重视CT临床应用中降低辐射剂量的措施

柳澄 山东省医学影像学研究所 (济南 250021)

0.引言

在CT已经广泛应用于临床，尤其是作为冠心病筛查主要工具后，如何降低受检者的辐射剂量已成为当前最主要的研究方向，各CT制造厂家采取了若干降低辐射剂量的设计，从硬件和软件的改进中，争取最大幅度地降低辐射剂量。除了这些机器的改进之外，如果我们在实际扫描的操作中采取一些相应的措施，也会在保证扫描质量的前提下，降低受检者的辐射剂量。但这些措施常常不为大家所认识。在大家热衷于讨论机器技术改进的同时，我们应当呼吁重视在实际扫描中根据不同的临床诊断需要，采取适当措施，进一步降低受检者的辐射剂量。

1.机器设计中降低辐射剂量的措施

在机器的设计中，可以采用很多先进技术来降低辐射剂量，包括硬件的改革和新软件的设计。当然，前提是保证图像质量。

1.1 硬件的改革

(1)无效射线的屏蔽

CT扫描中，部分射线没有起到成像的作用，把这一部分射线屏蔽掉，是设计上首先采取的措施。例如采用扫描范围两端的屏蔽，阻挡了无效射线对人体的伤害。[1]

在双能量扫描中，高压部分产生的低能谱部分与低压部分产生的低能谱部分重叠，影响了能量图像的质量。能谱纯化技术采用滤线器滤掉高压部分中的低能谱部分，剩余的只是高能频谱部分，不仅由于避免了低能谱部分的重叠大大提高了能量成像的质量，而且由于滤掉了部分射线达到了降低辐射剂量的目的。[2]

(2)降低敏感器官的辐射剂量

对于胸部扫描中，为了避免乳腺的直接照射，当球管旋转至乳腺正上方时，停止曝光，可以节约大约40%剂量。[3]

1.2 软件的改进

软件的改进包括扫描序列的优化和重建算法的改进。

(1)前置门控心血管扫描仅在有效R-R期间内曝光，大大减少了辐射剂量。

2.实际扫描中降低辐射剂量的措施

(2)自动毫安扫描，可以根据身体不同部位密度的不同自动控制管电流的大小，减少了低密度部位的辐射剂量。

(3)自动电压扫描，可以根据患者的体重指数，自动选择不同电压，避免体重指数较小的患者接受过度辐射。

(4)迭代算法的引入，由于可以明显降低噪声，应用后可在保证图像质量的前提下，降低30%～70%的剂量。迭代算法的不足是产生的平滑效果可能掩盖部分病理改变，例如迭代算法的比例过高容易模糊纤细血管壁的硬化斑块。因此，在不同器官的扫描中，如何掌握迭代算法的比例，将是一项必须进行的研究。

(5)灌注扫描程序的优化，根据动脉期变化迅速、静脉期变化平缓的特点，优化扫描点的选择，使得总的扫描次数大大减少，从而降低总的辐射剂量。有作者应用间隔扫描模式和常规灌注模式（无间隔扫描）对两组患者进行了灌注扫描，对各种灌注参数（包括脑血流量( CBF) 、血容量( CBV) 、平均通过时间( MTT) ）采用t 检验进行两组间的比较，同时计算两组的辐射剂量进行比较。结果表明，两组间CBF、CBV 及MTT差异均无统计学意义(P 值均> 0. 05) 。辐射剂量常规组DLP 为2361. 92 mGy•cm, 间隔组为803.04 mGy•cm, 比常规组降低66%。[4]

2.1 减少不必要的辐射

(1)严格掌握扫描范围

在实际的扫描中，如果严格控制扫描范围，避免非感兴趣区域的扫描，可以大大降低辐射剂量。例如，在针对胸部的扫描中，扫描区域的下缘位于肺底最下缘是最恰当的。针对肝脏的扫描，常规扫描范围下缘位于肝右叶下缘即可，没有必要再延长。这些在实际操作中，只要加以注意，严格界定扫描区域的上下缘就可以达到效果。

(2)适当减少增强后的重复扫描次数

很多脏器在增强扫描中需要多次延迟扫描，直至显示其特征性表现。在实际操作中，不一定非要延迟到规定的次数，一旦显示其病理特征，则可以中止。例如怀疑肝血管瘤时，有时候，门静脉期就已经确定其性质了，就没有必要进行下一次的延迟扫描了。

(3)充分利用图像后处理技术，尽量减少扫描次数

MSCT可以进行各向同性扫描，利用这些数据，可以重组成任意角度的图像，这些图像的质量与原始扫描图像的质量一样。例如眼眶这样需要多方位图像的扫描部位，就可以仅仅进行常规轴位扫描，冠状位和矢状位图像可以用MPR图像来替代原来需要再次扫描才能获得的图像，大大降低了患者接受的辐射剂量。

2.2 避免敏感器官的辐射

(1)应用MSCT可以任意次数图像后处理的优势，在扫描中避开敏感器官：例如，常规颞骨扫描中，为了良好显示一些解剖结构，需要用听眦线作为扫描平面，但是这样，眼眶就被包括在扫描区域内，而我们并不需要观察眼眶内的结构。采用枕眶线（枕骨大孔后唇上缘与眶上缘的连线）的扫描角度，使眼眶位于扫描范围之外，这样就避免了眼球直接接受辐射。MSCT的颞骨扫描是各向同性扫描，可以利用图像数据重新进行所需角度的MPR处理，既能获得需要的角度的图像，又避免了眼球这类对辐射非常敏感的器官受到直接辐射。[5]

(2)敏感器官的屏蔽：甲状腺、儿童性腺这一类腺体对辐射极其敏感，在扫描中，我们可以用屏蔽的方式遮盖这些敏感部位，使其免受直接辐射。例如，在胸部的扫描中，用含铅的领带包绕颈部，屏蔽了外来射线。可以用铅衣遮盖儿童的性腺，使其在相应部位（髋关节等）的扫描中避免直接辐射。

2.3 以诊断标准要求图像质量，优化扫描程序，降低辐射剂量

(1)关于CT图像质量评价标准

在CT检查中诊断要求所表述的影像标准有两种，即诊断学影像和物理学影像标准。

物理学影像标准是通过物理学方法进行测量，它们包括图像像素的噪声、低对比分辨力和空间分辨力、线性、CT值的均匀性和稳定性、层厚和剂量参数。它是从事CT工作的单位实施的质量保证程序，以保持CT性能处在最佳状态。物理学影像标准被定义为常规检验。

诊断学标准包括解剖结构显示能力的评价和病理特征突出两个方面。解剖结构显示能力的评价是对显示不同正常组织之间的差别，使其能够被明确辨认的能力的评价；以及显示正常组织与病变组织之间的差别，以保证病变组织的检出能力的评价。病理特征显示能力的评价，是指对能够显示不同病变的特征性影像改变，以判断病变组织性质能力的评价。例如，在针对肝癌的CT增强扫描中，图像质量的高低取决于是否能在动脉期显示肿瘤有肝动脉供血，而不是密度分辨力和空间分辨力的数值。

因此，在影像诊断过程中，对图像质量的要求，更重要的是诊断学的标准。有些时候，在没有达到物理学标准的情况下，就可以满足诊断要求，此时没有必要过分强调物理学的标准。例如，有时有的图像尽管背景噪声较大，但是解剖结构清晰可辨，不影响诊断，此时我们应当容忍适当背景噪声，以尽量降低受检者的辐射剂量。

即使是同样的扫描部位，由于不同的诊断要求，诊断学的标准也是不一样的。例如，同样是胸部扫描，有的是肿瘤筛查，目的是早期发现肺内的病灶。有的则是已经发现病灶，CT扫描的目的是鉴别病灶的性质。同样是腰椎扫描，有的是为了检出椎间盘的异常，有的则是为了检出骨肿瘤的存在，而随着目的的不同，对图像质量的要求也不同。前者是为了检出软组织的改变，后者则是为了检出骨结构异常。如果我们能够根据检查目的和对显示解剖结构的要求差异制定不同的扫描参数组合，就有可能尽可能地降低患者的辐射剂量。(2)以诊断要求为标准，实行个体化扫描程序，有效降低辐射剂量

在本身具有天然高对比的器官扫描中，可以降低剂量，虽然噪声增加，但并不影响相应解剖结构的观察。最典型的应用就是用于肿瘤筛查的低剂量肺部扫描和颞骨扫描。

对于肺窗图像，肺纹理（血管、支气管）与肺实质之间已经具有非常高的密度分辨力，因此在大幅度降低管电流之后，肺内异常密度的改变不会因此而无法显示，这对于肺部体检来说是一项非常适当的扫描方法。最近，有研究在体重小于等于75Kg的患者，胸部增强CT扫描中把电压降至80Kv，管电流在小于60Kg的患者组用135mAs，60～75Kg的患者组用180mAs，虽然噪声有所增加（从12Hu增加到了20Hu和24Hu），图像质量分析结果表明，80Kv组与常规（120Kv，90mAs）组比较，无统计学差异。[6]另一项关于胸部CT扫描的研究分别采用120kv、100kv、80Kv对3组患者进行了胸部扫描。用4个解剖结构（肺、纵隔、胸膜和胸壁）和7个病理改变（肺气肿、肺结节、肿块、肺不张、磨玻璃样变、实变和支气管扩张）的显示能力作为评价图像质量的标准，用7个病理改变（肺气肿、肺结节、肿块、肺不张、磨玻璃样变、实变和支气管扩张）结果显示，对于4个正常解剖结构的显示，3组无统计学意义的差异。对于7种病理改变的对照，120Kv组与100Kv组无统计学意义的差异。120Kv组与80Kv组比较，仅在显示磨玻璃样变和支气管扩张两个方面存在有统计学意义的差异。与120Kv组比较，100Kv组和80Kv组的辐射剂量分别降低了15.36% 和 43.57%。[7]

颞骨的结构与其他部位不同，主要是皮质骨与空气组成，因此，具有很高的密度分辨力，研究者应用体模测量辐射剂量，结果表明，当mA值由380降低至160时，CTDI由(47.8±2.7)mGy降至(20.1±2.0)mGy。两组辐射剂量差异有统计学意义(P<0．01)。应用上述两组参数组合对两组患者进行了实际扫描。对轴位、冠状位和斜位图像总共选择了12个解剖结构进行质量评分，结果显示两组图像对这些解剖结构的显示能力，未见有统计学意义的差异(P>0．05)。[8]

在结肠充气扫描检出息肉的一项研究中，作者利用气体与肠壁和息肉之间具有天然高对比的优势，把管电流从200mA降低到50mA，CTDI从12.34mGy降低到7.64mGy，息肉检出率保持一样。[9]

(3)应用低千伏进行血管疾病的扫描可以降低辐射剂量

由于碘在原子序数排列中的特性，在CT增强扫描中，电压越低，血管内密度与周围组织密度的对比度就越高，测量的CT值也越高。利用这个特性，可以在以血管病变为目的的CT扫描中，应用低千伏参数，既能增加血管与周围组织的对比度，又可以大幅度降低辐射剂量。

在一项针对胸主动脉的CT增强扫描研究中，作者选择BMI小于30、心率小于100次/分的患者，把管电压降低到100Kv，与常规120Kv组进行比较，结果显示低电压组的分辨力（Hu/mm）、测量的主动脉内的CT值都高于常规电压组，信噪比虽然低于常规电压组，量化评分结果却没有统计学差异。由于同时应用了前瞻性门控（常规电压组应用的是回顾性门控），二者结合起来降低辐射剂量80%左右（从26.2 ± 6.0 mSv 降到 2.9 ± 0.5 mSv）。[10]

另一项关于低电压CT增强扫描进行肺动脉成像与肺动脉栓塞检查的研究中，扫描参数中的管电压从140Kv降低到100Kv，肺动脉的CT值低电压组明显高于常规电压组，对段动脉和亚段动脉的可评价显示率也明显高于常规电压组。而辐射剂量CTDIvol从 10.4 mGy降低到3.4 mGy。[11]

2.4 充分利用宽探测器的优势，应用步进扫描减少辐射剂量

由于是床位固定的扫描，不会有重复辐射，轴扫图像在质量相同的前提下，与螺旋扫描比较，辐射剂量明显减低。步进式扫描结合前瞻性门控可以大幅度降低心血管成像中的辐射剂量已经得到了证明。[12]如果我们在宽探测器（大于等于8cm）的机器上，对非心血管扫描同样应用步进式扫描，也一定能够在保证图像质量的前提下，大幅度降低辐射剂量。已经有医院开始进行这一项研究。作者设计了非螺旋扫描（轴扫）和螺旋扫描两种方法，对在图像质量相同的前提下，二者辐射剂量的对照。设计螺旋扫描参数为：120Kv，50mA，螺距0.75；轴扫也是120Kv，50mA。结果显示，直接轴位图像的两组图像质量比较，无统计学差异（t=-1.749，P>0.05）;MPR图像的质量二者亦无统计学意义的差异（t=-0.771，P>0.05），螺旋扫描的DLP为（36.70±1.99）mGy.cm,轴扫的DLP为（29.02±1.38）mGy.cm.。证明轴扫与螺旋扫描相比，在图像质量相同的前提下，的确可以大幅度降低辐射剂量。[13]对于装备了宽探测器的机器，步进式扫描特定部位很可能成为一个降低辐射剂量的有效措施。

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