低劑量螺旋CT掃描技術研究進展

陳武新

（廣西醫(yī)科大學第四附屬醫(yī)院/柳州市工人醫(yī)院，廣西柳州545005）

低劑量螺旋CT掃描技術研究進展

陳武新

（廣西醫(yī)科大學第四附屬醫(yī)院/柳州市工人醫(yī)院，廣西柳州545005）

體層攝影術，螺旋計算機；體層攝影術，X線計算機；輻射劑量；低劑量；CT；輻射；綜述

1987年，西門子推出了世界上第一臺螺旋CT，開啟了螺旋CT掃描時代。隨著科學技術與醫(yī)療水平的飛速發(fā)展，螺旋CT也得到不斷改進。多排螺旋CT的出現(xiàn)，更大大提高了掃描速度、時間分辨率及空間分辨率，保證了圖像的高質量[1]。但隨之而來的是大曝光量與輻射劑量給患者帶來的更大醫(yī)源性輻射傷害[2-3]。1990年，最早就有報道提出低劑量CT概念，即在保持其他掃描參數(shù)不變與保證圖像診斷要求的前提下，通過降低管電流來減少輻射量[4]，但當時并未引起重視。近年來，隨著公共放射衛(wèi)生防護意識的不斷提高，低劑量CT的研究和應用逐漸受到更多關注。

1 低劑量螺旋CT掃描的意義

CT利用X射線對人體的穿透作用為診斷提供影像資料，應用CT掃描可為疾病定性提供確切的影像學信息，但X射線同時也會對人體產(chǎn)生一定危害，進而升高致癌概率[5-7]。臨床研究表明，過量的X射線輻射可誘發(fā)乳腺癌、肺癌、甲狀腺癌等[8]。據(jù)不完全統(tǒng)計，CT檢查僅占世界范圍內(nèi)所有放射學檢查的5%，但其輻射劑量卻占所有放射學檢查劑量的34%[9]。最新研究報道指出，受檢者接受的X射線輻射劑量每增加1 Sv，癌癥發(fā)生率將上升4.1%[10]。因此，隨著螺旋CT掃描技術的應用，CT所造成的醫(yī)源性輻射傷害已成為嚴重醫(yī)療問題與社會問題，降低CT劑量已勢在必行[11]。

近年來，伴隨螺旋CT技術的進步，使得低劑量CT掃描成為可能。適當?shù)蛣┝柯菪鼵T掃描相較于常規(guī)劑量螺旋CT掃描，二者在成像分辨率、清晰度等方面均無明顯差異。國際放射防護委員會（ICRP）提倡，X射線檢查應該遵循實踐正當性與防護最優(yōu)化原則。首先，低劑量螺旋CT掃描在很大程度上降低了輻射帶來的風險與危害；同時，CT血管成像時使用低劑量螺旋CT掃描可降低含碘對比劑的使用量和注射流率，從而減少易產(chǎn)生對比劑腎病的特殊人群（年老體弱者、心功能不全者、高?；颊叩龋┮蜃⑷雽Ρ葎┒l(fā)的不良反應；另外，該技術還可降低CT球管、探測器的損耗，降低CT使用成本[12]。

2 螺旋CT降低輻射劑量的方法

在CT設備不變的情況下，與輻射劑量有關的因素包括管電流、管電壓、螺距、曝光時間、掃描視野、Z軸掃描覆蓋范圍等，其中應用最多的是降低管電流的低劑量掃描技術。具體降低螺旋CT輻射劑量的方法如下。

2.1 降低管電流 管電流量和輻射劑量間呈現(xiàn)線性相關，故可在保持管電壓不變的狀況下降低管電流量，進而降低輻射劑量[13]。管電流量降低后X射線光子數(shù)量減少，而量子噪聲增加，導致圖像密度分辨力降低。管電流量降低主要影響低對比分辨力，造成低對比組織（肝臟、腦等）的圖像質量出現(xiàn)明顯下降；但對高對比分辨力的影響則很小，高對比組織（肺、骨等）的圖像質量受其影響不大。該方法也是目前降低輻射劑量的主要方法[14-15]。國際上目前較為公認的用于肺部檢查的管電流在25～35 mA。一般認為腹部CT掃描小于200 mA即是低劑量，部分學者認為管電流20～50 mA為臨床理想使用范圍[16]。對此，目前的CT生產(chǎn)廠商也從此出發(fā)，研發(fā)出以調(diào)整管電流量為主的螺旋CT，使受檢者的輻射劑量降低了20%～50%。

2.2 降低管電壓 管電壓既影響了X射線的量，更決定了X射線的質。管電壓越高，相應的X射線的穿透力則越強，光子數(shù)量越多（圖1）。由曝光量公式E=K（V）mAs，可知X射線量和管電壓的n次方之間呈正比。管電壓下降后可促使減少輻射劑量，但X射線質量也隨之降低，使得吸收的輻射比例上升，受檢者接受的X射線輻射劑量與圖像質量之間的關系遭到破壞，使圖像質量降低[17]。故在低劑量螺旋CT掃描上，通過降低管電壓來減少輻射劑量可行性并不高。

圖1 X射線的光子數(shù)量與光子能量關系

2.3 增加螺距 若在其他掃描條件不變的情況下，使螺距增加，則可減少患者受輻射劑量。但由于螺距增加，則層面敏感性曲線變寬，導致圖像于Z軸上的空間分辨力隨之下降。故通過增加螺距的方式以降低輻射劑量可行性也不高。

2.4 減少掃描次數(shù) 目前的高分辨率CT（HRCT），使用薄層（1～2 mm）掃描和高分辨率算法（一般為骨算法）重建圖像的檢查技術，使原先可能對受檢者進行多次掃描減少為只掃描1次，即可技術處理重組出質量一樣的各種圖像。

3 低劑量螺旋CT掃描的主要臨床應用及進展

3.1 低劑量螺旋CT在肺部的應用 目前，胸部低劑量螺旋CT掃描的研究較為完善，由于胸部有良好的自然對比度，相比其他低對比組織，X射線吸收率較低，因而較適合使用低劑量螺旋CT掃描[18]。肺癌是世界范圍內(nèi)惡性腫瘤中最常見的，其病死率是癌類相關死亡中最高的[19]。自20世紀90年代中后期開始，日本的幾所大學及研究機構開始在普通人群肺癌篩檢中使用低劑量螺旋CT，美國也將其用來篩查肺癌高危人群，結果顯示，低劑量螺旋CT與胸部X線片普查比較，能檢出更多的肺癌，尤其是早期肺癌，低劑量螺旋CT掃描既可降低X射線劑量，也可保持CT檢查的敏感度，為早期肺癌篩查和診斷開辟了一條新的途徑[20]。此外，Zwirewich等[21]對低劑量HRCT（40 mAs）的研究指出，同常規(guī)劑量HRCT（140～200 mAs）比較，低劑量螺旋CT能提供出完全相同的影像信息，而空間分辨率及圖像質量并未明顯下降；陳瑜鳳等[22]降低管電流至20 mAs后對肺內(nèi)小結節(jié)進行觀察，結果顯示，低劑量螺旋CT掃描的有效劑量僅為常規(guī)劑量的22%，2種劑量CT掃描得出的結果并無差異。而隨著多層CT技術的進步，對肺內(nèi)微小結節(jié)目前幾乎可做到無遺漏。目前，低劑量研究主要在胸部創(chuàng)傷骨折、肺癌的早期篩查，肺內(nèi)感染性病變，肺內(nèi)結節(jié)病[23]的定期追蹤，創(chuàng)傷肺及石棉肺的定期檢查等方面。

3.2 低劑量螺旋CT在腹部的應用 腹部結構復雜、臟器多，其CT檢查常需要分期多次掃描，受檢者接受的X射線輻射劑量較大，且盆腔掃描會掃描到生殖腺區(qū)域，由此可見，在腹部應用低劑量螺旋CT很有必要[24]。由于降低管電流量會引起密度分辨率下降，使得腹腔實質性臟器的觀察欠佳，故低劑量螺旋CT掃描在腹部的應用主要為急腹癥。常規(guī)劑量CT掃描在急腹癥的診治中應用價值高，但輻射量大，故使用受到限制。有研究使用低劑量CT掃描與腹部X線平片2種方式檢查可疑急腹癥，結果顯示，低劑量CT與腹部X線平片比較更為準確、敏感，而且低劑量CT的劑量指數(shù)（CTDI）僅為常規(guī)劑量的17.6%[23]。低劑量螺旋CT還可發(fā)現(xiàn)消化道穿孔患者的少量氣體；對急性胰腺炎患者，雖不能明確顯示胰腺實質密度和分辨壞死性胰腺炎與單純性胰腺炎，但對胰腺增大、腹腔積液與腎周筋膜增厚都有很好的提示。低劑量螺旋CT在腹部疾病診斷中的陽性征象包括膽囊結石，膽道結石，泌尿結石，輸尿管擴張，腎盂積水，胰腺增大，腸管擴張積氣、積液，腎周筋膜增厚，腹腔積氣、積液等。目前，對于腹部低劑量掃描條件尚無統(tǒng)一定論，不過一般認為中上腹部無骨性結構影響時，選擇40 mA即可發(fā)現(xiàn)病變，對于盆腔因受骶骨、髂骨等影響的，X射線會有明顯衰退，可將管電流增至80 mA[25]。

另外，低劑量螺旋CT對腹部腫瘤的檢查也有應用，有研究對胸腹部腫瘤經(jīng)調(diào)節(jié)管電流進行低劑量螺旋CT掃描時，發(fā)現(xiàn)在管電流減少到84%時，仍可檢出腫瘤病變，管電流為60 mAs時，劑量減少和圖像質量最為合理，此時輻射劑量為標準時的50%[26]。歐陽林等[27]也指出，低劑量螺旋CT完全可用于篩查和診斷胃或結腸病變，低劑量CT結腸成像中腸腔內(nèi)的低密度氣體影與息肉、癌腫對比鮮明，可明確診斷，表明低劑量螺旋CT將有更為廣泛的應用前景。

3.3 低劑量螺旋CT在五官中的應用 CT已逐漸成為鼻竇病變術前的必備檢查。常規(guī)CT掃描提供高質量的圖像時，也增加了受檢者受輻射量，尤其是目前鼻竇病變的不斷增加及發(fā)病低齡化程度越來越嚴重，受檢者的受輻射水平需引起重視。鼻竇部與肺部一樣，擁有良好的自然對比度，由此為鼻竇部低劑量CT掃描奠定了基礎。張洪標等[28]控制管電流行鼻竇部低劑量CT掃描，成年組采用50 mAs，少年組采用40 mAs，結果顯示，其輻射劑量分別下降68.5%～71.2%和72.8%～73.4%，而圖像噪聲雖可見有所增加，但可通過調(diào)整窗位、窗寬等來彌補，并不影響診斷。隨著醫(yī)療技術越來越進步，進行眼眶CT檢查的人也更多，眼眶內(nèi)各組織較大的密度差為低劑量CT提供可能，而如何減少晶狀體這個X射線高敏器官的受輻射量成為值得探討的問題[29-30]。王剛等[31]研究認為，當管電流為50 mAs時，低劑量CTDI為標準劑量掃描時的50%，此時劑量減少和圖像質量最合理。

3.4 低劑量螺旋CT在兒科的應用 兒童處于生長發(fā)育旺盛期，細胞更新的速度和比率遠高于成年人[32]，對射線的敏感度是成年人的10倍多[33]，故降低輻射劑量對于兒童來說更為重要。汪萍等[34]對13歲以下兒童進行低劑量螺旋CT頭顱掃描，結果顯示，控制管電流為80mAs或100 mAs則能減少兒童在檢查時的受輻射量，同時又可保證圖像質量，完全滿足臨床診斷的要求。成年人頭顱對比分辨率低，管電流降低時會影響到圖像質量，而嬰幼兒的顱骨與腦組織發(fā)育未完全，組織密度沒有成年人高，顱骨、腦組織與腦室系統(tǒng)之間自然對比度極佳，故低劑量螺旋CT在嬰幼兒頭顱中的應用效果顯著。此外，由于嬰幼兒各器官尚未發(fā)育成熟，尤其是眼晶體、性腺、甲狀腺、血液等對射線敏感的器官系統(tǒng)在受到過量放射線照射時易使癌癥的發(fā)生概率大幅升高。故對于嬰幼兒來說，對其顱腦進行CT掃描時，低劑量螺旋CT是不二選擇。

4 低劑量螺旋CT掃描技術的發(fā)展局限和研究前景

部分醫(yī)生認為，低劑量螺旋CT掃描技術會使掃描圖像噪聲和偽影增加故而難以保證圖像質量，同時國家和醫(yī)學影像學專業(yè)內(nèi)還無關于低劑量螺旋CT掃描技術的規(guī)范和量化標準，以上兩點使得低劑量螺旋CT掃描技術目前尚未廣泛開展。國內(nèi)低劑量螺旋CT掃描技術研究基礎較薄弱；研究方法也比較粗糙和單一；臨床應用研究也有局限性，缺乏公認可行的評價指標、評價方法。另外，低劑量螺旋CT掃描技術的研究涉及方面很多，比如一個單位、一家醫(yī)院無法完成系統(tǒng)研究，需要進行多中心研究；同時影像科醫(yī)生進行低劑量螺旋CT掃描技術的臨床應用也需衛(wèi)生部門行政領導與其他科室醫(yī)生的理解、配合與支持。

但是，低劑量螺旋CT掃描有其獨特的優(yōu)點∶通過降低受檢者的CT輻射劑量，進而減少醫(yī)源性輻射傷害；對高對比組織的圖像質量影響甚小，完全能滿足診斷要求，甚至提高了早期肺癌篩查的敏感性；也利于對CT球管、探測器的保護等。隨著人們公共放射衛(wèi)生防護意識的不斷提高，對放射線劑量問題愈加關注，對低劑量螺旋CT掃描研究的深入，有理由相信，在低輻射劑量和高質量圖像間能尋得一個最佳點。

綜上所述，隨著螺旋CT應用的日益廣泛，受檢者的輻射危害越來越受到關注。低劑量螺旋CT掃描雖然可使圖像噪聲有所增加，但圖像質量與常規(guī)劑量CT掃描相當，在適應范圍與合適掃描參數(shù)條件下仍能滿足診斷要求，且能顯著降低受檢者的CT輻射劑量，有效減少因盲目追求高清圖像所帶來的不必要的輻射危害，故更加符合放射影像學檢查對輻射防護的要求，值得推廣應用。

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∶2015-01-16

∶2015-02-25）

∶陳武新（1969-），男，廣西柳州人，主管技師，主要從事放射醫(yī)療技術的研究；E-mail∶chenxinwulz@163.com。

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.13.013

：A

：1009-5519（2015）13-1963-03