CT 檢查中低X 射線劑量技術(shù)的應(yīng)用分析

何榮興，趙曉曉，覃浩玲

（中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院東院放射科，廣東 廣州）

0 引言

CT 指的是電子計算機對人體進行的斷層掃描。CT 在臨床上擁有快速掃描、具有良好的空間分辨率和密度分辨率的優(yōu)點，可精準(zhǔn)顯示病灶的大小、形態(tài)、位置及與鄰近血管、臟器結(jié)構(gòu)間的解剖關(guān)系。因此CT 掃描適于疾病檢查的種類相對比較多[2]。

影響CT 劑量的因素很多，包括設(shè)備的硬件部分，掃描程序的設(shè)置，具體包括X 線管電流、管電壓、掃描時間、螺距、X 射線能量的分布情況、掃描儀的幾何尺寸、準(zhǔn)直器的大小、探測器的效率、探測單元信號收集系統(tǒng)的電子噪聲以及圖像的重建技術(shù)和后處理方法等等。在眾多種參數(shù)中，CT 成像圖像噪聲是評價圖像質(zhì)量的重要指標(biāo)，臨床上在為患者掃描時，圖像信號收集系統(tǒng)的運行效率以及電子噪聲受CT 劑量的影響。劑量下降太低時，當(dāng)噪聲高到一定程度時，圖像將不能滿足臨床診斷。因此，在實現(xiàn)低劑量的同時也要滿足診斷要求，本次對低X 射線劑量應(yīng)用于CT 檢查技術(shù)的可行性和發(fā)展進行分析探討，具體分析如下。

1 探究低劑量螺旋CT 掃描的意義

眾所周知，在CT 檢查過程中會有大量的輻射產(chǎn)生，對患者的身體產(chǎn)生較大危害。有研究顯示，臨床上此類檢查中，射線劑量普遍的比標(biāo)準(zhǔn)值偏高，存在一部分無效射線的輻射情況，所謂無效射線就是指一些無必要的多余的射線量[3]。近些年已經(jīng)有學(xué)者提出，為了每一位受檢者的身體健康，減少輻射量在檢查中產(chǎn)生的副作用，應(yīng)嚴(yán)格控制檢查中的掃描射線劑量。尤其是對兒童進行此類檢查的時候，具有相對嚴(yán)重的危害性，因為青少年兒童對這種射線反應(yīng)比較敏感，受檢者的細(xì)胞分裂表現(xiàn)的比較快，生命周期比較長?；颊叩腄NA 受此影響比較大，據(jù)不完全統(tǒng)計，受檢者每接受一次掃描可引發(fā)出現(xiàn)惡性腫瘤概率提高1/500[4]，有研究者通過對惡性腫瘤的發(fā)病原因調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大約0.6%-3.2%的腫瘤均是因影像檢查期間電離輻射而形成[5]。這顯然已成為醫(yī)療行業(yè)急需解決的問題，同時對醫(yī)療行業(yè)提出了更高的要求。

2 優(yōu)化設(shè)備系統(tǒng)、性能

首先，我們可以嘗試優(yōu)化設(shè)備性能來實現(xiàn)低劑量掃描，因而設(shè)備是實現(xiàn)低劑量掃描的基礎(chǔ)。在機器安裝時，生產(chǎn)廠家為保證成像質(zhì)量，更多的是能夠讓設(shè)備的密度分辨率、空間分辨率以及信噪比都可以到達最佳狀態(tài)來獲得高質(zhì)量圖像，因此設(shè)置的掃描劑量參數(shù)往往較高，而臨床要求影像質(zhì)量能滿足診斷即可。因此，要想實現(xiàn)低劑量的掃描檢查，可以從設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計上進行優(yōu)化參數(shù)，這種辦法在臨床上具有關(guān)鍵性的指導(dǎo)意義。圖像分辨率與X 射線探測器的寬度和集合探測效率成正比關(guān)系，受探測器的寬度、X 攝管焦點大小等因素的決定和影響[6]。為了有效的降低射線劑量，使成像效果達到更佳，通過對過濾器和準(zhǔn)直器的優(yōu)化使用以及X 線管的優(yōu)選設(shè)計，就可以降低信號收集系統(tǒng)中存在的電子噪音，并且能減少偽影和噪音，還可以有效的提高軟組織邊緣銳利度，這樣既保證了CT 掃描圖像的質(zhì)量，也降低了CT 檢查對患者身體的無效輻射劑量，從而大大減少了對受檢者的身體危害。

3 優(yōu)化 CT 掃描參數(shù)

NAIDICH 等[7]于1990 年首先提出低劑量CT 掃描的概念，降低管電流是最常用的降低輻射劑量的方法，能夠有效降低受檢者所接受的輻射劑量。在CT 設(shè)備不變的情況下，螺旋CT 與輻射劑量有關(guān)的因素包括管電壓、管電流、螺距、掃描時間、掃描視野、Z 軸掃描覆蓋范圍、掃描次數(shù)等[8]。對放射劑量進行減少，其主要通過降低管電壓、增大螺距、降低管電流，控制掃描視野來實現(xiàn)。臨床上，每個患者的身體素質(zhì)不同、個體化差異比較大，所以，筆者認(rèn)為在進行檢查時可調(diào)整個性化參數(shù)，從而有效降低掃描中X 射線的劑量，減少對患者的無效輻射。臨床上常規(guī)掃描中，圖像質(zhì)量跟CT 重建算法、后處理技術(shù)和過濾技術(shù)有關(guān)，不同的技術(shù)均可以影響圖像的清晰度和信噪比。對掃描視野的合理選擇也可以有效的減少檢查中出現(xiàn)的不必要輻射劑量。

3.1 控制掃描視野和Z 軸掃描覆蓋范圍

掃描視野越小空間分辨率和時間分辨率越好，而且能有效的降低輻射劑量； 劑量長度乘積( Dose Length Product，DLP) 表示X 線CT 容積輻射劑量與Z軸方向掃描長度的乘積。因此減少在Z 軸掃描覆蓋的范圍也可以有效的減少輻射劑量。

3.2 增大螺距

多層螺旋CT 在整個掃描容積范圍內(nèi)的平均射線劑量與螺距的關(guān)系是: 容積CT 劑量指數(shù)( CTDIVOL) 等于加權(quán) CT 劑量指數(shù)( CTDIW ) 與螺距（Pitch）比值，也就是說，X 的劑量和螺距是成反比關(guān)系的，如果掃描檢查中其他的掃描條件相同，理論上螺距的增大掃描時間也更快，可以使劑量降低。但是掃描過程中多層螺旋CT 和單CT 的螺距使用存在差異，所以增大單層CT 螺距不僅能夠?qū)崿F(xiàn)降低其劑量的效果，而且可以提高圖像和噪聲的一致程度，兒童掃描中價值更大。不過在多層螺旋CT 掃描中，再采用以上方法去增大螺距，毫安和噪聲也會加大，就會增寬層面敏感度輪廓曲線，則會導(dǎo)致圖像z 軸上的空間分辨力下降，從而降低圖像的清晰度和質(zhì)量[5]。綜合以上所述，這種情況下需謹(jǐn)慎使用螺距增大的方法來降低其劑量。

3.3 降低管電壓

管電壓主要決定X 射線的質(zhì)，也影響了X 射線的量。管電壓越高，相應(yīng)的X 射線的穿透力則越強 ，光子數(shù)量越多。需要重視的是：X 射線劑量和X 線管電壓成平方反比關(guān)系。在臨床掃描中，通過降低管電壓產(chǎn)生的噪聲比降低管電流產(chǎn)生的噪聲更多。臨床上使用的管電壓會相對保持固定，選擇降低KV 值的范圍不多，降低 X 射線的劑量，在臨床上管電壓的效果不如管電流明顯。相關(guān)研究表明，低管電壓X 射線束能量可以增加碘造影劑的增強程度，并可以增強周圍組織與血管的強化對比程度，有增強的組織結(jié)構(gòu)對比將降低噪聲，并可以減少射線劑量或注射對比劑的總量。所以可以使用低電壓工作模式對一些血管CT 成像進行協(xié)助診斷，也可使用低管電壓技術(shù)探測患者鈣化情況，研究發(fā)現(xiàn)，不影響判斷鈣化積分準(zhǔn)確率的情況下可以減少50%左右的X射線劑量[9]。

3.4 降低管電流

因管電流量與輻射劑量間呈線性關(guān)系，故在保持KV 不變的情況下降低mAs，從而降低輻射劑量[9-10]。在臨床中操作管電流相對容易，并且能更有效的降低射線劑量。但降低管電流也會導(dǎo)致圖像噪聲比的增加和密度分辨率降低，圖像的細(xì)節(jié)會顯示欠佳。有研究表明，在對腎結(jié)石的診斷上，標(biāo)準(zhǔn)掃描方案和低劑量掃描方案相比較差異并不大[10]，卻可以降低一半左右的X 射線。因此最好使用毫安調(diào)整方法來減少劑量。所以即便是相同的毫安值下針對不同受檢者的檢查所產(chǎn)生的噪聲也有顯著差異。在臨床使用中，毫安的絕對值不適合作為研究標(biāo)準(zhǔn)，掃描條件的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該與噪聲比和圖像噪聲等圖像質(zhì)量一致。顯然，低噪聲可以使圖像質(zhì)量更好，但對患者的X 射線劑量也會增加。反過來，要想通過高噪聲來減少其劑量則必須用降低圖像的清晰度去實現(xiàn)。在檢測過程中對管電流的局部要求具有一定的局限性，并且局部圖像噪聲的增加可導(dǎo)致整體圖像清晰度和固定電流掃描相似。所以還需要根據(jù)不同患者的重量及體型來科學(xué)的進行調(diào)整診斷掃描過程中的參數(shù)選擇。

4 臨床可行性

目前，CT 檢測在大部分的發(fā)達國家中已被列入醫(yī)源性照射形成的關(guān)鍵因素，近年來，越來越多的低劑量CT 掃描被廣泛用于臨床。CT 掃描在各部位的特點也不盡相同：（1）呼吸道和肺部：要想診斷肺部病變通常方法是觀察周圍的正常組織，肺部病變屬于低密度病變受噪聲影響較小，所以減少X 射線劑量只會降低圖像的清晰度。通過對肺中結(jié)構(gòu)模擬，這種低劑量檢查一般在篩選或?qū)μ囟ㄎ镔|(zhì)追蹤上應(yīng)用。正常劑量和低劑量的運用不存在實質(zhì)性的差異，但減少劑量4/5 后，圖像質(zhì)量影響不大。低X 射線劑量螺旋CT 掃描已成為氣道病診斷的關(guān)鍵方法，主要應(yīng)用在對氣管內(nèi)的評估等。如對于患者胸部進行掃描時，肺為天然高對比組織，在一定范圍內(nèi)降低管電流，不影響病變與周圍正常肺組織的對比。臨床上更加多見的是應(yīng)用低劑量進行高對比器官掃描[11]。（2）五官：解剖結(jié)構(gòu)特別，圖像密度分辨率隨著掃描條件的減少而改變，但是圖像的空間分辨率影響不大，因此可以在臨床中應(yīng)用低X 射線劑量檢查。（3）心臟：由于螺距和輻射劑量之間成反比例關(guān)系，所以在常規(guī)檢查中心臟成像使用的輻射劑量比較高。臨床上，通常選擇低X 射線劑量用于收縮期檢查，且有效控制過濾和電流可以將掃描劑量減少約50%[12]。并且對心臟動脈期掃描也逐步在臨床上推廣使用。（4）腦：研究中主要評估腦內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，對于成年腦梗死、顱腦外傷、腦出血病人，因顱內(nèi)結(jié)構(gòu)的改變增加了腦組織對比，為低劑量掃描提供了可能。相關(guān)研究表明，300mAs 掃描與低劑量100mAs 掃描出的圖像并不影響診斷腦部疾病，只是圖像噪聲較大，低劑量對圖像清晰度無影響。（5）鼻竇：鼻竇和肺部一樣具有良好的天然對比度，為低劑量掃描奠定了基礎(chǔ)。兒童鼻竇炎是一種非常常見的耳鼻喉科疾病。CT 掃描是檢查兒童鼻竇炎的重要方法。照射過度的話可以導(dǎo)致晶狀體透明度顯著降低，嚴(yán)重者甚至?xí)霈F(xiàn)白內(nèi)障的狀況。因此，在保證圖像滿足診斷要求的前提下，有效降低CT 的掃描條件對于降低兒童的輻射劑量具有重要意義。（6）腹部和盆腔：低劑量螺旋CT 在對腹部疾病檢查中也有應(yīng)用，因組織對比度差異小，低劑量螺旋CT 通常用于急腹癥和泌尿系結(jié)石，還可篩查和診斷胃或結(jié)腸病變,因腸腔內(nèi)的低密度氣體影與息肉、癌腫對比鮮明，低劑量CT 成像也可明確診斷。

綜上所述，根據(jù)人文科學(xué)和醫(yī)學(xué)倫理的要求進行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)整。在臨床應(yīng)用低X 射線劑量之前，應(yīng)首先設(shè)計儀器以滿足醫(yī)療需求，并且檢查過程確保圖像質(zhì)量。CT 檢查的應(yīng)用需要根據(jù)檢查部位，個體差異和受試者的設(shè)備差異正確的選擇低劑量CT 掃描。低X 射線劑量技術(shù)在CT 檢查中的應(yīng)用為臨床診斷和治療提供了良好的成像依據(jù)，既確保了檢查圖像的清晰度及準(zhǔn)確度，又能夠在減少輻射劑量的同時保護了球館，延長其壽命，值得推廣。