影像掃描技術輻射劑量單位與低劑量掃描課件

1、 CT掃描受檢者的輻射劑量表達及低劑量掃描的應用 醫(yī)學影像科 張羽 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分長度、有無模體、及何種模體。目前

2、公認的CTDI有以下三個：1、CT劑量指數(shù)100（CTDI100）；2、加權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。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1、CT劑量指數(shù)100（CTDI100）CTDI100是迄今廣泛應用的最基本的反映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旋轉一周，將平行與旋轉軸（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：CTDI100可

3、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到，從而方便進行CT機的驗收與經(jīng)常性的質量控制檢測等。 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2、加權CT劑量指數(shù)

4、（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(該孔不測量時即插入組織等效的有機玻璃棒)。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射線管每旋轉一周診視床移動的距離；N為一次旋轉掃描產生的斷層數(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的產生，相應的探測器長度增加，X線球館準直器的

5、寬度也相應的增加。（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反映整個掃描容積中的平均劑量。5、劑量長度乘積（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為旋轉圈數(shù)；nT為每旋轉一圈的標稱限束準直寬度(cm)；C為X射線管每旋轉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

6、限束準直寬度相對應的歸一的加權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。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物質的平均能量除以該體積元內物質的質量而得的商。即：組織或器官的吸收劑量是最完整地表征受檢者所接受的

7、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決定于射線的種類和照射條件。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)組織生物效應加權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，再乘以特定的轉換系數(shù)k來估計出有效劑量E： E=kDLP 轉換系數(shù)k(mSvm

8、Gy-1cm-1) 全身有效劑量與檢查部位有關。3.全身有效劑量(E)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；1000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，

9、及對公眾個人所受的輻射照射的年劑量應當?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；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 s

10、ystems, 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 劑量加權指數(shù)（CTDIvol）。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，產生的CT圖像會受到大量散射偽影干擾，圖像質量會迅速下降。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，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

11、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。且螺距的增加會使得管電流的相應補償，效果不佳。3、CT低劑量胸部篩查所適用的人群有未定性結節(jié)者，需要年度篩查；無結節(jié)者，高危人群（年齡60歲，吸煙史，肺氣腫，肺結核，家族腫瘤史等）年度CT篩查是必要的。無結節(jié)者，無高危因素40歲以上人群，可考慮2年1次篩查。4、低劑量在胸部的應用低劑量螺旋CT圖形并未降低肺實質、彌漫性病變的圖像質量，未降低CT圖像的信噪比。低劑量螺旋CT的肺結節(jié)檢出率與結節(jié)的大小有關。當結節(jié)直徑5mm時與標準劑量

12、CT之間的差別無統(tǒng)計學意義，敏感度達100%；當肺結節(jié)直徑3mm時，檢出率較標準劑量CT低10%；對肺尖5mm的結節(jié)發(fā)現(xiàn)率僅為42%。但總體來說，低劑量CT對肺結節(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CT胸部低劑量掃描CT胸部低劑量掃描低劑量在各個部位掃描時的應用3.成人腦是低對比組織,降低管電流勢必影響圖像質量，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,對應的組織密度不如成

13、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,結論是采用管電流80mAs或100mAs能保證圖像質量,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。高分辨CT掃描HRCT包括兩個主要內容，薄的掃描層厚1-1.5mm和高空間頻率（骨）算法重建。分辨率可達0.25-0.68mm。常規(guī)CT及螺旋CT則是層厚為10mm和低空間頻率（軟組織）算法重建。HRCT主要顯示病變的細微結構，如肺部可在肺小葉水平上認識肺的解剖結構（顯示肺小葉間隔、小葉支氣管、小葉肺動脈和小葉間肺靜脈）。而常規(guī)CT只能顯示HRCT中的30-47.8%。HRCT是在常規(guī)CT的基礎上的進一步檢查和診斷。1）掃描參數(shù)： 管電壓 120kVp，管電流300mAs，掃描層厚1-1