王淑婷 任 克*

隨著CT 檢查在臨床工作中的應(yīng)用日益廣泛，輻射劑量產(chǎn)生的危害成為不可忽視的問(wèn)題。 輻射劑量的增加可能誘發(fā)各種惡性腫瘤[1]，據(jù)美國(guó)近期的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，約2.0%的腫瘤由被檢者CT 檢查的輻射劑量導(dǎo)致[2]。 腹部CT 檢查是臨床工作中應(yīng)用最廣泛檢查項(xiàng)目之一，腹部包含多個(gè)對(duì)射線敏感的器官，而且腹部增強(qiáng)檢查掃描范圍長(zhǎng)、掃描期相多，因此病人面臨的輻射危害風(fēng)險(xiǎn)更大。 在由CT 檢查導(dǎo)致惡性腫瘤的人群中， 腹部CT 掃描所占比例最大，高達(dá)48%[3]，因此在保證影像質(zhì)量滿(mǎn)足臨床診斷要求的前提下，如何最大限度減低輻射劑量是非常重要的。

腹部各實(shí)質(zhì)臟器軟組織之間的密度差異很小，影像的密度分辨力更容易受到噪聲的影響，而腹部增強(qiáng)CT 掃描范圍大且包含多期相重復(fù)掃描， 因此實(shí)現(xiàn)腹部CT 低劑量掃描更為困難。

1 選擇合適的掃描范圍

掃描范圍的確定取決于掃描野內(nèi)的臟器類(lèi)型及掃描長(zhǎng)度，對(duì)病人輻射劑量影響顯著。 因此，在保證獲得足夠影像診斷信息的前提下，應(yīng)選擇合適的掃描范圍。 對(duì)于全腹CT 掃描而言，臨床常規(guī)推薦的掃描范圍包含從膈肌頂部到恥骨聯(lián)合下緣水平[4]。Kalra 等[4]的研究表明，在膈肌頂部以上和恥骨聯(lián)合下緣以下層面的影像中， 僅有3%的個(gè)體發(fā)現(xiàn)額外病灶，而僅有1%的額外掃描對(duì)疾病診斷有意義。 額外范圍的掃描還會(huì)增加性腺等對(duì)射線敏感器官的暴露機(jī)會(huì)，增加病人的額外輻射劑量，因此得不償失。 Corwin 等[5]在疑診泌尿系結(jié)石的平掃CT 檢查中，通過(guò)定位像中的骨性標(biāo)志，將掃描范圍定在T10下緣至恥骨聯(lián)合下緣，可以將整個(gè)泌尿系統(tǒng)包含在內(nèi)， 同時(shí)使掃描范圍長(zhǎng)度相比于常規(guī)泌尿系CT 掃描縮短17.7%， 從而達(dá)到減少輻射劑量的目的。 de Leon 等[6]的研究也得到相似的結(jié)論。 對(duì)于懷疑急性闌尾炎的病人進(jìn)行腹部盆腔CT 掃描，Corwin 等[7]建議將掃描范圍定為從T10底部到恥骨聯(lián)合頂部，與常規(guī)全腹掃描相比，Z 軸掃描長(zhǎng)度減少11.2 cm,有效劑量降低23%，而急性闌尾炎的檢出率可達(dá)100%。

2 減少掃描期相

雙源雙能量CT 可采用虛擬平掃技術(shù)， 即在靜脈注射對(duì)比劑后獲得增強(qiáng)影像，通過(guò)后處理技術(shù)可獲得與平掃效果相同的虛擬平掃影像，從而避免了病人平掃期相的輻射劑量[8]。 Zhang 等[9]對(duì)病人進(jìn)行腹部多期相掃描，通過(guò)動(dòng)脈期和門(mén)靜脈期影像獲得虛擬平掃影像，其影像質(zhì)量雖低于常規(guī)平掃，卻可以滿(mǎn)足診斷要求， 從而為降低輻射劑量提供了基礎(chǔ)。Graser 等[10]對(duì)疑診腎腫物的病人采用雙源CT 進(jìn)行平掃及增強(qiáng)掃描，獲得虛擬平掃影像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用虛擬平掃的影像質(zhì)量可以代替常規(guī)平掃，從而將輻射劑量降低35%。 因此在臨床腹部增強(qiáng)檢查中，通過(guò)虛擬平掃技術(shù)替代常規(guī)平掃期相是減少腹部輻射劑量的有效途徑之一，然而由于虛擬平掃影像融合了80 kV 和140 kV 影像，其空間分辨力略低于常規(guī)平掃，影像質(zhì)量有待進(jìn)一步提高[11]。

3 調(diào)節(jié)基本參數(shù)

3.1 選擇適當(dāng)?shù)穆菥?螺距是球管旋轉(zhuǎn)一周掃描床移動(dòng)距離與準(zhǔn)直器寬度之間的比值[12]。 在其他掃描條件不變的情況下，增大螺距意味著在相同時(shí)間內(nèi)掃描的覆蓋范圍越長(zhǎng)， 從而縮短CT 檢查的掃描時(shí)間，降低輻射劑量。 但過(guò)大的螺距，也會(huì)導(dǎo)致影像噪聲增加，產(chǎn)生螺旋偽影的概率增大，同時(shí)導(dǎo)致影像的Z 軸空間分辨力下降[13-14]。 因此在掃描過(guò)程中應(yīng)根據(jù)診斷的需要選擇合適的螺距。 張等[15]在胸腹部血管成像檢查中采用了3 種不同的螺距：1.375∶1、0.984 ∶1 和0.516∶1，結(jié)果表明采用1.375∶1 的較大螺距，有效劑量（effective dose，ED）較后兩者分別降低了26.97%和61.58%， 而影像質(zhì)量并無(wú)明顯下降。Amacker 等[16]對(duì)比分析大螺距（3.2）和常規(guī)螺距（1.0）對(duì)常規(guī)胸腹部CT 輻射劑量和影像質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)采用大螺距使腹部輻射劑量從11.3 mSv 降至4.4 mSv，雖然噪聲有所增加，但影像質(zhì)量完全可以滿(mǎn)足診斷要求。

3.2 降低管電流 X 線輻射劑量與管電流呈正比，因此降低管電流可達(dá)到降低輻射劑量的目的。 臨床常用的方法包括降低固定管電流和自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)。 對(duì)于體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）較小的病人，采用較低的固定管電流可以在一定程度上減少輻射劑量，但對(duì)輻射劑量和影像質(zhì)量平衡點(diǎn)的把握較為困難。 自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)可以根據(jù)病人體厚和掃描部位自動(dòng)調(diào)節(jié)管電流，可以在X、Y 平面內(nèi)進(jìn)行角度調(diào)制和在Z 軸方向調(diào)制[17-18]，在保持影像噪聲于一定水平的前提下， 減少輻射劑量，因此在近年來(lái)的相關(guān)研究中以自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)更為多見(jiàn)。 目前通過(guò)單純降低管電流來(lái)降低腹部輻射劑量的單參數(shù)調(diào)節(jié)方法主要應(yīng)用于泌尿系統(tǒng)CT成像（CT urography，CTU）、CT 結(jié)腸成像以及急腹癥的診斷等方面。 泌尿系結(jié)石與腹部周?chē)浗M織之間的高對(duì)比為低劑量CTU 檢查提供了成像基礎(chǔ)。Ciaschini 等[19]的研究表明，采用50%和75%的管電流進(jìn)行CTU 檢查， 并不影響直徑≥3 mm 的泌尿系結(jié)石的檢出。 在CT 結(jié)腸成像中，通過(guò)降低管電流可以使有效輻射劑量低達(dá)0.2 mSv， 而直徑≥5 mm 的結(jié)腸息肉的檢出率仍達(dá)74%[20]。 在急性闌尾炎術(shù)前CT 檢查中，楊等[21]對(duì)實(shí)驗(yàn)組采用自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)（50~400 mA/120 kV），對(duì)照組采用300 mA/120 kV進(jìn)行掃描，結(jié)果自動(dòng)管電流掃描時(shí)病人腹部CTDIvol值顯著降低，且影像質(zhì)量可以滿(mǎn)足診斷需求。

對(duì)于腹部實(shí)質(zhì)臟器的CT 檢查而言, 由于各臟器組織之間的密度差很小，單純通過(guò)降低管電流來(lái)降低輻射劑量，會(huì)使影像的低對(duì)比分辨力受到相對(duì)增大的噪聲的影響，使信噪比降低，從而影響密度分辨力[22]。而且相對(duì)于管電壓而言，管電流對(duì)輻射劑量的影響較小，因此現(xiàn)階段該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)主要集中在采用自動(dòng)調(diào)節(jié)管電流技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，從而在保證影像質(zhì)量的前提下更大程度地降低腹部CT 的輻射劑量。

3.3 降低管電壓 由于有效輻射劑量與管電壓的平方成正比，使用相對(duì)低的管電壓可以在更大程度上降低病人的輻射劑量。 管電壓能夠影響物質(zhì)的X線衰減系數(shù)及其CT 值， 降低管電壓可以使高原子序數(shù)的物質(zhì)如碘、骨骼等的CT 值增高，因此對(duì)于使用碘對(duì)比劑進(jìn)行增強(qiáng)檢查的病人，低管電壓掃描可以提高含碘血管的對(duì)比度[23]，從而在一定程度上彌補(bǔ)因降低管電壓引起的噪聲問(wèn)題，在降低輻射劑量的同時(shí)也減少了病人的對(duì)比劑用量。 近年來(lái)，采用低管電壓來(lái)降低CT 輻射劑量的研究成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。 Nakayama 等[24]對(duì)已行120 kV 腹部增強(qiáng)檢查的一組病人采用90 kV 進(jìn)行復(fù)查， 發(fā)現(xiàn)降低管電壓后輻射劑量降低了56.8%，對(duì)比劑用量減少，且各臟器對(duì)比效果更好。 唐等[25]采用80 kV 和120 kV進(jìn)行腹部CT 的體模研究，在輻射劑量相同時(shí)，80 kV條件下的對(duì)比噪聲比明顯高于120 kV；在不影響影像質(zhì)量的前提下，80 kV 掃描最多可降低42.23%的輻射劑量。低管電壓掃描尤其適用于體型瘦小、BMI偏小的成人和兒童病人。Nakaura 等[26]對(duì)較瘦的成年病人（平均體質(zhì)量為53～56 kg）采用80 kV 管電壓、降低40%對(duì)比劑用量結(jié)合迭代重建（iterative reconstruction，IR）技術(shù)進(jìn)行腹部CT 掃描，發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈期和門(mén)靜脈期的有效劑量分別降低51%和48%，并可與常規(guī)120 kV、濾過(guò)反投影（filtered back projetion，F(xiàn)BP）算法重建獲得的影像質(zhì)量相近。 國(guó)內(nèi)有研究表明，對(duì)BMI＜22 kg/m2的成年病人采用80 kV 管電壓結(jié)合IR 算法進(jìn)行腹部平掃檢查，可以獲得優(yōu)于常規(guī)120 kV 結(jié)合FBP 算法重建的影像質(zhì)量，同時(shí)輻射劑量可降低59.97%[27]。 王等[28]對(duì)平均體質(zhì)量約65 kg的成年病人采用100 kV 管電壓結(jié)合IR 算法，可以在獲得滿(mǎn)意腹部影像質(zhì)量的同時(shí)，使有效輻射劑量降低約33%，并減少了病人對(duì)比劑用量。 Dong 等[29]在兒童腹部CT 的體模研究中證實(shí)， 與140 kV 相比，80 kV 的管電壓， 可以在保證影像質(zhì)量的前提下使輻射劑量降低70%。

這些研究結(jié)果表明, 通過(guò)適當(dāng)降低管電壓進(jìn)行腹部CT 掃描， 不僅不會(huì)對(duì)影像質(zhì)量產(chǎn)生較大影響,而且可以在一定程度上使腹部臟器得到更好的對(duì)比顯示效果，因此適當(dāng)降低管電壓將在今后的腹部低劑量CT 臨床應(yīng)用及相關(guān)研究中發(fā)揮重要作用。

4 IR 在腹部的應(yīng)用

單純降低管電壓和管電流會(huì)增加噪聲和偽影，使影像質(zhì)量下降，從而使相關(guān)低劑量技術(shù)的應(yīng)用受到限制。IR 技術(shù)可以降低噪聲、消除偽影，相比于傳統(tǒng)FBP 重建能夠進(jìn)一步提高影像質(zhì)量，為低管電壓和低管電流技術(shù)的應(yīng)用提供了更大的空間，從而有效降低輻射劑量。 近年來(lái)迭代算法逐漸得到廣泛應(yīng)用，主流技術(shù)包括自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)IR（adaptive statistical IR,ASIR，GE）技術(shù)、基于模型的IR（model based IR,MBIR，GE） 技術(shù)、 圖像域圖像重建技術(shù)(iterative reconstruction in image space, IRIS，西門(mén)子)、原始數(shù)據(jù) 域IR （sinogram affirmed iterative reconstruction,SAFIRE，西門(mén)子）技術(shù)、基于雙模式IR（double model based iterative reconstruction, iDose,飛利浦）技術(shù)和自適應(yīng)低劑量IR （adaptive iterative dose reduction,AIDR,東芝）技術(shù)等。 IR 技術(shù)在腹部CT 低劑量領(lǐng)域的應(yīng)用目前已成為研究熱點(diǎn)。 多個(gè)研究結(jié)果顯示，IR 算法結(jié)合低管電壓或低管電流技術(shù)，可以在降低輻射劑量的同時(shí)顯著改善影像質(zhì)量[30-32]。 Marin 等[33]分別采用ASIR、FBP 重建使用低管電壓80 kV、高管電流675 mA 進(jìn)行腹部門(mén)靜脈晚期CT 掃描的影像， 結(jié)果表明在相同的有效劑量下，ASIR 重建相比于FBP 重建具有更小的影像噪聲和更高的對(duì)比噪聲比。 在腹部盆腔CT 掃描中，ASIR 重建相對(duì)于傳統(tǒng)FBP 重建， 輻射劑量減少32%～65%時(shí)， 噪聲更小，影像質(zhì)量更好[34]。 其他相關(guān)研究同樣體現(xiàn)了在腹部采用ASIR 算法重建影像能夠降低輻射劑量、提高影像質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)[35-36]。 May 等[37]采用IRIS 算法對(duì)腹部輻射劑量減半的CT 影像進(jìn)行重建， 與常規(guī)FBP 重建、常規(guī)輻射劑量的腹部CT 影像相比，噪聲降低了22%。 Kalra 等[38]的研究顯示，對(duì)采用較低管電流進(jìn)行腹部CT 掃描的影像進(jìn)行FBP 重建， 噪聲過(guò)大， 影像質(zhì)量不甚理想； 而采用SAFIRE 算法重建，則可以在輻射劑量降低50%～75%的同時(shí)保證影像質(zhì)量滿(mǎn)足診斷要求。IR 算法的應(yīng)用為在保證影像質(zhì)量的前提下結(jié)合其他低劑量方法降低CT 輻射劑量提供了更大的空間，在目前的臨床應(yīng)用及今后的腹部低劑量研究中都很有價(jià)值。

5 基于被檢者體型的個(gè)體化、 多參數(shù)調(diào)節(jié)在腹部CT 低劑量領(lǐng)域的研究

被檢者體型是影響腹部CT 輻射劑量和影像質(zhì)量的重要因素[39]，不同體型的病人需要不同的管電壓和管電流來(lái)保證影像質(zhì)量。 以往通過(guò)簡(jiǎn)單參數(shù)調(diào)節(jié)（管電流或管電壓）來(lái)減少腹部檢查的輻射劑量，影像質(zhì)量容易受到相對(duì)增大的影像噪聲的影響。 而根據(jù)病人體型，自動(dòng)調(diào)節(jié)管電壓、自動(dòng)調(diào)節(jié)管電流以及IR 算法的同時(shí)運(yùn)用， 可以期待獲得更穩(wěn)定的影像質(zhì)量以及更低的輻射劑量。

智能最佳kV 掃描技術(shù)（CARE kV，西門(mén)子）根據(jù)定位像確定受檢者的體型，自動(dòng)調(diào)節(jié)管電壓和管電流[40]。 Winklehner 等[41]的研究顯示，自動(dòng)kV 的選取與病人BMI 和定位像的衰減呈正相關(guān)。 kV 智能決策技術(shù)（kV-Assist，GE）根據(jù)每位被檢者體型及定位像的衰減特征，自動(dòng)選擇合適的管電壓kV，配合實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)mA（噪聲指數(shù)NI）技術(shù),自動(dòng)調(diào)節(jié)窗寬、窗位值，同時(shí)結(jié)合迭代重建ASIR 算法，從對(duì)比度和噪聲兩個(gè)方面， 在保證不同體型病人獲得穩(wěn)定、 優(yōu)質(zhì)影像質(zhì)量的前提下最大限度降低輻射劑量。 自動(dòng)kV 調(diào)節(jié)技術(shù)與自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)的共同發(fā)展，為基于被檢者體型和BMI 的個(gè)體化多參數(shù)輻射劑量管理提供了技術(shù)支持。CARE kV 技術(shù)在胸腹部CT 血管成像研究中在保證優(yōu)質(zhì)影像質(zhì)量的前提下獲得理想的降低輻射劑量效果[41]。 Eller 等[42]采用CARE kV 結(jié)合自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)進(jìn)行腹部及胸腹部門(mén)靜脈期CT 掃描，80 kV 組、100 kV 組CTDI相比于常規(guī)120 kV 組分別降低25.3%及14.5%，且影像質(zhì)量?jī)?yōu)秀。在胸腹部CT 檢查中，相比于固定管電壓（100 kV 或120 kV） 結(jié)合自動(dòng)管電流，CARE kV結(jié)合自動(dòng)管電流掃描所獲影像的信噪比、對(duì)比噪聲比均明顯升高，且有效輻射劑量降低18%[43]。 Yu 等[44]的研究結(jié)果也證實(shí)了這一觀點(diǎn)。

現(xiàn)階段， 根據(jù)被檢者體型和BMI 的個(gè)體化、多參數(shù)調(diào)節(jié)與迭代算法的聯(lián)合應(yīng)用成為腹部CT 低劑量技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)嶄新研究方向， 代表著腹部CT低劑量技術(shù)將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

綜上所述， 由于腹部CT 檢查具有普遍性而且?guī)?lái)較高輻射劑量，腹部低劑量掃描技術(shù)具有重要意義。 考慮到腹部特殊解剖構(gòu)成以及腹部增強(qiáng)CT掃描的特定臨床要求，通過(guò)改變管電流、管電壓等單參數(shù)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)腹部CT 低劑量掃描， 可以在一定程度上降低被檢者輻射劑量，但仍面臨影像噪聲略有增加與輻射劑量進(jìn)一步降低的矛盾。 基于被檢者體型的個(gè)體化、多參數(shù)調(diào)節(jié)為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)影像質(zhì)量和輻射劑量的平衡提供了更科學(xué)的實(shí)現(xiàn)方法，為腹部CT 低劑量掃描提供了新的發(fā)展方向， 有待于未來(lái)的探索和研究。

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