究，但這仍然是研究的特權(quán)。  在一篇評(píng)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(xiàn)，以預(yù)測(cè)病理分級(jí)、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(duì)尿路上皮癌患者進(jìn)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(jí)別和高級(jí)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(jìn)，例如標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)收集和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，才能應(yīng)用于臨床實(shí)踐。

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