合理應(yīng)用射線檢查　優(yōu)化輻射劑量

合理應(yīng)用X射線檢查 優(yōu)化輻射劑量王淼,肖志清,王艷強(qiáng),等. 合理應(yīng)用X射線檢查 優(yōu)化輻射劑量[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志,2023,39(1):1-5.自從倫琴覺察X射線100多年來，X射線在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的使用范圍X射線檢查在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的作用也越來越大。然而，診斷用X射線是一般人群最大的人造射線輻射源，大約占每年全部輻射源照耀量的14%，給受檢者造成的輻射損害，特別是CT檢查的輻射損傷引起了人們的極大關(guān)注[1]。據(jù)資料統(tǒng)計，2023年美國CT檢查次數(shù)由1980年的3006870[22%的癌癥受檢者可能是由于CT掃描的輻射造成的[3]。為此，國內(nèi)外關(guān)于CT低劑量成像技術(shù)的爭論始終備受關(guān)注，爭論方法主要集中在CT掃描參數(shù)及掃描方案策略上[4,5,6]。本文介紹了輻射劑量的計算方法和目前降低輻射劑量的策略，以及降低輻射劑量相關(guān)爭論的進(jìn)展。一、輻射劑量計算評價CT的輻射劑量，通常使用CT的輻射劑量指數(shù)(CTDI)、劑量長度乘積(doselengthproduct,DLP)和有效劑量(effectivedose，E)。CTDI是指一次CT檢查中，患者承受的吸取劑量總和與X射線束寬度的比值(mGy)，常用的指標(biāo)包括CTDI100、CTDIw和CTDIvol。CTDIw表征在x-y平面上掃描的平均輻射劑量，而CTDIvol表征了在x、y和z軸三維空間上的平均輻射劑量。CT(DLP)，用來表示患者在一次CTCT中，劑量長度乘積表達(dá)為：DLP＝CTDIvol·L式中，CTDIvol為多層螺旋CT掃描的容積CT劑量指數(shù)(volumeCTdoseindex,CTDIvol)，表示模體所吸取的平均曝光劑量；L為z軸方向的掃描長度。DLP是彌補(bǔ)CTDIvol的缺乏而引進(jìn)的輻射劑量指標(biāo)，表征在CT掃描總長度上對輻射劑量的積分。DLP與組織器官權(quán)重因子的乘積即為患者CT檢查中的有效輻射劑量，即單個組織或器官的照耀劑量。對承受CT檢查的患者進(jìn)展評估，最直接的方法是測量患者的組織器官的劑量，因此引入了有效劑量E。是將組織及器官的當(dāng)量劑量乘以與危急度有關(guān)的權(quán)重因子k，再求和，反映了整個人體發(fā)生隨機(jī)效應(yīng)的危急性。國際放射防護(hù)委員會(ICRP)61號出版物給出了不同組織器官的權(quán)重因子[7]。之后，美國物理學(xué)家協(xié)會(AAPM)提出了的參數(shù)，即體型特異性劑量估算值(sizespecificdoseestimate,SSDE)。它是對患者CTDIvol，有利于廠家或機(jī)構(gòu)間的比較[8,9]。有學(xué)者提出診斷參考水平(diagnosticreferencelevel，DRL)，表明在常規(guī)條件下某個CT檢查工程賜予中等體型患者的劑量是否特別高或特別低。引入DRL這一概念的目的是防止受檢者承受醫(yī)學(xué)成像任務(wù)所不必要的輻射劑量。這是通過把DRL數(shù)值(從有關(guān)區(qū)域、國家或當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)推導(dǎo))與適宜受檢者參考群組，或適宜參考模體的實際觀測值進(jìn)展比較來完成。DRL[10]。ICRP2023年的爭論重點是維護(hù)和完善放射防護(hù)體系，作為2023—2023年戰(zhàn)略規(guī)劃的三項主旨之一，強(qiáng)調(diào)了醫(yī)學(xué)中的劑量測量與防護(hù)方法、持續(xù)照耀和低劑量率效應(yīng)，以及特定器官及年齡、性別差異對癌癥誘發(fā)的敏感性等。二、降低輻射劑量的方法及進(jìn)展1．?dāng)?shù)字X相對CT檢查，數(shù)字X射線檢查的輻射劑量要低得多，但對于嬰幼兒和孕婦仍要特別留意輻射防護(hù)。降低數(shù)字X射線檢查輻射劑量的方法有：X射線管不同厚度的鋁和銅的附加濾過，照耀野的大小，恰當(dāng)使用曝光參數(shù)的kV和mAs，適宜的攝影距離，以及濾線柵的正確使用等。本期戴工華等[11]利用體模與X射線管窗口不同的濾過組合，在小兒床邊X射線攝影狀態(tài)下進(jìn)展了爭論。結(jié)果說明，不同附加濾過與管電壓、管電流組合對圖像質(zhì)量和輻射劑量有影響。爭論覺察，附加濾過可有效降低小兒床邊X射線攝影入射體表劑量，并且在保證圖像質(zhì)量的前提下，高原子序數(shù)的附加濾過與次高千伏的管電壓，以及匹配的管電流組合，可作為小兒床邊X由于使用濾線柵后會增加X射線的曝光條件，增加輻射劑量，目前有廠家推出虛擬濾線柵技術(shù)。它是一種圖像處理技術(shù)，利用大數(shù)據(jù)為根底，通過反復(fù)計算，在圖像上對于散射的信號進(jìn)展數(shù)字化補(bǔ)償，從而抵消散射輻射的影響，使圖像獲得與使用濾線柵一樣的圖像質(zhì)量，使受檢者輻射劑量大為降低。2．CTCT檢查在疾病的診斷、推斷疾病的轉(zhuǎn)歸和手術(shù)方案的制定發(fā)揮了極大的作用。然而，CT為一種高輻射劑量的照耀，同一類型CT檢查患者之間的輻射劑量差異可達(dá)一個數(shù)量級，與一般X射線檢查相比，CT掃描輻射劑量幅度要高達(dá)2～3個數(shù)量級的差異，同時存在著重復(fù)檢查和過度檢查的現(xiàn)象。CT輻射劑量的大幅度增加，使得受檢查隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生風(fēng)險顯著提高。目前國內(nèi)CT檢查人數(shù)逐年增加，檢查的人群不斷擴(kuò)大，檢查的頻率及重復(fù)檢查的比率也在不斷上升。在過去20年的進(jìn)展過程中，CT檢查的頻率在全世界范圍內(nèi)增長超過8倍[12]。CT掃描雖然只占據(jù)影像檢查的17%，但CT掃描產(chǎn)生的輻射劑量占據(jù)全部醫(yī)用輻射劑量的1/2左右[13]。流行病學(xué)爭論說明，CT輻射劑量的增加，可增加受檢者癌癥發(fā)生的風(fēng)險[2]。有文獻(xiàn)指出，兒童由于輻射暴露引起的致癌風(fēng)險率比成人高2～3倍[14CT檢查的輻射劑量更加重要。目前，CT設(shè)備生產(chǎn)廠家不斷致力硬件和軟件研發(fā)來降低輻射劑量，臨床工作人員也依據(jù)不同疾病和針對不同個體選擇CT掃描條件來降低輻射劑量。常用的有以下幾種方法：依據(jù)體質(zhì)量指數(shù)(BMI)共性化優(yōu)化掃描參數(shù)：BMI與圖像質(zhì)量成反比，BMI越大，所需的射線能量越大。依據(jù)BMI合理地選擇不同的掃描方案，既可以滿足診斷要求，又可以減低輻射劑量。有爭論說明，依據(jù)體重選擇管電流，對于男性可削減17.9輻射劑量，對于女性可削減26.3%的輻射劑量，同時不增加圖像噪聲和降低圖像質(zhì)量。本期余佩琳等[15]爭論覺察，在肺部掃描中，相比于成人，CTDIvol會嚴(yán)峻低估兒童所受的輻射劑量，年齡越小，低估越嚴(yán)峻。在臨床工作中，對年齡較小的兒童進(jìn)展CT掃描時，輻射防護(hù)更為重要。降低管電流：降低管電流可以削減輻射劑量，但是會降低圖像信噪比。近年來，自動管電流調(diào)制技術(shù)(automatictubecurrentmodulation,ATCM)應(yīng)用廣泛，能夠有效降低輻射劑量[16]。但是，隨著mAs的降低，X射線的光子數(shù)量降低，CT圖像的噪聲(noise)增大，圖像信噪比(SNR像質(zhì)量下降。因此，降低mAs需要尋求一個平衡點，在保證圖像質(zhì)量而不影響疾病診斷的狀況下，盡可能地降低輻射劑量。低mAs對高組織比照肺的影響比較小，此技術(shù)常用于胸部掃描。胸部低劑量CT掃描已經(jīng)作為肺部病變，特別是肺癌高危人群篩查的有效手段。降低管電壓：降低管電壓會降低X射線光子的平均能量，能夠有效降低輻射劑量，其降低幅度比單純降低mAs的值要大，也是近年來爭論的熱點之一。有爭論指出，降低管電壓可以提高原子序數(shù)物質(zhì)的CT值，增加比照噪聲比(CNR)，有利于含鈣物質(zhì)的檢出[17]。低kV掃描可以增加碘比照劑的CT值，提高碘比照劑的增加效果，在CT血管成像中效果尤為明顯。李萬江等[18]探討了低管電壓在冠狀動脈和頭頸部CTA”一站式”掃描中的應(yīng)用價值，覺察承受低管電壓在冠狀動脈和頭頸部CTA”一站式”掃描時，圖像質(zhì)量主觀評價滿足診斷要求，圖像質(zhì)量客觀測量CNR值與常規(guī)掃描方法根本保持全都，而受檢者承受的輻射劑量降低約50%。需要留意的是，降低管電壓也存在著肯定的缺陷，kV的降低影響圖像CT值的線性度，進(jìn)而影響圖像診斷的牢靠性。因此，低kV的掃描大多應(yīng)用在兒童及增加掃描的爭論中。增大螺距：螺距是X射線管旋轉(zhuǎn)1周掃描床移動距離與準(zhǔn)直器寬度之間的比值。在其他掃描條件不變的狀況下，輻射劑量與螺距成反比。螺距越小，重疊的局部越多；掃描時間越長，輻射劑量越大。但是，螺距增大的同時，會降低影像z 軸的空間區(qū)分率。蒲進(jìn)等[19]利用其次代雙源CT大螺距掃描聯(lián)合智能調(diào)制技術(shù)及迭代重建技術(shù)，在急診主動脈夾層成像的爭論說明，該方法能保證圖像整體質(zhì)量，降低輻射劑量，并推薦為急診CT主動脈夾層常規(guī)的成像方法。承受迭代重建算法(IR)：傳統(tǒng)的濾波反投影重建算法沒有考慮到焦點、體素和探測器單元、X射線束的實際大小和外形，不能反映數(shù)據(jù)采集過程中的真實狀況。因此，使用傳統(tǒng)的濾波反投影技術(shù)降低輻射劑量時，會導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降，信噪比顯著降低。迭代重建算法是一種用于降低CT檢查輻射劑量的技術(shù)。與傳統(tǒng)的FBP算法比較，迭代算法在圖像校正過程中，承受了建立系統(tǒng)光學(xué)模型和系統(tǒng)統(tǒng)計模型，該模型分析每一個獨立光子的統(tǒng)計波動的特征，并與正確的統(tǒng)計分布進(jìn)展比較，通過重復(fù)容積迭代重建循環(huán)，有效地降低了統(tǒng)計波動引起的圖像噪聲，并在低劑量狀況下通過屢次的迭代和校正，重建出高質(zhì)量和低噪聲的圖像。目前常用的迭代重建技術(shù)有自適應(yīng)統(tǒng)計IR(ASIR)、iDose4、正弦圖確定迭代重建算法(SAFIRE)、三維自適應(yīng)迭代重建技術(shù)(3D－AIDR)等。楊明等[20]在CT門靜脈成像的爭論說明，選擇 Ni為13、60keV結(jié)合50%ASIR重建及能譜協(xié)議智能選擇(GSIAssist)可以個體化降低患者的比照劑劑量和輻射劑量，并供給滿足診斷要求的圖像。郭森林等[21]的爭論還說明，CT的不同探測器寬度選擇，可顯著影響輻射場的分布和輻射值。為降低受檢者、近臺操作醫(yī)務(wù)人員以及陪護(hù)人員的輻射劑量，應(yīng)依據(jù)具體的臨床需求，選擇合理的探測器寬度和相關(guān)參數(shù)。固然，對敏感組織的晶狀體、甲狀腺、乳房、睪丸等，和敏感人群的孕期婦女、兒童等，應(yīng)當(dāng)常規(guī)使用鉛防護(hù)遮擋。三、結(jié)語隨著一般數(shù)字X射線檢查在臨床上漸漸削減，CT檢查的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，CT檢查的人數(shù)和檢查的部位逐年攀升，而CT又是一個高輻射劑量的X射線檢查，故CT的輻射防護(hù)顯得尤為重要。這就需要CT設(shè)備研發(fā)人員、臨床醫(yī)生和影像醫(yī)生、受檢者和影像技術(shù)人員等共同努力，在發(fā)揮CT檢查作用的同時，降低輻射劑量，避開輻射損傷，加強(qiáng)輻射安全。對于CT的生產(chǎn)廠家，在硬件方面，要承受更有效的濾過板、更周密的準(zhǔn)直器和效率更高的探測器等；在軟件方面，應(yīng)用更好的重建算法、更敏捷的自動劑量調(diào)制軟件、更好的噪聲和偽影抑制軟件等。在臨床醫(yī)師方面，必需遵從輻射實踐正值化原則，應(yīng)當(dāng)要有目的或在臨床病癥和體征高度疑心時，進(jìn)展人體相關(guān)部位的CT檢查，避開盲目的CT檢查，更不能進(jìn)展全身性的CT掃描；影像醫(yī)師必需遵從輻射防護(hù)最優(yōu)化和個人劑量限值的原則，避開過高或過度的影像診斷要求而加大不必要輻射劑量掃描，或者常常要求削減層厚和削減螺距進(jìn)