低剂量螺旋CT扫描技术研究进展

陈武新

（广西医科大学第四附属医院/柳州市工人医院，广西柳州545005）

低剂量螺旋CT扫描技术研究进展

陈武新

（广西医科大学第四附属医院/柳州市工人医院，广西柳州545005）

体层摄影术，螺旋计算机；体层摄影术，X线计算机；辐射剂量；低剂量；CT；辐射；综述

1987年，西门子推出了世界上第一台螺旋CT，开启了螺旋CT扫描时代。随着科学技术与医疗水平的飞速发展，螺旋CT也得到不断改进。多排螺旋CT的出现，更大大提高了扫描速度、时间分辨率及空间分辨率，保证了图像的高质量[1]。但随之而来的是大曝光量与辐射剂量给患者带来的更大医源性辐射伤害[2-3]。1990年，最早就有报道提出低剂量CT概念，即在保持其他扫描参数不变与保证图像诊断要求的前提下，通过降低管电流来减少辐射量[4]，但当时并未引起重视。近年来，随着公共放射卫生防护意识的不断提高，低剂量CT的研究和应用逐渐受到更多关注。

1 低剂量螺旋CT扫描的意义

CT利用X射线对人体的穿透作用为诊断提供影像资料，应用CT扫描可为疾病定性提供确切的影像学信息，但X射线同时也会对人体产生一定危害，进而升高致癌概率[5-7]。临床研究表明，过量的X射线辐射可诱发乳腺癌、肺癌、甲状腺癌等[8]。据不完全统计，CT检查仅占世界范围内所有放射学检查的5%，但其辐射剂量却占所有放射学检查剂量的34%[9]。最新研究报道指出，受检者接受的X射线辐射剂量每增加1 Sv，癌症发生率将上升4.1%[10]。因此，随着螺旋CT扫描技术的应用，CT所造成的医源性辐射伤害已成为严重医疗问题与社会问题，降低CT剂量已势在必行[11]。

近年来，伴随螺旋CT技术的进步，使得低剂量CT扫描成为可能。适当低剂量螺旋CT扫描相较于常规剂量螺旋CT扫描，二者在成像分辨率、清晰度等方面均无明显差异。国际放射防护委员会（ICRP）提倡，X射线检查应该遵循实践正当性与防护最优化原则。首先，低剂量螺旋CT扫描在很大程度上降低了辐射带来的风险与危害；同时，CT血管成像时使用低剂量螺旋CT扫描可降低含碘对比剂的使用量和注射流率，从而减少易产生对比剂肾病的特殊人群（年老体弱者、心功能不全者、高危患者等）因注入对比剂而引发的不良反应；另外，该技术还可降低CT球管、探测器的损耗，降低CT使用成本[12]。

2 螺旋CT降低辐射剂量的方法

在CT设备不变的情况下，与辐射剂量有关的因素包括管电流、管电压、螺距、曝光时间、扫描视野、Z轴扫描覆盖范围等，其中应用最多的是降低管电流的低剂量扫描技术。具体降低螺旋CT辐射剂量的方法如下。

2.1 降低管电流 管电流量和辐射剂量间呈现线性相关，故可在保持管电压不变的状况下降低管电流量，进而降低辐射剂量[13]。管电流量降低后X射线光子数量减少，而量子噪声增加，导致图像密度分辨力降低。管电流量降低主要影响低对比分辨力，造成低对比组织（肝脏、脑等）的图像质量出现明显下降；但对高对比分辨力的影响则很小，高对比组织（肺、骨等）的图像质量受其影响不大。该方法也是目前降低辐射剂量的主要方法[14-15]。国际上目前较为公认的用于肺部检查的管电流在25～35 mA。一般认为腹部CT扫描小于200 mA即是低剂量，部分学者认为管电流20～50 mA为临床理想使用范围[16]。对此，目前的CT生产厂商也从此出发，研发出以调整管电流量为主的螺旋CT，使受检者的辐射剂量降低了20%～50%。

2.2 降低管电压 管电压既影响了X射线的量，更决定了X射线的质。管电压越高，相应的X射线的穿透力则越强，光子数量越多（图1）。由曝光量公式E=K（V）mAs，可知X射线量和管电压的n次方之间呈正比。管电压下降后可促使减少辐射剂量，但X射线质量也随之降低，使得吸收的辐射比例上升，受检者接受的X射线辐射剂量与图像质量之间的关系遭到破坏，使图像质量降低[17]。故在低剂量螺旋CT扫描上，通过降低管电压来减少辐射剂量可行性并不高。

图1 X射线的光子数量与光子能量关系

2.3 增加螺距 若在其他扫描条件不变的情况下，使螺距增加，则可减少患者受辐射剂量。但由于螺距增加，则层面敏感性曲线变宽，导致图像于Z轴上的空间分辨力随之下降。故通过增加螺距的方式以降低辐射剂量可行性也不高。

2.4 减少扫描次数 目前的高分辨率CT（HRCT），使用薄层（1～2 mm）扫描和高分辨率算法（一般为骨算法）重建图像的检查技术，使原先可能对受检者进行多次扫描减少为只扫描1次，即可技术处理重组出质量一样的各种图像。

3 低剂量螺旋CT扫描的主要临床应用及进展

3.1 低剂量螺旋CT在肺部的应用 目前，胸部低剂量螺旋CT扫描的研究较为完善，由于胸部有良好的自然对比度，相比其他低对比组织，X射线吸收率较低，因而较适合使用低剂量螺旋CT扫描[18]。肺癌是世界范围内恶性肿瘤中最常见的，其病死率是癌类相关死亡中最高的[19]。自20世纪90年代中后期开始，日本的几所大学及研究机构开始在普通人群肺癌筛检中使用低剂量螺旋CT，美国也将其用来筛查肺癌高危人群，结果显示，低剂量螺旋CT与胸部X线片普查比较，能检出更多的肺癌，尤其是早期肺癌，低剂量螺旋CT扫描既可降低X射线剂量，也可保持CT检查的敏感度，为早期肺癌筛查和诊断开辟了一条新的途径[20]。此外，Zwirewich等[21]对低剂量HRCT（40 mAs）的研究指出，同常规剂量HRCT（140～200 mAs）比较，低剂量螺旋CT能提供出完全相同的影像信息，而空间分辨率及图像质量并未明显下降；陈瑜凤等[22]降低管电流至20 mAs后对肺内小结节进行观察，结果显示，低剂量螺旋CT扫描的有效剂量仅为常规剂量的22%，2种剂量CT扫描得出的结果并无差异。而随着多层CT技术的进步，对肺内微小结节目前几乎可做到无遗漏。目前，低剂量研究主要在胸部创伤骨折、肺癌的早期筛查，肺内感染性病变，肺内结节病[23]的定期追踪，创伤肺及石棉肺的定期检查等方面。

3.2 低剂量螺旋CT在腹部的应用 腹部结构复杂、脏器多，其CT检查常需要分期多次扫描，受检者接受的X射线辐射剂量较大，且盆腔扫描会扫描到生殖腺区域，由此可见，在腹部应用低剂量螺旋CT很有必要[24]。由于降低管电流量会引起密度分辨率下降，使得腹腔实质性脏器的观察欠佳，故低剂量螺旋CT扫描在腹部的应用主要为急腹症。常规剂量CT扫描在急腹症的诊治中应用价值高，但辐射量大，故使用受到限制。有研究使用低剂量CT扫描与腹部X线平片2种方式检查可疑急腹症，结果显示，低剂量CT与腹部X线平片比较更为准确、敏感，而且低剂量CT的剂量指数（CTDI）仅为常规剂量的17.6%[23]。低剂量螺旋CT还可发现消化道穿孔患者的少量气体；对急性胰腺炎患者，虽不能明确显示胰腺实质密度和分辨坏死性胰腺炎与单纯性胰腺炎，但对胰腺增大、腹腔积液与肾周筋膜增厚都有很好的提示。低剂量螺旋CT在腹部疾病诊断中的阳性征象包括胆囊结石，胆道结石，泌尿结石，输尿管扩张，肾盂积水，胰腺增大，肠管扩张积气、积液，肾周筋膜增厚，腹腔积气、积液等。目前，对于腹部低剂量扫描条件尚无统一定论，不过一般认为中上腹部无骨性结构影响时，选择40 mA即可发现病变，对于盆腔因受骶骨、髂骨等影响的，X射线会有明显衰退，可将管电流增至80 mA[25]。

另外，低剂量螺旋CT对腹部肿瘤的检查也有应用，有研究对胸腹部肿瘤经调节管电流进行低剂量螺旋CT扫描时，发现在管电流减少到84%时，仍可检出肿瘤病变，管电流为60 mAs时，剂量减少和图像质量最为合理，此时辐射剂量为标准时的50%[26]。欧阳林等[27]也指出，低剂量螺旋CT完全可用于筛查和诊断胃或结肠病变，低剂量CT结肠成像中肠腔内的低密度气体影与息肉、癌肿对比鲜明，可明确诊断，表明低剂量螺旋CT将有更为广泛的应用前景。

3.3 低剂量螺旋CT在五官中的应用 CT已逐渐成为鼻窦病变术前的必备检查。常规CT扫描提供高质量的图像时，也增加了受检者受辐射量，尤其是目前鼻窦病变的不断增加及发病低龄化程度越来越严重，受检者的受辐射水平需引起重视。鼻窦部与肺部一样，拥有良好的自然对比度，由此为鼻窦部低剂量CT扫描奠定了基础。张洪标等[28]控制管电流行鼻窦部低剂量CT扫描，成年组采用50 mAs，少年组采用40 mAs，结果显示，其辐射剂量分别下降68.5%～71.2%和72.8%～73.4%，而图像噪声虽可见有所增加，但可通过调整窗位、窗宽等来弥补，并不影响诊断。随着医疗技术越来越进步，进行眼眶CT检查的人也更多，眼眶内各组织较大的密度差为低剂量CT提供可能，而如何减少晶状体这个X射线高敏器官的受辐射量成为值得探讨的问题[29-30]。王刚等[31]研究认为，当管电流为50 mAs时，低剂量CTDI为标准剂量扫描时的50%，此时剂量减少和图像质量最合理。

3.4 低剂量螺旋CT在儿科的应用 儿童处于生长发育旺盛期，细胞更新的速度和比率远高于成年人[32]，对射线的敏感度是成年人的10倍多[33]，故降低辐射剂量对于儿童来说更为重要。汪萍等[34]对13岁以下儿童进行低剂量螺旋CT头颅扫描，结果显示，控制管电流为80mAs或100 mAs则能减少儿童在检查时的受辐射量，同时又可保证图像质量，完全满足临床诊断的要求。成年人头颅对比分辨率低，管电流降低时会影响到图像质量，而婴幼儿的颅骨与脑组织发育未完全，组织密度没有成年人高，颅骨、脑组织与脑室系统之间自然对比度极佳，故低剂量螺旋CT在婴幼儿头颅中的应用效果显著。此外，由于婴幼儿各器官尚未发育成熟，尤其是眼晶体、性腺、甲状腺、血液等对射线敏感的器官系统在受到过量放射线照射时易使癌症的发生概率大幅升高。故对于婴幼儿来说，对其颅脑进行CT扫描时，低剂量螺旋CT是不二选择。

4 低剂量螺旋CT扫描技术的发展局限和研究前景

部分医生认为，低剂量螺旋CT扫描技术会使扫描图像噪声和伪影增加故而难以保证图像质量，同时国家和医学影像学专业内还无关于低剂量螺旋CT扫描技术的规范和量化标准，以上两点使得低剂量螺旋CT扫描技术目前尚未广泛开展。国内低剂量螺旋CT扫描技术研究基础较薄弱；研究方法也比较粗糙和单一；临床应用研究也有局限性，缺乏公认可行的评价指标、评价方法。另外，低剂量螺旋CT扫描技术的研究涉及方面很多，比如一个单位、一家医院无法完成系统研究，需要进行多中心研究；同时影像科医生进行低剂量螺旋CT扫描技术的临床应用也需卫生部门行政领导与其他科室医生的理解、配合与支持。

但是，低剂量螺旋CT扫描有其独特的优点∶通过降低受检者的CT辐射剂量，进而减少医源性辐射伤害；对高对比组织的图像质量影响甚小，完全能满足诊断要求，甚至提高了早期肺癌筛查的敏感性；也利于对CT球管、探测器的保护等。随着人们公共放射卫生防护意识的不断提高，对放射线剂量问题愈加关注，对低剂量螺旋CT扫描研究的深入，有理由相信，在低辐射剂量和高质量图像间能寻得一个最佳点。

综上所述，随着螺旋CT应用的日益广泛，受检者的辐射危害越来越受到关注。低剂量螺旋CT扫描虽然可使图像噪声有所增加，但图像质量与常规剂量CT扫描相当，在适应范围与合适扫描参数条件下仍能满足诊断要求，且能显著降低受检者的CT辐射剂量，有效减少因盲目追求高清图像所带来的不必要的辐射危害，故更加符合放射影像学检查对辐射防护的要求，值得推广应用。

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∶2015-01-16

∶2015-02-25）

∶陈武新（1969-），男，广西柳州人，主管技师，主要从事放射医疗技术的研究；E-mail∶chenxinwulz@163.com。

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.13.013

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：1009-5519（2015）13-1963-03