重視CT臨床應用中降低輻射劑量的措施

柳澄 山東省醫(yī)學影像學研究所 (濟南 250021)

0.引言

在CT已經(jīng)廣泛應用于臨床，尤其是作為冠心病篩查主要工具后，如何降低受檢者的輻射劑量已成為當前最主要的研究方向，各CT制造廠家采取了若干降低輻射劑量的設計，從硬件和軟件的改進中，爭取最大幅度地降低輻射劑量。除了這些機器的改進之外，如果我們在實際掃描的操作中采取一些相應的措施，也會在保證掃描質量的前提下，降低受檢者的輻射劑量。但這些措施常常不為大家所認識。在大家熱衷于討論機器技術改進的同時，我們應當呼吁重視在實際掃描中根據(jù)不同的臨床診斷需要，采取適當措施，進一步降低受檢者的輻射劑量。

1.機器設計中降低輻射劑量的措施

在機器的設計中，可以采用很多先進技術來降低輻射劑量，包括硬件的改革和新軟件的設計。當然，前提是保證圖像質量。

1.1 硬件的改革

(1)無效射線的屏蔽

CT掃描中，部分射線沒有起到成像的作用，把這一部分射線屏蔽掉，是設計上首先采取的措施。例如采用掃描范圍兩端的屏蔽，阻擋了無效射線對人體的傷害。[1]

在雙能量掃描中，高壓部分產(chǎn)生的低能譜部分與低壓部分產(chǎn)生的低能譜部分重疊，影響了能量圖像的質量。能譜純化技術采用濾線器濾掉高壓部分中的低能譜部分，剩余的只是高能頻譜部分，不僅由于避免了低能譜部分的重疊大大提高了能量成像的質量，而且由于濾掉了部分射線達到了降低輻射劑量的目的。[2]

(2)降低敏感器官的輻射劑量

對于胸部掃描中，為了避免乳腺的直接照射，當球管旋轉至乳腺正上方時，停止曝光，可以節(jié)約大約40%劑量。[3]

1.2 軟件的改進

軟件的改進包括掃描序列的優(yōu)化和重建算法的改進。

(1)前置門控心血管掃描僅在有效R-R期間內曝光，大大減少了輻射劑量。

2.實際掃描中降低輻射劑量的措施

(2)自動毫安掃描，可以根據(jù)身體不同部位密度的不同自動控制管電流的大小，減少了低密度部位的輻射劑量。

(3)自動電壓掃描，可以根據(jù)患者的體重指數(shù)，自動選擇不同電壓，避免體重指數(shù)較小的患者接受過度輻射。

(4)迭代算法的引入，由于可以明顯降低噪聲，應用后可在保證圖像質量的前提下，降低30%～70%的劑量。迭代算法的不足是產(chǎn)生的平滑效果可能掩蓋部分病理改變，例如迭代算法的比例過高容易模糊纖細血管壁的硬化斑塊。因此，在不同器官的掃描中，如何掌握迭代算法的比例，將是一項必須進行的研究。

(5)灌注掃描程序的優(yōu)化，根據(jù)動脈期變化迅速、靜脈期變化平緩的特點，優(yōu)化掃描點的選擇，使得總的掃描次數(shù)大大減少，從而降低總的輻射劑量。有作者應用間隔掃描模式和常規(guī)灌注模式（無間隔掃描）對兩組患者進行了灌注掃描，對各種灌注參數(shù)（包括腦血流量( CBF) 、血容量( CBV) 、平均通過時間( MTT) ）采用t 檢驗進行兩組間的比較，同時計算兩組的輻射劑量進行比較。結果表明，兩組間CBF、CBV 及MTT差異均無統(tǒng)計學意義(P 值均> 0. 05) 。輻射劑量常規(guī)組DLP 為2361. 92 mGy?cm, 間隔組為803.04 mGy?cm, 比常規(guī)組降低66%。[4]

2.1 減少不必要的輻射

(1)嚴格掌握掃描范圍

在實際的掃描中，如果嚴格控制掃描范圍，避免非感興趣區(qū)域的掃描，可以大大降低輻射劑量。例如，在針對胸部的掃描中，掃描區(qū)域的下緣位于肺底最下緣是最恰當?shù)?。針對肝臟的掃描，常規(guī)掃描范圍下緣位于肝右葉下緣即可，沒有必要再延長。這些在實際操作中，只要加以注意，嚴格界定掃描區(qū)域的上下緣就可以達到效果。

(2)適當減少增強后的重復掃描次數(shù)

很多臟器在增強掃描中需要多次延遲掃描，直至顯示其特征性表現(xiàn)。在實際操作中，不一定非要延遲到規(guī)定的次數(shù)，一旦顯示其病理特征，則可以中止。例如懷疑肝血管瘤時，有時候，門靜脈期就已經(jīng)確定其性質了，就沒有必要進行下一次的延遲掃描了。

(3)充分利用圖像后處理技術，盡量減少掃描次數(shù)

MSCT可以進行各向同性掃描，利用這些數(shù)據(jù)，可以重組成任意角度的圖像，這些圖像的質量與原始掃描圖像的質量一樣。例如眼眶這樣需要多方位圖像的掃描部位，就可以僅僅進行常規(guī)軸位掃描，冠狀位和矢狀位圖像可以用MPR圖像來替代原來需要再次掃描才能獲得的圖像，大大降低了患者接受的輻射劑量。

2.2 避免敏感器官的輻射

(1)應用MSCT可以任意次數(shù)圖像后處理的優(yōu)勢，在掃描中避開敏感器官：例如，常規(guī)顳骨掃描中，為了良好顯示一些解剖結構，需要用聽眥線作為掃描平面，但是這樣，眼眶就被包括在掃描區(qū)域內，而我們并不需要觀察眼眶內的結構。采用枕眶線（枕骨大孔后唇上緣與眶上緣的連線）的掃描角度，使眼眶位于掃描范圍之外，這樣就避免了眼球直接接受輻射。MSCT的顳骨掃描是各向同性掃描，可以利用圖像數(shù)據(jù)重新進行所需角度的MPR處理，既能獲得需要的角度的圖像，又避免了眼球這類對輻射非常敏感的器官受到直接輻射。[5]

(2)敏感器官的屏蔽：甲狀腺、兒童性腺這一類腺體對輻射極其敏感，在掃描中，我們可以用屏蔽的方式遮蓋這些敏感部位，使其免受直接輻射。例如，在胸部的掃描中，用含鉛的領帶包繞頸部，屏蔽了外來射線。可以用鉛衣遮蓋兒童的性腺，使其在相應部位（髖關節(jié)等）的掃描中避免直接輻射。

2.3 以診斷標準要求圖像質量，優(yōu)化掃描程序，降低輻射劑量

(1)關于CT圖像質量評價標準

在CT檢查中診斷要求所表述的影像標準有兩種，即診斷學影像和物理學影像標準。

物理學影像標準是通過物理學方法進行測量，它們包括圖像像素的噪聲、低對比分辨力和空間分辨力、線性、CT值的均勻性和穩(wěn)定性、層厚和劑量參數(shù)。它是從事CT工作的單位實施的質量保證程序，以保持CT性能處在最佳狀態(tài)。物理學影像標準被定義為常規(guī)檢驗。

診斷學標準包括解剖結構顯示能力的評價和病理特征突出兩個方面。解剖結構顯示能力的評價是對顯示不同正常組織之間的差別，使其能夠被明確辨認的能力的評價；以及顯示正常組織與病變組織之間的差別，以保證病變組織的檢出能力的評價。病理特征顯示能力的評價，是指對能夠顯示不同病變的特征性影像改變，以判斷病變組織性質能力的評價。例如，在針對肝癌的CT增強掃描中，圖像質量的高低取決于是否能在動脈期顯示腫瘤有肝動脈供血，而不是密度分辨力和空間分辨力的數(shù)值。

因此，在影像診斷過程中，對圖像質量的要求，更重要的是診斷學的標準。有些時候，在沒有達到物理學標準的情況下，就可以滿足診斷要求，此時沒有必要過分強調物理學的標準。例如，有時有的圖像盡管背景噪聲較大，但是解剖結構清晰可辨，不影響診斷，此時我們應當容忍適當背景噪聲，以盡量降低受檢者的輻射劑量。

即使是同樣的掃描部位，由于不同的診斷要求，診斷學的標準也是不一樣的。例如，同樣是胸部掃描，有的是腫瘤篩查，目的是早期發(fā)現(xiàn)肺內的病灶。有的則是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)病灶，CT掃描的目的是鑒別病灶的性質。同樣是腰椎掃描，有的是為了檢出椎間盤的異常，有的則是為了檢出骨腫瘤的存在，而隨著目的的不同，對圖像質量的要求也不同。前者是為了檢出軟組織的改變，后者則是為了檢出骨結構異常。如果我們能夠根據(jù)檢查目的和對顯示解剖結構的要求差異制定不同的掃描參數(shù)組合，就有可能盡可能地降低患者的輻射劑量。(2)以診斷要求為標準，實行個體化掃描程序，有效降低輻射劑量

在本身具有天然高對比的器官掃描中，可以降低劑量，雖然噪聲增加，但并不影響相應解剖結構的觀察。最典型的應用就是用于腫瘤篩查的低劑量肺部掃描和顳骨掃描。

對于肺窗圖像，肺紋理（血管、支氣管）與肺實質之間已經(jīng)具有非常高的密度分辨力，因此在大幅度降低管電流之后，肺內異常密度的改變不會因此而無法顯示，這對于肺部體檢來說是一項非常適當?shù)膾呙璺椒āＷ罱?，有研究在體重小于等于75Kg的患者，胸部增強CT掃描中把電壓降至80Kv，管電流在小于60Kg的患者組用135mAs，60～75Kg的患者組用180mAs，雖然噪聲有所增加（從12Hu增加到了20Hu和24Hu），圖像質量分析結果表明，80Kv組與常規(guī)（120Kv，90mAs）組比較，無統(tǒng)計學差異。[6]另一項關于胸部CT掃描的研究分別采用120kv、100kv、80Kv對3組患者進行了胸部掃描。用4個解剖結構（肺、縱隔、胸膜和胸壁）和7個病理改變（肺氣腫、肺結節(jié)、腫塊、肺不張、磨玻璃樣變、實變和支氣管擴張）的顯示能力作為評價圖像質量的標準，用7個病理改變（肺氣腫、肺結節(jié)、腫塊、肺不張、磨玻璃樣變、實變和支氣管擴張）結果顯示，對于4個正常解剖結構的顯示，3組無統(tǒng)計學意義的差異。對于7種病理改變的對照，120Kv組與100Kv組無統(tǒng)計學意義的差異。120Kv組與80Kv組比較，僅在顯示磨玻璃樣變和支氣管擴張兩個方面存在有統(tǒng)計學意義的差異。與120Kv組比較，100Kv組和80Kv組的輻射劑量分別降低了15.36% 和 43.57%。[7]

顳骨的結構與其他部位不同，主要是皮質骨與空氣組成，因此，具有很高的密度分辨力，研究者應用體模測量輻射劑量，結果表明，當mA值由380降低至160時，CTDI由(47.8±2.7)mGy降至(20.1±2.0)mGy。兩組輻射劑量差異有統(tǒng)計學意義(P<0．01)。應用上述兩組參數(shù)組合對兩組患者進行了實際掃描。對軸位、冠狀位和斜位圖像總共選擇了12個解剖結構進行質量評分，結果顯示兩組圖像對這些解剖結構的顯示能力，未見有統(tǒng)計學意義的差異(P>0．05)。[8]

在結腸充氣掃描檢出息肉的一項研究中，作者利用氣體與腸壁和息肉之間具有天然高對比的優(yōu)勢，把管電流從200mA降低到50mA，CTDI從12.34mGy降低到7.64mGy，息肉檢出率保持一樣。[9]

(3)應用低千伏進行血管疾病的掃描可以降低輻射劑量

由于碘在原子序數(shù)排列中的特性，在CT增強掃描中，電壓越低，血管內密度與周圍組織密度的對比度就越高，測量的CT值也越高。利用這個特性，可以在以血管病變?yōu)槟康牡腃T掃描中，應用低千伏參數(shù)，既能增加血管與周圍組織的對比度，又可以大幅度降低輻射劑量。

在一項針對胸主動脈的CT增強掃描研究中，作者選擇BMI小于30、心率小于100次/分的患者，把管電壓降低到100Kv，與常規(guī)120Kv組進行比較，結果顯示低電壓組的分辨力（Hu/mm）、測量的主動脈內的CT值都高于常規(guī)電壓組，信噪比雖然低于常規(guī)電壓組，量化評分結果卻沒有統(tǒng)計學差異。由于同時應用了前瞻性門控（常規(guī)電壓組應用的是回顧性門控），二者結合起來降低輻射劑量80%左右（從26.2 ± 6.0 mSv 降到 2.9 ± 0.5 mSv）。[10]

另一項關于低電壓CT增強掃描進行肺動脈成像與肺動脈栓塞檢查的研究中，掃描參數(shù)中的管電壓從140Kv降低到100Kv，肺動脈的CT值低電壓組明顯高于常規(guī)電壓組，對段動脈和亞段動脈的可評價顯示率也明顯高于常規(guī)電壓組。而輻射劑量CTDIvol從 10.4 mGy降低到3.4 mGy。[11]

2.4 充分利用寬探測器的優(yōu)勢，應用步進掃描減少輻射劑量

由于是床位固定的掃描，不會有重復輻射，軸掃圖像在質量相同的前提下，與螺旋掃描比較，輻射劑量明顯減低。步進式掃描結合前瞻性門控可以大幅度降低心血管成像中的輻射劑量已經(jīng)得到了證明。[12]如果我們在寬探測器（大于等于8cm）的機器上，對非心血管掃描同樣應用步進式掃描，也一定能夠在保證圖像質量的前提下，大幅度降低輻射劑量。已經(jīng)有醫(yī)院開始進行這一項研究。作者設計了非螺旋掃描（軸掃）和螺旋掃描兩種方法，對在圖像質量相同的前提下，二者輻射劑量的對照。設計螺旋掃描參數(shù)為：120Kv，50mA，螺距0.75；軸掃也是120Kv，50mA。結果顯示，直接軸位圖像的兩組圖像質量比較，無統(tǒng)計學差異（t=-1.749，P>0.05）;MPR圖像的質量二者亦無統(tǒng)計學意義的差異（t=-0.771，P>0.05），螺旋掃描的DLP為（36.70±1.99）mGy.cm,軸掃的DLP為（29.02±1.38）mGy.cm.。證明軸掃與螺旋掃描相比，在圖像質量相同的前提下，的確可以大幅度降低輻射劑量。[13]對于裝備了寬探測器的機器，步進式掃描特定部位很可能成為一個降低輻射劑量的有效措施。

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