绿色CT微辐射时代的到来
2018-6-29 来源：不详 浏览次数：次世界上平均每人年的辐射暴露剂量约为2.4mSv，19.7%（0.6mSv）来自医疗辐射。国际放射防护委员会认为，每增加1mSv将增加5-10万的恶性肿瘤发病率，而1.5-2%的肿瘤患者可能由CT辐射所致。联合国科学委员会关于核辐射影响的科学委员会报告认为，CT检查在影像学检查所占比为5%，而CT剂量在放射学检查剂量所占比达到34%多。
我们知道，衡量射线医学效应的单位是sieverts（Sv），从放射线的生物损伤大小比较的角度，人们一般使用它的千分之一mSv这个单位。举个例子，如果天然本底辐射每年对个人的平均辐射剂量约为2.4mSv/年，那么，对公众年平均有效剂量限值仅为1mSv/年，而辐射工作人员年平均有效剂量限值为20mSv/年。
美国对放射从业者5年辐射剂量限值统计为mSv，其中任何一年不超过50mSv。数据显示，增加癌症风险的年剂量是mSv，每增加10mSv则死于癌症的几率将增加1/。而短期受mSv辐射会出现呕吐、腹泻、脱发、皮肤损伤甚至致死。
随着放射检查所带来的辐射危害日益突出，关于低剂量CT检查的研究成为热门。最优化低剂量的原则是用最低的放射剂量获得合适图像质量以用于准确诊断，即在保证图像质量的基础上，采用尽可能低辐射剂量。
年Naidich等首次提出低剂量CT的概念，即获得满足诊断需要图像的最小管电流值。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，提高了早期肺癌筛查等的敏感性，利于对CT球管、探测器的保护等均是低剂量CT优点。
如何降低辐射剂量CT放射剂量的影响因素主要包括两个：CT机自身设置情况和成像参数。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。
降低管电流：与辐射剂量之间呈线性相关，主要影响低对组织比分辨力；
降低管电压：X射线量呈指数相关，减弱射线穿透力，影响声噪和对比度，主要应用于血管成像；
增加螺距：缩短扫描时间，降低辐射剂量，产生螺旋伪影的概率增大，Z轴空间分辨力下降；
减少扫描期相：虚拟平扫技术，空间分辨力略低，仍可满足诊断，主要应用于腹部。
低剂量CT（LDCT）的主要临床应用（一）低剂量CT在肺部的应用：
低剂量CT常用于体检及肺癌筛查，其优势表现在：良好的自然对比度，X射线吸收率较低，较适合使用低剂螺旋CT扫描，能发现X片死角如纵隔、肺门、橫膈重叠部位的肿块。目前为止，肺部是低剂量CT应用最广泛、成熟的部位。
同时，低剂量CT在在肺结节筛查中也发挥着不同寻常的作用，例如常规剂量：80～mAs没有迭代重建技术：kVp、30～50mAs；而联合新一代迭代重建技术：~kVp、低于30mAs，肺结节检出率由0.2%增加到40-60%。
低剂量CT在肺结节筛查中的适用范围包括：单纯肺部结节灶随访、特殊部位如肺结核病灶复查，疗效观察、肺癌随访复查、癌症患者排除肺转移。低剂量CT检出早期肺癌占85%；10年生存率80%；在无症状人群中早期检出肺COPD、冠状动脉钙化的发现、肺间质性病变、甲状腺病变、乳腺结节等。
然而，在肺结节筛查中的应用中，依然存在一些争议，首先是肺癌假阳性过高非钙化结节的检出率在基线LDCT为9%～66.7%，年度复查LDCT为8%～42%，肺癌检出率在基线CT仅为0.4%～3.7%，年度复查CT为0.2%～2.2%。其次是过度诊断产生额外的费用，影响筛查效率，但与胸片比较，LDCT的过度诊断率小于17%。最后是过度治疗和长期追踪的辐射暴露，据了解，其平均辐射剂量为0.61～1.50mSv。
（一）低剂量CT在腹部的应用：
低剂量CT在腹部应用的必要性主要表现在：使用非低剂量CT检查辐射危害风险更大，因其包含多个对射线敏感的器官，并且增强检查扫描范围长、扫描期相多，腹部CT在CT检查所致肿瘤中占48%，其应用之广不得不引起重视。其存在问题在于软组织之间的密度差异很小，影像的密度分辨力更容易受到噪声的影响，扫描范围大且包含多期相重复扫描。
低剂量CT同时也运用于空腔脏器，其实质脏器密度差很小，更易受到相对增大的噪声的影响，使信噪比降低。而比较常见的应用为胆囊结石，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。
低剂量CT在腹部应用的研究领域相当之广，比如：泌尿系统CT成像、CT结肠成像以及急腹症的诊断等方面。
而对于腹部的低剂量，国内还没有达成整体的专家共识，基本共识主要在采取合适扫描范围、减少扫描期相、调节基本参数（管电流、管电压、螺距，以及降低管电压可以使高原子序数的物质如碘、骨骼等的CT值增高、低管电压扫描尤其适用于体型瘦小、BMI偏小的成人和儿童病人）等方面来降低辐射剂量。
从上面的图1-1、1-2、1-3和表2中，我们可以看出：当腹部CT在管电压不变的情况下，降低管电流，结石直径≥3mm，剂量减低75%并不影响诊断效能。
在其他扫描条件不变情况下，适当降低管电流对腹部CT图像质量影响不大。
对比以上图片2-1、2-2、2-3、3-1、3-2和表3，当腹部CT降低管电压后辐射剂量降低了56.8%，对比剂用量减少，且各脏器对比效果更好。
（三）低剂量CT在头颈的应用：
低剂量CT在头颈应用的必要性主要表现为：头颈包含多个对射线敏感的器官，如果剂量达到0.5-2.0Gy可致角膜浑浊，＞5Gy将可能导致放射性白内障，＞0.3Gy将可能导致慢性甲状腺炎。其优势在于，有良好的自然对比度，而其困难表现在对线束衰减的程度较低，产生影像噪声较小。
（四）低剂量CT在鼻窦的应用：
鼻窦病变的不断增加及发病低龄化程度越来越严重，鼻窦CT扫描成为术前常规，低剂量CT的必要性也表现的越来越明显。年《中华放射学杂志》推荐在鼻窦中使用的剂量数值为：成人管电压～kV，管电流50～mAs。虽然目前用于鼻窦CT中，低管电流应用最多，但最佳剂量仍需大宗病例及更客观评价。
从上图4-1、4-2和表4中我们可以发现，当其他条件一定时，管电流在48mAs时观察最佳，然而四组之间观察效果并无明显差异。
而图5和参数表5中，当管电压降至70kV，辐射剂量可降低61%，图像质量虽稍下降，但并不影像诊断效能。
（五）低剂量CT在眼眶的应用：
我们知道，晶状体、角膜、玻璃体对射线极其敏感，cGy是致晶状体损伤的最低辐射剂量，而眼眶各组织结构存在较大密度差，空间分辨力高，年《中华放射学杂志》推荐CT在眼眶中使用的剂量数值为：成人管电压～kV，管电流50～mAs。
从上图6和表格6中我们可以得出，CT检查辐射剂量可降空间较大，软组织及眶骨病变选择80kV、50mA扫描不影响诊断，辐射剂量较常规扫描降低了约92％，若只观察眶周骨折时，辐射剂量甚至可以降至更低。
（六）低剂量CT在耳部的应用：
颞骨解剖结构具有天然高对比度，图像噪声虽增大，但不影响解剖结构的显示，年《中华放射学杂志》推荐推荐CT在耳部使用的剂量数值为：成人管电压～kV，管电流～mAs。低剂量CT基本能够满足对中耳炎、颞骨病变、外伤性骨折、先天性耳畸形筛查及耳蜗植入的诊断要求。
从上图7和表格7中我们可以看出，在管电压降至kV、管电流降至70mAs条件下，剂量降至1/6，图像质量依然合格。
（七）低剂量CT在心脏冠脉的应用：
据年WHO的数据显示，全球万人/年死于心血管疾病，占死亡原因31%，其中冠心病约占万人/年。心电门控CT平扫作为筛查冠心病首选的非创伤性检查方法，其亚毫米薄层及小螺距重叠扫描，辐射剂量显著高于全身其他部位的检查。
相较前瞻性心电门控轴位扫描及前瞻性心电门控大螺距扫描，常规的回顾性心电门控螺旋扫描辐射剂量略大。因此，我们可以根据患者的具体情况，对扫描模式进行选择。
比如，心率慢（一般＜65次／min）且为窦性心律时，推荐使用前瞻性心电门控轴位扫描或前瞻性心电门控大螺距螺旋扫描；心率＞65次／min并为窦性心律时可使用前瞻性心电门控轴位扫描；心律不齐患者，如室性早搏，在配备有自动识别异常心律功能算法的设备也可适当选用前瞻性心电门控轴位扫描；而严重心律不齐的患者则推荐使用回顾性心电门控联合ECG管电流调制／自动管电压调制技术进行扫描。
最新的研究表明，根据患者体型、检查部位选择合适的管电压也成为较科学的方法之一：体重≤70kg，BMI≤25kg/m2，选择80kV管电压；当70kg＜体重≤90kg，25＜BMI≤30kg/m2，选择kV管电压；过度肥胖患者，选用kV管电压；以及推荐使用自动管电压调制技术。对心电门控心血管CT扫描，建议使用ECG管电流调制技术来降低管电流；对非心电门控的心血管CT扫描建议使用自动管电流调制技术。同时，可以增大螺距、缩短扫描长度。
综合使用多种降低辐射剂量的CT技术：新型探测器、前置滤器、迭代重建算法同时对辐射剂量进行有效降低。
（八）低剂量CT在儿童中的应用：
据IAEA9年的报告显示，亚洲儿童CT检查占CT检查总数12.2%，而儿童对射线的敏感度是成年人的10倍多，过度的射线照射严重影响儿童生长发育，并且年龄越小越明显。
在低剂量的调查研究中，研究人员会受小儿配合度低和不同部位、不同年龄组织权重因子不同，以及管理混乱各研究报道数据不一，缺乏统一标准等困难的影响，儿童的剂量优化毫无疑问将成为任重道远的一条路。
儿童患者因为身高与体重、年龄有关，所以其剂量数据很难分析，我们可以用等效于胸片多少次、天然本底辐射多长时间及特定的有效剂量来进行评价，如新生儿一次头颅CT的辐射剂量相当于次胸片的辐射剂，相当于2.5年的天然本底辐射，相应的有效剂量为6mSv；5~10岁儿童一次腹部CT相当于次胸片，1.5年天然本底辐射，相应有效剂量为3.7mSv，1mSv的辐射剂量会使婴幼儿预期寿命期间癌症罹患率增加14%！
从上表8中可以看出，儿童的有效剂量均高于或相当于14周岁以上患者！
据图8所示，层螺旋CT40mAs及30mAs新生儿颅脑扫描可满足临床诊断需求，剂量下降73%、80%。
低剂量CT技术进展（一）迭代重建技术（IterativeReconstruction,IR）：
迭代重建技术是指在整个处理过程中经过若干次迭代，每次迭代将采集到的数据与计算机的投影数据进行比较。通过比较两组图像的不同，对处理图像进行改善。
其主流技术为：自适应统计IR（ASIR，GE）技术、基于模型的IR（MBIR，GE）技术、图像域图像重建技术（IRIS，西门子)、原始数据域IR（SAFIRE，西门子）技术、基于双模式IR（iDose，飞利浦）技术和自适应低剂量IR（AIDR，东芝）技术等。
为在保证影像质量的前提下结合其他低剂量方法降低CT辐射剂量提供了更大的空间，在目前的临床应用及今后的低剂量研究中都很有价值。
（二）自动管电流调节技术（AutomaticTubeCurrentModulation,ATCM）：
基于人体解剖衰减特性的差异，根据射线的衰减变化而自动调整管电流，在X、Y平面或沿着扫描方向（Z轴方向）按照一定算法以最优化的方式控制管电流，或者预先设定一定标准的图像质量，以最小的辐射剂量达到成像目的。
自动管电流调节技术目前的主流技术包括：CAREDOSE4D技术、智能最佳kV扫描技术（CAREkV，西门子）、kV智能决策技术（kV-Assist，GE）、CARECHILD。
据研究显示，现行使用的CT设备几乎都配有ATCM技术，此项技术已经成为辐射剂量管理中非常有效的一种方法。自动管电流调节技术会根据扫描肌体各个部位薄厚程度来自动调节剂量高低。
我们可以从上图9中看出，在不使用CAREkV的情况下，kV档使用率较高；在使用CAREkV后，kV档使用率明显降低，kV及80kV档的使用率增加。
自动管电流调节技术在应用中的成果非常显著：在ATCM可减少剂量15-40%；胸部扫描辐射剂量可减少30.5％；腹部扫描辐射剂量可减少29.7％；胸腹联合扫描辐射剂量可减少28.7％；头颈部CT血管成像扫描辐射剂量可减少18％。
（三）双源技术（dualsourceCT,DSCT）：
在目前成熟的64层CT技术上，由两套球管和相对应的两组探测器构成的两套数据采集系统组成，即在原64层CT基础上增加1套数据采集系统，配有2个金属球管和对应的2个探测器系统，改变了常规一套球管和探测器的传统CT成像方式，这就是双源技术。
其主流技术是5年西门子推出全球首台双源CT、年西门子推出第3代双源CT双能量虚拟平扫。双源技术扫描速度极快，显著提高了心脏冠脉检查的质量和成功率，具备很高的时间分辨率，依据心电图的适应性剂量控制，最大程度地降低了心脏快速运动阶段的放射剂量，而关于DSCT的研究多集中在腹部。
低剂量CT的临床质控低剂量CT的临床质控具体表现为：从临床对低剂量概念的加强，尤其是儿科医生，对于5岁以内的儿童是否有必要多部位扫描；然后是临床监管问题，根据患者的年龄、体重及临床上是否需要扫描的序列、考虑一年之内接受的剂量等制定个体化低剂量规范化扫描制度。
随着CT硬件的发展（探测器，球管）以及CT软件的发展（各种降低剂量的扫描技术及重建算法），使CT扫描明显地降低辐射剂量，我们终于迎来了绿色CT时代，也就是微辐射时代。（作者：初建平，医院教授）
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