CT低劑量掃描方案優化及臨床應用研究

李斌，劉義軍，劉婷

大連醫科大學附屬第一醫院 放射科，遼寧 大連 116011

CT低劑量掃描方案優化及臨床應用研究

李斌，劉義軍，劉婷

大連醫科大學附屬第一醫院 放射科，遼寧 大連 116011

本文旨在對CT低劑量掃描方案優化及臨床應用的研究現狀作一綜述，闡述了一種將不同部位掃描文件按人體不同體厚進行分組，從而降低臨床輻射劑量的方法的重要性及有效性。

體層攝影術；CT機；低劑量；方案優化

近年來，由于CT技術的不斷發展與更新，CT成像技術在臨床疾病診治及科研等各領域獲得廣泛的應用。CT最初的應用目的是獲得高質量的圖像，對于輻射劑量的大小并沒有引起人們的重視，隨著CT廣泛的臨床應用，檢查人次及頻率的不斷提高，受檢者接受CT的輻射劑量大幅度增加，輻射危害及安全問題受到了人們的普遍關注，如何設計及優化掃描方案，使受檢者在接受較低輻射劑量的同時獲得較好的圖像信息，成為當今世界影像學研究的重點。

1 CT的輻射危害

國外學者對美國每年接受CT檢查的人次進行統計，得出自19世紀90年代中期每年接受CT檢查的人次增加大于10%[1]，而人口增加低于1%。CT年檢查人數由300萬增加到2006年的6700萬[2]。除了檢查人次增多外，CT檢查的頻率及重復檢查的比率也在不斷上升，在過去20年的發展過程中，CT檢查的頻率在全世界范圍內增長超過8倍[3]，CT掃描產生的輻射劑量占到所有醫學輻射劑量的1/2左右[4]。Jaffe等報道9%患克羅恩病的患者做了超過5次腹部或骨盆CT檢查，3%的人檢查超過10次，幾乎一半的人在急診科就做了影像檢查[5]。多次重復檢查大大增加了患者的累計輻射劑量。

X線輻射劑量的大幅度增加，使得受檢者隨機效應的發生風險提高。流行病學調查顯示[6]，CT輻射劑量的增加可增大患者癌癥發生的風險。Einstein等[7]指出，在美國有1.5%~2%的患者由于CT檢查導致腫瘤的發生。Colding[8]指出，成人腹部檢查有效劑量為10 mSv時，致癌風險會增加1/2000。在國內也有很多學者很早就提出了CT檢查過程中對于敏感部位如甲狀腺、性腺等部位的劑量控制。劉昌盛等人[9]提到，對敏感器官進行不必要或過量照射會誘發癌癥。表現最明顯的就是兒童，尤其是低齡小兒，他們正處在生長發育期，體內細胞分裂更迅速，對X線的敏感程度遠高于成人。有文獻指出，兒童由于輻射曝光引起的癌癥風險比成人高2~3倍[10]，現如今很多兒童CT掃描參數依然套用成人掃描參數，很顯然是不合理的。Eric[11]的研究指出，采用相同劑量輻射條件進行CT掃描，1歲兒童在未來的生活中發生腫瘤致死的幾率是成人的10~15倍，如果兒童以后繼續接受X線檢查，將產生嚴重的劑量積累效應。輻射危害不但存在于患者，且對放射工作人員自身也會帶來潛在的危害。《2009年中國衛生年鑒》的數據顯示，在被監督的50196家放射衛生單位中，醫療機構有46712家，占93.6%。這些單位中，疑似放射病490人，醫務人員有481人，占88.4%，職業禁忌的有1539人，個人劑量監測超標總人數有801人，醫務人員占88.0%[12]

由于CT掃描存在著危害，因此，我們要提高意識，遵循使用最低劑量原則（As Low As Reasonably Achievable，ALARA）[13]，降低CT輻射劑量，減小輻射對受檢者造成的危害。

2 CT低劑量方法研究現狀

近些年CT低劑量的研究一直是大家關注的熱點，近兩年在國內的研究熱度有所降低，研究方法大多都集中在改變CT掃描參數上，包括管電壓、管電流、螺距等技術參數。

2.1 降低管電壓

降低管電壓即降低X線的質，進而降低CT對受檢者的輻射劑量。有研究指出[14]，降低管電壓可以提高原子序數物質的CT值，增加對比噪聲比，有利于含鈣物質的檢出。Nakayama等[15]的研究顯示，低kV掃描可提高組織的強化程度，即存在增強放大效應的現象。降低管電壓也存在著一定的缺陷，kV的降低影響圖像CT值的線性度，進而影響圖像診斷的可靠性，因此，在常規CT低劑量的研究中，kV值通常保持不變，而低kV的掃描大多應用在兒童及增強掃描的研究中。

2.2 降低管電流

管電流決定了X線管陰極燈絲發射電子的數量，管電流越大，陰極產生的電子數量越多，撞擊陽極靶面產生的X線越多，降低管電流可降低CT掃描對受檢者的輻射劑量。管電流量與CT輻射劑量之間呈線性關系。因此，常規CT低劑量的研究多集中在降低管電流的研究中。管電流的降低勢必帶來圖像噪聲的增加，影響圖像的空間分辨率及密度分辨率，尤其對低對比的組織影響較大，如頭、腹，對高對比組織肺的影響較小。胸部低劑量CT現已作為肺部病變特別是肺癌高危人群篩查的有效手段[16]，目前，國際上公認的用于肺部普查的管電流為25~35 mA。

2.3 其他參數的調整

增加螺距、減小掃描時間等，同樣可以降低CT輻射劑量，Mettler等[17]的研究顯示，螺距從1增加到1.5，圖像質量不受影響，劑量可下降33%。但是螺距的增加同時降低了影像Z軸的空間分辨率。

以上CT低劑量的研究主要集中在掃描技術參數的應用上，也是近年來國內低劑量研究的重點。降低CT劑量除了降低掃描參數外，受檢者的體型因素對劑量的影響也比較大，對不同體型受檢者采用不同掃描條件，可大大降低CT的總體輻射劑量，尤其是對于多次重復檢查的受檢者意義重大，體型的引入成為低劑量研究的又一熱點。

3 體型因素對圖像質量影響的研究現狀

體型因素包括很多元素，如體重、身高、體重指數（BMI）、橫斷面徑線長度、前后徑、左右徑、周徑等。對于體型因素的研究，國外的研究相對較早，最初的研究多以體重元素為參考[18-19]，近幾年，國內也出現了以體重指數為參考來進行體型因素對圖像質量影響的相關研究[20]。Huda[21]等關于體重與圖像質量和掃描參數之間關系的研究表明，忽略患者體重而采用固定掃描參數是不恰當的，因為體重影響X線能量的吸收與衰減，采用相同固定掃描條件，對10 kg體重和120 kg體重的人分別進行掃描，X線能量衰減相差大約兩個數量級（102），即體重越大，通過軀體傳遞的X線能量衰減越多，同時X線能量的下降又會對各種不同密度組織如肌肉、脂肪、骨骼等的衰減值產生影響，從而影響圖像質量，同樣，體重從10 kg變為120 kg，要想使探測器接受的X線能量相同，必須使初始X線能量增加兩個能量級（102）。CT的輻射能量、射線劑量和選擇的mAs成線性關系。 因此，忽略患者體重而采用固定參數的掃描方案會導致患者曝光劑量過量或不足，從而影響到圖像質量。很多國外的學者也進行了人體徑線相關參數的研究，Haaga[22]的研究認為，人體體徑能更好地反映X線的衰減，與圖像噪聲的相關性大于體重，Das[23]等的相關研究結果也證實了這一觀點。Menke[24]的研究也得出，在進行成人腹部檢查時，可根據體重和橫斷面周徑對不同體型人群進行劑量調節。因此，對于體型因素的研究，國外的學者已做了大量的工作，普遍認為徑線相關參數與圖像質量相關性大，國內的研究相對比較少并局限在單一部位，臨床實際應用的不多見，多部位徑線相關臨床實際應用的研究還存在空缺。

4 CT臨床掃描方案現狀、優化及重要性

目前，CT臨床掃描方案大致分兩種，一種是采用固定掃描參數進行掃描，各部位文件掃描參數固定，應用于所有人群，很顯然忽略了受檢者體型因素對圖像質量的影響，這就導致瘦小體型受檢者及反復多次重復檢查的受檢者接受過多輻射劑量，造成輻射損傷。這種掃描方案是目前很多醫療機構普遍采用的方案，急需優化。

另一種是采用管電流自動調制技術（ATCM）進行掃描，隨著CT設備的不斷更新與發展，CT研發者們已開發出能夠根據受檢者體型及組織密度來自動調整管電流的掃描技術，ATCM技術是建立在圖像曝光指數基礎上的一種自動調控技術，操作者根據需要預先設置曝光指數，CT掃描儀根據曝光指數及掃描定位的數據自動調整X、Y、Z軸的射線劑量，提高了X線的利用率，同時可大幅降低受檢者的輻射劑量[25]。ATCM技術包括3種類型：① 角調制，根據不同投射方向進行調制；② Z軸調制，根據Z軸方向不同層面進行調制；③ 聯合調制，此技術的應用需要CT掃描儀本身必須安裝此軟件，曝光指數設置需準確。目前，有很多CT并不具備此軟件功能，同時對于各部位各不同體型受檢者曝光指數的設置并沒有一個準確的參考，仍然處在一個探索的階段，就實際應用來說，我們發現對于肥胖患者采用ATCM技術，輻射劑量并沒有顯著降低，有些甚至會增加，因此ATCM技術的臨床應用也存在著一定的限制。曝光指數設置仍需優化[26]。

以上兩種掃描方案都需優化，就目前臨床實際應用來看，第一種掃描方案依然占有很大比率，很多CT掃描儀并不具備ATCM技術軟件，此種掃描方案的應用會產生很大的輻射危害。此掃描方案的優化需引入體型因素，根據受檢者不同的體型采用不同的掃描文件、掃描參數進行掃描，可大大降低輻射劑量，同時可為操作者提供一個應用劑量的指導。

5 結論

隨著社會對CT輻射危害意識的不斷提高，越來越多的人對降低CT輻射劑量的關注度越來越大。CT低劑量掃描方案優化及實際應用給我們開拓了另一種CT低劑量掃描的思路，它區別于常規固定參數掃描及管電流自動調制技術掃描的方式，將不同部位掃描文件按人體不同體厚進行分組，進而降低臨床輻射危害，對于降低輻射劑量意義重大，在低劑量的研究上開辟了一個新的方向。新的CT低劑量掃描方案的形成，會使CT檢查成為更加安全且讓人更滿意的檢查方式。

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Protocol Optimization of Low-dose CT Examination and Clinical Application Research

LI Bin, LIU Yi-jun, LIU Ting
Radiology Department, First Affiliated Hospital of Dalian Medical University,Dalian Liaoning 116011, China

R816.1

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.08.022

1674-1633(2012)08-0072-03

2012-01-04

劉義軍，放射科技師長，教授，中華醫學會影像技術學會委員。

作者郵箱：lyjlyjll@sohu.com

Abstract: This paper summarizes current situation of protocol optimization of low-dose CT examination and its clinical application research, also introduces an important and effective method to reduce the radiation dose, which divides patients into different groups according to the thickness.

Key words: tomography; CT; low-dose; protocol optimization