影像掃描技術(shù)輻射劑量單位與低劑量掃描

1、關(guān)于影像掃描技術(shù)輻射劑量單位與低劑量掃描第1頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三一、CT掃描受檢者的輻射劑量表達CT劑量指數(shù)(CT Dose Index, CTDI)是CT設(shè)備輻射劑量特性的實用表征量。1981年首次由Shope 提出后,先后被FDA、IEC、CEC、IAEA 等多個權(quán)威組織所定義并采用。我國國家標準亦采用此概念。目前國際上對CT劑量的表征量和測量方法(包括模體種類) 未有一致意見, ICRP 亦指出為避免混淆,應(yīng)明確各種CTDI定義的區(qū)別：CTDI100：-50mm+50mm；CTDIFDA：-7T+7T;CTDIair：-+三者的區(qū)別主要在于劑量曲線積

2、分長度、有無模體、及何種模體。第2頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三目前公認的CTDI有以下三個：1、CT劑量指數(shù)100（CTDI100）；2、加權(quán)CT劑量指數(shù)（CTDIW）；3、容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）。三個指數(shù)并不直接表征各種CT掃描所致受檢者的劑量，但與受檢者劑量密切相關(guān)。與吸收劑量有相同的量綱，以毫戈瑞（mGY）為單位。CT掃描受檢者的輻射劑量表達第3頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三1、CT劑量指數(shù)100（CTDI100）CTDI100是迄今廣泛應(yīng)用的最基本的反映CT掃描劑量特征的表征量，可用于統(tǒng)一比較CT機性能。定義：CT旋

3、轉(zhuǎn)一周，將平行與旋轉(zhuǎn)軸（Z軸，即垂直于斷層平面）的劑量分布D（Z）沿Z軸從-50mm到+50mm積分，除以層厚T與掃描斷層數(shù)N的乘積之商。即：第4頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三CTDI100可用熱釋光探測器(TLD)，在專用的TLD插件中進行各點劑量分布的測量，進而得出劑量分布曲線D(z)，再依劑量分布曲線的半高寬(Full Width at Half Maximum，F(xiàn)WHM)通過擬合計算求得CTDI。CTDI100采用積分區(qū)間從-50 mm到+50 mm，舍棄原先從-7T到+7T等多種定義，可用有效長度正好為100 mm的筆形電離室在通用標準劑量模體中方便地測量

4、到，從而方便進行CT機的驗收與經(jīng)常性的質(zhì)量控制檢測等。 CTDI100這個最基本的表征量反映的是在標準甲基丙烯酸甲酯模體中測得某點空氣中沉積的X射線能量。1、CT劑量指數(shù)100（CTDI100）的測量第5頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三2、加權(quán)CT劑量指數(shù)（CTDIW）加權(quán)CT劑量指數(shù)（CTDIW）反映掃描平面中的平均劑量。CTDI100(中心)為在模體中心位置上的測量值；CTDI100(外周)表示在模體周邊四個不同位置上(至少以90為間隔的模體表面下10 mm處)測量值的平均值。加權(quán)CT劑量指數(shù)（CTDIW）已被選來作為CT診斷醫(yī)療照射的指導（參考）水平的表征量之一

5、?？梢苑从扯鄬舆B續(xù)掃描的平均劑量（pitch=1時），但對于不連續(xù)的多層掃描， CTDIW不能準確反映其平均劑量。因為加權(quán)CT劑量指數(shù)是由CT劑量指數(shù)100計算出來的，所以其測量的就是旋轉(zhuǎn)一圈曝光一次的輻射量。對于旋轉(zhuǎn)兩圈或半圈曝光一次的掃描不可使用第6頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三2、加權(quán)CT劑量指數(shù)（CTDIW）的測量目前普遍采用的與有效長度100 mm筆形電離室檢測儀器配套的標準有機玻璃劑量模體，分頭部模體(直徑160 mm)與軀干模體(直徑320 mm)兩種，均呈長度為140 mm的圓柱體狀，模體中心及其四周表面下10 mm處都有專用的檢測電離室插孔(該孔不

6、測量時即插入組織等效的有機玻璃棒)。第7頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三3、容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）螺旋CT問世后，需要考慮螺距對掃描劑量的影響：CT螺距（因子）=d/NTd為X射線管每旋轉(zhuǎn)一周診視床移動的距離；N為一次旋轉(zhuǎn)掃描產(chǎn)生的斷層數(shù)；T為掃描層厚事實上NT就是近似等于X球管照射到人體的寬度。隨著多排CT的產(chǎn)生，相應(yīng)的探測器長度增加，X線球館準直器的寬度也相應(yīng)的增加。（準直器寬度）測量所受到的輻射劑量需要實際照射到人體的長度而不是床板移動的距離。CTDIvol CTDIwCT螺距（因子）（NT/d） CTDIw 容積CT劑量指數(shù)CTDIvol反映整個掃

7、描容積中的平均劑量。第8頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三4、CTDI100、 CTDIw 與 CTDIvol 的關(guān)系容積CT劑量指數(shù)CTDIvol可由加權(quán)CT劑量指數(shù)CTDIw求得，而CTDIw則是劑量模體中心位置與周邊四個不同位置CTDI100測量值的加權(quán)結(jié)果。因此：CTDI100反映的是CT標準測量模體中某一點所沉積的X射線能量；CTDIw描述CT所掃描某一斷層平面上的平均劑量狀況；CTDIvol是描述多排(層)螺旋CT在整個掃描容積范圍內(nèi)的平均輻射劑量。因為床板移動的長度并非是實際照射長度。第9頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三5、劑量長

8、度乘積（Dose Length Product, DLP)DLP評價受檢者一次完整CT 掃描的總的輻射劑量。1.序列掃描DLP(單位：mGycm)表達為： DLP=inCTDIwnTNC i為X-CT掃描序列數(shù)；N為旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；nT為每旋轉(zhuǎn)一圈的標稱限束準直寬度(cm)；C為X射線管每旋轉(zhuǎn)一周的管電流與曝光時間之積(mAs)；nCTDIw則表示與所用管電壓和總標稱限束準直寬度相對應(yīng)的歸一的加權(quán)CT劑量指數(shù)(mGymA-1s-1)。 2.螺旋掃描DLP可方便地表達為： DLP=CTDIvolL CTDIvol為多排(層)螺旋CT掃描的容積CT劑量指數(shù)；L為沿Z軸的掃描長度。第10頁，共27頁，20

9、22年，5月20日，14點42分，星期三二、吸收劑量與有效劑量1、吸收劑量的定義受檢者的輻射劑量終將落實到有關(guān)各組織或器官的吸收劑量(D)，組織或器官的吸收劑量是X射線積在受檢者單位質(zhì)量組織或器官里的能量。單位: Gy, 1 Gy=1焦爾千克-1(Jkg-1) 100c Gy=100rad吸收劑量是指致電離輻射授予某一體積元內(nèi)物質(zhì)的平均能量除以該體積元內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量而得的商。即：第11頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三組織或器官的吸收劑量是最完整地表征受檢者所接受的X射線照射的量，然而大多數(shù)情況下是不可能直接測量的，通過體模模擬研究可以解決吸收劑量的生物效應(yīng)決定于射線的種

10、類和照射條件。如相同的吸收劑量， 射線對生物體危害比X線大20倍。在輻射防護中，將個人或集體實際接收的或可能接收的吸收劑量根據(jù)組織生物效應(yīng)加權(quán)修正所得到的吸收劑量在放射防護中稱為當量劑量。當量劑量的單位與吸收劑量一樣，即焦爾千克-1(Jkg-1)，專名是Sv， 1Sv=lJkg -1 （=1 Gy）2、組織或器官的吸收劑量（D）的估算第12頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三比較不同類型放射學檢查的相對電離輻射風險，并且考慮到不同組織或器官的不同輻射敏感性時，采用以希沃特(Sivert，Sv)為單位的有效劑量E來表征。全身有效劑量是一個反映非均勻照射歸一到全身照射危險度的

11、劑量參數(shù)。有效劑量是器官和/或組織的當量劑量按各組織權(quán)重因子加權(quán)之和。3.全身有效劑量(E)第13頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三螺旋CT的有效劑量：利用CTDIvol及其掃描長度L計算出劑量長度乘積DLP，再乘以特定的轉(zhuǎn)換系數(shù)k來估計出有效劑量E： E=kDLP 轉(zhuǎn)換系數(shù)k(mSvmGy-1cm-1) 全身有效劑量與檢查部位有關(guān)。3.全身有效劑量(E)第14頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三當短時輻射量低于100毫西弗時，對人體沒有危害；如果超過100毫西弗，會對人體造成危害；100到500毫西弗時，人們不會有感覺，但血液中白細胞數(shù)會減少；1

12、000到2000毫西弗時，可導致輕微的射線疾病，如疲勞、嘔吐、食欲減退、暫時性脫發(fā)、紅細胞減少等；2000到4000毫西弗時，人的骨髓和骨密度受到破壞，紅細胞和白細胞數(shù)量大量減少，有內(nèi)出血、嘔吐等癥狀；大于4000毫西弗時能危及生命，但依然可以救治，成功率可達90%；超過6000毫西弗時，救治存在一定困難；超過8000毫西弗時，救治希望會比較渺茫。對公眾的個人當量劑量限制，及對公眾個人所受的輻射照射的年劑量應(yīng)當?shù)陀谙铝邢拗疲喝恚?msv，單個組織或器官：50msv輻射對人體的危害第15頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三三、低劑量胸部CT1、低劑量胸部CT掃描的定義1.

13、什么是胸部低劑量CT（LDCT）？是一種輻射劑量低于普通胸部CT，但發(fā)現(xiàn)肺部病變能力相當?shù)臋z查方法。標準低劑量CT篩查要求在16層以上的CT進行。120kv以下或以下，40ms或以下，有效劑量小于1msv。2.低劑量CT篩查的輻射量是多少？標準低劑量CT篩查的有效劑量（ED）約1msv（約常規(guī)胸部CT檢查劑量1/5至1/6），遠低于世界平均自然本底輻射3msv。進行每年低劑量胸部CT篩查是安全的。第16頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三2、低劑量胸部CT掃描（1）掃描參數(shù)： 管電壓 120kVp，管電流20mAs-50mAs（30mAs）；掃描層厚 5mm，層間距5mm

14、；重建層厚 1.01.25mm 連續(xù)（層間隔為 0）； （2）掃描范圍： 從肺尖到肋膈角（包括全部肺），受檢者吸氣末一次屏氣完成掃描（檢查時應(yīng)有專人訓練受檢者屏氣）；（3）圖像儲存： 將 5mm 層厚常規(guī) CT 圖像、1.01.25mm 薄層的連續(xù)橫斷面圖像傳入圖像儲存與傳輸系統(tǒng)（Picture archiving andcommunication systems, PACS） 并刻錄光盤存檔；（4）開啟螺旋 CT 的“Dose Report（劑量報告）”功能：記錄掃描時的劑量參數(shù)：劑量長度乘積（DLP）、容積CT 劑量加權(quán)指數(shù)（CTDIvol）。第17頁，共27頁，2022年，5月20日，1

15、4點42分，星期三疑問：為什么沒有改變管電壓，而只單單降低了管流流量？（1）管電壓影響了X線的質(zhì)和量，管電壓越高穿透性就越強，當體厚一定時，管電壓下降到某一限值，X線的穿透性會立即減弱，產(chǎn)生的CT圖像會受到大量散射偽影干擾，圖像質(zhì)量會迅速下降。所以一般保持管電壓不變。（2）管電流量與輻射劑量成線形相關(guān)，管電流量降低，X線量減少，量子噪聲增加，圖像密度分辨率下降，即對比度變差。對于高對比度的肺部來說影響不大，所以是目前降低輻射量的主要方式之一。（3）通過螺距（PITCH）來降低輻射量，螺距的增加也以降低輻射量，但是螺距的增寬會使得層面敏感曲線增寬，使得影像在Z軸的空間分辨率下降。且螺距的增加會使

16、得管電流的相應(yīng)補償，效果不佳。第18頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三3、CT低劑量胸部篩查所適用的人群有未定性結(jié)節(jié)者，需要年度篩查；無結(jié)節(jié)者，高危人群（年齡60歲，吸煙史，肺氣腫，肺結(jié)核，家族腫瘤史等）年度CT篩查是必要的。無結(jié)節(jié)者，無高危因素40歲以上人群，可考慮2年1次篩查。第19頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三4、低劑量在胸部的應(yīng)用低劑量螺旋CT圖形并未降低肺實質(zhì)、彌漫性病變的圖像質(zhì)量，未降低CT圖像的信噪比。低劑量螺旋CT的肺結(jié)節(jié)檢出率與結(jié)節(jié)的大小有關(guān)。當結(jié)節(jié)直徑5mm時與標準劑量CT之間的差別無統(tǒng)計學意義，敏感度達100%；當肺結(jié)節(jié)

17、直徑3mm時，檢出率較標準劑量CT低10%；對肺尖5mm的結(jié)節(jié)發(fā)現(xiàn)率僅為42%。但總體來說，低劑量CT對肺結(jié)節(jié)的檢出與標準劑量CT之間無明顯差異。低劑量對于肺癌的發(fā)生率是胸片的8倍，特別是對于周圍性小腺癌。低劑量螺旋CT肺癌篩查還存在一些局限性，如中心型肺癌檢出率較低。同時對于軟組織、心臟、大血管等噪聲有所增加。低劑量螺旋CT肺如中心型肺癌檢出率較低第20頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三CT胸部低劑量掃描第21頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三CT胸部低劑量掃描第22頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三四、低劑量在各個部位

18、掃描時的應(yīng)用1.胸部低劑量螺旋CT放射劑量的研究J.醫(yī)學影像學雜志上提出用20mAs低劑量螺旋CT掃描,獲得圖像質(zhì)量和常規(guī)劑量掃描差異不大,且患者所接受輻射劑量降低90%,認為20mA是肺部掃描的最佳劑量2.低劑量CT在顱面部的應(yīng)用價值：由于鼻竇是位于人體頭面部的一系列含氣的骨性腔隙,具有良好的自然對比度,這是該部位行低劑量掃描的解剖學基礎(chǔ),且該部位病變主要是以黏膜增生、肥厚及囊腫等炎癥性病變?yōu)橹?使在有良好自然對比度的鼻竇區(qū)行低劑量掃描成為可能。鼻竇低劑量CT掃描對圖像質(zhì)量影響的研究J.中華放射學雜志,2005指出50例鼻竇冠狀面CT掃描后指出mA值由200mA減至50mA時,晶體所接受的射

19、線劑量由7339mGy降至1108mGy,而圖像質(zhì)量無明顯下降。第23頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三低劑量在各個部位掃描時的應(yīng)用3.成人腦是低對比組織,降低管電流勢必影響圖像質(zhì)量，嬰幼兒顱骨及腦組織,劉昌盛等25研究認為幼兒發(fā)育尚不成熟,對應(yīng)的組織密度不如成人高,且顱骨、腦組織及腦室系統(tǒng)三者自然對比度亦很好,低劑量CT掃描適用于嬰幼兒顱腦病變檢查.對13歲以下的兒童用低劑量螺旋CT頭顱掃描,結(jié)論是862醫(yī)學影像學雜志2006年第16卷第8期寫到對13歲以下的兒童用低劑量螺旋CT頭顱掃描,結(jié)論是采用管電流80mAs或100mAs能保證圖像質(zhì)量,滿足臨床診斷的要求,又可減少兒童在接受CT頭顱檢查時接受的輻射。第24頁，共27頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三高分辨CT掃描HRCT包括兩個主要內(nèi)容，薄的掃描層厚1-1.