近年来, 随着计算机的普及和工作方式的改变, 人们呆在电脑前工作的时间越来越长, 颈椎病的发病率呈逐年上升趋势, 并且越来越年轻化。以往治疗颈椎病需要透视或摄X射线平片, 但上述检查对显示颈椎曲度及骨质增生可以, 不能直观的反应颈椎间盘突出的情况及对硬膜囊和神经根的压迫情况和复杂部位的细微骨折。螺旋CT检查方便快捷、图像分辨率高, 已成为首选的检查和诊断手段, 在一些医院, 对于颈椎病患者, CT扫描已经代替平片成为常规的检查方式^[1]。但X射线辐射对患者的危害也相应增加, 欧洲标准认为30%的辐射累积剂量来自诊断放射学的检查, 北美国家人群接受的医用辐射剂量超过半数是来自于CT检查^[2]。随着公共放射卫生防护意识的提高, 特别是世界卫生组织(WHO)国际放射防护委员会(ICRP)以及国际医学物理组织(IOMP)制定了医疗照射质量保证和质量控制标准, 以期用最小的人体损伤代价获得最佳的检查效果, 低剂量CT的研究和应用也越来越多地受到关注。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时更易引发癌症。所以评估螺旋CT辐射剂量的危害性至关重要。目前, 国、内外普遍研究的低剂量CT扫描技术用于颈椎间盘的较少, 笔者把低剂量扫描技术应用到颈椎间盘中, 不仅满足了临床诊断的需求, 还大大降低了患者的辐射剂量, 更能有效减少CT机的球管损耗, 延长其使用寿命。

1 螺旋CT在颈椎间盘中的应用

颈椎间盘突出多发生于颈4-5、5-6、6-7椎间盘, 表现为肢体感觉和运动异常, 如上肢及颈部疼痛、四肢麻木无力、跛行等^[3]。C T扫描至今仍然是诊断颈椎间盘病变的主要工具, 螺旋CT颈椎间盘扫描不仅具有传统CT在轴位扫描中的优点而且在多平面或三维重建中具有更大的优势, 在诊断工作中得到了广泛的应用。

2 螺旋CT低剂量扫描的研究现况

低剂量CT的概念早在1990年由Naidich等^[4]首次提出, 并在临床上有所应用。但当时由于受到CT设备成像质量的影响, 还不能替代常规剂量扫描, 未能引起世人的注意, 随着公众对放射卫生和自身防护意识的提高, 这一技术逐渐受到关注, 特别是世界卫生组织(WHO)和国际放射防护委员会(ICRP)以及国际医学物理组织(IOMP)制定了医疗照射质量保证和质量控制标准, 以期以最小的代价获得最佳的诊断效果, 这为低剂量CT技术的研究和应用提供了广阔的空间。C T检查的主要局限性在于X射线对人体的高辐射, 因此, 人们一直致力于设备技术更新和临床方法的改进, 低剂量扫描方法也就应运而生。近年来CT设备不断更新和完善, 如机器的短几何设计、探测器材料的更新和多排宽探测器的设计等大大提高了X射线的利用率。低剂量CT被应用于胸部、婴儿颅脑、鼻窦、育龄男女骨盆、脊柱外伤、颈椎、泌尿系、结肠部位的检查中, 其中低剂量CT在胸部的应用最早、最成熟^[5-7]。

2005年国内部分学者首次呼吁重视CT检查的剂量问题; 2008年、2009年中华放射学杂志的述评和专家论坛也呼吁要重视CT检查中的辐射剂量, 支持合理的低剂量CT检查, 对CT低剂量进行系统的研究并制定出相应的规范和标准, 将X射线检查低剂量成像方法学的研究推向新的高潮。总体来说, 在CT低剂量研究方面, 国内还是滞后于国外, 国外较国内更加全面和深入。

CT低剂量扫描在脊柱的研究还是较少, 刘晓东等^[8]对脊柱外伤低剂量扫描进行了研究, 王俊山等^[9]通过对腰椎间盘退行性病变低剂量C T扫描的研究, 认为合理的低剂量CT扫描完全能够满足腰椎间盘退行性病变临床诊断所需要的图像质量。对于体型偏瘦或中等者、临床症状较轻者及治疗后复查的腰腿痛病人, 建议直接进行8 0mA s~1 2 0mA s腰椎间盘CT扫描。颈椎间盘CT低剂量扫描尚未见国内文献报道, 随着C T技术革新尤其是多层螺旋CT的临床应用, 采用合理低剂量实现颈椎间盘扫描也成为可能, 虽然新机型尤其是智能化扫描技术应用使得扫描剂量较过去减少很多, 但临床日常工作中颈椎间盘扫描剂量仍然偏大, 还有继续下降空间。

3 CT辐射剂量的影响因素和降低辐射剂量的方法

临床工作中, 降低辐射剂量应服从国际放射防护委员会(ICRP)辐射防护三原则:①实践的正当性, ②辐射防护的最优化, ③个人剂量限值。另外, 放射检查中应当遵循合理使用低剂量(as low as reasonably achievable, ALARA)理论, ALARA是指采用最低的放射剂量来获得合适的图像质量用于临床的准确诊断。CT检查本身带来的好处当然远大于X射线辐射带来的危险, CT放射人员应当遵循ALARA的原则, 通过调节扫描参数(如管电压、管电流和螺距等)或修改扫描方案(如减少扫描范围等)来调控辐射剂量, 使得患者通过接受适当的辐射剂量从而受益于临床检查。医疗照射防护最优化的目的是在影像质量和受检者剂量之间找到最佳平衡点, 这就要求我们在CT扫描中, 在不影响诊断质量的前提下, 尽可能的缩小扫描野, 能少扫的不要多扫, 能厚扫的不要薄扫, 能不增强的就不增强, 加强防护意识, 做到辐射实践的正当化。目前几种降低辐射剂量的方法。

3.1 尽可能避免接受CT检查

CT辐射具有致癌风险, 致癌率随辐射剂量的增加而增加, 因此尽可能选用超声、磁共振成像等非放射性检查代替CT检查。若必须接受放射性检查, 首先应考虑常规X射线平片, 其辐射剂量远低于CT。

3.2 降低管电流

1990年Naidich等^[4]首次提出低剂量CT的概念, 即在其它参数不变的情况下, 由于X射线剂量与管电流成线性关系, 患者受照剂量直接与mA或mAs成正比, 降低管电流, 辐射剂量也相应下降, 因此选择合适的管电流是控制辐射剂量的有效方法。对骨盆骨骼施行低剂量扫描, 可以降低性腺的辐射剂量, 这对育龄妇女及少年儿童有重要意义, 通常对于高对比度的骨组织和结石, 我们选用低管电流扫描。颈椎和副鼻窦具有高对比度, 也可以使用低剂量扫描, 图像质量不降低, 使得发生癌变的可能性降低^[10-12]。目前国内外低剂量CT扫描主要采取这种方法。

3.3 自动曝光系统(automated exposure control, AEC)

这种自动曝光控制模式是考虑了患者的身材和解剖位置而自动调试管电流的一种系统, 能保证在整个扫描过程中适当的管电流保持恒量, 这样可以使有效剂量降低达到40%。检查肥胖患者时, 通常为了保证图像质量而增加管电流, 但真正到达扫描部位的X射线很少, 几乎被外部组织吸收衰减掉了。自动曝光系统不仅适应这样的组织衰减, 而且为了达到最好的诊断要求, 对于各种体型的患者都可以转换适当的剂量。CT的辐射剂量主要与管电压和电流时间乘积有关。所以CT图像的质量随CT扫描条件的下降而逐渐下降, CT图像的噪声随CT扫描条件的下降成倍的增高。因此一定条件下, 增加电压或mAs虽然能够提高CT图像的质量, 但会增加受检者的辐射剂量, 不利于X射线辐射防护。不同组织的X射线透过率并不相同, 不同个体、不同扫描层面所需的曝光剂量也就不相同, 当固定扫描条件时, 由于需要满足同一扫描部位所有层面的信噪比要求, 很难实现最佳的剂量减低效果, 所以只有根据人体的组织密度相应地动态调节曝光剂量才能够满足减低剂量和保证图像质量的要求。脊柱多层螺旋扫描检查使用CARE Dose 4D (Siemens CT)技术能够实时分析每位患者的解剖部位, 并相应调节放射剂量, 无需任何用户干预^[13]。多层螺旋CT腰椎扫描的剂量长度DLP是445 mGy.cm, 有效剂量E是7.2 mSv, 使用CareDose4D, 管电流由360 mAs降至300 mAs, 管电压不变, 剂量平均减低20%^[14]。脊柱侧弯患者使用低剂量扫描比常规剂量扫描低2.5~1.8倍。

3.4 根据患者体型选择适当管电压

研究表明, 在成像过程中, 通过降低管电压可获得低剂量扫描。在其他扫描参数不变的条件下, 管电压由120 kV增加到140 kV, 其射线量增加30% ~40%^[15]; 降低管电压减少了射线的穿透力, 辐射剂量会相应地减少, 但此方法降低了X射线质量, 其后果是吸收的辐射照射量和图像质量关系破坏, 因此在低剂量CT中通常保持管电压不变。当管电流降低至50%~60%, 低电压110 kV, 扫描剂量降低60%~70%, 目前大部分CT管电压均采用120 kV, 既保证了射线的穿透力, 又不会增加受检者的吸收剂量, 因此调节管电压的方法并不被提倡。为了降低儿童和瘦小病人的辐射剂量并提高肥胖患者的图像质量, Mccollough等^[16]使用了标准尺寸技术图表, 他们报道为了降低剂量应根据低体重患者的宽度选用适合的管电流和管电压。椎弓根钉棒系统成为最常用的植入物用于脊柱外科手术, CT扫描有助于术后并发症的诊断, 为了要求在CT检查中采用较为有限的辐射剂量, 吴骏峰等使用减少金属伪影和辐射剂量的方案是:高管电压(一般是140 kV)并保持不变, 管电流使用250~270 mA^[17]。

3.5 选择合适的准直器宽度

多层螺旋CT的出现势必导致Z轴的过度扫描, 必须选择适当的准直器宽度, 减少辐射剂量。西门子16层螺旋CT颈椎扫描有两种准直宽度:16 × 0.75 mm、16 × 1.5 mm。为脊柱损伤提供术前准备, 进行矢状面, 冠状面重建时使用大准值(16 × 1.5 mm)就足够, 除非需要高分辨高要求(三维SSD或VRT图像的处理), 可选择小准值(16 × 0. 75mm)。对大部分CT机来说, 由于半影现象存在, 选择小准值比大准值辐射剂量大。在国外的医院只有在高分辨率胸部扫描, 颈椎和CT血管扫描时使用小准值。所以在保证图像质量的情况下, 可根据容积剂量指数最小, 选择适当的准直器宽度^[18]。

3.6 缩小扫描范围

由于现代多层螺旋CT扫描速度快, 产生图像也快, 以至于扫描时往往使用大扫描野, 而不根据病变范围, 适当选择扫描范围。例如颈3-6有病变时, 总是扫描整个颈椎。有文献报道扫描整个胸椎(发生癌变的可能是1/1 800)比扫描3个胸椎(发生癌变的可能是1/5 800)增加70%的剂量和癌变可能的危险^[19]。

3.7 图像迭代重建法

而随着临床诊疗的发展, CT临床应用的广度和深度都日渐达到了前所未有的高度。在新的医疗发展形势背景下, 业界对CT使用的安全性考虑与图像质量均有了新的、更高的要求。但由于采用滤波反投影法, 重建图像的投影数据被假设为免除噪声干扰的。客观需求的变化, 也为另一种新的思路提供了演进的核心原动力——CT图像迭代重建法。图像迭代重建法大致可分为两类:一是全程迭代法, 二是局部迭代。全程迭代法使CT重建从投影数据的采集方式到图像重建过程, 均经历了革命性的变化, 较之Housfeild时代, 图像的计算时间和图像质量已然不可同日而语, 但是其计算量依然庞大, 依然无法满足临床诊疗要求; 而局部迭代法, 是在解析法的基础上采用迭代方法实现对正弦图的恢复, 由于其计算量较少, 且能实现低剂量条件下的图像重建, 同时保持优秀的图像质量, 因此这种优异的特性使之获得了广泛的关注^[20]。

4 螺旋CT低剂量扫描在颈椎间盘的应用的可行性

由于颈部的复杂结构, 甲状腺等组织对射线非常敏感, 因此低辐射剂量的研究十分必要, 目前, 颈椎病患者日趋增加, 降低颈椎间盘CT检查者的辐射剂量也是十分必要的^[21-23]。

综上所述, 低剂量CT扫描虽然图像噪声稍有增加, 但其所获的影像信息及图像质量可以满足临床诊断要求, 对病灶检出的敏感性与常规剂量扫描一致。而且降低了受检者的X射线辐射量, 降低了X线球管的损耗, 延长了球管的使用寿命, 是非常有价值的技术, 值得提倡和推广。