计算机断层扫描
1979年,诺贝尔医学和生理学奖授予了负责开发计算机辅助断层扫描技术的Allan M.Cormack和Godfrey N.Hounsfi爵士。尽管CT扫描技术基本原理保持不变,但过去35年来取得的重大进展促成了多探头CT设备的发展,其改善了对软组织的细节的描述,并使整个泌尿生殖系统能够进行快速三维(3D)重建。
CT已成为泌尿外科最重要的辅助检查项目之一,而CT尿路造影(CT urography,CTU)已取代IVU成为现代泌尿外科检查血尿、泌尿系统恶性肿瘤、肾结石和术前制定手术方案的首选成像方式。如同传统X线片成像原理,CT成像同样是应用了X射线光子通过患者机体组织时会产生衰减这一原理。断层摄影术是一种成像方法,通过记录X射线在通过不同身体组织时衰减程度不同而产生身体内部结构的3D图像。在CT成像上,计算机根据通过人体组织薄层的X射线透射测量来重建人体的横截面图像(Brant,1999)。在患者的一侧发出平行的X射线束,并且通过放置在X射线束的相对侧上的检测器测量透射的辐射量。然后系统地重复这些测量,同时在X射线束绕患者旋转时进行各方向投影的一系列曝光。由于不同的能量波穿过机体不同的内部结构,因而可形成人体内部结构的3D图像。由检测器收集的数据通过计算机算法重建以产生可视的断层图像。
通过调整几种不同的成像变量,可在获得满意的图像分辨率的前提下最大限度地减少扫描时间,减少辐射暴露。放射科医师和影像技师通过调整射线方向、探测器尺寸和管电压来获得理想的图像。对这些变量的详细描述已超出了本章的范围(请参阅推荐读物)。
也许CT最近的最新进展是使用多通道或多检测器(MDCT)的螺旋图像采集技术。在螺旋CT中,患者通过连续旋转的机架移动。螺旋原始图像使用插值算法进行处理,将内部结构可视化为矢状、冠状或轴向重建图像。1988年,推出的“单层螺旋CT”仅有一排检测器,需要射线多次通过才能显示小范围图像。目前使用的标准扫描仪有64~320排检测器,可以在单次屏住呼吸时对患者的全身进行成像,几乎没有运动伪影,可提高诊断的准确性、增加对比强度、缩短扫描时间、减少辐射照射及显著增加单次扫描所覆盖的解剖范围。目前正在开发750排探测器的CT扫描仪。例如,在1秒钟内,一台320排CT扫描仪可以对16cm(6.3in)的断层进行成像,在中央X射线发射台架的一次旋转中将身体的所有器官进行成像(Wang et al,1994;Mahesh,2002)(图2-13)。
图2-13 A.具有单排检测器的计算机断层扫描仪需要在患者周围经过5次循环以对患者身体的一小部分区域进行成像;B.采用16层多排检测器,胸部、腹部和骨盆可以用5次圆形通道成像,可在单次屏住呼吸时成像。由16层探测器得到的断层图像提供了更多内部结构的细节
现有的软件能够对CT图像进行3D处理,以重建泌尿系统。这些3D图像有助于手术方案的制订,确定邻近器官的解剖位置关系,确定脉管系统功能及改善与患者之间的沟通,患者很容易看到他们的病例特殊之处,并更好地理解外科医师面临的挑战(图2-14)。(https://www.daowen.com)
图2-14 A.来自计算机断层成像的肾、输尿管和膀胱的三维(3D)彩色重建;B.复杂的肾囊性肿块中透明细胞癌患者的冠状位重建及增强囊壁结节;C.同一位患者轻微后旋的3D重建
双源CT(DSCT)是一种相对较新的用于诊断成像的技术。它使用两根旋转管采集高低电压图像,使组织分化、肌腱和韧带可视化,改善CT血管成像及区分不同成分的肾结石(Coursey et al,2010)。使用DSCT,能够可靠地区分尿酸和草酸钙结石及区分碳酸氢钙和尿酸结石(Ferrandino et al,2010;Botsikas et al,2013)。
实时CT荧光检查是一种新型CT成像设备。CT荧光镜检查提供的三维CT图像比传统CT内容更详细,并且可提供更高的软组织对比度和分辨率。其在泌尿外科最常见的用途是辅助进行肾活检。CT荧光检查有助于克服呼吸变化过程中肾脏的移动问题。它也被用于液体引流、引流管放置、导管放置、皮肤冷冻消融和肾肿瘤的射频(RF)消融。CT荧光镜检查的一个明显的缺点是增加了患者、放射科医师及外科医师检查过程中的辐射暴露(Daly et al,1999;Keat,2001;Gupta et al,2006)。
CTU是排泄性尿路造影,其中MDCT用于泌尿道成像。CTU在血尿、肾结石、肾肿物、肾绞痛及尿路上皮肿瘤的检查中得到广泛应用。CT扫描检查始于医师对成像的要求。世界各地的放射科医师都希望通过CT扫描来帮助泌尿外科医师解决问题。为了更好地成像,放射科医师和CT技术人员可以调整不同的CT变量,并选择合适的造影剂向泌尿科医师提供有价值的报告。
泌尿科医师经常要求对腹部和盆腔进行CT评估。腹部CT开始于膈肌并终止于髂嵴。如果要对盆腔进行成像,通常需要单独的检查。盆腔CT开始于髂嵴,终止于耻骨联合。软组织可能需要进行静脉造影才能更好地显示。口服对比剂不常用于泌尿科,但对于某些患者来说可能有助于将肠道与淋巴结、瘢痕或肿瘤区分开(图2-15)。