儿童CT检查辐射剂量的影响因素.docx

1、儿童CT检查辐射剂量的影响因素儿童CT曝光参数优化设置探讨王巍 张经建 重视CT检查中儿童的辐射防护儿童低剂量X-CT扫描应用研究洪惠民 张忠 江苏省儿童ct检查所致患者剂量水平的研究医用X射线CT辐射剂量影响因素研究路鹤晴 朱国英 卓维海 郭常义 高林峰 刘海宽 重视CT检查中的辐射剂量医疗辐照是x线被发现后最早获得实际应用的领域，也是目前人类所受到的最大的人工电离辐射来源。特别是诊断x线，所产生的世界人口年均有效剂量占人工辐射源总年均有效剂量的95以上。人体接受过量射线可引起细胞不可逆的损害及染色体畸变，影响受照个体及其后代。有资料表明，CT诊断的有效辐射剂量与日本原子弹爆炸时在离爆炸中心

2、数英里的幸存者所接受的辐射剂量相近(当然受照方式和射线种类不尽相同)。另外，有研究表明：接受过x线检查的人，当其寿命超过75岁时，癌症发生概率将增加，主要是膀胱癌、结肠癌和白血病。儿童尤其是低龄小儿处于生长发育期，细胞分裂更新速度和比例远高于成人，所以对放射线的敏感性也远高于成人。小儿受辐照年龄越小，致癌危险越大。CT检查时，相同扫描条件下辐射剂量引发的余生肿瘤致死率，1岁小儿是成人的1015倍，而且儿童余生还会继续接受放射性检查而导致辐射剂量不断地累积。但遗憾的是很少有研究人员重视诊断性CT检查的辐射剂量及其所导致的风险，很少有医师具备患者允许接受多少辐射剂量和本次检查患者将接受多少射线辐射

3、剂量的专业知识。简单来讲，一次常规CT扫描的剂量大约相当于拍摄300张普通胸部x线平片，其危险性相当于1年内每天吸烟10支。有报道指出，如果放射检查使患者每增加10mSv辐射剂量，致死率将增加，等同于6个月里每天吸烟20支或开车10000km的风险；而且，每增加10mAs的管电流则相当于增加714张常规x线胸片的辐射剂量，所以CT辐射的风险不容忽视CT图像清晰、成像速度快、适用范围广、设备普及率高，目前还是有其他检查不可替代的作用，在防病、治病中所作的贡献是有目共睹的。综合来看，CT的作用是利大于弊，效益远大于风险，目前在临床工作中仍需广泛应用CT，但它造成人口年均有效剂量会因此而大幅提高的可

4、能性也是不容忽视的。有资料表明，在美国CT检查占所有放射检查的13，但其导致患者接受的辐射剂量却占患者接受的全部辐射剂量的70。在我国，放射诊疗机构约有5万多个，每年约有亿人次接受诊治，CT设备装机量约5000余台，居世界第3位。多层螺旋CT(MSCT)可以在更短的时间内获得更多高质量的图像，正大量进入临床，逐步取代单层CT。清晰的图像和病变的良好显示更加剧了临床对放射诊断的依赖，导致CT的过量使用有上升的趋势。尽管MSCT扫描时间缩短，但扫描层面越来越薄，达到一定分辨率所需的射线剂量必然有所增加。现在全国已有64层或以上的螺旋CT逾250台，随着MSCT越来越广泛地应用于临床，如不控制受检者

5、的剂量，CT辐射剂量势必将成为其应用的制约条件。放射科工作人员有减低患者所受CT辐射剂量的义务和责任。临床放射学工作中，降低辐射剂量主要应服从国际放射防护委员会(International Commission on Radiological Protection，ICRP)1997年提出的X线检查辐射防护三原则：(1)实践的正当性，即辐射照射的实践，除非对受照个人或社会带来的利益足以弥补其可能引起的辐射危害(包括健康与非健康危害)，否则就不得采取此种实践；(2)辐射防护的最优化，即进行辐射实践时，在考虑了经济和社会的因素之后，应保证将辐射剂量保持在可合理达到的尽量低水平；(3)个人剂量限制值

6、，即所有相关实践联合产生的照射，对所选定的个人受照剂量限制值。规定个人剂量限制值旨在防止发生确定性效应，并将随机性效应限制在可以接受的水平。另外，放射检查中应该遵循“合理使用低剂量(as low asreasonably achievable，ALARA)”原则。即以最低剂量来获取满足临床需要的诊断性影像的原则。用辐射防护最优化方法，使在已判定为正当并准予进行的实践中，有关个人受照剂量的大小、受照射人数以及潜在照射的危险等，全都保持在可以合理达到的尽量低水平的原则。然而目前我们存在以下问题：(1)有调查表明：在我国，有的专业技术人员表示不知道有剂量限值标准；的职业放射人员不能够回答什么叫随机性

7、效应和确定性效应。(2)据文献报道，在CT检查中，不改变扫描条件，儿童患者接受有效辐射剂量比成人高得多，头颈部CT检查可以较成人高倍。这说明相同条件下进行CT检查时被检体越小，其受到的辐射剂量越高。因此，在临床工作中我们更应警惕儿童CT检查时受到较高辐射剂量的问题。但是大多数医院儿童CT检查仍在沿用成人标准，辐射剂量成为影响儿童健康的潜在因素之一。(3)在临床工作中，大多数医院常规使用多期扫描。而Slovis的研究表明，多期扫描意味着辐射剂量的多倍增加，但并不能因此而成倍增加诊断的准确率。(4)常规剂量扫描时，眼眶、鼻窦、中耳扫描无法避开晶体；胸部检查不能避开乳腺；骶髂关节、髋关节或骨盆扫描无

8、法避开生殖系统，而晶体、腺体对辐射极为敏感。综上所述，降低CT检查时患者所接受的x线辐射剂量不仅是关系到患者健康的大事，也是关系到CT这一影像学利器和放射诊断学前途的大事，是每名从事CT研发、制造、使用及医疗放射防护人员都应当关心和实践的大事。被检者所接受的剂量较常规剂量降低20以上才能确认为剂量降低。降低CT检查对患者的辐射剂量可以采取多方面措施：(1)硬件方面，如开发更有效的滤过板、更精密的准直器和效率更高的探测器等；(2)软件方面，如开发更好的算法、更灵活的自动剂量调制软件、更好地降低噪声和伪影抑制软件等，以提高图像质量为降低剂量提供空间；(3)更合理地优化扫描参数，采用个体化的针对被检

9、部位和器官及检查目的的扫描范围、管电流、管电压和螺距等。前两者主要是由CT的研发和制造部门来完成，而后者则是我们医学影像学工作者可以而且是必须做的。依据CT成像理论，病变的发现及内部结构的显示取决于CT的空间分辨率，空间分辨率与被测器官和组织间的密度差别有关。对于组织与气体、骨与软组织呈高对比的器官或部位(如颞骨、鼻窦、鼻咽、肺部、骨骼)，由于组织间的高对比和(或)气体对x线的低吸收，组织之间存在着良好的密度差别，噪声一定程度的增加不会使组织间对比度明显下降，使这些部位CT低剂量扫描的设想成为可能，扫描时应在保障诊断质量的前提下用尽可能低的剂量。物体对x线的吸收剂量的大小是由x线的质和量所决定

10、的。x线管的管电压决定阴极灯丝发射电子的能量，即x线的质(或x线的硬度，即穿透物质的能力)；x线管的管电流决定阴极灯丝发射电子的数量，即x线的量。在管电压不变的前提下，在一定范围内x线辐射剂量决定图像质量。但x线剂量超过一定范围后，过高的剂量对提高图像质量并无明显帮助。对于儿童，由于体积小(厚度薄)，在x线管电压固定(120 kV)的情况下，相同条件下会有更多量的x线到达探测器，因此若需达到与成人一致的图像质量时，儿童所需的x线的量(管电流)比成人低。所以儿童进行CT检查时，在一定范围内降低管电流既可以减低x线的照射剂量，同时又不影响图像的质量。Cody等报道，在相同的噪声水平，小儿胸腹盆腔扫

11、描可以较成人降低6090的辐射剂量，所以对儿童CT检查更应实施低剂量辐射优化原则。在腹部检查时，管电流值不能降得过低，这是因为影像噪声降低了低对比度分辨率，使肝脏等软组织之间及软组织脏器与其病变之间的对比不足，所以，腹部检查时管电流降低的空间不大，但至少可以做到不使用过高的剂量和不使扫描范围超出实际的需要。降低辐射剂量通过降低管电流的方法容易掌握，是常用的CT低剂量扫描方案，但也可以由降低管电压来实现。x线照射人体后，与人体组织发生光电效应(PhotoeleCTric effeCT)和康普顿散射效应(Compton effeCT)，光电效应的相对强弱决定了物质的x线衰减程度(CT值的高低)，管

12、电压降低。x线光子能量较低，光子能量(Key)更接近含有高原子序数元素的组织或结构(如骨、含碘剂的组织或血管)的“K-edge”(Kev)，此时光电效应增强，CT值升高。降低管电压的方法更适用于CT血管成像(CTA)，既可以降低剂量，又可以减少对比剂的用量。目前普遍存在的问题是对CT影像质量的要求高于实际诊断的需要。CT扫描剂量的降低可能会使图像的噪声增加，但只要不影响诊断质量就应当接受它。行低剂量扫描给患者带来辐射减少的益处时，放射医师需要学会“忍受”一定量增加的噪声，而不应该一味追求图像的“漂亮”。在降低CT辐射剂量方面，放射医师在日常临床工作中要积极灵活地实践，不断采用新技术、新方法，尽

13、可能地降低CT辐射剂量。放射诊疗工作人员对患者和受检者进行医疗照射前应有明确的医疗目的，应当对不同检查方法进行利弊分析，在保证诊断效果的前提下，优先采用对人体健康影响较小的诊断技术。在进行放射检查前应事先告知受检者辐射对健康的影响。在检查中应当遵守医疗照射正当化和放射防护最优化的原则，严格设定扫描参数、控制照射剂量，控制不必要的多期扫描。患者每次检查所接受的辐射剂量与扫描范围也有关，应尽量缩小扫描范围，有利于减少受照射范围。CT扫描采用低剂量后，图像表观质量可能会受影响，也可能因此而受到临床或社会的诘问。此时我们应有理有据地给予解释，“理”如上面所述，在文献上还能找到更多；“据”则要我们据各自

14、的设备条件进行探索和研究，用自己的数据去说明剂量降低后而诊断水平并未下降。对方在明了“理”、看到“据”后是会理解和支持的，因为我们都有共同的信念，就是为了人类今天和明天的健康努力。自从2005年我们在国内首次呼吁重视CT检查的剂量问题，建议在保障诊断水平的前提下尽量降低剂量，已得到国内很多同道的响应，重视这一问题、参与这方面研究的单位越来越多，并已取得不少成绩。在CT低剂量研究的不少方面基本上与国际上同步，取得的成绩也相仿。在降低管电流方面做的工作较多，取得的成绩也较大；在降低管电压方面，国内也有同道在做工作，并也取得了一定的成绩，这是非常可喜的。在目前的医疗水平和医疗环境下，我们不能降低CT

15、能达到的诊断水平，但希望今后人们会对CT的诊断能力和剂量间的关系有一个更理性的认识。各医疗机构放射诊断设备千差万别，不可能制定统一标准的扫描参数。各医院根据自身设备条件，摸索适合自己设备的个性化的扫描方案显得尤为重要。只要全国乃至全世界的放射科工作者注意遵循ALARA原则，势必最大限度地减少CT检查中x线对受检者的辐射剂量负荷，从而使CT能在临床上继续发挥其优势，大大造福于人类。 参考文献（略） 转载中华放射学杂志2008,42（10）：10171017儿童CT检查潜在危害大由于儿童正处于生长发育阶段，细胞增殖旺盛，对x射线更加敏感，而且儿童的预期寿命更长，故其潜在危害也更大。年龄越小，辐射诱

16、发癌症的可能性越大，并且儿童体积小，周径和前后径均较成人小，在相同的CT检查条件下，其接受照射剂量更多。近年来，对于儿童CT检查受照剂量和辐射危害的评价仍侄进行，比较一致的结果是：若用成人的扫描条件给儿童做CT检查，其接受的辐射剂量至少为成人的2倍，而目前普遍的情况是医师并未针对儿童采取最优化的扫描条件。目前，研究较多的项目是适用于儿童CT检查的低剂量扫描方案的定义和制定。儿童行头颅CT时所接受的辐射剂量较大，对儿童敏感组织（如：甲状腺、眼晶体等）的辐射危害大，因此，对这方面的辐射防护研究也颇多。但是，国内仍没有针对儿童而设置出一定的最佳扫描条件，或是规定适合不同年龄段儿童的CT检查参数。由于

17、这方面的研究认识还比较局部、零散，且并未真正的系统化，所以参考价值也大大降低。目前比较一致的做法还停留在一些屏蔽防护方面。接受过放射防护培训的医师、X射线工作者，他们可能会有意识地调节扫描参数，降低儿童不必要的受照剂量。但是，大部分医师并没有这方面的防护知识，这对儿童来说，无疑增加了他们受照后的潜在辐射危险。自1972年Hounsfield发明CT后，医学领域就开始了巨大的革命性变化。CT采用横断面断层图像避免了组织结构的重叠干扰，可用于动态器官的检查。同时，由于多层螺旋CT检查的辐射剂量有所增加，X射线电离辐射对人体的损伤也越来越被人们所重视。研究发现，CT辐射对人体的损伤因检查对象和器官部

18、位不同而异。美国医学会杂志发表的研究显示，20岁的女性因做1次标准心脏CT而增加的罹患癌症危险性，比80岁的男性高几十倍，年轻女性的乳腺对辐射最为敏感，而肺组织也是最易受到CT辐射危害的器官之一。目前，欧洲已建立明确的CT检查指南，我国尚缺乏类似的指南。关于辐射防护，特别是检查对象为年轻女性、儿童以及孕妇等特殊人群的CT检查与防护，尤需各方给予足够的重视。CT设备的快速发展和广泛应用，使人们对其辐射剂量的认识也更加深入。美国医学物理师学会和国际辐射防护委员会已对CT检查制定了辐射剂量控制的参考标准，CT生产厂商也致力于提高图像质量和降低辐射剂量的研究，放射专业医师以及临床医师也已认识到合理实施

19、CT检查的重要性。根据合理、可接受、尽可能低(ALARA)的辐射原则，对于CT检查的方案应根据诊断要求进行优化，以期达到合理的辐射控制。医疗设备研发企业同放射工作者一起，一直致力于研究各种方法以便在保证图像诊断要求的同时减少辐射剂量。在这种趋势下，现在投入生产及应用的CT设备在患者检查完毕后都要求必须有剂量报告进行保存，这更有利于对CT检查中辐射剂量进行管理。减少辐射剂量的方法一、一般方法CT成像的多种参数都影响CT的辐射剂量。通常降低管电压(kVp)、减少旋转时间及管电流(mA)、增大螺距(Pitch)等都可以减少辐射剂量。另外，一些功能和方法的合理应用也可以减少辐射剂量，如Bowti选择、

20、重建算法的优化和合理的扫描体位等。减少mA和旋转时间：虽然CT横断位成像与普通X射线摄影不同，但辐射剂量减少与管电流和旋转时间乘积的减少仍成正比。减少管电流和旋转时间仍是一个最直接有效的方法。增大Pitch：Pitch的增大意味着扫描同样长度所需要的时间减少，相当于成像的时间减少，如果mA没有变化，总的mAs减少，那么辐射剂量就会减少。Pitch的比例影响辐射剂量，辐射剂量需要考虑Pitch值，而mAs常常被用来评估辐射剂量。降低管电压(kVp)：降低kVp也可减少辐射剂量，但通常较少使用。因为kVp的改变会影响X射线质的强度，并影响CT值的准确性和增加图像噪声，对于较胖的患者该现象尤为明显。

21、同时，减少kVp还可增加碘对比剂对X射线的衰减，在增强扫描中可增加图像的信噪比(SNR)，例如肺动脉栓塞增强扫描或者心脏冠状动脉扫描。Bowti选择和重建算法的优化：Bowti选择其实是一种X射线的前滤过，而重建算法的优化又可称为图像的后滤过。两者的合理使用都可有效减少噪声。前滤过可去除对人体影响较大的软射线，提高射线的光子转换效率，达到间接减少辐射剂量目的。Bowti选择还与检查部位有关，正确的选择可提高图像质量，如选择不当则作用相反。通常，儿童等体型小的患者选择小Bowti，以降低噪声和提高图像质量。合理的扫描方法：合理的扫描方法包括减少扫描的长度和扫描时避开辐射敏感器官。研究表明，如扫描

22、短轴避开射线敏感器官，再通过三维重组的方法获得所需层面，可有效减少辐射剂量。二、个体化方法是否一种扫描方案可以用于所有类型的患者扫描?是否所有检查使用低剂量方法扫描都可以获得满意的图像?答案显然是否定的。有学者尝试CT检查辐射剂量控制的个体化，根据各种影响图像质量的个体因素提出了各种个体化方案，如mA自动调制技术，基于体重、体重指数(BMI)以及扫描位置的体厚宽度选择扫描方案，或者通过预扫描选择扫描参数的方法。mA自动调制技术：这是基于硬件和扫描定位像的一种常用的辐射剂量控制技术。由于人体每个部位的体厚和组织结构不同，固定mA技术不能保证每层图像有相同的图像质量；与固定mAs技术不同，mA自动

23、调制技术可根据扫描定位像动态选择mA，使每层CT都能保证有一致的噪声水平。以胸部扫描为例，肩部的骨骼较多、扫描直径较大，固定mA扫描此处的噪声就较大。如果使用mA自动调制技术可适当增加此处的mA，而在胸部中部适当减少mA，可保证整个胸部扫描范围的噪声保持一致。现在的CT设备一般都有mA自动调制技术，这是有效控制辐射剂量的方法之一。基于体重、体重指数以及扫描部位体厚的参数选择方案：由于人的个体差异较大，将较瘦小患者的低剂量扫描方案用于肥胖患者，势必会影响检查的图像质量。基于患者个体差异制定的扫描方案，在保证图像质量的同时也可避免过度辐射。回顾以往的研究，基于体重指数的参数选择更容易操作，并且可以

24、获得较一致的图像质量。预扫描参数选择：通过设定的扫描条件预扫描一层图像，以获得图像噪声水平指导和一致的图像质量扫描参数。由于CT是横断位扫描，图像噪声的产生与扫描位置的密度等情况有关，有时体重等宏观量不能完全反映扫描区域的情况，预扫描可保证扫描区域的噪声水平，准确获得一致的扫描条件，有更好的适用性。三、降低冠状动脉CTA成像辐射剂量的方法冠脉CTA中除可使用上述方法外，还可使用回顾性心电门控管电流调制和前瞻性序列扫描两种方法。这两种方法较固定mA扫描方法,可分别减少30%50%和70%80%的辐射剂量。同时，由于心脏的节律性跳动以及成像方法的特殊性，心率对于辐射剂量的影响也较大。例如使用双源C

25、T扫描，心率加快时，系统会自动增大Pitch，从而使整个扫描辐射剂量减少。评价图像质量的方法减少辐射剂量必将影响图像质量，因此，优化辐射剂量必须以满足诊断要求为前提，在优化辐射剂量过程中，也必须对图像质量进行评价。常用的评价图像质量的方法有模体法、噪声法和主观评价法。模体法可客观给出辐射剂量优化后的图像质量，并且不受扫描条件限制，缺点是模体较难获得并且成本很高；噪声法通常使用均匀密度感兴趣区的标准差(Standard Diviation，缩写SD)来衡量噪声水平，由于辐射剂量主要影响图像的噪声，所以可以使用SD来客观评价图像质量；大部分临床研究采用主观评分方法评价图像质量，将选出的图像根据参考

26、质量评分,找出一个满足诊断的标准后，在此标准基础上控制辐射剂量。辐射剂量优化的扫描方案由于CT设备不同，成像方法以及减少辐射剂量的方法有差异，不同机型的辐射剂量优化方案有差异。此外，不同评价标准也会导致优化方案的不同。肺是对X射线较敏感的器官，并且肺组织内的图像对比较大。2008年，Takeshi Kubo在文献中回顾了15个发达国家近20年来对胸部辐射剂量优化的研究表明：自动mA调制是体部辐射剂量优化的重要方法，不同诊断目的对辐射剂量的优化要求也不相同，如对于肺结节检测所需的剂量要低于肺动脉栓塞所需的剂量。但由于评价标准的不同以及使用的设备和mA调制方法的不同，满足诊断的辐射剂量水平也会有所

27、不同，有报道称最低仅需5mAs6mAs就可用于肺结节的检测。随着设备的进步和成像质量的提高，采用新型的CT时，肺部成像所需要的mAs可能要远远小于当时所使用的标准剂量。腹部和盆腔也是辐射敏感器官较多的区域。自动mA调制用于腹部检查可减少辐射剂量，但比较其他部位其减少的辐射并不多。由于腹部和盆腔的实质脏器较多并且扫描直径较大，据Greess的文献报道，腹部肝脏和盆腔可以分别减少15%和25%的辐射剂量。Mannudeep提出腹部扫描的噪声指数可选择，相对于10HU可减少辐射剂量19%。对于泌尿系结石和结肠仿真内镜的检查，噪声指数可选择20HU，由于有较高的对比，满足诊断的辐射剂量可减少50%以上

28、。随着双能量CT的出现，较少的辐射剂量可带来更高的组织对比度。冠状动脉CTA的辐射剂量优化一直是近年的热点，用64层螺旋CT进行冠状动脉CTA检查时，有报道称其辐射剂量个别已经超过30mSv。随着前瞻性门控扫描方法的成熟以及各种后64层螺旋CT投入临床应用，一次冠状动脉CTA扫描的辐射剂量可降到1mSv以下。儿童辐射剂量的优化儿童是一个特殊的群体，由于其各器官对辐射的敏感性要大大高于成人，若接受与成人相同的辐射剂量，发生癌变的风险更高。因此，对儿童辐射剂量的优化也是CT检查中的一个重要课题。根据研究，建议儿童辐射剂量优化的方案如下：按年龄分组，例如新生儿头颅CT扫描参考条件是120kV、160

29、mAs；2个月2岁、38岁和914岁儿童头颅CT扫描mAs应当分别是180、200、240。由于儿童个体差异较大，以年龄为基础选择儿童胸部扫描参数并不很精确，Donnelly主张用儿童身体客观指标(如体重)作为CT扫描参数依据。儿童辐射剂量的管理需要建立一个地区性的标准，如建立一个符合中国儿童不同年龄组的脑部、胸部、腹部CT检查诊断参考标准。诊断参考标准可以容积CT剂量指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP)方式来表示，如瑞士不同年龄组脑部的诊断参考标准分别为：CT剂量指数20mGy、30mGy、40mGy、60mGy。综上所述，随着CT检查技术的发展和临床应用的增加，CT检查的辐射剂量

30、管理对于获得优质图像质量，并最大限度减少无谓辐射损伤和致癌风险有着重要意义，这也是CT检查得以发展的必要条件。相关链接影响CT剂量的主要因素1与设备相关的因素：x线发生器的波形，管电流设置的范围，线束滤过，扫描几何尺寸。2扫描参数因素：如管电压、管电流、扫描时间、滤过、扫描旋转角度、射野大小等。3层厚对剂量的影响：保持mAs不变，降低层厚得到单次扫描较低剂量值，但噪声增加；若保持噪声不变，降低层厚得到较高剂量，减少层距则增加多层面剂量。技师的注意事项首先，应该建立辐射防护概念，正确掌握图像质量与辐射剂量之间的平衡关系，不能一味追求影像质量而忽略辐射剂量，技师应当被培训并且精通最优化CT检查方案

31、。其次，应了解所使用设备的性能、各种技术参数之间的关系，合理运用各种辐射防护措施，在保证影像诊断质量的前提下努力减少患者的辐射照射剂量，注意检查指示和限制不必要的扫描层，采用适合病人截面区的扫描参数。第三，尽量减少儿童的mAs值,使螺旋CT的螺距因子大于1，并且计算重叠图像而不是重新获取单幅图像,充分地选择图像重建参数,在多层CT上应用Z滤过。制造厂方采取的方法1.增加辐射波谱的预滤过,调制衰减依赖型球管的电流。2.对于儿童和一些特殊情况采用低剂量扫描协议。3.在常规CT和螺旋CT采用自动曝光系统。4.减噪图像的重建步骤,继续深入研究Z滤过和适合的滤过算法。临床医师和放射医师应当讨论确定每一个CT检查是否是临床需求的，放射医师有责任与技师和临床医师共同控制辐射剂量。（江苏省人民医院 刘伟）