随着多层螺旋CT技术的应用, CT扫描已成为评价副鼻窦病变的一种常规检查方法, 是安全进行鼻窦内窥镜外科手术的先决条件^[1]。但CT扫描所产生的辐射影响则较少被关注, 为减少病人的受照剂量, 在保证图像质量的前提下, 应选择合理的低剂量扫描, 以降低邻近器官如眼晶体、角膜、甲状腺等器官的辐射危害。

1 低剂量CT扫描的提出及应用现状

自20世纪70年代CT问世以来, 经历了数次技术创新, 相继出现了滑环CT、螺旋CT以及多层螺旋CT(MSCT)等, 与X射线平片相比, 它明显提高了疾病的检出能力, 但其放射剂量也明显高于X射线平片, CT辐射对人体的影响则较少被关注。据文献报道, 具有10 mSv有效剂量的成人腹部检查会增加致癌风险1/2000^[2]。更不容忽视的是, 儿童对于放射线影响的灵敏度是中年人的10倍多。一个小小的风险(0.35 %)使得大量的检查(270万/a)成倍增加, 于是个体患癌症的小风险成为一个较大的公众健康问题^[3]。Ravenel^[4]等根据ICRP提供的辐射危险系数计算出胸部CT扫描时各种技术参数条件下危险度, 例如:在管电压不变的条件下, 280 mAs时危险度为30, 而120 mAs时危险度降至为13。大量文献证实, 过高的器官剂量可导致癌症, 特别是剂量超过250 mGy时易引发癌症。令人不安的是:我们正使用过量的放射线来获取某一影像, 而这种影像的获得与用低于CT 50 %的放射线所获得的影像并无差别^[3]。为解决这一问题, Naidich^[5]等于1990年提出了低剂量肺部CT扫描的概念, 即在其他扫描参数不变的情况下, 降低管电流成像亦能达到诊断要求。随着公众放射卫生和自身防护意识的提高, 低剂量CT扫描技术逐渐受到关注, 特别是多层螺旋CT(MSCT)的问世以及人们在这一领域的深入研究使低剂量CT的临床广泛应用指日可待, 目前CT对肺、骨盆、颅脑及儿童的低剂量扫描已有研究。应用低剂量扫描技术进行副鼻窦扫描已得到国外放射界同行的关注并进行了相关研究。

2 扫描方法与辐射剂量的关系

副鼻窦检查常根据临床需要可直接采用冠状位或轴位两种不同方法扫描, 也可在轴位扫描的基础上进行冠状面或矢状面重建。单层螺旋CT也可进行横断面扫描冠状重建, 但重建的图像往往有较重的阶梯伪影, 其图像质量远远低于直接冠状扫描的图像^[6]。随着多排螺旋CT出现, 应用多排探测器每旋转一圈可获得多层图像, 此意味着更快的速度、更大的扫描范围、更薄的层厚、显示更多的细节, 而功能性副鼻窦内窥镜手术前需要进行冠状副鼻窦CT检查以明确副鼻窦解剖及疾病的范围, 因平片不能提供鼻窦窦口复合体的细节解剖及潜在的外科危险而逐渐被CT代替^[7]。Zammit等^[8]对四层CT当毫安秒(mAs)与管电压(kV)相同时进行鼻窦轴位和冠状位扫描时眼晶状体的吸收剂量进行研究, 结果显示病人眼晶状体轴位扫描所接受的平均吸收剂量低于冠状位扫描时的平均吸收剂量。而Moulin等^[9]对病人进行重叠轴位扫描后二维冠状重建的研究中提出相反意见, 检测到标准扫描和重叠扫描的病人所受到的吸收剂量分别为22 mGy和42 mGy, 重叠扫描产生了较高的辐射剂量, 建议二维重建技术只应用于有选择的病例(如外科手术前的筛窦顶的评价或者是无法做冠状位扫描必须过伸位的病人)。重叠扫描或重复扫描(如增强前后扫描)是非重叠扫描或重复扫描辐射剂量的2 ~ 3倍。采用薄层CT扫描较同一部位普通扫描的射线剂量增加大约30%~ 50 %^[10], 因此对大病灶不宜盲目采用薄层CT扫描。

3 扫描参数与图象质量、辐射剂量的关系

扫描参数中mAs值高、kV值高、扫描层数多、扫描时间长、螺距小、层厚薄、扫描范围大、某一部位重复扫描、过分追求低噪声指标为求得精细的诊断影像而滥用高照射条件或超薄层(l mm)扫描都会引起剂量水平的升高。Vade等^[11]把螺距系数从10增至15, 在不丢失任何诊断信息的情况下放射剂量降低了33%。而随意提高管电压, 在其他扫描参数不变的条件下, 管电压由120 kV增加到140 kV, 射线量增加30%~ 40%^[12]。对性能良好的CT机, 图像噪声与剂量的平方根成反比, 降低50%的噪声需要增加4倍的剂量^[10]。虽然评价CT图像质量的信噪比、噪声等价量子数(NEQ)等参数都与入射剂量成正比, 但在扫描时采用合理剂量, 受检者只需接受较低的扫描剂量即可获得较高信噪比的CT图像^[13]。

一定条件下, 高mAs扫描可提高CT图像的质量, 但会增加受检者的辐射危害, 辐射剂量的一个主要决定因素是扫描设备管电流(mAs)的设定。mAs的高低与辐射剂量密切相关, 降低放射剂量的方法可采用①降低管电流②增大螺距(实际上减少了扫描时间)。但增大螺距影响副鼻窦细节解剖结构和病变的显示, 因此, 降低mAs成为降低剂量的最适宜的手段。但必须注意的是, 在不同的扫描设备上产生相同的辐射剂量时所用的mAs设置可能因其他的因素而变化。所以, 直接对不同的扫描设备的mAs值进行单独比较是有限制的。对一个特定的CT机, 在一定的kV设置下, 剂量与mAs是成比例的, 但对于不同的扫描机在相同的kV设置下, 相同的mAs会得到完全不同的剂量。mAs的设置应当由放射线专家和相应的内窥镜外科医生根据扫描质量的评价来决定。

4 CT辐射剂量测量与病人所受剂量评价

CT辐射剂量的测量与评价, 是CT设备质量保证(QA)计划的重要组成部分, 其目的在于及时发现造成病人剂量过高的原因, 力求在保证影像质量的前提下减少不必要的辐射。国外在20世纪80年代中期便开展此项研究, 并建立一项标准化规程。据文献报道, 对CT剂量的评价一般采用以下指标。

4.1 CT剂量指数(CTDI)

CTDI是指在临床常规条件下当系统对一个组织层面做单层扫描时电离室测定的剂量; 国际电工委员会(IEC)将CTDI(计算机断层扫描成像剂量指数)作为衡量CT辐射剂量的指标并要求对此进行质量控制。

CT剂量指数(CTDI)与多层扫描平均剂量(MSAD)均为表征受检者剂量的性能参数, 在多数照射和测量实践中由于采用的断层厚度(T)与断层间隔(I)相同, 此时的多层扫描平均剂量在数值上等同于剂量指数^[14]。国际原子能机构(IAEA)等组织1997年出版的《国际电离辐射防护和辐射源安全的基本标准》 (IBSS)^[15], 为不同种类的医疗照射推荐了指导水平, CT检查MSAD的指导水平为50mGy。随着CT机日益向功能化发展; 在某些特殊的诊断中需要较大剂量的照射, 应被视为允许的。因此, 我国在制定相关标准和法规时应与IBSS同样将50 mGy定为指导水平, 不应定为强制执行的剂量限值。此外, 为了满足影像质量保证的要求, 仅仅给出指导水平的上限是不够的, 过低的剂量将严重影响空间分辨力及低对比度分辨力等性能指标。从剂量分布数据并结合临床图像评估结果分析, 剂量指数应保持在20~ 50 mGy为宜。

4.2 多/单层剂量比

是指多层连续扫描时期中一个层面的累积剂量与单次扫描时投射到该层面的剂量之比(Dm/Ds), 通过照射量比来测定。

4.3 权重CT剂量学指数(CTDIw)和剂量长度乘积(DLP)

通常人们采用器官剂量和有效剂量来评价病人所受剂量, 并将有效剂量做为评价辐射随机效应危险度指数。为了得到CT检查病人的器官剂量和有效剂量, 人们通常采用两种方法。一是使用人体等效体模和热释光剂量计(TLDs)直接测量出组织或器官剂量; 另一种是基于测量的CT剂量学指数(CTDI)并利用归一器官剂量转换因子计算出组织或器官的剂量。针对这一情形, 人们提出了权重CT剂量学指数(CTDIw)和剂量长度乘积(DLP)来估算CT检查病人的器官剂量和有效剂量^[16、17]。贾明轩等^[18]研究认为CTDIw和器官剂量相差不大, 所以在病人的辐射防护上, 可直接采用CTDIw估算CT扫描区域内的组织或器官的吸收剂量。DLP和有效剂量具有很好的相关性, 并且呈线性关系。由于有效剂量和辐射随机效应呈线性正比关系, 所以采用DLP评价CT扫描过程中病人辐射随机效应危险度具有非常重要的意义。

5 副鼻窦CT扫描图像质量的评价

现今国际上尚未对副鼻窦CT图像质量进行通用评价标准, 不同的研究人员根据各自不同的研究目的和方法采用了不同的评价标准。Mafee^[19]等通过尸解和CT冠扫, 研究了大量对内窥镜鼻窦外科十分必要的解剖结构及其临床意义, 在CT冠扫中窦口鼻道复合体的所有结构均可显示, 并且能够发现鼻内窥镜检查术难以发现的病变。而筛骨小凹低位是一个有潜在危险性的解剖变异, 在手术时易被穿破, 因此手术前冠状位CT检查尤具重要意义^[20]。副鼻窦CT图像质量的评价通常采用的标准有:对窦口鼻道复合体、鼻窦钩突、额隐窝、上颌窦、筛骨漏斗管、筛骨中隔、筛骨小凹、纸板骨等解剖结构在不同的低剂量和标准剂量CT扫描所得结果中的显示能力和锐利程度和对鼻窦炎性改变的显示能力进行比较, 将不同剂量(mAs)扫描的图像进行评分分析, 以确定减少mAs对于图像诊断质量的影响。Metin等^[21]对60名病人接受标准剂量与低剂量的冠状位鼻窦CT检查进行比较, 观察解剖结构在低剂量和标准剂量CT扫描所显示能力和锐利程度来评分, 结果低剂量组(60 mAs)和标准剂量组(200 mAs)的结果比较无统计学意义。Karabulut等^[22]对30名病人在解剖结构和解剖变异及炎性粘膜改变的显示能力上低剂量扫描和标准剂量扫描没有统计学差异。因此, 在保证图像质量的前提下, CT扫描可应用较低的剂量即可满足临床需要, 眼晶状体、甲状腺的受照剂量也呈低水平。

6 副鼻窦扫描与邻近器官所受辐射剂量的关系

副鼻窦扫描中临近器官的辐射由晶状体、甲状腺、骨髓和脑所受辐射剂量来决定, 而眼晶体、甲状腺是对X射线较为敏感器官。通过降低管电流, 副鼻窦邻近器官所受辐射剂量均有不同程度的降低。Sohaib^[23]通过四组副鼻窦扫描, 对各受检者研究发现四组的图像质量无明显差异, 而眼眶部的平均吸收剂量50 mAs组比200 mAs组降低了77 %, 从200 mAs时的13.5 mGy降到50 mAs时的3.1 mGy。这对减少眼晶状体、甲状腺等吸收剂量方面是很重要的。在多层CT扫描中眼部的吸收剂量实际上低于可以导致晶状体浑浊的阈值剂量即0.5 ~ 2.0 Gy。MacLennan^[24]进行80名病人冠状位鼻窦CT扫描研究中, 眼晶状体所受的平均吸收剂量在475 mAs、210 mAs、30 mAs时分别为70.3、17.6、4.7 mGy。应用低剂量技术时晶状体的吸收剂量应小于10 mGy, 以避免引起晶状体混浊, 而甲状腺的吸收剂量是最小的, 大约0.5 mGy^[25], 建议有因功能性鼻窦内窥镜手术而进行鼻窦冠状位CT检查的病人都应使用低mAs技术。根据文献报道, 当病人同时接受冠状和轴位鼻窦扫描或三维CT鼻窦扫描时, 有可能产生放射损害。一般来说, 在传统扫描时, 眼球的吸收剂量为0.5 Gy, 而在三维CT扫描时为2.0Gy, 其中, 大约有1 3被眼球吸收。如果吸收剂量大于5 Gy, 则有可能发生白内障^{[24, 25]}。

总之, 副鼻窦主要有骨、空气及软组织组成, 具有较好的组织密度对比度, 其CT扫描可应用较低的剂量即可满足临床需要, 降低了CT辐射剂量, 从而降低对患者受照剂量, 减少医源性辐射对人群的损害, 同时可延长球管使用寿命, 降低能源消耗。