CT低剂量技术研究进展

徐列印

【摘 要】医源性辐射越来越被关注,在不影响诊断效能前提下,尽可能降低辐射剂量已成为业界共识.CT低剂量技术相关研究已成为当前热点,笔者就低管电压、自动管电流调制技术及相关影响因素进行综述. 【期刊名称】《华夏医学》 【年(卷),期】2017(030)001 【总页数】4页(P172-175)

【关键词】辐射;低剂量;低管电压;自动管电流 【作 者】徐列印

【作者单位】桂林医学院附属医院放射科,广西桂林541001 【正文语种】中 文 【中图分类】R814.42

随着医疗技术的发展，CT成像在临床诊断与治疗中的价值得到广泛肯定。过去几十年来，CT扫描人次明显增加。2004年的1份报告显示，全世界大约每年有26亿人次进行CT检查，CT检查照射占到总的医疗照射的67%[1]。放射线对人体组织器官的过多照射，特别是对放射线敏感组织或器官的照些，例如甲状腺、性腺等,会诱发癌症。Brenner等[2]2007年报道，美国全部癌症患者中，2%归因于CT检查。因而医源性辐射问题成为当前人们关注的热点问题。2001年首次提出的 “尽可能降低辐射剂量”(as low as reasonably achievable，ALARA)这个概念

已形成了共识[3]。

低剂量CT扫描技术成为近十年来医学领域的研究热点，降低辐射剂量的方法包括降低管电压、管电流、管电流与时间的乘积、增大螺距,减小扫描次数及扫描范围等。在诸多低剂量技术中，低电压及自动管电流调节技术(automatic tube

current modulation, ATCM)是近年来国内外研究的热点，也得到广泛应用[4-5]。笔者将着重从降低管电压及管电流两方面阐述当前研究进展。 1.1 自动管电流调节技术

管电流决定了X线量，管电流越大，X线球管产生的X线量越多，管电流量与CT辐射剂量之间呈线性关系。ATCM原理是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，包括X-Y轴调制和Z轴调制,以获得最佳的X线强度分布，既可以提高射线的利用效率从而降低辐射剂量，又能保证图像质量，在临床已得到广泛应用。Hundt等[6]应用ATCM扫描技术，有的部位扫描总体辐射剂量平均可减少29.4%，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%。Lee等[7]报道，在头颈部CT血管成像检查中，使用自动管电流调节技术可以降低射线剂量18%。Vollmar等[8]报告用ATCM技术行胸部CT扫描时,乳腺辐射剂量减少10%。 1.2 低管电压技术

根据X射线强度公式I=KiZU2 (I：X 射线强度；K：比例系数；i：管电流；Z：阳极靶材料的原子序数；U：管电压。分析可知，X射线强度与管电压平方呈正相关，因而从理论上降低管电压，能更有效地降低患者的辐射剂量。赵小英等[9]采用降低管电压技术对下肢血管CT成像研究结果显示，管电压降为100 KV/80 KV时，辐射剂量分别较120 KV下降35%和65%。但是值得注意的是，降低管电压会减弱射线穿透力，一方面增加线束硬化伪影和图像的噪声，另一方面由于组织吸收的光子数量亦相应减少，导致组织对比度降低。因而限制了低管电压技术的应用范围。

Huda等[10]研究发现,低管电压能增加碘原子光电效应, 提高衰减系数，动脉血管的对比度噪声比会有所提高，弥补了因噪声增大而带来的图像质量的降低，因此,在各种CTA检查中，应用低管电压技术降低辐射剂量不失为最佳选择。 1.3 低电压联合ATCM技术

低电压联合ATCM也是当前CT低剂量研究的热点，主要应用于血管成像。多项研究结果显示，低电压联合ATCM能更有效降低辐射剂量，辐射剂量最高降幅达75%,同时很好改善图像噪声，增加对比度，提高图像质量[9,11-12]。通过设定一致的噪声指数NI值，适当地增加管电流量，能减少因低管电压而增加的噪声，保证了图像质量。从某种意义上讲，自动管电流能提高管电压下降空间，从而更大程度上降低辐射剂量。赵小英等[9]将72例行下肢CTA的患者随机分为A、B、C 3组,管电压和噪声指数分别为100 kV、15，80 kV、15及100 kV、20,比较3组动脉CT值、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)及辐射剂量，结果下肢动脉在3组病例中均显示清晰,图像质量评分3组间无差异；辐射剂量C组最低,容积CT剂量指数(CTDvol)、剂量长度乘积(DLP)及有效剂量(ED)较A 组分别减低50.45%、51.20%、51.21%,较B组减低35.03%、34.91%、34.92%。赵磊等[13]在低管电压CTPA中结合循环测试峰值调制管电流技术，管电压设置为80 kV，循环时间测试感兴趣区衰减值为100 HU以下时,管电流设置为400 mA,循环时间测试感兴趣区衰减值为200 HU以上时,管电流设置为200 mA,循环时间测试感兴趣区衰减值为100～200 HU之间时,管电流设置为300 mA。结果显示循环时间测试峰值与衰减值呈正相关,与噪声值、SNR和CNR相关均无统计学意义,说明根据循环时间测试峰值调整管电流的措施控制图像质量稳定性较好。 2.1 体型因素对图像质量的影响

在保证图像质量能满足诊断要求的情况下，检查者体型是各种低剂量参数设置不可忽视的前提条件。体型指标包括体质量、体质指数、体质量身高比、体表面积(体

质量相关参数)和横断面面积、周径、前后径、左右径(径线体型参数)等。国内外的相关文献报道，以体质量和(或)体质指数作为参考来进行图像质量与扫描参数之间关系的相关研究较多[14]。而部分研究者认为对于腹部CT扫描，腹围相对于体质指数更能反映出受检者的体型，能更敏感地反映受检者被检部位的生理特征，具有临床实用意义[15-16]。因此，不同体质指标对低剂量技术应用仍需进一步研究。 2.2 噪声指数及管电流区间

ATCM技术有两个关键的控制参数，分别是噪声指数(noise index，NI)和管电流区间。NI值的设定决定扫描区域内的图像质量，即噪声水平。NI值每降低5%，图像噪声随之降低，但辐射剂量将增加10%[17]。但需要注意的是在不同解剖部位中，NI值与SD值之间的依从性不同，如在肩颈部的依从性最差(35%～60% )，而腹部最好( ≤6% )[18]。王倩等[19]应用体模研究自动管电流流调制技术对腹部CT图像质量及辐射剂量影响时，结果显示：当NI设置在8～10，CTDIvol比固定管电流(450 mA)模式扫描条件相比，平均下降25.3%；NI为14时，则CTDIvol与之相比下降65.1%。而图像实验组与对照组相比，NI值为4～7时的SD、CNR差异无统计学意义；NI≥8时差异有统计学意义。与对照组相比，NI值为4～10时评分差异无统计学意义。

设置足够的管电流限值才能保证稳定的噪声指数，而合适的管电流更有效降低放射剂量。过低的设置对于体型过大的患者曝光不足，图像质量差；过高设置对于体型过小的患者过度曝光。赵海波等[20]在研究CT实时剂量调节预设值mAs与辐射剂量、图像质量相关性时，发现随着refmAs值(30～400 mAs)增加，图像噪声降低，辐射剂量增加。水模中refmAs值大于实际值，而体模中refmAs值小于实际mAs值，组织的CT值越大，预设值大于实际mAs值。 2.3 迭代重建算法

过去,CT设备一直采用滤过反投影重建技术(filtered back projection,FBP)来解析

重建算法。FBP完成图像重建速度快,但抑制噪声效果差,当辐射剂量较低时,图像质量明显下降。迭代重建(iterative reconstruction,IR)算法图像重建速度对比FBP较慢，但是其很好地降低图像噪声，提高图像质量以及降低辐射剂量，所以近年来,随着计算机技术的快速发展,其优势较FBP更加明显。Mav等[21]对53例患者的腹部CT进行分析，发现IRIS技术可在辐射剂量降低50%的情况下，图像质量、锐利度和诊断可接受性与常规剂量FBP法无显著性差异。Desai等[22]对69例腹部CT增强扫描，使用IRIS、ASIR技术重建的图像噪声明显低于FBP，辐射剂量比FBP分别低10%和24%，诊断性能与FBP相似。Schindera等[23]114对45个模拟肝脏肿瘤的体模研究发现，与120 kV扫描FBP重建相比，100 kV扫描IRIS在辐射剂量下降39.8%的同时，图像噪声明显降低，图像质量有所提高，诊断性能和空间分辨力并未降低。各厂家IR算法具体方法不一致，但是表现一致的是随着降噪比例适度提升，降低噪声效果提高[24-25]。需要注意的是，过度的提高降噪比例，会导致图像失真，反而影响诊断[26-27]。 2.4 探测器长度

不同探测器宽度也影响到CT辐射剂量的大小，较宽探测器其球管旋转一周所覆盖范围增大，因而全脏器扫描节省了曝光时间，也即减少了曝光量。Rizzo等[28]对比GE公司64排和16排盆腔CT扫描辐射剂量，结果显示64排CT扫描卵巢辐射剂量较16排下降约24.5%。

低剂量技术到目前研究已经有一定深度，也在临床上有了很广泛的应用。在临床应用中需根据患者实际体质情况及机器设备，结构各种参数设置，达到低辐射与图像诊断质量的最均衡状态。

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