CT 检查中低X 射线剂量技术的应用分析

何荣兴，赵晓晓，覃浩玲

（中山大学附属第一医院东院放射科，广东 广州）

0 引言

CT 指的是电子计算机对人体进行的断层扫描。CT 在临床上拥有快速扫描、具有良好的空间分辨率和密度分辨率的优点，可精准显示病灶的大小、形态、位置及与邻近血管、脏器结构间的解剖关系。因此CT 扫描适于疾病检查的种类相对比较多[2]。

影响CT 剂量的因素很多，包括设备的硬件部分，扫描程序的设置，具体包括X 线管电流、管电压、扫描时间、螺距、X 射线能量的分布情况、扫描仪的几何尺寸、准直器的大小、探测器的效率、探测单元信号收集系统的电子噪声以及图像的重建技术和后处理方法等等。在众多种参数中，CT 成像图像噪声是评价图像质量的重要指标，临床上在为患者扫描时，图像信号收集系统的运行效率以及电子噪声受CT 剂量的影响。剂量下降太低时，当噪声高到一定程度时，图像将不能满足临床诊断。因此，在实现低剂量的同时也要满足诊断要求，本次对低X 射线剂量应用于CT 检查技术的可行性和发展进行分析探讨，具体分析如下。

1 探究低剂量螺旋CT 扫描的意义

众所周知，在CT 检查过程中会有大量的辐射产生，对患者的身体产生较大危害。有研究显示，临床上此类检查中，射线剂量普遍的比标准值偏高，存在一部分无效射线的辐射情况，所谓无效射线就是指一些无必要的多余的射线量[3]。近些年已经有学者提出，为了每一位受检者的身体健康，减少辐射量在检查中产生的副作用，应严格控制检查中的扫描射线剂量。尤其是对儿童进行此类检查的时候，具有相对严重的危害性，因为青少年儿童对这种射线反应比较敏感，受检者的细胞分裂表现的比较快，生命周期比较长。患者的DNA 受此影响比较大，据不完全统计，受检者每接受一次扫描可引发出现恶性肿瘤概率提高1/500[4]，有研究者通过对恶性肿瘤的发病原因调查发现，大约0.6%-3.2%的肿瘤均是因影像检查期间电离辐射而形成[5]。这显然已成为医疗行业急需解决的问题，同时对医疗行业提出了更高的要求。

2 优化设备系统、性能

首先，我们可以尝试优化设备性能来实现低剂量扫描，因而设备是实现低剂量扫描的基础。在机器安装时，生产厂家为保证成像质量，更多的是能够让设备的密度分辨率、空间分辨率以及信噪比都可以到达最佳状态来获得高质量图像，因此设置的扫描剂量参数往往较高，而临床要求影像质量能满足诊断即可。因此，要想实现低剂量的扫描检查，可以从设备系统设计上进行优化参数，这种办法在临床上具有关键性的指导意义。图像分辨率与X 射线探测器的宽度和集合探测效率成正比关系，受探测器的宽度、X 摄管焦点大小等因素的决定和影响[6]。为了有效的降低射线剂量，使成像效果达到更佳，通过对过滤器和准直器的优化使用以及X 线管的优选设计，就可以降低信号收集系统中存在的电子噪音，并且能减少伪影和噪音，还可以有效的提高软组织边缘锐利度，这样既保证了CT 扫描图像的质量，也降低了CT 检查对患者身体的无效辐射剂量，从而大大减少了对受检者的身体危害。

3 优化 CT 扫描参数

NAIDICH 等[7]于1990 年首先提出低剂量CT 扫描的概念，降低管电流是最常用的降低辐射剂量的方法，能够有效降低受检者所接受的辐射剂量。在CT 设备不变的情况下，螺旋CT 与辐射剂量有关的因素包括管电压、管电流、螺距、扫描时间、扫描视野、Z 轴扫描覆盖范围、扫描次数等[8]。对放射剂量进行减少，其主要通过降低管电压、增大螺距、降低管电流，控制扫描视野来实现。临床上，每个患者的身体素质不同、个体化差异比较大，所以，笔者认为在进行检查时可调整个性化参数，从而有效降低扫描中X 射线的剂量，减少对患者的无效辐射。临床上常规扫描中，图像质量跟CT 重建算法、后处理技术和过滤技术有关，不同的技术均可以影响图像的清晰度和信噪比。对扫描视野的合理选择也可以有效的减少检查中出现的不必要辐射剂量。

3.1 控制扫描视野和Z 轴扫描覆盖范围

扫描视野越小空间分辨率和时间分辨率越好，而且能有效的降低辐射剂量； 剂量长度乘积( Dose Length Product，DLP) 表示X 线CT 容积辐射剂量与Z轴方向扫描长度的乘积。因此减少在Z 轴扫描覆盖的范围也可以有效的减少辐射剂量。

3.2 增大螺距

多层螺旋CT 在整个扫描容积范围内的平均射线剂量与螺距的关系是: 容积CT 剂量指数( CTDIVOL) 等于加权 CT 剂量指数( CTDIW ) 与螺距（Pitch）比值，也就是说，X 的剂量和螺距是成反比关系的，如果扫描检查中其他的扫描条件相同，理论上螺距的增大扫描时间也更快，可以使剂量降低。但是扫描过程中多层螺旋CT 和单CT 的螺距使用存在差异，所以增大单层CT 螺距不仅能够实现降低其剂量的效果，而且可以提高图像和噪声的一致程度，儿童扫描中价值更大。不过在多层螺旋CT 扫描中，再采用以上方法去增大螺距，毫安和噪声也会加大，就会增宽层面敏感度轮廓曲线，则会导致图像z 轴上的空间分辨力下降，从而降低图像的清晰度和质量[5]。综合以上所述，这种情况下需谨慎使用螺距增大的方法来降低其剂量。

3.3 降低管电压

管电压主要决定X 射线的质，也影响了X 射线的量。管电压越高，相应的X 射线的穿透力则越强 ，光子数量越多。需要重视的是：X 射线剂量和X 线管电压成平方反比关系。在临床扫描中，通过降低管电压产生的噪声比降低管电流产生的噪声更多。临床上使用的管电压会相对保持固定，选择降低KV 值的范围不多，降低 X 射线的剂量，在临床上管电压的效果不如管电流明显。相关研究表明，低管电压X 射线束能量可以增加碘造影剂的增强程度，并可以增强周围组织与血管的强化对比程度，有增强的组织结构对比将降低噪声，并可以减少射线剂量或注射对比剂的总量。所以可以使用低电压工作模式对一些血管CT 成像进行协助诊断，也可使用低管电压技术探测患者钙化情况，研究发现，不影响判断钙化积分准确率的情况下可以减少50%左右的X射线剂量[9]。

3.4 降低管电流

因管电流量与辐射剂量间呈线性关系，故在保持KV 不变的情况下降低mAs，从而降低辐射剂量[9-10]。在临床中操作管电流相对容易，并且能更有效的降低射线剂量。但降低管电流也会导致图像噪声比的增加和密度分辨率降低，图像的细节会显示欠佳。有研究表明，在对肾结石的诊断上，标准扫描方案和低剂量扫描方案相比较差异并不大[10]，却可以降低一半左右的X 射线。因此最好使用毫安调整方法来减少剂量。所以即便是相同的毫安值下针对不同受检者的检查所产生的噪声也有显著差异。在临床使用中，毫安的绝对值不适合作为研究标准，扫描条件的标准应该与噪声比和图像噪声等图像质量一致。显然，低噪声可以使图像质量更好，但对患者的X 射线剂量也会增加。反过来，要想通过高噪声来减少其剂量则必须用降低图像的清晰度去实现。在检测过程中对管电流的局部要求具有一定的局限性，并且局部图像噪声的增加可导致整体图像清晰度和固定电流扫描相似。所以还需要根据不同患者的重量及体型来科学的进行调整诊断扫描过程中的参数选择。

4 临床可行性

目前，CT 检测在大部分的发达国家中已被列入医源性照射形成的关键因素，近年来，越来越多的低剂量CT 扫描被广泛用于临床。CT 扫描在各部位的特点也不尽相同：（1）呼吸道和肺部：要想诊断肺部病变通常方法是观察周围的正常组织，肺部病变属于低密度病变受噪声影响较小，所以减少X 射线剂量只会降低图像的清晰度。通过对肺中结构模拟，这种低剂量检查一般在筛选或对特定物质追踪上应用。正常剂量和低剂量的运用不存在实质性的差异，但减少剂量4/5 后，图像质量影响不大。低X 射线剂量螺旋CT 扫描已成为气道病诊断的关键方法，主要应用在对气管内的评估等。如对于患者胸部进行扫描时，肺为天然高对比组织，在一定范围内降低管电流，不影响病变与周围正常肺组织的对比。临床上更加多见的是应用低剂量进行高对比器官扫描[11]。（2）五官：解剖结构特别，图像密度分辨率随着扫描条件的减少而改变，但是图像的空间分辨率影响不大，因此可以在临床中应用低X 射线剂量检查。（3）心脏：由于螺距和辐射剂量之间成反比例关系，所以在常规检查中心脏成像使用的辐射剂量比较高。临床上，通常选择低X 射线剂量用于收缩期检查，且有效控制过滤和电流可以将扫描剂量减少约50%[12]。并且对心脏动脉期扫描也逐步在临床上推广使用。（4）脑：研究中主要评估脑内的相关数据，对于成年脑梗死、颅脑外伤、脑出血病人，因颅内结构的改变增加了脑组织对比，为低剂量扫描提供了可能。相关研究表明，300mAs 扫描与低剂量100mAs 扫描出的图像并不影响诊断脑部疾病，只是图像噪声较大，低剂量对图像清晰度无影响。（5）鼻窦：鼻窦和肺部一样具有良好的天然对比度，为低剂量扫描奠定了基础。儿童鼻窦炎是一种非常常见的耳鼻喉科疾病。CT 扫描是检查儿童鼻窦炎的重要方法。照射过度的话可以导致晶状体透明度显著降低，严重者甚至会出现白内障的状况。因此，在保证图像满足诊断要求的前提下，有效降低CT 的扫描条件对于降低儿童的辐射剂量具有重要意义。（6）腹部和盆腔：低剂量螺旋CT 在对腹部疾病检查中也有应用，因组织对比度差异小，低剂量螺旋CT 通常用于急腹症和泌尿系结石，还可筛查和诊断胃或结肠病变,因肠腔内的低密度气体影与息肉、癌肿对比鲜明，低剂量CT 成像也可明确诊断。

综上所述，根据人文科学和医学伦理的要求进行科学严谨的调整。在临床应用低X 射线剂量之前，应首先设计仪器以满足医疗需求，并且检查过程确保图像质量。CT 检查的应用需要根据检查部位，个体差异和受试者的设备差异正确的选择低剂量CT 扫描。低X 射线剂量技术在CT 检查中的应用为临床诊断和治疗提供了良好的成像依据，既确保了检查图像的清晰度及准确度，又能够在减少辐射剂量的同时保护了球馆，延长其寿命，值得推广。