在近10年医学放射影像学中出现一种新的成像技术，迅速发展和普及到临床中许多专业科室在应用，包括放射治疗、核医学、神经、心血管、泌尿、外科、儿科、耳鼻喉、创伤和矫形、口腔颌面和乳房等X射线摄影^[1]。这种新成像技术用一个共同的名称为：锥形束计算机X线体层摄影(Cone Beam Computed Tomography), 英文缩写为CBCT。虽然CBCT与传统多排探测器计算机X线体层摄影(Multi-Detector Computed Tomography), 英文缩写为(MDCT)有一些共同的性质，但是，从它的结构设计，成像性质和临床应用范围与MDCT存在相当大差别。本报告将重点对CBCT的几个问题作如下简要介绍：

1 CBCT和MDCT的定义和彼此差别是什么？

CBCT扫描机是由一个有大阳极角度发射锥形束X射线管和一个数字平板探测器(FPD)整合在一种机架上和机架围绕患者旋转一圈而产生一种三维体积影像的设备。这种数字平板探测器允许宽的锥形束角度和大的Z面覆盖对高对比度结构如骨骼可获得高空间分辨力的影像，而这种影像Z面覆盖整个器官，如大脑、心脏、肝或肾在一次轴扫中。而且这种机器可以同时进行动态透视、X射线摄影(或数字血管减影)和体积CT成像^[1]。

MDCT扫描机是在围绕患者的圆弧上具有多个探测器阵列或多排探测器的CT扫描机。所谓多排探测器是指患者躺在检查床时的长轴方向(即纵轴方向)使用多个探测器阵列(排)成像。它属于第三代CT机类型几何结构，探测器弧与X射线管同步在机架上旋转，基于使用滑环技术，允许X射线管以每秒0.33秒旋转一圈速度进行螺旋扫描采集，即X射线管旋转同时，患者床沿扫描轴线连续直线移动通过机架孔径^[2]。CBCT与MDCT两种扫描机之间主要差别列于表 1中。

2 CBCT在结构上有哪些特点和在医学应用中包括哪些方面？

概括讲，CBCT与MDCT在结构上基本是相似的，可以把它认为是对一种传统的MDCT扫描机的改良，其中最大差别是探测器阵列(排)(如4、16、64…….排)被一个大面积的数字平板探测器所取代和一个O形臂滑环技术机架被C形臂机架取代。因此，CBCT在结构特点表现在它是由一个宽锥形束X射线管，一个平板探测器和围绕患者旋转的C形臂机架所组成的。

对于CBCT扫描机外观多样性主要表现在它们机架的多样化方面，下面重点介绍四种机架类型所组成CBCT机器^[1]。

第一种类型称为C形臂为基础CBCT机器，它被分成两种(A和B型): A型为大C形臂CBCT机器，主要用于各种介入放射学程序，如心脏血管、神经、泌尿、脊椎矫形外科等。见图 1所示。

B型为专用小C形臂CBCT机器，主要用于口腔颌面、耳鼻喉、头和颈、四肢X射线CBCT摄影，最为流行一种小C形臂称为“椅子扫描机”，如图 2所示，这种机器特点，C形臂直径小，射野尺寸小，应用于身体小型器官或组织成像，多为专用机器。

第二种类型称为CT机架为基础的CBCT机器，这种机架又称为O形臂，是传统CT机所使用机架，这种机架稳定性好，几何成像精确度高，患者躺在诊视床上，机架成像链(X射线管和数字平板探测器)围绕患者旋转如传统MDCT，而且这种机器使用滑环技术从器件中获取数据，这种机器的CBCT具有超高空间分辨力，可连续旋转获取动态CT扫描，观察整个器官灌注成像，如大脑、肝脏和肾脏。图 3所示CT机架为基础CBCT机器示意图。

第三种类型称为放射治疗机架为基础的CBCT机器^[1]，它包括二种类型：其一为千伏(kV)-CBCT机和其二为兆伏(MV)-CBCT。千伏-CBCT机有独立成像链和机架，它与加速器机架呈正交取向。兆伏-CBCT机没有独立的成像链和机架，因为X射线源取自加速器治疗用高能X射线束。

第四种类型为核医学CPECT/CT整合显像扫描仪中CBCT与SPETCT机的机架共同使用，由X射线管和数字平板探测器成像链中获取数据对影像进行衰减校正和解剖学定位^[1]。

CBCT在医学中的应用包括以下9个主要方面^[1]：

① 介入放射学中应用，包括外围血管(头/体)和非血管(头/体)介入，心脏血管介入、神经介入等，固定式大C形臂为主。临床上通常称为C形臂旋转式CT血管造影机。临床使用包括血管成形、射频消融、血管闭塞治疗、肿瘤引流和栓塞，抽流。这种机器除有三维CT成像外，同时进行动态透视，血管造影/数字减影(DSA)，或单独进行或联合进行。图 4至图 6为各种生产厂家生产的C形臂介入放射学中CBCT机器示意图^[3-5]。

② 放射治疗中应用，CBCT成像已成为影像引导放射治疗(IGRT-image-guided radiation thrapy)一种重要成像方式，包括千伏和兆伏CBCT机二种^[6-8]。通过CBCT扫描所获取透视和摄影二维影像重建成一种容积体层三维影像，极大地改善了放射治疗中摆位和靶器官配准，同时通过IGRT程序也对患者的器官生理性运动加以控制。图 7展示两种型号千伏(kV)CBCT机与直线加速器整合的机架示意图^[7-8]。

③ 矫形外科/创伤外科使用CBCT主要评价骨折位置和对骨植入物解剖学定位。通常多用于四肢骨，包括：腕、手和踝和足骨骼成像，以及对胸、腰椎外科成像。这种CBCT机器的类型有二种：一种用于四肢和手、足骨骼成像为小C形臂可移动台式机型，患者取站立位或坐位投照；另一种用于胸腰椎外科骨成像为大C形臂或大О形臂固定式机型，患者在诊视床上取伏卧位或仰卧位投照。图 8为两种机型(大C形臂图a, 和大О形臂图b)用于矫形外科/创伤外科CBCT机示意图^[9]。

④ 头颈部CBCT主要用于两种科室，其一为口腔颌面科临床医学诊断和治疗；其二为耳鼻喉科临床医学诊断和治疗。对于口腔颌面放射学体系成像已从传统二维图像已被新型CBCT三维成像所取代，从而提高诊断能力，主要用于牙体牙骨髓病、牙周病、种植牙术前检查，颞下頜关节结构检查和正畸形用二维和三维测量等。图 9为一台口腔CBCT(椅子式)机器示意图^[10]。

对于耳鼻喉这个解剖学区域所包含一些组织结构具有较高的固有对比度，因为这些结构由骨骼、空气和软组织组成的，如鼻窦、颞骨和颅底骨，这对于CBCT成像有相对高噪声也不会对诊断产生影响。因此，开发出一种专用于耳鼻喉的CBCT机具有较高的空间分辨力，较小FOV覆盖面和较低剂量，如图 10中椅子式CBCT扫描机在耳鼻喉常规临床实践中被快速应用^[11]。

⑤ 泌尿系统中CBCT应用往往在手术中进行，在肾外科手术中往往使用CBCT对泌尿系统中结石切除术三维成像，对于钙化结石或其他钙化物诊断成像，以及对比介质逆行流注CBCT成像，使用低剂量方案是合适的。对高的影像噪声仍可满足临床诊断要求，在这领域所应用的CBCT机的设计结构与上述介入放射学中C形臂CBCT机相同〔3, 4, 5〕。

⑥ 乳腺检查CBCT应用，近年来新开发一种锥形束CT机，为一种水平旋转机架底座。受检者在床上呈俯卧位，床面有一个孔置乳房下垂，乳房处于X射线管和数字平板探测器中间，机架旋转360度采集300-500幅不等二维投照影像，经计算机处理获取一副三维体积影像，从而克服乳腺屏/片、CR和DR的X射线摄影二维影像结构相重叠的缺点。图 11给出这种乳腺CBCT的外观示意图^[12]。

⑦ 四肢骨成像CBCT系统为一种C形臂机架底座结构，大Z面数字平板探测器，主要用于骨密度测量和骨显微结构三维成像，临床上把这种机器称为锥形束骨密度测量仪。然而，近年来由于开发出更加优良双能X射线笔形束或扇形束的骨吸收测量(DXA)仪，已取代这种CBCT仪器，因为这种DXA比之锥形束骨密度测量仪突出优点：造价低、患者剂量低、测量骨密度准确度和精密度高。

⑧ 核医学SPECT/CT融合显像扫描仪，在单光子发射计算机体层显像仪(SPECT)机架上又安装一对CBCT成像链系统(由X射线管和数字平板探测器组成)，在患者接受检查时获取融合的SPECT和X-CT影像用于心脏灌注显像，骨和各器官肿瘤成像的解剖结构定位，衰减校正和生理学与解剖学整合数据分析。图 12显示一台SPECT/CT整合机架的示意图^[13]。

⑨ 小动物/生物标本CBCT成像的应用，近年来专门设计一种锥形束体积成像用于小动物和生物标本开展实验室研究和生物学实验研究的CBCT机器，它是一种台面式小型化实验室用CBCT设备或者微型CBCT机^[14-16]。图 13给出这二种用于小动物/生物标本CBCT机示意图^[15-16]。

3 CBCT所致患者和操作人员剂量是多少？ 3.1 放射治疗中CBCT

对kV-CBCT机使用的管电压在80~125 kVp之间，测量身体不同部位器官吸收剂量最低值0.1 mGy和最高值167 mGy, 而多数在1到40 mGy范围；对于MV-CBCT机使用6 MV高能X射线，测量的器官吸收剂量最低值在0.9 mGy和最高值150 mGy, 而多数在20到100 mGy范围^[1]。

在整个患者肿瘤治疗期间，使用CBCT成像检查多达30~40次，有可能会对皮肤、晶状体或妇女乳房所致器官剂量高达2 Gy以上，可能出现确定性效应或随机性致癌危险。此外，在一些国家法规和标准中规定对CBCT所致总剂量应考虑相加到靶器官处方剂量之中作为患者一个疗程中接受总剂量^[17]。在放疗中操作人员剂量可忽略，因为工作人员在屏蔽很好的控制室中工作。

3.2 介入放射学中CBCT

如上一节所述，这类CBCT包括在许多个临床科室，使用不同类型机型和结构，操作人员使用曝光参数千差万别，而且文献报道对剂量测量方法和剂量的量表达方式很不相同，给相互比较带来困难。最好方法采用有效剂量表述，从现有数据看，这类机器对患者有效剂量范围在几mSv到几十mSv不等^[18-19]。如果考虑到这类机器同时可进行动态透视，X射线摄影(或DSA)等程序，则在一次患者介入程序中可能接受剂量比单纯CBCT成像要高的多，有可能会对患者皮肤局部造成确定性效应。

同样，在一些程序中操作人员必须靠近患者或X射线管实施介入手术，从而使这类人员的手、眼晶状体、甲状腺等浅表器官受到较高剂量，除了必须佩带Pb围裙外，对上述器官部位作必要防护。

3.3 矫形外科/创伤外科中CBCT^[1]

如上所述，在这个领域中使用CBCT机器分为二种类型，对于大C形臂和大О形臂机器多用于对胸腰脊椎部位三维CBCT成像，所致患者有效剂量较高，可达1 mSv~10 mSv剂量范围；而对于四肢骨骼、尤其腕手部位和踝、足骨骼CBCT成像多使用小C形臂机器，而且设置参数都较低(kV, mA, FOV)，所致剂量在60 μSv~200 μSv范围〔20, 21〕。

此外，职业人员有可能在实施胸腰椎骨手术中靠近患者或X射线管，他们的局部器官会受到较高剂量^[9]，一般情况下低于上述介入职业人员的剂量。而对于四肢骨外科手术中，职业人员接受剂量较低，可忽略不计。

3.4 头、颈部位检查中CBCT^[1]

如上所述，主要应用包括口腔頜面和耳鼻喉两个科室，基于头颈部位一些解剖学结构特点，对CBCT机多选用低剂量成像方案，而设置FOV较小，头颈中一些受照器官较少且相对组织权重因子较低，所以所致患者有效剂量较低，均低于1 mSv, 在10~500 μSv范围，多数在30~80 μSv^[10-11]。

这种设备多数安装在有屏蔽的机房中，工作人员在机房外控制室操作机器，因此，职业照射可忽略不计，但仍需要进行个人剂量检测。

3.5 乳房检查中CBCT

在近10年中一种新型乳腺检查CBCT机已在美国上市应用，而在我国天津由科宁公司已研制出第一代CBCT机并已被我国药监局(FDA)批准上市。这种机器对不同乳房大小的受检者所致平均腺体剂量(MGD)在4~12.8mGy范围，与普通乳房X射线摄影(屏/片、CR或DR)的MGD在2.2~15 mGy范围相当^{[1, 12]}。这种投照方式不仅克服二维成像重叠缺点，而且可以避免因乳房压迫对妇女造成痛苦。

4 我国在CBCT中的辐射防护存在什么问题？

基于我国从国外引入到临床实践中的CBCT机器应用较晚，然而近年来临床上应用的急速增长，带来了在辐射防护中存在一些需要加以注意的问题：

1.由于在应用中已扩展到一些非放射学科室的非放射学专业人员使用和操作CBCT机器，这些人员缺乏放射防护知识培训和教育，尤其是对于医疗照射中对患者防护缺乏足够的认识，带来了对辐射防护三项原则，正当性，最优化和剂量限值缺乏基本了解，更谈不上实际应用。

2.到目前为止，在我国对这类机型设备应用中有关放射防护法规和标准还是空白，尤其是对这类设备在临床应用中的质量保证和质量控制计划也是空白，然而，这类设备却在临床许多不同科室中在迅速应用，基于缺乏监督与检测制约，无论对患者和操作人员都会带来不利影响。

3.到目前为止，对各种CBCT机器对患者和职业人员所致的剂量测量方法和评价模式的研究也处于空白，因此，难以对这方面制订患者的诊断参考水平(DRL)，以便对患者防护最优化进行监管和评价。

4.在CBCT广泛应用几个领域，如口腔頜面放射学和介入放射学中，特别注意对这种新技术的应用中不当或者过度滥用造成对患者和工作人员的不利影响，迫切需要开展一些实际调查和研究，并给予有针对性的建议和指导。

因此，对上述这些不足建议由我国放射卫生主管部门，组织放射卫生专业人员，制定一项我国CBCT放射防护行动计划，在全国广泛调研基础上，针对存在的一些问题采取措施和逐项加以落实，将会极大地改善患者和职业人员受照剂量和降低对其辐射的健康危害。