多層螺旋 CT脊柱低劑量掃描的研究進展

李曉娜 彭志剛 馬曉暉 崔建嶺 孫英彩

多層螺旋 CT檢查方便快捷、圖像分辨率高，已成為首選的檢查和診斷手段；但X線輻射對患者的危害也相應(yīng)增加。在一些醫(yī)院，對于脊柱損傷和骨盆骨折的患者，CT掃描已經(jīng)代替平片成為常規(guī)的檢查方式[1]。歐洲標準認為 30%的輻射累積劑量來自診斷放射學的檢查，北美國家人群接受的醫(yī)用輻射劑量超過半數(shù)是來自于CT檢查[2]。為了降低 CT的輻射劑量，國內(nèi)外學者已經(jīng)開始探討對檢查部位進行低劑量掃描。本文就對脊柱損傷患者CT檢查的危害，優(yōu)化掃描參數(shù)及降低CT檢查輻射劑量等方面加以綜述。

1 CT檢查的危害

研究表明，對受傷后嚴重顱腦損傷的昏迷和頸椎損傷的患者，CT比X線平片可發(fā)現(xiàn)更多的骨折，并能明確骨折塊與椎管的關(guān)系[3]，也可用軟組織算法圖像重建去證實軟組織損傷，如椎間盤突出和血腫。在國內(nèi)外一些醫(yī)院，對于頸椎外傷的患者，常用 CT代替平片檢查。但急性外傷后，有癥狀患者頸椎損傷的發(fā)病率僅為 2%～6%[4]。因此，大多數(shù)病人即年輕人和健康的人群，為排除頸椎損傷接受了較大劑量的輻射。這種情況導致了輻射劑量的顯著增加，尤其對于射線敏感的部位:甲狀腺，晶狀體和胸部。大多數(shù)的研究表明，多層螺旋CT比單螺旋CT輻射劑量高。單就頸椎檢查來說，多螺旋CT掃描劑量比單螺旋增加 3倍[5]。大量文獻證實，過高的器官劑量可導致癌癥，特別是劑量超過 250mGy時易引發(fā)癌癥[6]。所以評估多層螺旋 CT輻射劑量的危害性至關(guān)重要。

2 CT輻射劑量的測量方法

CT劑量指數(shù)(The Computed Tomography Dose Index，CTDI)，是描述CT輻射劑量大小的最基本的測量值，可比較同一設(shè)備不同掃描條件下的劑量差別。多層螺旋掃描，每次容積掃描輻射劑量是根據(jù) CT機在軸向掃描所測量的劑量指數(shù)值 CTDIvol確定的[7]。對所選掃描參數(shù)，斷層掃描平面的平均劑量用加權(quán)劑量指數(shù) CTDIw來表示。螺旋掃描時需要螺距因子(CT pitch factor)來校正，國際電工委員會在 2002年 9月給容積劑量指數(shù) CTDIvol作了如下定義:CTDIvol=CTDIw/CT pitch factor。CTDIvol是標準掃描容積的輻射劑量，用 mGy表示，因為考慮了螺距，可以用來描述同一掃描序列的劑量信息。該劑量數(shù)根據(jù)所選參數(shù)顯示在多層螺旋 CT用戶界面上，表示整個掃描容積的劑量指數(shù)。CTDIvol和器官劑量相差不大，可直接采用 CTDIvol估算 CT掃描區(qū)域內(nèi)的組織或器官的吸收劑量[8]。劑量長度乘積(dose lenth product，DLP)表示了輻射中整體的劑量情況，DLP=CTDIvol×L(mgy×cm)，L是掃描長度，多層螺旋 CT的L=掃描長度+準直器寬度。根據(jù)國際電工委員會的定義將螺旋 CT的螺距因子定義為:螺距因子=每圈移床量/(探測器排數(shù) ×斷層準直)。在多螺旋 CT中，每旋轉(zhuǎn)一次 Z軸方向掃描覆蓋的范圍為激活的探測器的排數(shù)與準直的乘積。有效劑量(effective dose，ED)指的是掃描范圍內(nèi)各器官接受的劑量以及身體其他部位接受劑量的加權(quán)和，可用于比較不同檢查，不同物體組織之間的爆光輻射劑量，計算很復(fù)雜。歐洲 CT質(zhì)量標準[9]具體給出了不同檢查部位劑量長度 DLP與有效劑量 E兩個量之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)K，這樣可粗略估算出平均有效劑量 E=DLPxK=CTDIvolx(scan length+T)xK(mSv)[10]。T是準直層厚。頸部轉(zhuǎn)換系數(shù)是0.0031 mSv/mGy.cm；脊柱是 0.018，不同于患者的胸腹部，是胸部 0.019和腹部 0.017的平均值。

3 低劑量所要遵循的原則

合理使用低劑量(as low as reasonably achievable，ALARA)理論作為劑量控制的原則被放射界普遍接受，是指采用最低的放射劑量來獲得合適的圖像質(zhì)量用于準確診斷[11]。CT檢查本身帶來的好處當然遠大于 X射線輻射帶來的危險，CT放射人員應(yīng)該遵循ALARA的原則通過調(diào)節(jié)掃描參數(shù)(如管電壓、管電流和螺距等)或修改掃描方案(如減少掃描范圍等)來調(diào)控輻射劑量，使得患者通過接受適當?shù)妮椛鋭┝渴芤嬗谂R床檢查。醫(yī)療照射防護最優(yōu)化的目的是在影像質(zhì)量和受檢者劑量之間找到最佳平衡點，這就要求我們在CT掃描中，在不影響診斷的前提下，盡量縮小掃描野，能少掃的不要多掃，能厚掃的不要薄掃，能不增強的就不增強，加強防護意識，做到輻射實踐的正當化。

4 降低輻射劑量的方法

4.1 降低管電流 1990年 Naidich等[12]首次提出低劑量 CT的概念，即在其它參數(shù)不變的情況下，由于射線劑量與管電流成線性關(guān)系，患者受照劑量直接與mA或mAs成正比，降低管電流，放射劑量也相應(yīng)下降，因此選擇合適的管電流是控制輻射劑量的有效方法。對骨盆骨骼施行低劑量掃描，可以降低性腺的輻射劑量，這對育齡婦女及少年兒童有重要意義。郭文梅等[13]應(yīng)用 GE light speed QX/I多層螺旋 CT，掃描劑量由常規(guī)200mA降至 100 mA時，影像正常結(jié)構(gòu)清晰；降至 50mA時，骨小梁模糊但骨皮質(zhì)清晰，二維、三維影像可達到診斷要求；降至 25 mA時，影像質(zhì)量顯著下降，骨皮質(zhì)模糊、部分缺損，三維影像偽影明顯，所以 50 mA即可滿足對骨盆骨結(jié)構(gòu)的觀察要求。通常對于高對比度的骨組織和結(jié)石，我們選用低管電流掃描。頸椎和副鼻竇具有高對比度，可以使用低劑量掃描，圖像質(zhì)量不降低，使得發(fā)生癌變的可能性降低[6]。目前國內(nèi)外低劑量 CT掃描主要采取這種方法。

4.2 自動曝光系統(tǒng) (automated exposure control，AEC):這種自動曝光控制模式是考慮了患者的身材和解剖位置而自動調(diào)試管電流的一種系統(tǒng)，能保證在整個掃描過程中適當?shù)墓茈娏鞅３趾懔?，這樣可以使有效劑量降低達到 40%[14]。檢查肥胖患者時，通常為了保證圖像質(zhì)量而增加管電流，但真正到達掃描部位的 X線很少，幾乎被外部組織吸收衰減掉了。自動曝光系統(tǒng)不僅適應(yīng)這樣的組織衰減，而且為了達到最好的診斷要求，對于各種體型的患者都可以轉(zhuǎn)換適當?shù)膭┝?。CT的輻射劑量主要與管球電壓和電流時間乘積有關(guān)。所以CT圖像的質(zhì)量隨 CT掃描條件的下降而逐漸下降，CT圖像的噪聲隨 CT掃描條件的下降成倍的增高。因此一定條件下，增加電壓或mAs雖然能夠提高 CT圖像的質(zhì)量，但會增加受檢者的輻射危害，不利于 X線輻射的防護。不同組織的 X線透過率并不相同，不同個體、不同掃描層面所需的曝光劑量也就不相同，當固定掃描條件時，由于需要滿足同一掃描部位所有層面的信噪比要求，很難實現(xiàn)最佳的劑量減低效果，所以只有根據(jù)人體的組織密度相應(yīng)地動態(tài)調(diào)節(jié)曝光劑量才能夠滿足減低劑量和保證圖像質(zhì)量的要求。脊柱多層螺旋掃描檢查使用 CARE Dose 4D(Siemens CT)技術(shù)能夠?qū)崟r分析每位患者的解剖部位，并相應(yīng)調(diào)節(jié)放射劑量，無需任何用戶干預(yù)[15]。多層螺旋 CT腰椎掃描的劑量長度 DLP是 445 mGy.cm，有效劑量 E是 7.2 mSv，使用 CareDose4D，管電流由 360 mAs降至 300 mAs，管電壓不變，劑量平均減低 20%[16]。脊柱側(cè)彎患者使用低劑量掃描比常規(guī)劑量掃描低 2.5～1.8倍。

4.3 根據(jù)患者體型選擇適當管電壓 研究表明在成像過程中，通過降低管電壓可獲得低劑量掃描。在其他掃描參數(shù)不變的條件下，管電壓由 120 k V增加到 140 k V，其射線量增加30%～40%[17]；降低管電壓減少了射線的穿透力，輻射劑量會相應(yīng)地減少，但此法降低了X線質(zhì)量，其后果是吸收的輻射照射量和圖像質(zhì)量關(guān)系破壞，因此在低劑量 CT中通常保持管電壓不變。當管電流降低至 50%～60%，低電壓 110 kV，掃描劑量降低 60%～70%，可用于頸椎損傷患者的普查[4]。目前大部分 CT管電壓均采用 120 kV，既保證了射線的穿透力，又不會增加受檢者的吸收劑量，因此調(diào)節(jié)管電壓的方法并不被提倡。為了降低兒童和瘦小病人的輻射劑量并提高肥胖患者的圖像質(zhì)量，Mccollough等[18]使用了標準尺寸技術(shù)圖表，他們報道為了降低劑量應(yīng)根據(jù)低體重患者的寬度選用適合的管電流和管電壓。椎弓根釘棒系統(tǒng)成為最常用的植入物用于脊柱外科手術(shù)，CT掃描有助于術(shù)后并發(fā)癥的診斷，為了要求在 CT檢查中采用較為有限的輻射劑量，吳駿峰等使用減少金屬偽影和輻射劑量的方案是:高管電壓(一般是 140 kV)并保持不變，管電流使用250～270 mA[19]。

4.4 選擇合適的準直器寬度 多螺旋 CT的出現(xiàn)勢必導致Z軸的過度掃描，必須選擇適當?shù)臏手逼鲗挾?，減少輻射劑量。西門子 16層螺旋 CT頸椎掃描有兩種準直寬度:16×0.75mm；16×1.5mm。為脊柱損傷提供術(shù)前準備，進行矢狀面，冠狀面重建時使用大準值(16×1.5 mm)就足夠，除非需要高分辨高要求(三維 SSD或 VRT圖像的處理)，可選擇小準值(16×0.75)。對大部分CT機來說，由于半影現(xiàn)象存在，選擇小準值比大準值輻射劑量大。在國外的醫(yī)院只有在高分辨胸部掃描，頸椎和 CT血管掃描使用小準值。所以在保證圖像質(zhì)量的情況下，可根據(jù)容積劑量指數(shù)最小，選擇適當?shù)臏手逼鲗挾萚20]。

4.5 縮小掃描范圍 由于現(xiàn)代多層螺旋CT掃描速度快，產(chǎn)生圖像也快，以至于掃描時往往使用大掃描野，而不根據(jù)病變范圍，適當選擇掃描范圍。例如頸 3-5有病變時，總是掃描整個頸椎。有文獻報道掃描整個胸椎(發(fā)生癌變的可能是 1/1 800)比掃描 3個胸椎(發(fā)生癌變的可能是 1/5 800)增加 70%的劑量和癌變可能的危險[21]。

綜上所述，為了追求診斷準確率，脊柱損傷患者有可能接受高劑量CT掃描。近年來，雖然人們已經(jīng)開始關(guān)注CT掃描劑量的危害，但對于放射人員和臨床人員來說應(yīng)該遵循ALAR原則盡可能的選擇優(yōu)化的多層螺旋掃描技術(shù)減少患者接受的輻射劑量。這是我們醫(yī)務(wù)工作者的權(quán)利和義務(wù)。

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