多层螺旋CT具有扫描覆盖范围大,扫描时间缩短,Z轴分辨率更高,可以得到更好的三维重建图像等特点,使得更快、更好、更大范围地检查病人成为可能, 同时也使其临床应用范围大大增加,其在公众人群的疾病筛查及疾病诊断中的应用越来越广泛。CT检查不可避免的存在辐射暴露,随着放射卫生学的发展及公众自我保护意识的增强,降低CT检查中的辐射剂量变得尤为重要。因此在满足临床诊断要求的前提下,尽可能的降低患者的辐射剂量成为CT成像技术研究的重点及要点。
1 低剂量CT成像的必要性多层螺旋CT是最常用的医学成像方法之一, 快速图像采集和高空间分辨率使得计算机断层扫描(CT)成为诊断医学成像的重要手段。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,根据意大利环境保护署的估计[1],来自医学来源的电离辐射的有效剂量约为1.2 mSv/年,而来自其他人工电离辐射的剂量为0.007 2 mSv/年。CT临床应用的扩大导致了复杂的多相扫描和增加的扫描范围,加剧了CT辐射问题。这意味着,与电离辐射有关的风险加大,一般认为,CT辐射剂量的大幅度增加,使得受检者的随机效应的发生风险显著提高。流行病学研究表明,CT辐射剂量的增加可增加患者癌症发生的风险。2009年的一份报道指出未来大约有29 000例癌症可能与2007年间在美国进行的CT扫描有关,相当于每年美国癌症的2%[2]。由于CT辐射剂量存在潜在危害,因此采用低剂量成像技术,降低患者的辐射剂量成为CT检查研究中势在必行的趋势。
2 降低辐射剂量的方法CT成像过程由四个环节组成,具体包括:①X射线发射环节(球管发射X射线的过程); ②X射线接受环节(X射线到达被扫描物体的过程); ③X射线转换和传输环节(探测器阵列接收、转换成电信号并传输到CPU的过程); ④图像重建环节。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[3], CT放射人员应当遵循ALARA的原则,针对CT成像的四个环节采取相应措施,通过调节扫描参数(如管电压、管电流和螺距等)或修改扫描方案减少X射线球管的发射剂量来降低辐射剂量,通过探测器集成化,提高转化效率。应用迭代算法降低噪声,提高图像的密度分辨力、减少发射剂量。使得患者通过接受适当的辐射剂量而受益于临床检查。
3 多层螺旋CT低剂量成像在肺癌筛查中的应用肺癌是发病率和死亡率增长最快,对人群健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一。筛查和早期发现对于提高肺癌的存活率和降低死亡率至关重要。近20年来,低剂量螺旋CT (LDCT)筛查已成为该领域的研究热点。美国国家肺部筛查试验通过对53 454名肺癌高危人群的随机对照试验中显示肺癌死亡率降低了20%[4],但是其阳性结果在欧洲试验中并不明显,其原因可能是由于样本量较小。为了解决这一问题,Infante M对两个意大利随机对照试验进行了患者水平汇总分析显示,与对照组相比,接受LDCT筛选的个体的总体死亡率降低了11%[5]。胸部低剂量扫描目前比较常用的是体检和筛查,国外已经开始使用低剂量螺旋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可以比常规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。金彪[6]等通过将40例经病理证实为非小细胞肺癌患者随机分组,进行常规剂量(80 kV、160 mAs)和低剂量(80 kV、50 mAS)螺旋CT灌注扫描成像研究表明:低剂量螺旋CT灌注成像可应用于非小细胞肺癌的临床诊断、术前分期、术后及化疗前后的疗效评估。张勇等[7]针对2011年6月—2012年12月期间复旦大学附属中山医院体检中心进行胸部LDCT扫描的2 251例无症状患者进行了前瞻性研究,结果显示2 251名体检人群中,222名(9.9%)胸部LDCT结果显示至少1个>4 mm的非钙化结节。与吸烟相关的肺癌高、中、低危组中肺结节检出率分别为8.8%、9.5%和10.1%;3组间数据差异均无统计学意义(均P=0.864)。年龄≥55岁者肺结节检出率显著高于年龄<55岁者(12.7%比9.1%,P=0.034)。且女性为磨玻璃样影或磨玻璃样结节的高危因素。吸烟和曾经吸烟是公认的肺癌最重要的高危因素,针对不吸烟者是否应该被排除在早期肺癌筛查和低剂量螺旋CT扫描中的问题Lou X[8]等做了相关研究,筛选了社区高危人群11 332人(男性7 144人; 女性4 188例),结合微创手术等多学科综合治疗模式,进行肺癌早期诊断,证明在社区卫生服务的基础上,应用LDCT筛查肺癌,可提高吸烟者和不吸烟者肺癌的早期诊断率,具有可行性和有效性,适用于有条件的医疗中心和社区。将不吸烟者排除在LDCT筛查之外是不合理的。Kim HY等[9]回顾性研究了年龄在40~79岁之间4 365名不吸烟女性,通过肺成像报告和数据系统(Lung-rads)对肺癌的发病率、累积概率和标准化发病率(SIR)进行了初步统计,指出考虑到女性不吸烟的低肺癌风险,在至少5年或更长的时间内重复进行LDCT筛查似乎是没有必要的。
虽然越来越多的人接受LDCT来筛查高危肺癌患者然而低剂量螺旋CT扫描筛查早期肺癌的推广也面临着诸多挑战,包括高假阳性率、过度诊断、巨大成本和辐射风险等。因此在确定最优筛选策略时,应详细考虑管理协议中结节大小和结节生长的阈值。但是未来需要进行更多的研究包括LDCT联合生物标志物用于肺癌筛查的研究以优化肺癌LDCT筛查方法及技术[10]。
4 低剂量多层螺旋CT胸部扫描在矽肺检查中的应用尘肺病是危害中国工人健康的最严重的职业病。目前权威机构报告国内尘肺病累积病例及可疑尘肺(0+)病例近百万,尤以煤炭系统为重。高仟伏X射线胸片是我国粉尘作业人员健康体检和尘肺病诊断的影像学标准检查, 但是其图像空间分辨率相对较低,对病灶的密度及内部细节特征显示不足,多层螺旋CT低剂量扫描可实现对尘肺患者胸部容积的整体扫描, 具有较高的对比度, 可清晰显示人体肺内小结节, 在鉴别诊断中有较高的指导价值。杜鹏等[11]将90例已确诊煤工尘肺的患者, 在管电压、螺距及扫描层厚固定的情况下, 分别行常规剂量(150 mA)和低剂量(30~50 mA)CT扫描, 比较两次扫描图像的质量, 结果证明多层螺旋CT胸部低剂量扫描在图像质量、煤工尘肺影像学表现、阴影密集度及分期的观察结果与常规剂量CT无明显差异, 同时明显降低了辐射剂量, 可以用于煤工尘肺的辅助诊断及随访复查, 弥补高仟伏X射线胸片的不足。李建钢等[12]对907个工龄长达20年以上的煤矿工人做了相关研究,指出采用LDCT对煤矿工人进行高危人群筛选的必要性。推荐对大小为4 mm的结节的随访策略与阴性结果相同; 对4~8 mm大小的结节进行年度复查,建议对>8 mm大小的结节应考虑进行临床治疗。对长期从事煤矿工作的人群筛查及治疗有很好的指导意义。
5 低剂量多层螺旋CT在肺部创伤检查中的应用多层螺旋CT现在是对包括胸椎损伤在内的多重创伤患者评价的首选方式,可取代常规胸部X射线平片(常规胸部X射线检查往往会漏诊严重胸部损伤)。由于急症室的紧急情况,创伤患者有可能进行广泛的扫描,从而增加这些病人发生辐射过度暴露的风险。邱燕军等[13]对本院2014年1月—2016年1月接收的共120例胸部外伤患者进行研究, 结果发现低剂量CT扫描针对胸部创伤性患者的检查和诊断可满足临床诊断的各项要求, 并且能十分明显的降低病人的辐射剂量, 是较为理想的扫描方式。肺挫伤是胸外伤等多创伤患者死亡和发病的最重要因素。可能会导致严重的呼吸衰竭、成人呼吸窘迫综合征、脓毒症和多器官衰竭。但肺挫伤可能经常在胸部X射线片检查中被忽略,Kim SJ等[14]在对肺和气管支气管树损伤的评价中,研究发现LDCT和SDCT对诊断肺挫伤的表现没有显著差异,并且发现LDCT是在骨性胸廓的裂缝检测可以和SDCT媲美。然而,低剂量CT难以发现细微肋骨轮廓异常(屈曲骨折),要注意通过额外的冠状面和矢状位图像以帮助减少骨折轴位图像漏检。
6 低剂量多层螺旋CT在其他肺部疾病中的应用多层螺旋CT低剂量成像除了应用在肺癌筛查、尘肺及肺部创伤检查以外,在肺部其他疾病中也有一些应用。如Turkvatan A等[15]回顾性的评估了43名儿童患者的肺静脉血管造影影像,结果显示,低剂量多层螺旋CT扫描进行CT血管造影是一种可靠的成像方法,不但辐射剂量较低,而且能够对新生儿和儿童的TAPVC进行详细和全面的解剖成像。Kato K等[16]应用低剂量螺旋CT筛选了2 132名石棉接触者,结果胸膜斑的检出率为89.4%,肺气肿的检出率为46.0%。纤维改变565例(26.5%)。病理诊断LC 45例(2.1%),MPM 7例(0.3%)。有吸烟史者LC患病率为2.5%,明显高于未吸烟者。进一步分析证明了吸烟史、纤维瘤合并肺气肿改变、胸腔积液与LC的患病率相关。王道庆等[17]选取了56例肺部占位需要行肺穿刺活检明显性质的患者,28例行常规扫描引导,28例使用低剂量扫描,结果低剂量组扫描剂量显著低于常规剂量组,两组的成功率及并发症发生率方面无显著差异。这表明低剂量螺旋CT不仅可以作为检查手段,还可应用于介入治疗方面。
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。多层螺旋CT低剂量扫描在肺癌筛查、尘肺及肺部创伤检查等方面进行了一系列应用研究,在降低辐射剂量的同时对于提出最优的CT扫描方案有了进一步的要求,这需要不断的研究完善,制定出最佳的、最具个性化的扫描方案,相信通过将这些扫描方案应用于医疗目的,以及随后对现代CT技术的开发,仍有相当大的潜力可进一步减少辐射剂量,造福于广大患者。
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