多學科復合促進發展低劑量醫學成像技術

鄭鈞正

中國疾病預防控制中心 輻射防護與核安全醫學所，北京 100088

*紀念X射線發現120周年專題*

多學科復合促進發展低劑量醫學成像技術

鄭鈞正

中國疾病預防控制中心 輻射防護與核安全醫學所，北京 100088

適值發現X射線120年，特此較系統地評述并且展望由X射線診斷開始興起的醫學成像技術的進展趨勢。尤其近40余年來，通過醫學不斷地與核科學技術、計算機技術、醫學物理、電子電氣工程、生物醫學工程、放射防護等諸多相關學科的密切復合，使得數字化醫學成像技術已經在全世界發展成為現代醫學不可或缺的重要手段。然而放射診斷的蓬勃發展和廣泛普及應用，在做出卓越貢獻的同時卻又不斷增加了其所致所有公眾的醫療照射。由此則引起社會各界對其可能產生潛在放射風險的日益強烈關注。為此，必須從醫學成像設備的創新研發一直到臨床醫學應用的全部過程，均竭力促進發展低劑量成像技術。而追求實現低劑量醫學成像目標這個必然發展趨勢，迫切需要進一步深化多學科的復合以更好地協同推進。

醫學成像技術；低劑量；數字化；放射診斷；醫療照射防護

在醫學現代化進程中，近代醫學成像技術的問世并不斷更新換代與廣泛普及應用，確實成為多學科復合而促進發展的成功范例。這充分印證了醫學與各領域諸多相關學科，不斷地相互滲透與復合，以及密切交叉與融合，成就了現代醫學科學事業和相關醫療器械產業的突飛猛進，彰顯了多學科復合（融合）對有力推動科技創新和社會發展的巨大作用[1]。

1 發現X射線的杰出成就促使醫學診斷發生了革命

2015年是德國的著名物理學家倫琴（W. C. Rontgen）發現X射線120年[2]，這項榮膺諾貝爾首個物理學獎的杰出成就，正如《簡明不列顛百科全書》的權威評價：“宣布了現代物理學時代的到來，使醫學發生了革命”[3]。圖1（本期封面圖左上）是1895年發現X射線次月，倫琴拍攝他夫人左手所得歷史上第一幅X射線醫學影像，開創了揭示人的活體內部結構之先河。從此醫學診斷方法發生了革命，很快催生出X射線診斷學（X-ray diagnosis；亦稱為放射學，radiology），進而譜寫醫學影像診斷新篇章[4]。1972年，計算機科技等滲透與復合到醫學領域并結出碩果，即發明了榮獲諾貝爾獎的X射線計算機斷層掃描機（X-CT）。它通過X射線束透射掃描人體內要觀察的薄斷層（已可小至亞毫米），經探測與采集組織器官的X射線衰減信息，由計算機自動進行圖像重建及處理[5]，更能快速、清晰又直觀地顯示人體內部精細結構，獲取為疾病診斷提供依據的醫學影像（圖2），從圖1普通平片進展到圖2斷層影像的跨越，顯著提高了醫學影像質量和診斷水平。因而發明X-CT又引發醫學診斷的再次革命，標志著邁進了數字醫學的新時代[6,7]。

圖1 倫琴夫人左手的X射線影像(1895.12.)Fig.1 X-ray image for Roentgen lady left hand

圖2 人體的X射線CT斷層掃描影像示例Fig.2 X-ray CT scanning image of human body

繼發現X射線后不到半年，1896年貝可勒爾就發現了鈾的天然放射性；1898年居里夫婦又艱辛地從瀝青鈾礦中提煉出新發現的放射性元素并命名為釙和鐳，19世紀的最后幾年間，接連幾個均屬于榮膺諾貝爾獎的偉大發現，開創了現代物理學和發展核科學技術及其廣泛應用的新時代[6]。醫學復合進核科學與電離輻射技術，再加上計算機技術、醫學物理、電子電氣工程、生物醫學工程、放射防護等諸多學科的密切交叉與融合，十分顯著地推動醫學迅速發展。從20世紀初產生X射線診斷學開拓醫學影像診斷新時代后，隨即興起利用各種放射線治療疾病的放射治療學（radiotherapy；現代改稱放射腫瘤學，radiation oncology）[8]；30年代能生產人工放射性核素后，接著又誕生臨床核醫學（nuclear medicine），即利用放射性核素示蹤顯像劑引入人體而獲取體內組織器官的解剖與生化代謝功能影像來診斷疾病，或者采用放射性核素標記藥物導入體內施行靶向放射治療[9]；近數十年來進一步擴展催生出介入放射學（interventional radiology），即借助各種醫學影像的恰當導引而往體內相關部位插入介入器材（如介入導管、針等），可準確進行人體內各部位取“活檢（biopsy）”作組織病理學檢查以明確診斷，或者施行各部位微創性的介入放射學治療手術，已幾乎可應用到涉及人體各個組織系統的疾病[10]。這些獨特的具有放射線穿透與電離能力、放射性衰變及核素示蹤特征的電離輻射技術，在醫學上廣泛應用所形成的各類放射診療（radiodiagnosis and radiotherapy），不斷蓬勃發展而遍及城鄉的各級醫療機構。據統計，全世界90%的放射性同位素用于醫學；大約占總數一多半的加速器屬于醫學應用[9]。一個多世紀來，核科學與電離輻射技術在軍事、能源、科研、工業、農業、地質、考古、安檢等國計民生各領域廣泛應用中，當數醫學應用的歷史最久、普及最廣、影響最大。各類放射診療已經成為現代醫學不可或缺的重要組成部分，為全社會所有公眾成員的保健查體、疾病診斷和腫瘤治療等建立了不朽的豐功偉績[6]。

通過上述諸多學科的復合促進而不斷更新發展的醫學成像技術，包括：放射學中傳統的X射線診斷，數字化X射線診斷（如X-CT、計算機攝影CR、數字攝影DR、數字減影血管造影DSA、數字胃腸DSI、數字乳腺攝影DM、錐形束計算機斷層掃描CBCT等），臨床核醫學顯像（如單光子發射計算機斷層顯像SPECT、正電子發射計算機斷層顯像PET等），以及非電離輻射的超聲波成像（含彩色多普勒CDI）和核磁共振成像（MRI、功能磁共振成像fMRI）等5大方面技術，現已形成既彼此互補又相輔相成的大影像醫學（imaging medicine）[6]。不僅在疾病的醫學影像診斷上凸顯其不可替代的優勢，而且在腫瘤放射治療的模擬定位、驗證及評估中大顯身手，同時是新崛起的實施各種介入放射學的診斷與治療手術所必須依賴的影像導引手段。可見醫學成像技術是放射診療各個分支的重要基礎，已成為現代醫學必不可少的重要組成部分。

茲以發展最快的X-CT為例，在20世紀80年代經歷了掃描、探測、采集、圖像重建及顯示等各環節不斷改進與變革的5代更新而倍受臨床醫學青睞。尤其是1992年誕生了螺旋CT后，逐步實現臨床醫學實際中迫切需要的快速三維“各向同性”掃描成像[11]。隨后螺旋CT的探測器矩陣排列和掃描層數接二連三以幾何級數跨躍攀升，當發展到16排螺旋CT即迅速普及解決心臟冠狀動脈造影成像[12]；很快又涌現典型的32排、64排、256排、320排螺旋CT等。方興未艾地發展的多排（層）螺旋CT在其密度分辨率、空間分辨率、時間分辨率、縱向分辨率等優越性能盡顯，并從形態到功能以及動態成像診斷上充分顯示出巨大威力。因而日益在臨床醫學的體檢篩查、疾病診斷、手術計劃、療效評價等各方面發揮越來越重要的作用。例如，已經被臨床醫學公認譽為檢查心腦血管疾病的“金標準”；又如X-CT灌注成像能更詳細地反映腫瘤組織的血流動力學狀況以利于早期發現和鑒別診斷等。而雙X射線源CT、能譜CT以及匯集了形態與功能圖像的融合一體機（諸如PET/CT，PET/MRI等），又緊接著成為后多排螺旋CT時代的新秀。X-CT能量成像正不斷逼近實現顯微組織學和功能學診斷發展，以更好解決臨床醫學實際的新需求[13,14]?？梢姸鄬W科復合而促進不斷發展的醫學成像技術，給現代醫學帶來了革命性巨變 。

2 多學科復合促進發展的醫學成像技術已成為現代醫學不可或缺的重要手段

鑒于各類放射診療是核科學與電離輻射技術在所有領域廣泛應用中，歷史最久、普及最廣、影響最大的。因此聯合國授權專門設立的“聯合國原子輻射效應科學委員會（United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation，UNSCEAR）”，在其不定期發表的UNSCEAR報告書中[15]，歷來十分重視電離輻射技術醫學應用相關資料的收集與評述。茲摘取UNSCEAR綜合性報告書中，最詳細的2000年報告書和迄今最新的2008年報告書有關統計數據以及推算結果列于表1[16,17]，反映了全世界以X射線透射成像為代表的醫學成像設備的不斷迅速增加和日益廣泛普及趨勢。只要從這個側面就可以印證，多學科復合促進發展的醫學成像技術，在現代醫學中日益突出地發揮著不可或缺的重要作用。同時還清楚看到這不僅對現代醫學的發展，而且對醫學成像設備占相當大份額的醫療器械產業均有巨大貢獻。

表1　全世界主要醫學成像設備數量不斷增加的趨勢Tab.1 The development trend of main medical imaging equipment number in the world

由表1可見，在這跨世紀的近11年間，全世界醫學成像設備的不斷增加遠遠高于人口增長速度。并且不斷更新的數字化高端醫學成像設備增加得更快；以X-CT的凈增長速率85.3%居首位，2007年全世界平均每百萬人口擁有9.8臺。而全世界平均每百萬人口擁有的牙科和一般X射線機，已經分別達到170.6臺和128.8臺之多[17]。這充分反映了現代醫學對成像技術的迫切需求和高度依賴。

我國不僅與全世界這個發展趨勢完全相似，而且得益于改革開放以來取得的國民經濟持續高速增長，醫療衛生保健事業相應有很大進步，則放射診療的發展速度躍居世界各國前列。以筆者負責的“九五”期間全國醫療照射水平的調查研究結果為例，1998年我國大陸31省份已有遍布各地城鄉的4.4萬家開展各類放射診療的各級醫療機構，其中占95.5%的4.2萬家為從事X射線診斷單位；共擁有7萬多臺各類放射診療設備，也是醫學成像設備占90%的絕對多數[18]。至2009年從事放射診療的醫療機構又增至4.7萬多家，擁有各類放射診療設備將近8萬臺[19]。我國20世紀80年代初裝備的X射線CT不過幾十臺，而1998年竟迅速增加到3712臺，絕對數躍居當時世界各國的第3位[18]；3年之后的2001年又迅速劇增至4760臺[20]；至2010年已經高達11242臺[21]。僅就頗有典型意義的X-CT而言，我國近二十多年的增長速度令全世界側目。但是如果以每百萬人口的擁有量計，1998年我國僅3臺，是當時全世界平均數6臺的一半；2010年我國每百萬人口X-CT擁有量雖增至8.4臺；而經濟發達國家早在1996年平均已達17臺[16]，2007年上升到32臺；日本竟達到每百萬人口擁有92.6臺[17]。這也預示我國放射診療事業還有很大發展空間，以原衛生部核準下達“十二五”期間（2011~2015年）全國乙類大型醫用設備配置規劃為例，X-CT擬控制添置5035臺，則近5年將達到年均增加1千余臺的大幅度[22]。

僅選取上述國際和國內有關基本數據展示就充分說明，已成為現代醫學不可或缺組成部分的醫學成像技術，其不斷蓬勃發展并日益廣泛普及確實是醫學科學和醫療衛生事業現代化的需要；當然這是科技不斷進步推動著醫學一直與核科學技術、計算機技術、醫學物理、電子電氣工程、生物醫學工程、放射防護等諸多學科密切交叉與復合，從而促進醫學成像技術不斷發展的必然結果；也完全是伴隨著社會經濟發展，必須與滿足全民醫療保健需求劇增相適應的迫切需要。

3 放射診斷普及應用所導致公眾醫療照射不斷增加的放射風險日益引發關注

事物永遠都是“一分為二”的?，F代醫學所利用的X射線等各類電離輻射都是匯集利與害于一身的“雙刃劍”。蓬勃發展的醫學成像技術，無疑極大地有利于廣大公眾的保健體檢和各種疾病診治；與此同時卻又必然不斷增加廣大公眾接受各種醫療照射的機會。醫療照射（medical exposure）主要是專指受檢者（和/或患者）由于各種身體健康檢查需要，和基于自身疾病診斷或治療目的而不得不去接受各類放射診療所產生的醫用電離輻射照射。此類源于施行各類放射診療的醫療照射，是完全不同于放射工作人員所受的職業照射（occupational exposure），只能遵從正當性判斷和防護最優化兩條原則，而不能制定個人劑量限值，已經成為涉及全世界所有公眾的既重要又特殊的一類照射[6,23]。隨著科技進步和社會發展，加上公眾醫療保健需求必然持續不斷攀升，使得醫學成像技術所產生對公眾的醫療照射相應也持續不斷迅速增加。權威的UNSCEAR和國際放射防護委員會（ICRP）反復強調已獲得公認的結論：“醫療照射已經成為全世界公眾所受最大的，并且必將繼續不斷增加的人工電離輻射照射來源”[16,23]。由此引發社會各界對醫用射線技術這把“雙刃劍”可能產生的潛在放射風險的日益強烈關注。

各類放射診療所產生的醫療照射中，占據最大份額的是普及最廣的X射線診斷檢查；而造成群體劑量大的又是其中發展最快的X射線CT。茲根據UNSCEAR近二十多年來先后發表的4本報告書，在表2匯集整理出全世界近些年來，X射線診斷應用的年頻率及其醫療照射所致全世界公眾劑量水平的增長趨勢[16,17]。由表2可見，全世界每年的X射線診斷檢查已增加到三十多億人次；而由此所致全世界公眾的集體年有效劑量和人均年有效劑量均大幅度升高，充分反映迫切需要予以高度關注。

表2　全世界醫用 X 射線診斷所致醫療照射的年應用頻率與劑量水平增長趨勢Tab.2 The development trend for annual application frequency and dose level of medical exposure with increase of medical diagnostic X-ray examination in the world

一般經濟越發達和醫療條件越好的國家及地區，包括醫學成像設備在內的放射診療設備普遍裝備得比較充足，故施行X 射線診斷檢查所產生醫療照射的年頻率增長幅度更為突出。據UNSCEAR的2008年報告書揭示，X 射線診斷的年應用頻率大于1000人次/千人口的已有日本（2432.5），奧地利（1887.2），德國（1641.2），瑞士（1429.1），比利時（1395.6），俄羅斯（1208.9），盧森堡（1193.8），拉脫維亞（1164.0），法國（1055.9），芬蘭（1053.5）等十個國家；而西班牙（958.0）和韓國（928.6）也接近這個水平[17]。這批國家的國民已經達到平均每年做一次以上的X 射線診斷檢查，足見在社會現代化進程中，施行醫療照射的年應用頻率高速增長已經發展到多么可觀的態勢。而其中X射線CT的影響最值得關注，因為正如ICRP第87號出版物所指出：“CT已如此迅速地成為全世界一種最重要的X射線診斷檢查類型”，而“CT檢查可能致使患者受到相對高的劑量”，“CT掃描所致組織吸收劑量（10 mGy ~100 mGy）常?？赡芙咏虺^已知增加癌癥發生概率的水平”[24]。據UNSCEAR報告書的調查統計資料，1991至1996年全世界平均，X-CT掃描檢查約占不包含牙科X射線檢查的各種X射線診斷應用頻率（以每千人口的檢查人次數計）的5%，但在X射線診斷的醫療照射所致全人口集體劑量中卻占到34% 之多[16]。按相同方法比較1997至2007年世界平均概況，X-CT掃描檢查的應用頻率已上升為占X射線診斷總應用頻率的7.2%，而造成集體劑量的份額又增加到占據39.3%[17]。這緣于X-CT掃描檢查應用得越來越廣泛普及，特別是每次CT掃描所致受檢者劑量遠大于普通常規X射線診斷檢查。如表1所示，2007年全世界X-CT裝備數量僅占一般X射線機總數的7.6%；如分母計入牙科和乳腺X射線攝影專用機，只占更小的3.2%。然而CT檢查對公眾集體劑量的增加卻占很突出份額并且持續不斷迅速上升，足見必須強烈地關注X-CT廣泛普及所產生的醫療照射防護問題。

我國的相應發展狀況可用表3和表4反映概貌，這些數據都是根據筆者已完成的大型調查研究課題摘要整理得出的。由表3可見，我國大陸31省份從“六五”到“九五”期間X 射線診斷的平均年應用頻率，雖不及發達國家高，但增長的速度很可觀；而且因人口基數大，年受檢人次數達數以億計則影響面非常廣；例如年頻率1998年比13年前的1985年凈增26.4%；然而實際X 射線診斷檢查的總人次數增加了49.4%，即凈增達0.81億，堪比一個德國的人口總數。而且由表3可見，雖然歷經多年來不斷貫徹實施放射防護標準和大力普及醫療照射防護知識，我國歷史上存在的胸部X 射線透視頻率過高狀況，已經可喜地明顯改觀（胸部透視所致受檢者劑量遠大于同部位的攝影檢查）；但新增的X-CT掃描檢查的應用頻率又迅速增加（見表3、4），給醫療照射防護帶來了新的放射風險問題[18,19]。以發展最快的X-CT為代表，醫學成像技術廣泛普及應用而產生的安全防護問題，必然日益引起全社會各界越來越強烈的關注[25,26]。

表3 我國31省份平均“六五”到“九五”期間X射線診斷應用的年頻率 （人次/千人口）Tab.3 The average annual application frequences of medical X-ray diagnosis in mainland 31 provinces of China (cases per 1000 population)

表4選取2013年新獲中華預防醫學會科技成果獎的上海市“十一五”醫療照射水平的調查研究部分結果，反映上海市近期的X射線診斷、介入放射學和核醫學診斷的年頻率發展概貌[19]。經濟發達的上海市放射診療發展態勢遠高于全國平均水平，已經達到

UNSCEAR劃分的Ⅰ級醫療保健水平[17,19]。與國際趨勢一樣，近幾十年來我國醫學成像技術的迅速發展，導致包括X-CT在內的X射線診斷、核醫學診斷、影像導引介入放射學手術頻率等不斷增加；當然也涵蓋著潛在放射風險的升高[19,27]。

表4 上海市“九五”到“十一五”期間的放射診斷年應用頻率 （人次/千人口）Tab.4 The development of annual application frequency of the Radiodiagnosis and Radiotherapy from the Ninth Five-Year Plan period to the Eleventh Five-Year Plan period in Shanghai　　　　　(cases per 1000 population)

僅從專門摘選列于表1至表4所展示的代表性數據，完全能充分反映全世界和我國近20多年來，醫學成像技術不斷蓬勃發展導致公眾所受醫療照射迅速增加的可觀態勢。除了發生放射事故而造成大劑量照射會引發人體放射損傷的確定性效應（嚴重組織反應）外，一般每次放射學檢查所致受檢者個體的診斷性醫療照射劑量不算大；但對公眾群體而言，一定劑量照射有可能在群體中增加沒有劑量閾值的隨機性效應（stochastic effects of radiation，如誘發癌癥及遺傳效應）的發生概率，這是更加倍受關注的放射風險問題[23]。因此，日益增多的醫療照射，不僅需要嚴格防范發生醫療照射事故，有效保護受檢者（和/或患者）個體的放射安全；更重要的旨在于合理控制醫療照射所致公眾群體的集體劑量，以盡可能減少各類醫用射線誘發癌癥等隨機性效應的發生概率[6,23]。實際上任何公眾成員的一生中，至少因為保健查體就要多次去接受各種醫學成像技術的診斷性醫療照射。顯然，醫療照射防護已經成為現代社會必須大力強化的突出公共衛生課題[26]。可見充分重視加強醫療照射防護，不懈追求實現低劑量成像技術目標以有效控制潛在的放射風險，是發展醫學成像技術和現代醫學面臨的嚴峻挑戰和必然趨勢。

4 追求實現低劑量成像目標是進一步深化多學科復合而促進發展的必然趨勢

4.1 利用醫學成像技術的同時必須重視規避不斷增加公眾醫療照射的放射風險

綜上所述，導致醫學診斷發生革命的醫學成像技術，通過諸多學科相互交叉與復合得以不斷更新發展，對推動醫學科學事業和相關醫療器械產業的迅猛發展做出了重要貢獻。這也是以醫學成像技術為基礎的各類放射診療接連不斷蓬勃發展的緣由。與此同時如表2、3、4所示，又使得廣大公眾所接受的醫療照射不斷顯著遞增，顯然不可避免地存在著醫用射線這把“雙刃劍”帶來的潛在放射風險。面對這個利用放射技術所無法回避的嚴峻挑戰，人們絕對不會“因噎廢食”而放棄利用可產生巨大醫療利益的各種醫用電離輻射技術；于是必須想方設法盡量規避與合理控制其可能產生的放射風險，以竭力追求實現“趨利避害”為宗旨?？萍歼M步和社會發展，必然促使醫學成像技術和現代醫學繼續更加迅猛發展，因而這個特殊的趨利避害問題已經受到全社會越來越強烈的關注而十分突出地顯現出來。為此，除了認真貫徹執行相關的放射防護法規與標準，加強醫療照射的質量保證措施，注重確保安全地利用放射診斷檢查并且有效地防范醫療照射事故外；究其關鍵性問題就是必須聚焦于不懈地追求發展低劑量成像技術；如果不能很好解決這個焦點問題，就會成為阻礙醫學成像技術和放射診療事業乃至現代醫學繼續發展的“瓶頸”。而要竭力追求實現低劑量成像技術目標，務必覆蓋從成像設備源頭的創新研發一直到臨床醫學應用的全部過程。

4.2必須從成像設備研發一直到臨床醫學應用全過程均竭力創新發展低劑量成像技術

醫學成像技術問世以來，尤其是邁入數字化成像的0多年，特別是螺旋CT蓬勃發展的近20余年來，一直致力于不斷提高成像質量以更好地為準確診斷與相關評估提供可靠的依據。優質的醫學成像質量應當包括：更快的成像速度，更高的各種分辨率，更低的偽影噪聲，更寬的掃描與探測范圍，更精細的從形態到功能結構揭示，以及盡可能低的所致受檢者劑量等。而鑒于醫學成像設備自身結構的電子電氣性能固有特點所制約，成像質量與所致劑量又存在著典型的此消彼長矛盾。隨著成像質量的不斷提高和日益廣泛普及應用導致公眾醫療照射劇增，除了繼續加大力度研發與完善能譜成像技術以及多模態分子影像技術外，低劑量醫學成像技術已經成為進一步發展方向的突出聚焦點。然而這個“瓶頸”問題只有依靠從成像設備源頭抓起，直至臨床醫學應用全部過程的各個環節均全面落實才能有效解決。

再舉X-CT為例便于說明，正是通過前述諸多相關學科與專業的不斷密切復合，陸續在改進CT硬件和革新相關軟件方面取得許多進展。例如：著重從源頭X射線管電流/管電壓開拓自動控制（智能）調節技術，改進（乃至革新）探測器性能與準直系統以及適形過濾屏蔽技術，創新變革CT的掃描方式，提高信息采集與傳輸的降噪技術，尤其重點突出更新圖像的迭代重建算法，并妥善處理整個系統的“病態性數據”等，這些技術措施已經使X 射線CT等醫學成像設備朝著低劑量成像方向大大邁進[28-30]。通過一系列CT設備硬件與軟件的技術創新，加上運用個性化掃描技術，甚至可望讓有些CT檢查所致受檢者的醫療照射劑量降低到亞毫希沃特的數量級（即1 mSv以下）[31]。毫無疑問，這對CT等醫學成像設備及其相關醫療器械產業的可持續發展，以及促進整個醫學成像技術和臨床醫學的不斷進步均是彌足珍貴的。

顯然CT等醫學成像設備源頭的低劑量成像技術創新是實現低劑量成像目標十分重要的基礎條件，而臨床醫學應用中的正確與合理使用方法以及質量保證措施同樣非常關鍵。醫學成像設備性能改進和臨床使用方法這首尾兩大關鍵環節對實現低劑量成像目標是相輔相成的，并且還要包括首尾之間的檢測、銷售、安裝、調試、管理等各個環節，全部過程鏈的所有各環節都不能有所偏廢或疏忽。

所有性能再優越的CT等各種醫學成像設備，全都需要臨床實際應用中加強驗收檢測、狀態檢測和穩定性檢測等質量控制，以保持設備總是處于最佳性能的工作狀態下運行；并根據不同檢查對象和目的，有針對性選擇使用恰當的最優化掃描方法及參數（諸如掃描方案、X射線管電流、管電壓、掃描長度、螺距、掃描時間、點片攝影次數及毫安秒等），具體實施最優化的個性化成像檢查。鑒于受檢者的醫療照射防護不能夠像職業照射那樣制定個人劑量限值進行控制，就更必須依靠臨床醫務人員認真進行正當性判斷與掌握好適應證，并嚴格執行醫療照射防護最優化原則[6,23]。放射診斷檢查的醫療照射防護最優化，其精髓與核心就是盡量避免一切不必要照射，并把所致劑量努力貫徹可合理達到的盡可能低原則（as low as reasonably achievable，ALARA）[6,23]?？梢娫诜派湓\斷的年應用頻率不斷攀升的當下，各級有關監督管理部門和臨床醫學界醫務人員的作用至關重要。遵照正當性判斷和放射防護最優化兩條原則去正確使用和合理施行放射診斷檢查，不僅是規避放射風險所必需；同時還能有效抑制直至杜絕濫用CT等醫學成像技術，糾正浪費資源的“過度醫療”等錯誤傾向。

4.3實現低劑量成像目標必須進一步深化諸多學科及行業的相互滲透與復合去積極促進

毋庸置疑，堅持不懈追求實現低劑量成像技術是一個包容了設備、操作、技術、管理、觀念等諸多方面因素，并且是需要諸多部門與行業、諸多學科領域與專業人員大力協同攻關的綜合性系統工程[6,19]。醫學成像技術的蓬勃發展，是醫學不斷與核科學技術、計算機技術、醫學物理與工程、電子電氣工程、生物醫學工程、放射防護等諸多相關學科相互滲透與復合、密切交叉與融合的豐碩成果，追求實現低劑量成像目標更必須仰仗相關各學科專業和各行業部門之間進一步密切交流與有機融合。有關各方彼此溝通更深入地相互了解具體需求，才能有利于促進協調一致地圍繞著低劑量成像這個共同目標進行有的放矢的攻關，從而推動從成像設備研發一直到臨床醫學使用全部過程的全面技術革新。

醫學成像設備要取得有所創新的研發，絕對不只是電子電氣工程、計算機技術、醫學物理與工程等研發工程師的事情，非常需要相關研發工程技術人員深入了解臨床醫學實際應用的具體需求和醫療照射放射防護原則的具體內涵。反之，臨床醫務人員必須熟悉并全面掌握醫學成像設備硬件與軟件的性能特點而運用自如。在這兩方面良性互動中，尤其需要強調都注重轉變觀念[32]。從而做到緊密結合臨床實際并基于個性化醫療原則選取恰當成像技術方案與操作參數，既保證設備運行于最佳狀態，又用最佳的操作技術方案，確保施行最優化的低劑量成像技術。舉個心臟CT檢查的例子，為更好避免臟器運動偽影以提高分辨率，必須臨床實踐中根據患者心律等具體狀況，恰當地選擇使用設備合適的心電門控掃描技術等。近些年來國內外的臨床醫學實踐業已證明，CT低劑量技術可以取得良好醫療效果[33]。總之，只有成像設備研發一直到臨床醫學應用全過程中相關各方的深入溝通與融合，才能有效促進實現低劑量成像技術目標。由此可見，當下十分迫切需要深化醫學與前述諸多各相關學科及行業的進一步復合。

4.4必須有關業界和全社會不斷提高醫療照射防護意識以有效推動實現趨利避害

筆者把低劑量醫學成像技術的目標總結歸納為：必須突出地強調正確使用和合理施行確有正當理由的成像檢查，努力實現以其所致受檢者（和/或患者）最佳的低劑量去獲取最有利于診斷與評估的優質醫學影像，既有力保證提高診斷水平和醫療質量，又有效保護受檢者個體和合理控制公眾群體的潛在放射風險。與此同時必然促進整個放射診療事業、現代醫學和相關醫療器械產業都更好地發展。

“正確使用和合理施行”涵蓋了設備的低劑量技術創新和臨床使用中切實能把握發揮其性能，并且需選擇運用恰當的個性化檢查操作方案。而何謂“確有正當理由”的成像檢查？此乃根據醫療照射防護的正當性判斷原則，以受檢者個體的臨床實際需要和施行該成像檢查的適應證而判斷確定[6,23]。又為何提“最佳的低劑量”呢？因為醫療照射防護的特殊性決定了不是以劑量的絕對大小為唯一衡量指標，只一味機械地求最低劑量可能反而造成不能獲取準確診斷依據卻成為不必要的照射。診斷檢查的醫療照射防護最優化的核心就是盡量避免一切不必要照射，并貫徹ALARA原則切實力求所致受檢者的劑量為可合理達到的盡可能低[6,27]。在此特別強調指出，絕對不允許在臨床應用中，僅僅片面顧及到所謂追求成像圖像的“完美”而導致施予受檢者不合適的過高劑量。臨床應用中需要提倡醫務人員正確理解“接受適度噪聲”的新觀念，從而把握好操作方法以確保施行給予受檢者最佳的低劑量，即必須遵照ALARA原則在成像質量與所致劑量之間進行最優化匹配而恰當權衡[34]。由此可見，全面正確地理解低劑量成像技術目標的內涵十分重要。這必然關系到有關業界和全社會都必須不斷增強醫療照射防護意識，才能轉變觀念共同齊心協力追求實現低劑量成像技術目標。在現代醫學已經轉入到社會-心理-生物醫學模式，以及積極倡導“循證醫學”和個性化醫療的當下，解決這個課題尤其具有重要的現實意義和推廣價值。

不斷更新發展的醫學成像技術，堪稱為醫學與諸多相關學科以及科學原理與工程技術密切復合的成功典范，是近代社會發展和科技進步的豐碩成果。突破影響其繼續進一步發展的“瓶頸”而致力于追求實現低劑量成像技術目標，是合乎科學發展規律的必然趨勢，也稱得上是時代賦予的光榮使命。為此，必須大力倡導并推動有關業界直至全社會都普遍提高醫療照射防護意識；切實依靠諸多相關學科與專業的深入交叉融合，依靠諸多相關部門與行業的緊密通力合作；不斷推動從醫學成像設備的創新研發生產一直到臨床醫學應用全部過程，都竭力朝著低劑量成像技術目標的更高水平推進；從而在更好發展放射診療事業、現代醫學科學和相關醫療器械產業的同時，讓電離輻射技術的醫學應用真正地實現趨利避害而造福于民。

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Promoting the Development of Low-Dose Medical Imaging Technology through Multidisciplinary Integration

ZHENG JunZheng
National Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100088

Coincided with the discovery of X-ray for 120 years, this paper systematically reviews the progress and prospects the trend of medical imaging technology begun with the X-ray diagnosis hereby. Especially in the past forty years, the integration of medical and nuclear science, computer technology, medical physics, electrical and electronic engineering, biomedical engineering, radiation protection and many other related disciplines, has made the digital medical imaging technology become an essential means of modern medicine throughout the world. However, the rapid development of radiodiagnosis and wide spread applications alsoincrease the medical exposure of the public while making their outstanding contributions, and their potential radiation risks have aroused an increasing concern to the public. Therefore, efforts have to pay throughout the whole process started with the innovation development of medical imaging equipment and lasted by the clinical medical application in order to realize the low-dose imaging technology. To reach the goal of low-dose medical imaging technology, further integrations of the related multidiscipline are still needed to be promoted.

medical imaging technology; low-dose; digitization; radiodiagnosis; radiological protection of medical exposure

R144

A doi 10.11966/j.issn.2095-994X.2015.01.01.01

2014-12-25；

2015-02-10

鄭鈞正，研究員，博導；研究方向：電離輻射劑量學、醫學物理、醫療照射、放射醫學與防護、核安全等。1965~1993年任職于中國醫學科學院 放射醫學研究所；此后到中國疾病預防控制中心 輻射防護與核安全醫學所；現受聘客座于清華大學、復旦大學、首都醫科大學 等多家單位。 電子郵箱：zhengjunzheng@sina.com

引用格式：鄭鈞正.多學科復合促進發展低劑量醫學成像技術[J].世界復合醫學, 2015 , 1(1): 03-10.