多层螺旋CT电离辐射的探讨

徐志荣 徐 汀 李 晶 杨舒波 李朝伟

随着多层螺旋CT成像技术的不断发展，从4层螺旋CT到8层、16层、32层、64层及双源CT相继出现，256层、320层CT也投入了应用。目前，CT诊断装备已普及到县级医院，临床诊断越来越依赖于CT，CT的利用率也越来越高。CT扫描速度的不断提高致使单位时间内接受检查的患者数量大幅增加，从而导致CT电离辐射人群基数加大，同时一些新成像技术的应用(如心脏CT、全身扫描)，使得CT电离辐射剂量随之增加。在以往的20年里，全世界CT检查量平均增幅达8倍，国内超过12倍(据中华医学会影像技术学会专家发布)。CT电离辐射与安全防护越来越受公众的广泛关注。

1 多层螺旋CT电离辐射的特性

CT检查属于X射线检查的一种，而X射线又属于电离辐射，在其对人体作用的过程中所产生的生物效应可造成对人体的伤害。CT一次扫描的辐射剂量，除扫描层面内的剂量外，扫描范围外的区域也存在相当的散射线剂量。

1.1 多层CT的多排探测器阵列

多层CT具有多排探测器阵列，采用第三代CT几何学特性，即探测器与X线管一起旋转，可进行快速扫描和大范围容积扫描。多层CT均采用滑环机架，当X线管围绕受检者作360o旋转时，螺旋扫描的转速最快可达0.33 s/每圈。多层CT的主要优势在于能同时扫描多层进而能更充分地利用X线管所产生的辐射，并可有效减少扫描一定容积所需要的时间。每次投入运行的旋转能够覆盖超大探测器阵列长轴超过40 mm，如256层CT，其探测器阵列长轴覆盖范围将达到128 mm。这将极大提高Z轴的空间分辨力，而不会增加扫描时间。Z轴分辨力的改善对多平面图像重建和三维图像重建有重要意义。

多层螺旋CT具有密度和空间分辨率高、扫描速度快、扫描容积大等优越性。采集的数据实现了X、Y、Z三个方向上的各向同性，可提高造影剂的利用率。加之其利用血管扫描自动跟踪技术，使被检部位增强效果达到一致，避免因患者血液循环快慢或操作者对延时扫描时间判断失误而影响图像的强化效果。多层螺旋CT扩展了CT的临床应用范围，把CT从单纯形态学诊断向功能性诊断推进了一步，如脑和肺的灌注成像、动态心脏功能分析等。

1.2 多层螺旋CT的电离辐射

多层螺旋CT的电离辐射来源为：①CT机头漏射线；②CT机头构件散射线；③射野内物体散射；④射野外物体散射；⑤X射线引起空气电离,产生多种射介产物,如臭氧等。64层螺旋CT扫描电离辐射剂量:人体头部平均毫安秒为189.4 mAs，CT剂量指数(CT DIvol)为47 mGy;鼻窦为95 mAs，22.5 mGy；眼眶为74.3 mAs，17.9 mGy；颌面部为100 mAs，22.5 mGy；颞骨为144.6 mAs，44.7 mGy；颈部为131.3 mAs，16.3 mGy(用美国模体实验室的Catphan 500模体和瑞典奥利科公司的Solidose 400剂量仪检测得到上述CT剂量指数结果)。

2 CT电离辐射的危害

电离辐射是指原子核从一种结构或能量状态转变到另一种结构或能量状态过程中释放出的微观粒子流，可以使物质引起电离或者激发。CT检查的X射线辐射剂量相对较高，甚至已经超过我们已知的癌症发生率增加的阈值水平。一次胸部CT检查相当于约300张胸部X射线平片的剂量。儿童1岁时接受CT辐射患癌症死亡的危险性是0.18%(腹部CT)和0.07%(颅脑CT)，两者都高于因接受自然本底辐射患癌症的病死率。多层螺旋CT的辐射剂量要高于非螺旋CT，其原因是螺旋CT因扫描方式的不同，会产生对成像无用而对人体有影响的辐射(产生于螺旋扫描的起始段和结束段)，以及由于某些特殊检查的需要(如冠脉血管造影等)使用了小螺距等，都不同程度地增加了患者在CT检查中的辐射剂量。一次多层螺旋CT冠脉血管造影相当于约700张胸部X射线平片的剂量。

2.1 CT扫描辐射对人体的影响

CT扫描时辐射对人体的影响不同于常规X射线摄影。在X射线摄影中，从球管发出的射线束进入人体并通过人体后出来到达成像介质，整个过程X射线强度的衰减是持续性的，并且只有一个体表面接受X射线。而CT扫描时X射线球管是围绕患者360o旋转，被成像的平面各个方向都接受了X射线，其X射线剂量的分布在人体表面各个角度都是均等的，它围绕人体成像平面的辐射剂量由于X射线的入射方式，还形成了体表和中心的差别，其剂量差的比值一般是2:3和1:3。CT电离辐射的风险：DNA双螺旋结构打破是导致细胞影响的关键性损伤，辐射诱导突变基因或从双螺旋结构打破畸变增多可能最终导致癌症。

2.2 辐射剂量学中的量有效剂量

辐射剂量学中经常使用的量为有效剂量E：是辐射所致人体健康危害的评价量，即根据辐射类型和组织类型加权后的器官剂量。有效剂量的定义为人体各组织或器官的当量剂量乘以响应的组织权重因子后的和。其表示式为：

E=ΣHT·wT

HT是人体各组织T所受的当量剂量，wT为组织或器官T的组织权重因子，描述了不同器官、组织对全身总危害的贡献，它是组织T的随机性效应相对危险度。单位J·kg-1，专用名称为希[沃特]，符号为Sv。

X射线作用于机体后引起的生物效应受辐射性质(种类和能量)、X射线剂量、剂量率、照射方式、照射部位和范围的影响；同时，也与年龄、性别、健康情况、精神状态、营养等程度有一定的差异；还存在人体各组织对X射线照射的感受性差异(见表1).

表1 全身急性照射可能产生效应的当量剂

3 多层螺旋CT电离辐射安全防护及新技术

3.1 CT电离辐射安全防护的目的

保障受检者和放射工作者及其后代的健康和安全，防止发生有害的非随机性效应，应将随机效应的发生率限制到可接受的水平。基本原则：包括辐射实践的正当化、防护水平最优化、个人剂量限值。辐射实践的正当化，是指医学影像学的放射检查必须具有适应证，避免给患者带来诊断和治疗负面效应的辐射。辐射防护最优化，是指在保证患者诊断和治疗效益的前提下，所实施的辐射照射剂量应尽可能地保持在合理的最低水平。

3.2 CT电离辐射防护的基本方法

(1)时间防护：对于相同条件下的照射，人体接受的剂量与照射的时间成正比。因此减少接受照射的时间，就可以明显减少吸收剂量。

(2)距离防护：对于点放射源，如果不考虑介质的散射和吸收，在相同方位角的周围空间所产生的直接照射剂量与距离的平方成反比，即距离点放射源越远，人体接受的剂量越少。

(3)物质屏蔽：射线与物质发生作用，可以被吸收和散射，即物质对射线有屏蔽作用。

3.3 多层螺旋CT降低电离辐射新技术

(1)由于多层CT薄层图像是因改变重建层厚而获得(传统单层CT是改变扫描层厚)，大大减少了患者接受的X射线照射剂量，同时也延长了球管寿命。

(2)短几何设计，通过减小球管探测器间距而最大限度地提高X射线利用率，降低mAs,同时使图像信噪比增强，通过减小球管负载而使球管寿命延长，降低X射线对患者的辐射量。

(3)全自动智能毫安调节，保证图象质量不变，扫描剂量减少30%～40%。

3.4 医院在辐射防护中的责任与义务

建造合格的建筑，主屏蔽墙设≥2 mm铅当量防护厚度，侧墙壁和天棚设≥1 mm铅当量防护厚度。提供合格的仪器和防护设备，做好设备的质量保证与质量控制。配备合格的人员，持证上岗。

4 结语

CT已成为临床疾病诊断中不可缺少的检查手段,但由于CT扫描采用X射线成像,存在的辐射风险是不可避免的。多层螺旋CT技术不断发展，扫描速度更快，CT技术实现了最佳的图像分辨率，并通过各种安全防护功能和扫描模式降低辐射剂量，以及根据患者的具体需求为其进行基础调整和调节剂量。然而，CT辐射致癌的可能性比以往认为的更大，应该加倍重视过量使用CT所给人们带来的辐射危害。

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