1、CT掃描受檢者的輻射劑量表達(dá)及低劑量掃描的應(yīng)用 醫(yī)學(xué)影像科 張羽,一、CT掃描受檢者的輻射劑量表達(dá),CT劑量指數(shù)(CT Dose Index, CTDI)是CT設(shè)備輻射劑量特性的實(shí)用表征量。 1981年首次由Shope 提出后,先后被FDA、IEC、CEC、IAEA 等多個(gè)權(quán)威組織所定義并采用。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)亦采用此概念。 目前國(guó)際上對(duì)CT劑量的表征量和測(cè)量方法(包括模體種類(lèi)) 未有一致意見(jiàn), ICRP 亦指出為避免混淆,應(yīng)明確各種CTDI定義的區(qū)別： CTDI100：-50mm+50mm； CTDIFDA：-7T+7T; CTDIair：-+ 三者的區(qū)別主要在于劑量曲線積分長(zhǎng)度、有無(wú)模體、及何

2、種模體。,目前公認(rèn)的CTDI有以下三個(gè)： 1、CT劑量指數(shù)100（CTDI100）； 2、加權(quán)CT劑量指數(shù)（CTDIW）； 3、容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）。 三個(gè)指數(shù)并不直接表征各種CT掃描所致受檢者的劑量，但與受檢者劑量密切相關(guān)。與吸收劑量有相同的量綱，以毫戈瑞（mGY）為單位。,CT掃描受檢者的輻射劑量表達(dá),1、CT劑量指數(shù)100（CTDI100）,CTDI100是迄今廣泛應(yīng)用的最基本的反映CT掃描劑量特征的表征量，可用于統(tǒng)一比較CT機(jī)性能。 定義：CT旋轉(zhuǎn)一周，將平行與旋轉(zhuǎn)軸（Z軸，即垂直于斷層平面）的劑量分布D（Z）沿Z軸從-50mm到+50mm積分，除以層厚T與掃描斷層數(shù)N的

3、乘積之商。即：,CTDI100可用熱釋光探測(cè)器(TLD)，在專(zhuān)用的TLD插件中進(jìn)行各點(diǎn)劑量分布的測(cè)量，進(jìn)而得出劑量分布曲線D(z)，再依劑量分布曲線的半高寬(Full Width at Half Maximum，F(xiàn)WHM)通過(guò)擬合計(jì)算求得CTDI。 CTDI100采用積分區(qū)間從-50 mm到+50 mm，舍棄原先從-7T到+7T等多種定義，可用有效長(zhǎng)度正好為100 mm的筆形電離室在通用標(biāo)準(zhǔn)劑量模體中方便地測(cè)量到，從而方便進(jìn)行CT機(jī)的驗(yàn)收與經(jīng)常性的質(zhì)量控制檢測(cè)等。 CTDI100這個(gè)最基本的表征量反映的是在標(biāo)準(zhǔn)甲基丙烯酸甲酯模體中測(cè)得某點(diǎn)空氣中沉積的X射線能量。,1、CT劑量指數(shù)100（CTD

4、I100）的測(cè)量,2、加權(quán)CT劑量指數(shù)（CTDIW）,加權(quán)CT劑量指數(shù)（CTDIW）反映掃描平面中的平均劑量。 CTDI100(中心)為在模體中心位置上的測(cè)量值； CTDI100(外周)表示在模體周邊四個(gè)不同位置上(至少以90為間隔的模體表面下10 mm處)測(cè)量值的平均值。 加權(quán)CT劑量指數(shù)（CTDIW）已被選來(lái)作為CT診斷醫(yī)療照射的指導(dǎo)（參考）水平的表征量之一。 可以反映多層連續(xù)掃描的平均劑量（pitch=1時(shí)），但對(duì)于不連續(xù)的多層掃描， CTDIW不能準(zhǔn)確反映其平均劑量。因?yàn)榧訖?quán)CT劑量指數(shù)是由CT劑量指數(shù)100計(jì)算出來(lái)的，所以其測(cè)量的就是旋轉(zhuǎn)一圈曝光一次的輻射量。對(duì)于旋轉(zhuǎn)兩圈或半圈曝光一

5、次的掃描不可使用,2、加權(quán)CT劑量指數(shù)（CTDIW）的測(cè)量,目前普遍采用的與有效長(zhǎng)度100 mm筆形電離室檢測(cè)儀器配套的標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)玻璃劑量模體，分頭部模體(直徑160 mm)與軀干模體(直徑320 mm)兩種，均呈長(zhǎng)度為140 mm的圓柱體狀，模體中心及其四周表面下10 mm處都有專(zhuān)用的檢測(cè)電離室插孔(該孔不測(cè)量時(shí)即插入組織等效的有機(jī)玻璃棒)。,3、容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）,螺旋CT問(wèn)世后，需要考慮螺距對(duì)掃描劑量的影響： CT螺距（因子）=d/NT d為X射線管每旋轉(zhuǎn)一周診視床移動(dòng)的距離； N為一次旋轉(zhuǎn)掃描產(chǎn)生的斷層數(shù)； T為掃描層厚 事實(shí)上NT就是近似等于X球管照射到人體的寬度。隨著

6、多排CT的產(chǎn)生，相應(yīng)的探測(cè)器長(zhǎng)度增加，X線球館準(zhǔn)直器的寬度也相應(yīng)的增加。（準(zhǔn)直器寬度）測(cè)量所受到的輻射劑量需要實(shí)際照射到人體的長(zhǎng)度而不是床板移動(dòng)的距離。 CTDIvol CTDIwCT螺距（因子）（NT/d） CTDIw 容積CT劑量指數(shù)CTDIvol反映整個(gè)掃描容積中的平均劑量。,4、CTDI100、 CTDIw 與 CTDIvol 的關(guān)系,容積CT劑量指數(shù)CTDIvol可由加權(quán)CT劑量指數(shù)CTDIw求得，而CTDIw則是劑量模體中心位置與周邊四個(gè)不同位置CTDI100測(cè)量值的加權(quán)結(jié)果。因此： CTDI100反映的是CT標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量模體中某一點(diǎn)所沉積的X射線能量； CTDIw描述CT所掃描某一斷

7、層平面上的平均劑量狀況； CTDIvol是描述多排(層)螺旋CT在整個(gè)掃描容積范圍內(nèi)的平均輻射劑量。因?yàn)榇舶逡苿?dòng)的長(zhǎng)度并非是實(shí)際照射長(zhǎng)度。,5、劑量長(zhǎng)度乘積（Dose Length Product, DLP),DLP評(píng)價(jià)受檢者一次完整CT 掃描的總的輻射劑量。 1.序列掃描DLP(單位：mGycm)表達(dá)為： DLP=inCTDIwnTNC i為X-CT掃描序列數(shù)； N為旋轉(zhuǎn)圈數(shù)； nT為每旋轉(zhuǎn)一圈的標(biāo)稱限束準(zhǔn)直寬度(cm)； C為X射線管每旋轉(zhuǎn)一周的管電流與曝光時(shí)間之積(mAs)； nCTDIw則表示與所用管電壓和總標(biāo)稱限束準(zhǔn)直寬度相對(duì)應(yīng)的歸一的加權(quán)CT劑量指數(shù)(mGymA-1s-1)。 2.

8、螺旋掃描DLP可方便地表達(dá)為： DLP=CTDIvolL CTDIvol為多排(層)螺旋CT掃描的容積CT劑量指數(shù)； L為沿Z軸的掃描長(zhǎng)度。,二、吸收劑量與有效劑量,1、吸收劑量的定義 受檢者的輻射劑量終將落實(shí)到有關(guān)各組織或器官的吸收劑量(D)， 組織或器官的吸收劑量是X射線積在受檢者單位質(zhì)量組織或器官里的能量。 單位: Gy, 1 Gy=1焦?fàn)柷Э?1(Jkg-1) 100c Gy=100rad 吸收劑量是指致電離輻射授予某一體積元內(nèi)物質(zhì)的平均能量除以該體積元內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量而得的商。即：,組織或器官的吸收劑量是最完整地表征受檢者所接受的X射線照射的量，然而大多數(shù)情況下是不可能直接測(cè)量的，通過(guò)體

9、模模擬研究可以解決 吸收劑量的生物效應(yīng)決定于射線的種類(lèi)和照射條件。如相同的吸收劑量， 射線對(duì)生物體危害比X線大20倍。在輻射防護(hù)中，將個(gè)人或集體實(shí)際接收的或可能接收的吸收劑量根據(jù)組織生物效應(yīng)加權(quán)修正所得到的吸收劑量在放射防護(hù)中稱為當(dāng)量劑量。 當(dāng)量劑量的單位與吸收劑量一樣，即焦?fàn)柷Э?1(Jkg-1)，專(zhuān)名是Sv， 1Sv=lJkg -1 （=1 Gy）,2、組織或器官的吸收劑量（D）的估算,比較不同類(lèi)型放射學(xué)檢查的相對(duì)電離輻射風(fēng)險(xiǎn)，并且考慮到不同組織或器官的不同輻射敏感性時(shí)，采用以希沃特(Sivert，Sv)為單位的有效劑量E來(lái)表征。 全身有效劑量是一個(gè)反映非均勻照射歸一到全身照射危險(xiǎn)度的劑量

10、參數(shù)。 有效劑量是器官和/或組織的當(dāng)量劑量按各組織權(quán)重因子加權(quán)之和。,3.全身有效劑量(E),螺旋CT的有效劑量：利用CTDIvol及其掃描長(zhǎng)度L計(jì)算出劑量長(zhǎng)度乘積DLP，再乘以特定的轉(zhuǎn)換系數(shù)k來(lái)估計(jì)出有效劑量E： E=kDLP 轉(zhuǎn)換系數(shù)k(mSvmGy-1cm-1) 全身有效劑量與檢查部位有關(guān)。,3.全身有效劑量(E),15,可編輯,當(dāng)短時(shí)輻射量低于100毫西弗時(shí)，對(duì)人體沒(méi)有危害； 如果超過(guò)100毫西弗，會(huì)對(duì)人體造成危害； 100到500毫西弗時(shí)，人們不會(huì)有感覺(jué)，但血液中白細(xì)胞數(shù)會(huì)減少； 1000到2000毫西弗時(shí)，可導(dǎo)致輕微的射線疾病，如疲勞、嘔吐、食欲減退、暫時(shí)性脫發(fā)、紅細(xì)胞減少等； 2

11、000到4000毫西弗時(shí)，人的骨髓和骨密度受到破壞，紅細(xì)胞和白細(xì)胞數(shù)量大量減少，有內(nèi)出血、嘔吐等癥狀； 大于4000毫西弗時(shí)能危及生命，但依然可以救治，成功率可達(dá)90%； 超過(guò)6000毫西弗時(shí)，救治存在一定困難； 超過(guò)8000毫西弗時(shí)，救治希望會(huì)比較渺茫。 對(duì)公眾的個(gè)人當(dāng)量劑量限制，及對(duì)公眾個(gè)人所受的輻射照射的年劑量應(yīng)當(dāng)?shù)陀谙铝邢拗疲喝恚?msv，單個(gè)組織或器官：50msv,輻射對(duì)人體的危害,三、低劑量胸部CT,1、低劑量胸部CT掃描的定義 1.什么是胸部低劑量CT（LDCT）？ 是一種輻射劑量低于普通胸部CT，但發(fā)現(xiàn)肺部病變能力相當(dāng)?shù)臋z查方法。 標(biāo)準(zhǔn)低劑量CT篩查要求在16層以上的CT進(jìn)行

12、。120kv以下或以下，40ms或以下，有效劑量小于1msv。 2.低劑量CT篩查的輻射量是多少？ 標(biāo)準(zhǔn)低劑量CT篩查的有效劑量（ED）約1msv（約常規(guī)胸部CT檢查劑量1/5至1/6），遠(yuǎn)低于世界平均自然本底輻射3msv。 進(jìn)行每年低劑量胸部CT篩查是安全的。,2、低劑量胸部CT掃描,（1）掃描參數(shù)： 管電壓 120kVp，管電流20mAs-50mAs（30mAs）；掃描層厚 5mm，層間距5mm；重建層厚 1.01.25mm 連續(xù)（層間隔為 0）； （2）掃描范圍： 從肺尖到肋膈角（包括全部肺），受檢者吸氣末一次屏氣 完成掃描（檢查時(shí)應(yīng)有專(zhuān)人訓(xùn)練受檢者屏氣）； （3）圖像儲(chǔ)存： 將 5mm

13、 層厚常規(guī) CT 圖像、1.01.25mm 薄層的連續(xù)橫斷 面圖像傳入圖像儲(chǔ)存與傳輸系統(tǒng)（Picture archiving and communication systems, PACS） 并刻錄光盤(pán)存檔； （4）開(kāi)啟螺旋 CT 的“Dose Report（劑量報(bào)告）”功能 ：記錄掃描時(shí)的劑量參數(shù)：劑量長(zhǎng)度乘積（DLP）、容積 CT 劑量加權(quán)指數(shù)（CTDIvol）。,疑問(wèn)：為什么沒(méi)有改變管電壓，而只單單降低了管流流量？,（1）管電壓影響了X線的質(zhì)和量，管電壓越高穿透性就越強(qiáng)，當(dāng)體厚一定時(shí)，管電壓下降到某一限值，X線的穿透性會(huì)立即減弱，產(chǎn)生的CT圖像會(huì)受到大量散射偽影干擾，圖像質(zhì)量會(huì)迅速下降。

14、所以一般保持管電壓不變。 （2）管電流量與輻射劑量成線形相關(guān)，管電流量降低，X線量減少，量子噪聲增加，圖像密度分辨率下降，即對(duì)比度變差。對(duì)于高對(duì)比度的肺部來(lái)說(shuō)影響不大，所以是目前降低輻射量的主要方式之一。 （3）通過(guò)螺距（PITCH）來(lái)降低輻射量，螺距的增加也以降低輻射量，但是螺距的增寬會(huì)使得層面敏感曲線增寬，使得影像在Z軸的空間分辨率下降。且螺距的增加會(huì)使得管電流的相應(yīng)補(bǔ)償，效果不佳。,3、CT低劑量胸部篩查所適用的人群,有未定性結(jié)節(jié)者，需要年度篩查； 無(wú)結(jié)節(jié)者，高危人群（年齡60歲，吸煙史，肺氣腫，肺結(jié)核，家族腫瘤史等）年度CT篩查是必要的。 無(wú)結(jié)節(jié)者，無(wú)高危因素40歲以上人群，可考慮2年

15、1次篩查。,4、低劑量在胸部的應(yīng)用,低劑量螺旋CT圖形并未降低肺實(shí)質(zhì)、彌漫性病變的圖像質(zhì)量，未降低CT圖像的信噪比。 低劑量螺旋CT的肺結(jié)節(jié)檢出率與結(jié)節(jié)的大小有關(guān)。當(dāng)結(jié)節(jié)直徑5mm時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)劑量CT之間的差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，敏感度達(dá)100%；當(dāng)肺結(jié)節(jié)直徑3mm時(shí)，檢出率較標(biāo)準(zhǔn)劑量CT低10%；對(duì)肺尖5mm的結(jié)節(jié)發(fā)現(xiàn)率僅為42%。但總體來(lái)說(shuō)，低劑量CT對(duì)肺結(jié)節(jié)的檢出與標(biāo)準(zhǔn)劑量CT之間無(wú)明顯差異。低劑量對(duì)于肺癌的發(fā)生率是胸片的8倍，特別是對(duì)于周?chē)孕∠侔?低劑量螺旋CT肺癌篩查還存在一些局限性，如中心型肺癌檢出率較低。同時(shí)對(duì)于軟組織、心臟、大血管等噪聲有所增加。,低劑量螺旋,CT,肺,如中心型肺癌檢

16、出率較低,CT胸部低劑量掃描,CT胸部低劑量掃描,四、低劑量在各個(gè)部位掃描時(shí)的應(yīng)用,1.胸部低劑量螺旋CT放射劑量的研究J.醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志上提出用20mAs低劑量螺旋CT掃描,獲得圖像質(zhì)量和常規(guī)劑量掃描差異不大,且患者所接受輻射劑量降低90%,認(rèn)為20mA是肺部掃描的最佳劑量 2.低劑量CT在顱面部的應(yīng)用價(jià)值：由于鼻竇是位于人體頭面部的一系列含氣的骨性腔隙,具有良好的自然對(duì)比度,這是該部位行低劑量掃描的解剖學(xué)基礎(chǔ),且該部位病變主要是以黏膜增生、肥厚及囊腫等炎癥性病變?yōu)橹?使在有良好自然對(duì)比度的鼻竇區(qū)行低劑量掃描成為可能。鼻竇低劑量CT掃描對(duì)圖像質(zhì)量影響的研究J.中華放射學(xué)雜志,2005指出50

17、例鼻竇冠狀面CT掃描后指出mA值由200mA減至50mA時(shí),晶體所接受的射線劑量由7339mGy降至1108mGy,而圖像質(zhì)量無(wú)明顯下降。,低劑量在各個(gè)部位掃描時(shí)的應(yīng)用,3.成人腦是低對(duì)比組織,降低管電流勢(shì)必影響圖像質(zhì)量，嬰幼兒顱骨及腦組織,劉昌盛等25研究認(rèn)為幼兒發(fā)育尚不成熟,對(duì)應(yīng)的組織密度不如成人高,且顱骨、腦組織及腦室系統(tǒng)三者自然對(duì)比度亦很好,低劑量CT掃描適用于嬰幼兒顱腦病變檢查.對(duì)13歲以下的兒童用低劑量螺旋CT頭顱掃描,結(jié)論是862醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志2006年第16卷第8期寫(xiě)到對(duì)13歲以下的兒童用低劑量螺旋CT頭顱掃描,結(jié)論是采用管電流80mAs或100mAs能保證圖像質(zhì)量,滿足臨床診

18、斷的要求,又可減少兒童在接受CT頭顱檢查時(shí)接受的輻射。,高分辨CT掃描,HRCT包括兩個(gè)主要內(nèi)容，薄的掃描層厚1-1.5mm和高空間頻率（骨）算法重建。分辨率可達(dá)0.25-0.68mm。常規(guī)CT及螺旋CT則是層厚為10mm和低空間頻率（軟組織）算法重建。HRCT主要顯示病變的細(xì)微結(jié)構(gòu)，如肺部可在肺小葉水平上認(rèn)識(shí)肺的解剖結(jié)構(gòu)（顯示肺小葉間隔、小葉支氣管、小葉肺動(dòng)脈和小葉間肺靜脈）。而常規(guī)CT只能顯示HRCT中的30-47.8%。HRCT是在常規(guī)CT的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步檢查和診斷。 1）掃描參數(shù)： 管電壓 120kVp，管電流300mAs，掃描層厚1-1.5mm，層間距1-1.5mm，重建層厚 0.25-0.68mm。 （2）掃描范圍： 從肺尖到肋膈角（包括全部肺），受檢者吸氣末一次屏氣 完成掃描（檢查時(shí)應(yīng)有專(zhuān)人訓(xùn)練受檢者屏氣）；,HRCT應(yīng)用方面,1HRCT是胸部最常用的檢查手段，主要用于以下幾個(gè)方面。 1檢出病變：對(duì)于胸片和常規(guī)CT正?；蚩梢刹∽?，而有呼吸困難、咳血等癥狀的患者適于作