3.喬1218msct輻射劑量臨床應(yīng)用管理

1、武漢協(xié)和醫(yī)院 雷子喬2015.12.19MSCT輻射劑量臨床應(yīng)用管理內(nèi)容提要一、輻射及其危害二、輻射劑量的概念及表述三、MSCT輻射劑量臨床應(yīng)用管理一、輻射及其危害電離輻射在人體組織內(nèi)釋放能量，使生物分子鍵斷裂，造成DNA損傷，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞損傷或死亡在某些情況下，細(xì)胞雖然沒有死亡，但是已變成非正常細(xì)胞，有些為暫時(shí)的，有些為永久的，其中有些非正常細(xì)胞甚至發(fā)展為癌變細(xì)胞ICRP估計(jì)10mSv輻射劑量可能導(dǎo)致的癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)是1/2000美國國家科學(xué)院電離輻射生物效應(yīng)報(bào)告(BEIR-VII)：基于美國人口的正態(tài)分布計(jì)算出10mSv輻射劑量的癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)為1/1000各種CT檢查的輻射危險(xiǎn)度：0.005

2、%/mSv二、輻射劑量的概念及表述CTDICT劑量指數(shù)mGyDLP劑量-長度乘積mGycmED有效劑量mSvSSDE體型特異性劑量估計(jì)值mGy CT劑量指數(shù)（CT Dose Index, CTDI ）：是指在一個(gè)連續(xù)的序列掃描曝光中，沿長軸方向吸收劑量的平均值，單位：Gy, mGy ，為反映X線劑量在體內(nèi)的不均勻性，提出加權(quán)劑量指數(shù)（CTDIW）的概念容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）：通?？稍贛SCT上直接顯示。單位：mGy 表達(dá)式：CTDIvol=CTDIW/pitch（mGy） pitch =螺距（又稱線束螺距）劑量長度乘積（Dose Length Product, DLP ）: 給定掃

3、描方案中受照部位所接受劑量總量， 表達(dá)式： DLP（mGy-cm）=CTDIvol (mGy) 掃描長度（cm）7輻射劑量表達(dá)CTDIwCTDI在照射野截面是發(fā)生變化的身體表面的CTDI值通常高于身體旋轉(zhuǎn)中心的一到兩倍有效劑量（Effective Dose, ED）是一個(gè)輻射生理效應(yīng)劑量參數(shù)。它根據(jù)全身輻射損傷的概念，表示（檢查中某部位的）不均勻曝光的危險(xiǎn)程度。不適用于對(duì)于人類照射的回顧性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，只在不同診斷程序，不同國家、醫(yī)院和同一項(xiàng)目檢查使用不同技術(shù)等所致有效劑量之間進(jìn)行比較時(shí)有一定價(jià)值，不能直接測量，通過計(jì)算得到 DLP乘以相應(yīng)器官的權(quán)重指數(shù)（W），可估計(jì)某個(gè)或幾個(gè)器官掃描的有效劑量E

4、D 計(jì)算公式： ED =CTDIvolLW=DLPW怎樣選擇恰當(dāng)?shù)腃T輻射劑量來表述被檢者某部位CT檢查的輻射劑量需要用ED來表示同一設(shè)備不同掃描參數(shù)的比較可以用CTDI來表示兩組患者的同一部位的輻射劑量可以用DLP或者是ED表示 有效劑量（ED）的轉(zhuǎn)換方法（1）： 有效劑量（ED）kDLP 單位：mSv 常用部位k值劑量換算表 （AAPM） 部位 k（mSvmGy-1cm-1） 顱腦 0.0021 頸部 0.0059 胸部 0.014 腹部 0.015 盆腔 0.015 有效劑量（ED）的轉(zhuǎn)換方法（2）： 有效劑量（ED）EDLPDLP 單位：mSv 常用部位EDLP值劑量換算表（Eur16

5、262） 部位 k（mSvmGy-1cm-1） 顱腦 0.0023 頸部 0.0054 胸部 0.017 腹部 0.015 盆腔 0.019普通民眾每年接受的天然輻射劑量（各種來源的總和）均在mSv左右如經(jīng)常坐飛機(jī)，或是飛行員或空服人員，則可能在2或3mSv左右國內(nèi)航線飛行員2.853.11mSV/1000小時(shí)國際航線最高劑量達(dá)12.22mSV/1000小時(shí) 臨床常見影像學(xué)檢查的典型有效劑量 CT檢查有效劑量（mSv） 非CT檢查有效劑量（mSv） 頭部12 頭部攝影0.1 胸部57 牙片攝影0.1 腹部57 胸部攝影0.010.02 骨盆34 乳腺攝影0.30.6 腹部+骨盆814 腰椎攝影

6、0.51.5 冠脈鈣化計(jì)分15 鋇灌腸36 冠脈CTA 515 冠脈造影510 99mTcMIBI 心肌灌注1316 201鉈心肌灌注3540 引自美國醫(yī)學(xué)物理師學(xué)會(huì) AAPM No96（2008）女，43歲 BMI23.1， 0.01mSv男，74歲，BMI25.4，9.50mSv女，31歲，BMI18.3，2.40mSv三、MSCT輻射劑量臨床應(yīng)用管理美國醫(yī)學(xué)物理師學(xué)會(huì)（American Association of Physicists in Medicine，AAPM）和國際輻射防護(hù)委員會(huì)（International Commission on Radiological Protect

7、ion，ICRP）已對(duì)CT檢查制定了輻射劑量控制的參考標(biāo)準(zhǔn)CT生產(chǎn)廠商也一直致力于降低輻射劑量和提高圖像質(zhì)量的研究放射工作人員以及臨床醫(yī)師也已認(rèn)識(shí)到合理實(shí)施CT檢查的重要性 ICRP輻射防護(hù)原則： 輻射實(shí)踐的正當(dāng)化、防護(hù)最優(yōu)化和劑量限值 1.委員會(huì)不向患者推薦劑量限值 2.對(duì)于防護(hù)最優(yōu)化原則的執(zhí)行，委員會(huì)推薦了診斷參考水平 3.放射工作人員有責(zé)任在獲得滿足診斷需求的影像質(zhì)量時(shí)將患者劑量控制在適當(dāng)水平4.申請(qǐng)醫(yī)生有責(zé)任嚴(yán)格掌握每一例檢查的正當(dāng)性，并從放射醫(yī)生獲取替代檢查方法的建議 5.必須提供患者劑量記錄系統(tǒng)，建立一種累積劑量的記錄方法，尤其是兒童 ICRP第102號(hào)出版物為： 多排探測器計(jì)算機(jī)

8、體層攝影（MDCT）中患者的劑量控制1.該文件建議使用者需要理解患者劑量和影像質(zhì)量之間的關(guān)系，并且需要意識(shí)到CT的影像質(zhì)量總是高于診斷需要的可信限。自動(dòng)曝光控制（AEC）并非完全不需要操作者選擇掃描參數(shù)，了解每一種系統(tǒng)的性能是很重要的2.掃描方案不能根據(jù)不同廠家的掃描儀而簡單地加以改變，應(yīng)該依每臺(tái)CT而定3.CT越來越多地被用來替代傳統(tǒng)的X線檢查，充分考慮患者接受的劑量是很重要的，尤其是在用CT進(jìn)行重復(fù)檢查或多次檢查的情況下合理使用方案優(yōu)化CT設(shè)備制造商降低劑量的新技術(shù)管電壓（kVp）管電流（mA）曝光時(shí)間（掃描時(shí)間，螺距）束流質(zhì)量（過濾材料，厚度）輻射輪廓（準(zhǔn)直器，領(lǐng)結(jié)式過濾器）與放射源的距

9、離患者特點(diǎn)（年齡，體格，解剖）器官位置重建算法影像處理方案優(yōu)化 自動(dòng)kV 輻射劑量與管電壓的平方成正比，適當(dāng)降低管電壓將較大幅度降低有效劑量。但應(yīng)根據(jù)受檢者的體重指數(shù)和心胸比選擇合適的管電壓 低電壓(80 kV)降低x線束能量加大了碘對(duì)比劑的強(qiáng)化程度(碘的K吸收界)，增加了血管和其周圍組織的強(qiáng)化對(duì)比程度自動(dòng)KV （CARE KV） 劑量影響：KV mAkV usage %球管電壓 kV140 kV 35 eff.mAs3.2 mGy=11.1HUW=400CARE Dose4DW=400 80 kV 95 eff.mAs2.2 mGy=11.9HUCARE kVW=400 80 kV 36 e

10、ff.mAs0.84 mGy=23.5HUCARE Dose 4D自動(dòng)KV降低劑量，提高圖像質(zhì)量顯著提高組織對(duì)比度 120kVp 80kVp Total ED:28mSv Total ED:4.2mSv120kVpCTDI 12.7mGy100kVpCTDI 7.4mGy mA自動(dòng)調(diào)制技術(shù)1.角度和縱向調(diào)制組合（x,y,z）技術(shù)：可根據(jù)掃描定位像動(dòng)態(tài)選擇mA，使每層CT都能保證有一致的噪聲水平32.心電mA調(diào)制技術(shù)，適用于心臟和冠狀動(dòng)脈CTA成像 3.Yu L, Li H, Fletcher JG,et al. Automatic Selection of Tube Potential for

11、 Radiation Dose Reduction in CT: A General StrategyJ. Med Phys, 2010,37(1): 234-43. 定位像上自動(dòng)顯示劑量分布與掃描劑量263mAs39mAs95mAs 智能螺距 目前CCTA螺旋掃描模式輻射劑量高的主要原因是因?yàn)樾枰褂梅浅Ｐ〉穆菥鄟肀ＷC數(shù)據(jù)的連續(xù)采集，以便重建出所需的心動(dòng)周期每個(gè)時(shí)相的圖像。心率過低或者采用多扇區(qū)重建都會(huì)縮小螺距，增加掃描的輻射劑量。但螺距的增大會(huì)使層面敏感曲線增寬,將導(dǎo)致Z軸空間分辨率下降 前瞻性心電圖（ECG）觸發(fā)軸掃技術(shù) 結(jié)合“步進(jìn)軸掃”數(shù)據(jù)采集技術(shù)和適應(yīng)性ECG觸發(fā)移床技術(shù)。由ECG信

12、號(hào)在預(yù)定心電時(shí)相觸發(fā)X線脈沖，雙源CT（DSCT）采用此模式平均所需的有效劑量可以降到1mSv以下心率與輻射劑量回顧性心電門控螺旋掃描高度重疊 螺距：0.160.24整個(gè)心動(dòng)周期 高輻射劑量9.521.4mSv心電圖管電流調(diào)制 減少20%50%劑量前瞻性心電門控序列掃描低度重疊 螺距1部分心動(dòng)周期 低輻射劑量2.16.2mSv前瞻性心電門控大螺距雙源螺旋掃描 螺距：3.4限定階段 極低輻射劑量1mSv 適形濾過器 由于人體的橫斷面多為橢圓形，外周的X射線衰減低于中心部分，而“硬化”的線束更易穿透人體，于是通過位于X射線源與受檢者之間可吸收低能量的軟X射線的濾過器，可有效減少受檢者的吸收劑量，尤

13、其可減少皮膚表面吸收劑量2 2 Thomas L, Toth TL, Cesmeli E, et al. Image Quality and Dose Optimization Using Novel X-ray Source Filters Tailored to Patient SizeC. Proc. Soc. Photo Opt. Instrum. Eng, 2005: 5745. 準(zhǔn)直器 Z軸動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器系統(tǒng)在螺旋掃描始末，通過其非對(duì)稱性的移動(dòng)，可屏蔽“過掃描”的無效線束，降低輻射劑量達(dá)4551 1 Christner JA, Zavaletta VA, Eusemann CD, et

14、 al. Dose Reduction in Helical CT: Dynamically Adjustable Z-axis X-ray Beam CollimationJ. AJR, 2010, 194: W49-55.超寬線束（overbeaming）當(dāng)線束總寬度較小時(shí)，超寬線束所引起的劑量增量最大 絕大多數(shù)多排探測器CT的超寬線束的范圍大約為3mm 一般情況下，MSCT的線束準(zhǔn)直越寬產(chǎn)生的劑量效率越高，因?yàn)槌瑢捑€束占可探測X線束寬度的比例相對(duì)較小 超范圍掃描（overranging）在螺旋掃描剛剛開始和結(jié)束的影像都需要超出預(yù)定掃描邊界的Z軸投影數(shù)據(jù) 在預(yù)設(shè)成像范圍的起始和結(jié)束各需要額

15、外旋轉(zhuǎn)一圈 使用螺旋方式的所有CT普遍存在，可能會(huì)增加幾厘米的范圍關(guān)鍵器官（顱腦掃描時(shí)的眼晶體，腹部/盆腔掃描時(shí)的男性生殖腺）的輻射會(huì)增加 影響因素：探測器寬度、螺距 探測器1.探測器的量子檢出效率（DQE）：稀土陶瓷探測器（如氧硫化釓）的轉(zhuǎn)換效率達(dá)98以上，輻射劑量較普通探測器降低約302.探測器覆蓋寬度：256層CT（iCT)可在兩次心動(dòng)周期中完成心臟成像。將輻射劑量降至12 mSv；Aquilion 0NE(320排)CT機(jī)架只需旋轉(zhuǎn)一圈，全心器官時(shí)間分辨率只需0.35 s，最多能降低80的輻射劑量 敏感器官選擇性屏蔽 人體的某些組織器官對(duì)于電離輻射的危害相對(duì)更敏感，如晶狀體、甲狀腺、骨

16、髓及性腺等。位于掃描范圍之外的敏感器官，使用鉛屏蔽防護(hù)，可減少8099的表面吸收劑量；位于CT掃描范圍內(nèi)非檢查興趣區(qū)的敏感器官，使用輻射敏感器官的射線屏蔽技術(shù)，譬如在胸部CT掃描檢查目的并非診斷乳腺疾病時(shí)，球管在旋轉(zhuǎn)至直接照射乳腺時(shí)曝光停止，在背部則曝光開啟；然后利用部分掃描數(shù)據(jù)重建胸部圖像，可減少乳腺40%的曝光量4 4 Vollmar SV, Kalender WA. Reduction of Dose to the Female Breast in Thoracic CT: A Comparison of Standard-Protocol, Bismuth-Shielded, Part

17、ial and Tube-Current-Modulated CT ExaminationsJ. Eur Radio, 2008, 8: 1674-1682. 迭代重建算法 CT圖像重建的方法中，相比于常用的濾波反投影算法，迭代重建算法能基于光子統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算多種更精確的噪聲模型，在降低圖像噪聲方面有更佳的表現(xiàn)；能處理不完整數(shù)據(jù)集，從而減少圖像重建所需的投影數(shù)據(jù)。西門子公司（SAFIRE）、飛利浦公司（iDose技術(shù)）、東芝公司（AIDR）以及GE公司（ASIR）在保證圖像質(zhì)量恒定的前提下輻射劑量比目前FBP的低60%80%迭代重建流程示意圖被掃描物體當(dāng)前估計(jì)系統(tǒng)光學(xué)模型球管焦點(diǎn)體素大小探測器單元

18、真實(shí)投影模擬投影噪聲模型被掃描物體模型物理模型被掃描物體更新不同的系統(tǒng)模型圖像質(zhì)量提升與輻射劑量降低第一代第二代第三代第四代濾波反投影（FEB）假定模型完美圖像過濾&核心圖像空間接近濾噪 應(yīng)用條件特殊統(tǒng)計(jì)學(xué)迭代重建原始數(shù)據(jù)重建方法模型噪聲根據(jù)全迭代探索模式幾何模型CT系統(tǒng)重建更精確圖像迭代重建法（IR） FBP SAFIRE 3 CNR 9 CNR14HeadlineSAFIRE FBP SAFIREFBP1 (IRIS/FBP)2 = 85%虛擬平掃 通過雙能量CT重建的虛擬平掃影像所提供的衰減值接近真實(shí)平掃，故虛擬平掃VNC有取代真實(shí)平掃TNC的潛力，從而減少輻射劑量 顯示已/未使用的低劑量技術(shù)，提示合理使用、降低劑量輻射劑量臨床應(yīng)用管理 原則：根據(jù)臨床需求定制個(gè)性化的參數(shù)（精準(zhǔn)掃描） 包括掃描容積、螺距、旋轉(zhuǎn)速度、準(zhǔn)直寬度等等 1.根據(jù)患者尺寸（兒童）來調(diào)整mAs（無AEC）和kVp2.頭部掃描時(shí)，使用逐層掃描方式、寬準(zhǔn)直、傾斜角度避開眼眶。臨床特殊需要時(shí)例外，如需要3D重建等3.注意在掃描小范圍解剖部位時(shí)使用寬準(zhǔn)直逐層方