CT機(jī)X射線輻射劑量的影響因素及控制方法

關(guān)健 李樹昌 張琳琳

遼寧省大連市第三人民醫(yī)院放射線科，遼寧大連116031

CT機(jī)X射線輻射劑量的影響因素及控制方法

關(guān)健 李樹昌 張琳琳

遼寧省大連市第三人民醫(yī)院放射線科，遼寧大連116031

CT在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域中具有不可替代的地位，CT照射產(chǎn)生的輻射劑量已經(jīng)引起大眾和醫(yī)療界的極大關(guān)注。不同的方法都可以提高CT射線的使用效率，減小射線的輻射量，同時不降低CT檢查圖像的分辨率。該研究在這些方法的基礎(chǔ)上，從臨床實(shí)際的角度對他們進(jìn)行總結(jié)和評述。

CT；劑量；控制

1 CT的理論基礎(chǔ)

CT-是計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)的簡稱，其特點(diǎn)是可以在不破壞物體自身組成結(jié)構(gòu)的條件下，依據(jù)從物體周圍所獲得的某些物理里量，比如X射線強(qiáng)度，電子束強(qiáng)度，波動速度等，應(yīng)用相關(guān)的數(shù)字信號獲取技術(shù)及處理放在，在一定的算法基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)內(nèi)部的CPU和GPU對獲得的數(shù)字信號進(jìn)行物體特定的層面的圖像重建，圖像可以以二維及三維立體的表現(xiàn)形式出現(xiàn)。CT成像技術(shù)的理論算法基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)家Radon于1917年提出的Radon變換理論。Randon理論的基本原理就是對于已知入射角的投影函數(shù)能夠重建出唯一的二維圖像函數(shù)f(x,y)。以此理論為基石，斷層成像技術(shù)得到了迅速的發(fā)展首當(dāng)其沖的應(yīng)用到醫(yī)療診斷領(lǐng)域，當(dāng)代醫(yī)學(xué)診斷圖像技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。隨著CT技術(shù)與其他學(xué)科的不斷融合，CT在物質(zhì)檢測方面的巨大優(yōu)勢使得其在工農(nóng)業(yè)，地質(zhì)勘探，安全工程等領(lǐng)域不斷得到應(yīng)用。

2 CT的結(jié)構(gòu)組成

CT機(jī)主要由三個主要部分組成，分別是：掃描部分，計(jì)算機(jī)處理部分，顯示和存儲部分。X射線發(fā)射源，探測器、掃描支架組成了掃描部分。計(jì)算機(jī)處理部分負(fù)責(zé)處理由掃描部分的得到的數(shù)字信號，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算和存儲，最后生成重建后的圖像。經(jīng)重建后的CT圖像通過存儲設(shè)備存儲到CT機(jī)中，并隨時通過顯示系統(tǒng)進(jìn)行顯示。CT機(jī)成像的過程可以概括如下：利用X射線對掃描對象的某一特定部分某一厚度的層面進(jìn)行掃描處理，穿過該物體的X射線被探測器所接受，通過內(nèi)部變化轉(zhuǎn)化為可見光信號，再由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號，通過數(shù)字信號采用器將模擬電信號采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，利用計(jì)算機(jī)處理得到的數(shù)字信號。處理過程將特定位置的層面細(xì)分為若干個體積相同的大小相同的單元，經(jīng)掃描后的數(shù)字信號描述成對應(yīng)的數(shù)字矩陣。計(jì)算機(jī)可以直接對數(shù)字矩陣進(jìn)行處理，經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換運(yùn)算把數(shù)字矩陣轉(zhuǎn)換為實(shí)際的圖像最小單位，并按順序就行排列，便可以形成CT圖像。

3 如何控制CT機(jī)的X射線輻射量

CT機(jī)的X射線輻射量與其成像品質(zhì)是醫(yī)療器械生產(chǎn)商以及醫(yī)院放射科醫(yī)生所關(guān)心的重要指標(biāo)?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)及計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，由此帶來了CT成像技術(shù)的飛躍。各種最新的技術(shù)成果不斷應(yīng)用在CT機(jī)中。具備大排數(shù)探測器，高掃描速度的CT機(jī)不斷涌現(xiàn)，同時CT機(jī)的軟件功能也越來越多。在全部的醫(yī)學(xué)放射成像儀器中，CT設(shè)備的輻射劑量越來越大。據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)資料顯示，在70年代CT的檢查比例可以達(dá)到每千人6.1次的比例，在80年代美國的CT檢查率是每千人14.5次，日本的CT檢查比例可以達(dá)到每千人/98次。CT機(jī)每千人的檢查比例不斷提高是由于CT檢查具有準(zhǔn)確度高，成像清晰，快捷方便[1]。在現(xiàn)階段還不能完全采用超聲波及核磁共振替代CT檢查，CT在醫(yī)療檢查中的應(yīng)用比例還在不斷的增加。2000年，據(jù)聯(lián)合國原子能輻射機(jī)構(gòu)委員會發(fā)布的權(quán)威數(shù)據(jù)，CT在世界范圍內(nèi)所占的醫(yī)療放射性檢查總數(shù)比例達(dá)到6%左右，其總的輻射劑量更是達(dá)到了35%。有權(quán)威的研究數(shù)據(jù)表明，兒童與青年人相對于成年人而言，其對輻射更為敏感，遭受輻射后患癌癥的幾率大大增加。2歲以下的幼兒接受胸腹部的CT照射，患癌癥的幾率增加0.18個百分點(diǎn)。如果進(jìn)行頭部CT檢查，則相應(yīng)的癌癥發(fā)生率會增加0.07個百分點(diǎn)。我國每年有2億人次的CT檢查量，其中年齡在16歲以下的人數(shù)有7000萬人，在這些人中，每年約有800人因CT檢查而引發(fā)癌癥。所以，在CT的實(shí)際檢查過程中，如何有效減少輻射劑量，并且能夠保證圖像質(zhì)量，是一個亟待解決的問題。下面將分別從幾個方面對這個問題進(jìn)行論述。

3.1 探測器的選用

探測器作為CT機(jī)的重要部件之一，其性能的好壞直接決定CT機(jī)性能的好壞。CT機(jī)的輻射劑量大小由探測器直接控制。CT機(jī)的探測器發(fā)展經(jīng)歷了三個主要階段，即晶體探測器，氙氣和陶瓷探測器。晶體探測器的反應(yīng)慢，容易產(chǎn)生較長時間的余暉，并且會令射線發(fā)生飄移，在當(dāng)代的CT機(jī)中已很少使用。氙氣探測器由于不適用于多排螺旋CT機(jī)，現(xiàn)階段已經(jīng)很少使用。據(jù)大連市第三人民醫(yī)院的西門子CT機(jī)使用的稀土陶瓷探測器與氙氣探測器比較，輻射劑量至少可以降低35%以上，同時成像具有較高的分辨率。另外，陶瓷探測器具有較高的探測器效率，我們稱吸收效率與轉(zhuǎn)換效率的乘積為探測器效率。陶瓷探測器的效率最低值可以達(dá)到0.98，因此采用陶瓷稀土探測器可以有效降低CT的輻射劑量，并且提高圖像質(zhì)量[2]。

3.2 射線過濾器的選用

CT機(jī)中放射出來的X射線中含有一些對人體有害的射線成分，而這種成分又對CT成像不起任何作用。X射線過濾器所要起到的作用就是濾除這些對人體有害而對CT機(jī)成像沒有幫助的射線成分。現(xiàn)代的多排螺旋CT機(jī)主要使用的弓字形的過濾器。相對于傳統(tǒng)的板形過濾器而言，弓形過濾器能夠降低一半以上的輻射劑量，在保證圖像質(zhì)量的前提條件下。并且能夠有效提高圖像的信噪比，平滑圖像中的噪聲成分。在針對特定部位檢查的時候，還能夠提供特定器官的過濾器，如心臟專用過濾器，能夠有效地降低患者檢查時噪聲的輻射。

3.3 手動調(diào)節(jié)劑量控制

任何射線包括X射線在內(nèi)，在穿過人體組織的過程中，都是逐步發(fā)生衰減的。其衰減的幅度和強(qiáng)度由人體組織的組成以及穿過路徑長短所決定。X射線穿過骨組織所產(chǎn)生的衰減大，而通過軟組織的時候所產(chǎn)生的衰減少。這些衰減后的射線最終被CT機(jī)的探測器探測到，然后通過多個負(fù)責(zé)的校正還原過程后作為CT機(jī)內(nèi)部圖像處理器的原始輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后用于CT圖像的重建成像。這一過程中，X射線的輻射量由管電壓大小所決定。管中電流與CT照射曝光時間的乘積控制著X射線的密度。X射線的電壓與曝光時間是影響輻射劑量的關(guān)鍵所在。例如，60 cm直徑的的圓盤形物體想要得到與15 cm直徑圓盤物體相同的圖像信噪比，前者需要的輻射劑量是后者的960倍左右。45 cm直徑的均質(zhì)圓形物體與16 cm直徑的圓形物體比較，輻射劑量前者是后者的75倍左右。與普通X射線機(jī)的成像機(jī)制不同，CT機(jī)曝光不足或者過曝不能夠直接從成像的圖像中直接反映出來，即過曝與曝光不足不能夠直接從CT圖像中反映出來。ALARA（As low as reasonably achivevable）原則是控制CT照射劑量的根本原則。在實(shí)際操作用，應(yīng)根據(jù)患者的具體情況，如身高，體重，年齡，身體狀態(tài)等因素調(diào)整輻射量以達(dá)到控制曝光量，降低輻射，減少對患者身體的目的。據(jù)現(xiàn)有研究表明，即使在合理降低照射劑量的情況下，所獲得圖像質(zhì)量依然能夠滿足實(shí)際診斷的需要。目前已經(jīng)有醫(yī)療器械公司根據(jù)患者的年齡，身高，體重等因素制定了不同的CT掃描方案[3]。

4 結(jié)論

該研究對CT的輻射劑量主要影響因素進(jìn)行了探討，列舉了三個主要因素，并對其進(jìn)行具體的分析論述。實(shí)際應(yīng)用中影響CT機(jī)照射劑量的因素還有許多，需要醫(yī)生根據(jù)不同的情況綜合考慮處理，盡可能做到以最小的輻射劑量獲得最好的成像質(zhì)量，滿足實(shí)際診斷需求。

[1]張連宇.PET/CT中的CT劑量和質(zhì)量控制[D].北京：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院,2012.

[2]FA Mettler,胡娟.在CT檢查中顯示的容積CT劑量指數(shù)和劑量長度乘積有什么用處[J].國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志,2011（2）:173-174.

[3]W Huda,KM Ogden,MR Khorasani,等.將CT劑量長度乘積轉(zhuǎn)換為有效劑量[J].國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志,2008（6）:492.

Influence factors and control methods of CT X ray radiation dose

GUAN Jian LI Shuchang ZHANG Linlin
The third people's Hospital of Dalian radiation in Liaoning city of Liaoning province of Dalian，Dalian，Liaoning Province 116031，China

CT has irreplaceable position in the field of modern medical diagnosis,radiation dose of CT irradiation produces has caused great concern to the public and the medical community.Different methods can improve the efficiency of the use of CT ray radiation,the reduced amount of radiation,does not reduce the resolution CT scan images at the same time.Based on these methods,summarized and commented on them from the angle of clinical practice.

CT；Dose；Control

R814.42

A

1672-5654（2015）02（a）-0145-02

2014-11-02）

關(guān)健（1979-），女，遼寧沈陽人，本科，主管技師，研究方式：CT檢查放射。