CT掃描技術(shù)優(yōu)化進(jìn)展

王 駿 劉小艷

X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描(X-ray computed tomography，CT)在臨床應(yīng)用的初期，由于輻射劑量相對(duì)較大，檢查時(shí)間過長(zhǎng)，臨床醫(yī)生的認(rèn)知存在一定的局限性，使得CT檢查的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不具備廣泛性，其輻射劑量更未引起人們的廣泛關(guān)注。隨著CT設(shè)備的不斷進(jìn)步，從單純的頭顱檢查拓展到全身檢查，從滑環(huán)CT發(fā)展到螺旋CT，從單排螺旋CT發(fā)展到當(dāng)前的320層螺旋CT，其圖像質(zhì)量越來越高，空間分辨率達(dá)0.4 mm；檢查速度越來越快，球管旋轉(zhuǎn)一圈僅需0.27 s；計(jì)算機(jī)后處理功能越來越強(qiáng)大，可進(jìn)行多維的三維重組，空間分辨率達(dá)到各向同性。在當(dāng)今醫(yī)患矛盾加劇，致使CT檢查的適應(yīng)證放寬，甚至拓展到良性病變的檢查，臨床醫(yī)生對(duì)CT檢查的認(rèn)知度有了提高，最終導(dǎo)致其熱衷地追隨，用CT診斷一切，出現(xiàn)盲目利用CT進(jìn)行診斷，即所謂“撒大網(wǎng)”。

然而，射線存在著兩種風(fēng)險(xiǎn)：①累積的射線量的風(fēng)險(xiǎn)；②射線量過低造成圖像質(zhì)量欠佳而導(dǎo)致漏診。因此，如何在兩者之間尋求平衡，不僅是學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)，也引發(fā)了對(duì)輻射防護(hù)的重視。

1 X射線輻射的危害

1.1 放射劑量與輻射損傷

輻射劑量的增加導(dǎo)致基因突變，致使腫瘤發(fā)生也隨之上升。有研究認(rèn)為，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)打破是導(dǎo)致細(xì)胞的關(guān)鍵性損傷，輻射誘導(dǎo)突變基因或從雙螺旋結(jié)構(gòu)打破畸變?cè)龆嗫勺罱K導(dǎo)致癌癥，在低劑量和低劑量率下從0呈線性上升，因此，F(xiàn)einendegen概括為：電離輻射導(dǎo)致輔乳動(dòng)物DNA受損，隨著劑量增加成正比例關(guān)系[1-2]。

1.2 影響輻射損傷的因素

X射線作用于機(jī)體后引起的生物效應(yīng)受輻射性質(zhì)(如種類和能量)、X射線劑量、劑量率、照射方式以及照射部位和范圍的影響；也與年齡、性別、健康情況、精神狀態(tài)及營養(yǎng)等有一定程度的差異；同時(shí)還存在人體組織對(duì)X射線照射的感受性差異。

人體高感受性組織包括：造血組織、淋巴組織、生殖腺、腸上皮及胎兒；中高感受性組織包括：口腔黏膜、唾液腺、毛發(fā)、汗腺、皮膚、毛細(xì)血管及眼晶狀體；中感受性組織包括：腦、肺、胸膜、腎、腎腺、肝及血管；中低感受性組織包括：甲狀腺、脾、關(guān)節(jié)、骨及軟骨；低感受性組織包括：脂肪組織、神經(jīng)組織及結(jié)締組織。

2 CT輻射劑量的危害

2.1 CT輻射劑量

1989年國際放射防護(hù)委員會(huì)稱，盡管CT檢查僅占所有檢查的2%，而對(duì)于公眾診斷性成像的接收劑量，CT卻占20%左右。而英國認(rèn)為此數(shù)據(jù)可能會(huì)上升到40%，美國則認(rèn)為會(huì)上升到67%。多層螺旋CT檢查其吸收劑量可能會(huì)上升到40%[3]。2002年北美放射年會(huì)數(shù)據(jù)顯示，CT是醫(yī)學(xué)輻射最大的來源。雖然CT只占科室檢查總數(shù)的15%，但其放射劑量卻占70%。有文獻(xiàn)報(bào)道，2006年美國大約進(jìn)行了6200萬次的CT檢查，雖然CT檢查只占所有影像學(xué)常規(guī)檢查的15%，但是由于每次CT掃描會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較高的輻射劑量，因此CT掃描產(chǎn)生的輻射劑量占所有醫(yī)學(xué)輻射劑量的50%左右[4]。

2.2 CT輻射的高危人群

以往認(rèn)為，影像診斷學(xué)關(guān)于輻射導(dǎo)致癌癥危險(xiǎn)率增加的調(diào)查主要集中在某些特定的器官掃描或有特殊憂慮的人群中，其中最主要的是強(qiáng)調(diào)對(duì)患兒的致癌性。2006年，美國有超過6千萬次的CT檢查，而且正以每年10%的速度增長(zhǎng)，在這6千萬次檢查中有4千萬次是兒童檢查。在兒童中，因CT診斷帶來的遠(yuǎn)期患癌風(fēng)險(xiǎn)比成人要高[5]。此趨勢(shì)對(duì)兒童成像檢查是一個(gè)警示，因?yàn)閮和瘜?duì)于放射線影響的敏感性是成人的10倍多，女孩對(duì)放射線比男孩更敏感。當(dāng)成人的放射劑量用于嬰幼兒時(shí)，其劑量效應(yīng)上升＞50%。此結(jié)果部分是由于大物體(成人)中心劑量是表面劑量的一半，而對(duì)于小物體(兒童)的中心劑量幾乎就是全部表面劑量。一個(gè)小小的風(fēng)險(xiǎn)(0.35%)使得大量的檢查(270萬/年)成倍增加，于是個(gè)體患癌的小風(fēng)險(xiǎn)成為一個(gè)較大的公眾健康問題[6]。兒童的放射曝光癌致死概率預(yù)計(jì)高出成人每劑量單位的2～4倍。

在所有年齡段中，在同一放射線曝光劑量下，女性的危險(xiǎn)性大約是男性的2倍，年輕女性在心臟CT檢查中，乳房軟組織的危險(xiǎn)性增高[7]。因此,放射防護(hù)主要目的是確定一個(gè)針對(duì)各項(xiàng)放射檢查的最大劑量值和能夠滿足儀器設(shè)備檢測(cè)需求的最小劑量值[8]。

2.3 CT的重復(fù)檢查

越來越多的CT使用導(dǎo)致患者重復(fù)檢查的概率上升。Leswick等[9]報(bào)道，2001年30%的患者＞3次CT檢查，7%的患者＞5次，4%的患者＞9次；30%的患者CT影像片數(shù)量＞3張，7%的患者CT影像片數(shù)量＞5張，4%的患者CT影像片數(shù)量＞9張。Sodickson等[4]的結(jié)論是，33%的患者CT掃描＞5次，5%的患者至少進(jìn)行了22次掃描。在這些人群中15%的CT累計(jì)劑量＞100 mSv，而這個(gè)劑量范疇在流行病學(xué)已是可信服的證據(jù)用來說明增加了導(dǎo)致癌癥的危險(xiǎn)。Leswick等[9]最近指出，美國有1.5%～2%的癌癥患者致病原因是受到了CT掃描的輻射[10]。

3 多排螺旋CT的應(yīng)用

3.1 CT掃描儀

在我國，新型CT掃描儀-多排探測(cè)器CT已裝備到縣級(jí)醫(yī)院，是采用2個(gè)或更多平行排列的探測(cè)器，利用同步旋轉(zhuǎn)球管和探測(cè)器陣列的第三代技術(shù)裝備而成。由于其X射線球管旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個(gè)層面的圖像，因此又被稱為多層面CT掃描儀。20世紀(jì)90年代早期就有雙探測(cè)器或多探測(cè)器系統(tǒng)，多排探測(cè)器CT迅速被放射學(xué)家接受，2000年末超過了1000臺(tái)，世界范圍內(nèi)使用這類CT掃描儀的數(shù)量幾乎呈上升趨勢(shì)。

3.2 多排探測(cè)器CT的優(yōu)勢(shì)

多排探測(cè)器CT的優(yōu)越性在于：具有更好的密度和空間分辨力、更快的掃描速度及更大的掃描容積。掃描速度可達(dá)到0.27 s，采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了X、Y、Z三個(gè)方向同性，使對(duì)比劑的利用率提高。加之其利用血管掃描自動(dòng)跟蹤技術(shù)，使被檢部位增強(qiáng)效果達(dá)到一致，避免因受檢者血液循環(huán)快慢或操作者對(duì)延時(shí)掃描時(shí)間判斷失誤而影響圖像的強(qiáng)化效果。由此，多排探測(cè)器CT擴(kuò)展了其在臨床應(yīng)用的范圍，將CT從單純形態(tài)學(xué)診斷向功能性診斷推進(jìn)了一步(如腦和肺的灌注成像、動(dòng)態(tài)心臟功能分析以及實(shí)時(shí)四維成像等)。16層CT的性能是傳統(tǒng)螺旋CT掃描儀的25倍以上，而當(dāng)今的64層CT機(jī)已開始廣泛投入使用，且320層螺旋CT也已應(yīng)用于臨床[11]。

4 放射防護(hù)的目的與原則

放射防護(hù)的目的在于保障受檢者和放射工作人員及其后代的健康和安全，防止發(fā)生有害的非隨機(jī)性效應(yīng)，并將隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生率限制到可接受的水平。為此，必須建立劑量限制體系：包括輻射實(shí)踐正當(dāng)化、防護(hù)水平最優(yōu)化和個(gè)人劑量限值的三大基本原則。①輻射實(shí)踐的正當(dāng)化，是指醫(yī)學(xué)影像學(xué)的放射檢查必須具有適應(yīng)證，避免給患者帶來診斷和治療負(fù)面效應(yīng)的輻射照射；②放射防護(hù)最優(yōu)化，是指在保證患者診斷和治療效益的前提下，實(shí)施的輻射劑量應(yīng)盡可能地保持在合理的最低水平；③建立照射外防護(hù)，包括縮短受照時(shí)間、增大與射線源的距離和屏蔽防護(hù)，合理降低個(gè)人受照劑量與全民檢查頻率。

5 優(yōu)化CT掃描技術(shù)

5.1 把握CT檢查的適應(yīng)證

對(duì)于CT檢查要有正當(dāng)理由，考慮是否需要檢查，是否可以由超聲、MRI取代。對(duì)于被檢者來說，要提高國民對(duì)放射防護(hù)的知識(shí)水平，盡可能避免不必要的檢查；掃描中盡可能地配合醫(yī)生進(jìn)行檢查，并做好充分的檢查前準(zhǔn)備工作，減少不必要的重復(fù)掃描。

5.2 采用低劑量掃描方法

圖像質(zhì)量和射線劑量之間存在一定的因果關(guān)系，為了增加圖像的分辨力或減少圖像的噪聲，往往需要增加掃描的射線劑量，這對(duì)于診斷而言或許有利，而受檢者卻額外接受了X射線的輻射，為此將曝光參數(shù)調(diào)整到所需最小劑量(如對(duì)于胸部CT普查的受檢者和兒童檢查時(shí)可以考慮低劑量CT掃描)[1]。如管電壓不變，管電流的高低與X射線輻射量呈正比關(guān)系，雖然管電流的降低增加了圖像噪聲，降低了圖像信噪比，但對(duì)圖像的空間分辨力影響較小，同時(shí)通過適宜的窗寬、窗位的調(diào)節(jié)以及多平面重建等后處理技術(shù)，對(duì)圖像的質(zhì)量并無明顯影響[12]。

對(duì)受檢者進(jìn)行低劑量螺旋CT檢查時(shí)，受檢者接受的X射線劑量是常規(guī)掃描的31%，有利于對(duì)受檢者的防護(hù)；低劑量螺旋CT對(duì)CT球管也有利。X射線是由高速運(yùn)行的電子流撞擊靶面后產(chǎn)生，CT球管的壽命取決于曝光的次數(shù)和每次的曝光時(shí)間，曝光次數(shù)越多，電子撞擊靶面的次數(shù)也就越多，球管受損的概率相應(yīng)增加。低劑量螺旋CT對(duì)球管具有保護(hù)作用；低劑量螺旋CT掃描對(duì)檢查出的圖像同樣清晰，對(duì)小病灶及結(jié)節(jié)的檢出與常規(guī)掃描檢出的數(shù)量近乎一致，而且病灶的外形、大小等也與常規(guī)掃描一致[13]。

5.3 適時(shí)調(diào)整X射線輻射劑量

多排探測(cè)器CT在整個(gè)掃描過程中可根據(jù)受檢者的體厚、密度及原子序數(shù)狀況來適時(shí)調(diào)整其輻射劑量，改變以往無論受檢者體質(zhì)狀況如何均采用統(tǒng)一的X射線劑量，做到X射線劑量個(gè)體化，使低劑量和超低劑量的CT掃描成為可能，尤其對(duì)高對(duì)比結(jié)構(gòu)，如肺或骨骼，只需1 mSv的有效劑量即可將肺血管CT的檢查效果做到最好。超低劑量應(yīng)用可將X射線劑量降至0.4 mSv以下，此劑量相當(dāng)于采用100速屏-片系統(tǒng)傳統(tǒng)后前位和側(cè)位胸片之和[14]。在掃描過程中根據(jù)受檢者身體不同的密度、厚度及原子序數(shù)等采用適時(shí)曝光劑量，即在受檢者掃描時(shí)，其密度、厚度及原子序數(shù)越大，則掃描過程中的放射劑量也隨之加大；反之，則減少。

5.4 精確體位設(shè)計(jì)及“目標(biāo)掃描”

在掃描序列設(shè)定之前，尤其是在掃定位像時(shí)，要做到體位設(shè)計(jì)定位精確，避免過多的掃描人體，減少操作失誤和重復(fù)掃描[15]。為滿足臨床需要使用螺旋曝光或連續(xù)掃描序列。根據(jù)病灶的大小、部位等確定掃描的層厚、層間距及螺距，如對(duì)于部位小、病灶小，為了更能突出其病灶的特點(diǎn)，可以采用薄層及小螺距掃描；而對(duì)病灶以外的部位可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行較大的層厚、層間距及大螺距的掃描，以減少掃描層數(shù)，達(dá)到“目標(biāo)掃描”。

5.5 掃描全程防護(hù)及嚴(yán)控多期掃描

當(dāng)有明確臨床資料支持應(yīng)用，方可使用對(duì)比增強(qiáng)掃描。對(duì)于CT平掃加增強(qiáng)的受檢者而言，需根據(jù)病情而定。如復(fù)查的患者，可以考慮直接增強(qiáng)，以減少平掃或多期掃描所致的輻射劑量的增加[16]。

嚴(yán)格執(zhí)行防護(hù)安全操作規(guī)則，在CT掃描時(shí)盡可能地避開對(duì)X射線敏感的部位或器官，如造血組織及性腺等。對(duì)于無法避開的應(yīng)做好掃描區(qū)以外部位的屏蔽防護(hù)，不能只采用鉛衣單純地覆蓋，需采用圍脖之類，以防360o的輻射。掃描時(shí)盡可能讓陪伴人員離開，對(duì)于危、急、重癥患者的陪同人員應(yīng)穿鉛防護(hù)衣并盡可能遠(yuǎn)離X射線球管[17]。

6 結(jié)語

在合理使用低劑量的原則下，做到“曝光劑量個(gè)體化”；根據(jù)診斷需求將曝光劑量降至最低，接受具有適當(dāng)噪聲的圖像，以達(dá)到在放射曝光最小代價(jià)下獲得好的診斷性圖像。要充分利用CT的“非耦合效應(yīng)”，即數(shù)字和電子控制使得最終影像與放射劑量分離。在合理使用低劑量的前提下，進(jìn)一步做到放射劑量個(gè)體化。

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