随着影像技术的飞速发展, CT设备不断推陈出新, 从单排CT的出现到256层、320层多层螺旋CT (MDCT)和双源多层螺旋CT的临床应用, 使一些新的扫描技术如心脏冠脉成像、肿瘤灌注成像及适应性统计迭代重建(ASIR)等得以实现。由于CT检查有较高的辐射剂量, CT被认为是医源性辐射的最大人工辐射源。一般认为, 一次常规胸部CT检查的有效剂量为3~ 27mSv, 约为胸片的10~100倍^[1]。国际放射防护委员会认为, 接受X射线照射剂量每增加1mSv将增加5/10万的恶性肿瘤发生率, 因此降低CT检查中的辐射剂量变得尤为重要。为了解决这一问题, Naidich^[2]等于1990年首次提出了低剂量CT (Low Dose CT, LDCT)的概念, 即在其他扫描参数不变的情况下, 降低管电流成像以达到诊断要求, 并使受检者的辐射剂量相应下降。随着人们越来越关注辐射导致受检者增加癌症发生概率的危害性, 低剂量CT的应用成为研究的热点, 多年来, 众多与CT相关的科学家、生产商、临床应用人员为降低受检者CT辐射剂量做出了不懈努力。

1 降低CT辐射剂量的方法

包括严格掌握CT检查适应证、尽量避免重复扫描、合理运用扫描条件等。其中最主要的是调整CT扫描技术参数。

1.1 降低管电压(kV)

管电压从120kV降至100kV, 辐射剂量可降低约47.1%^[3]。减低kV值会降低X射线的穿透力, 引起组织对X射线吸收量的增加, 同时对图像质量产生较大的影响, 特别不适用于骨骼系统。

1.2 增大螺距

对于部分CT设备, 增大螺距即减少了扫描时间, 降低了辐射剂量, 刘一等^[4]使用Toshiba Aquilion one 320 C T机, 管电压、管电流不变, 对胸腹主动脉夹层进行扫描, 螺距为95的扫描方式比螺距为53的扫描方式可降低辐射剂量约50%, 并且能保证图像质量。

1.3 降低管电流(mA)

当其他参数固定不变时, 辐射剂量与mAs呈正相关, 减低mAs已经成为降低辐射剂量的主要方法。一种是降低固定管电流, 如Mayo等^[5]研究表明, 当管电流从400 mAs降至140 mAs时, 图像质量下降了17%, 当管电流从140 mAs降至20 mAs时, 图像质量下降了47%。还有学者研究证实^[6]与使用260mAs的标准扫描相比, 低剂量平扫螺旋CT管电流降低至50mAs, 结果可降低约81%的辐射剂量。另一种是自动调节管电流, 较新的螺旋CT都具备了这项功能, 球管在曝光过程中可以自动地改变管电流以适应患者的体形、不同的解剖结构, 在保证影像质量的前提下, 尽可能降低的辐射剂量。

另外, 近来新发展的重建技术——适应性统计迭代重建(ASIR)正逐步应用于低剂量CT, 迭代重建技术已证明对提高图像质量、降低CT辐射剂量有相当大发展潜力。迭代重建的最显著的优点是, 即使在低信噪比(Signal Noise Ratio, SNR)的数据集利用滤波反投影法(FBP)重建得到的图像质量极差时, 适应性统计迭代重建仍然可以重建出高质量的图像。国内已经有学者对此作出了初步研究, 贾楠^[7]等研究表明:与传统CT重建图像的滤波反投影法相比, 适应性统计迭代重建法胸部扫描中辐射剂量可降低50%以上, 而图像噪声无明显提高。因此, 使用迭代重建技术可以大大减少CT的辐射剂量而不影响图像质量。随着计算机能力的迅速增长, 迭代重建算法相信很快在临床获得普遍应用。

2 胸部低剂量CT的临床应用

胸部低剂量扫描的主要应用在肺部和心脏。

2.1 肺部

目前比较常用的是体检和筛查, 胸部CT低剂量扫描多用在早期肺癌的筛查。国外已经开始使用低剂量CT对普通人群及肺癌高危人群进行筛查, 结果显示低剂量螺旋CT可比常规X射线胸片普查多发现近8倍的肺癌, 特别是可以发现更多的早期肺癌及非钙化结节。朱晓华等^[8]研究认为, 50mAs的管电流对直径≤ 5mm的结节能够可靠发现, 30mAs是既可满足临床诊断需要, 又能顾及到病人辐射剂量的最佳条件。王敏杰等^[9]研究表明:在其他扫描参数不变的情况下, 先用低剂量(10mAs)行全肺扫描, 再对可疑病灶行常规剂量(120mAs)靶CT薄层扫描, 可以使患者的辐射剂量降低, 又获得更多的影像诊断信息, 大大提高了病变的检出率和诊断准确性。

近年来低剂量CT也应用于胸部非肿瘤性病变, 如肺部炎性病变、肺气肿、肺癌等肺内病变的随访、肺转移瘤、胸部外伤、特殊人群的肺部检查(婴幼儿、儿童、孕期妇女、老年人)等。早期肺气肿常无临床症状, 诊断困难, X射线平片检查很难检出早期肺气肿; 低剂量CT扫描结合肺密度测定是判断有无早期肺气肿的有效手段, 可及早指导患者进行治疗。胸部外伤通常进行普通胸片检查, 对体位有一定要求, 并且不容易发现轻微或隐蔽部位病变, CT具有对体位要求低、扫描时间短、可以实时观察等优点, 其病变检出敏感性和准确性均优于X射线胸片。国内葛虓俊^[10]等对25例胸部外伤病人行低剂量CT扫描, 采用64层螺旋CT自动曝光控制技术, 研究发现低剂量CT扫描能满足临床对肋骨骨折诊断的要求。另外, 同一时间段内重复扫描应强调低剂量, 如CT引导下穿刺, 除第1次扫描外, 其余扫描的目的只是定位和发现并发症, 可以使用低剂量扫描; 不同时间段内的重复扫描, 如肺结节随访或肿瘤治疗后观察变化等, 对图像质量要求不高, 可以多使用低剂量扫描。

2.2 心脏低剂量CT的临床应用

近年来CT的心脏和冠状动脉成像得到越来越广泛的应用, 例如, 在美国, 每年约有230万CT冠状动脉造影检查者^[11], 这增加了群体辐射剂量, 给公众的健康带来一定风险^[12]。对于冠状动脉造影检查, 降低辐射剂量的主要途径包括降低管电压和管电流、增大螺距、及应用心电图电流调制技术、前瞻性心电门控序列扫描模式、体型适应性电流调制等^{[13, 14]}。采用这些技术, 对患者进行冠状动脉成像检查可减少约15mSv, 甚至可降至1mSv^[15]。国内还有学者应用320层低剂量CT扫描进行左心房肺静脉成像, 研究显示, 应用320排容积CT低剂量左心房肺静脉成像, 可在降低辐射剂量的同时获得满足诊断需要的图像^[16]。

3 腹部和盆腔低剂量CT的临床应用

腹部各脏器之间密度差较小, 缺乏天然对比。以胰腺为例, 胰腺的肿瘤大多平扫都是等密度, 与正常胰腺的密度差在应用对比剂增强的条件下也仅有5~40HU, 为低对比特征。因此能否探测出腹部组织病变与脏器之间极小的密度差, 对早期诊断至关重要。傅强等^[17]利用管电压(kV)在射线剂量中的突出影响作用, 采用降低管电压和适当增加管电流的方式.进行了多层CT腹部低剂量扫描技术的探讨:120kV、30mAs组对比噪声比(CNR)为2.48, 射线剂量为36.74mGy; 100kV, 350mAs组CNR为1.94, 射线剂量为25.50mGy。在100kV, 350~ 450mAs时与120kV, 30mAs时相比, 两者无明显差异, 但射线剂量两者相比最高可降低30%。国内外一些研究者, 把低剂量CT适应性统计迭代重建应用于腹部, Yoshiko Sagara等^[18]对53例进行腹部低剂量CT适应性统计迭代重建(ASIR)和常规剂量CT滤波反投影法(FBP)重建, 结果腹部低剂量CT适应性统计迭代重建比常规剂量CT的反投影重建可降低约33%的辐射剂量, 并能显著降低FBP图像的噪声。张洁等^[19]对158例肠息肉患者进行低剂量螺旋CT扫描, 结果为应用50 mA扫描, CTDI平均为7.64mGy, 与气钡双重结肠造影的剂量相仿, 对于5.0 mm以上息肉的检测敏感度和特异度均达到85%以上, 对于≤ 5.0 mm的息肉, 其检测敏感度和特异度分别为60.4%和65.2%。梁妍等^[20]研究表明:结肠壁与肠腔内气体存在良好的密度对比, 降低射线剂量也可以保证图像质量, 以及在其他扫描参数固定不变条件下, 辐射剂量与管电流成正比, 采用降低管电流至50 mAs, CT剂量下降近70%, 对图像质量及肠管的测量无影响, 低剂量螺旋CT对结肠癌的术前诊断, 手术分期及外科手术方案的选择具有重要意义。

另外, 国外有学者对Crohn's病进行低剂量螺旋CT扫描, Avinash R.Kambadakone等^[21]研究证实, 对Crohn's病的患者进行低剂量螺旋CT检查, 噪声指数在18~25水平时, 辐射剂量可降低31%~64%, 而不影响图像的诊断。急腹症低剂量CT的临床应用, 国内应用主要有急性阑尾炎^[22]、肠梗阻^[23]和泌尿系结石^[24]等, 利用多平面重组等重建技术, 既可以大大降低辐射剂量, 又能准确为手术提供依据。

4 颅脑及五官

颅脑的低剂量CT主要应用于儿童, 由于小儿大脑皮层相对较薄, 颅骨、脑组织、脑室系统之间具有良好的自然对比, 且患儿颅脑常见、多发病病理组织密度与正常脑组织密度具有较大差异, 在CT图像上能形成良好的密度对比, 这是低剂量CT扫描技术在患儿颅脑运用的基础。也有国内学者将低剂量CT应用于颅脑及眼眶外伤、副鼻窦等^{[25, 26]}。

5 介入诊疗

CT引导下经皮肺穿刺活检是获得肺部病变病理学诊断的重要手段, 现在应用越来越广泛, 尤其对于周边型肺部病变确诊率高, 并发症少, 30mAs的低剂量扫描, 只是常规剂量200mAs的15%, 大大地降低了病人的辐射剂量, 在辐射越来越受到人们重视的今天, 有着特别的价值。张雅萍等^[27]把80例CT导向下经皮肺穿刺活检术患者进行常规CT扫描和低剂量扫描, 结果证实, CT引导下经皮肺穿刺活检术低剂量扫描(130kV、20mA)既能保证穿刺成功和穿刺安全, 又能显著减少患者的辐射剂量, 是一种可行的方法。国外有T.M.Sepherd等^[28]利用低剂量CT引导进行脊柱注射, 取得了满意效果。

综上所述, 随着螺旋CT在临床上应用的日益广泛, 受检人群的辐射危害应得到更多关注。目前, 多层螺旋CT低剂量扫描研究与应用已有个别报道。但是, 多层螺旋CT低剂量扫描的技术尚未成熟, 多层螺旋CT低剂量扫描的研究涉及物理学、放射卫生学、剂量学等多学科的内容, 因此, 应加强理、工、医等多学科的合作, 研究低剂量CT扫描技术及临床应用, 以降低受检者的受照剂量。