3.乔1218msct辐射剂量临床应用管理

1、武汉协和医院 雷子乔2015.12.19MSCT辐射剂量临床应用管理内容提要一、辐射及其危害二、辐射剂量的概念及表述三、MSCT辐射剂量临床应用管理一、辐射及其危害电离辐射在人体组织内释放能量，使生物分子键断裂，造成DNA损伤，进而导致细胞损伤或死亡在某些情况下，细胞虽然没有死亡，但是已变成非正常细胞，有些为暂时的，有些为永久的，其中有些非正常细胞甚至发展为癌变细胞ICRP估计10mSv辐射剂量可能导致的癌症发生风险是1/2000美国国家科学院电离辐射生物效应报告(BEIR-VII)：基于美国人口的正态分布计算出10mSv辐射剂量的癌症发生风险为1/1000各种CT检查的辐射危险度：0.005

2、%/mSv二、辐射剂量的概念及表述CTDICT剂量指数mGyDLP剂量-长度乘积mGycmED有效剂量mSvSSDE体型特异性剂量估计值mGy CT剂量指数（CT Dose Index, CTDI ）：是指在一个连续的序列扫描曝光中，沿长轴方向吸收剂量的平均值，单位：Gy, mGy ，为反映X线剂量在体内的不均匀性，提出加权剂量指数（CTDIW）的概念容积CT剂量指数（CTDIvol）：通常可在MSCT上直接显示。单位：mGy 表达式：CTDIvol=CTDIW/pitch（mGy） pitch =螺距（又称线束螺距）剂量长度乘积（Dose Length Product, DLP ）: 给定扫

3、描方案中受照部位所接受剂量总量， 表达式： DLP（mGy-cm）=CTDIvol (mGy) 扫描长度（cm）7辐射剂量表达CTDIwCTDI在照射野截面是发生变化的身体表面的CTDI值通常高于身体旋转中心的一到两倍有效剂量（Effective Dose, ED）是一个辐射生理效应剂量参数。它根据全身辐射损伤的概念，表示（检查中某部位的）不均匀曝光的危险程度。不适用于对于人类照射的回顾性风险评价，只在不同诊断程序，不同国家、医院和同一项目检查使用不同技术等所致有效剂量之间进行比较时有一定价值，不能直接测量，通过计算得到 DLP乘以相应器官的权重指数（W），可估计某个或几个器官扫描的有效剂量E

4、D 计算公式： ED =CTDIvolLW=DLPW怎样选择恰当的CT辐射剂量来表述被检者某部位CT检查的辐射剂量需要用ED来表示同一设备不同扫描参数的比较可以用CTDI来表示两组患者的同一部位的辐射剂量可以用DLP或者是ED表示 有效剂量（ED）的转换方法（1）： 有效剂量（ED）kDLP 单位：mSv 常用部位k值剂量换算表 （AAPM） 部位 k（mSvmGy-1cm-1） 颅脑 0.0021 颈部 0.0059 胸部 0.014 腹部 0.015 盆腔 0.015 有效剂量（ED）的转换方法（2）： 有效剂量（ED）EDLPDLP 单位：mSv 常用部位EDLP值剂量换算表（Eur16

5、262） 部位 k（mSvmGy-1cm-1） 颅脑 0.0023 颈部 0.0054 胸部 0.017 腹部 0.015 盆腔 0.019普通民众每年接受的天然辐射剂量（各种来源的总和）均在mSv左右如经常坐飞机，或是飞行员或空服人员，则可能在2或3mSv左右国内航线飞行员2.853.11mSV/1000小时国际航线最高剂量达12.22mSV/1000小时 临床常见影像学检查的典型有效剂量 CT检查有效剂量（mSv） 非CT检查有效剂量（mSv） 头部12 头部摄影0.1 胸部57 牙片摄影0.1 腹部57 胸部摄影0.010.02 骨盆34 乳腺摄影0.30.6 腹部+骨盆814 腰椎摄影

6、0.51.5 冠脉钙化计分15 钡灌肠36 冠脉CTA 515 冠脉造影510 99mTcMIBI 心肌灌注1316 201铊心肌灌注3540 引自美国医学物理师学会 AAPM No96（2008）女，43岁 BMI23.1， 0.01mSv男，74岁，BMI25.4，9.50mSv女，31岁，BMI18.3，2.40mSv三、MSCT辐射剂量临床应用管理美国医学物理师学会（American Association of Physicists in Medicine，AAPM）和国际辐射防护委员会（International Commission on Radiological Protect

7、ion，ICRP）已对CT检查制定了辐射剂量控制的参考标准CT生产厂商也一直致力于降低辐射剂量和提高图像质量的研究放射工作人员以及临床医师也已认识到合理实施CT检查的重要性 ICRP辐射防护原则： 辐射实践的正当化、防护最优化和剂量限值 1.委员会不向患者推荐剂量限值 2.对于防护最优化原则的执行，委员会推荐了诊断参考水平 3.放射工作人员有责任在获得满足诊断需求的影像质量时将患者剂量控制在适当水平4.申请医生有责任严格掌握每一例检查的正当性，并从放射医生获取替代检查方法的建议 5.必须提供患者剂量记录系统，建立一种累积剂量的记录方法，尤其是儿童 ICRP第102号出版物为： 多排探测器计算机

8、体层摄影（MDCT）中患者的剂量控制1.该文件建议使用者需要理解患者剂量和影像质量之间的关系，并且需要意识到CT的影像质量总是高于诊断需要的可信限。自动曝光控制（AEC）并非完全不需要操作者选择扫描参数，了解每一种系统的性能是很重要的2.扫描方案不能根据不同厂家的扫描仪而简单地加以改变，应该依每台CT而定3.CT越来越多地被用来替代传统的X线检查，充分考虑患者接受的剂量是很重要的，尤其是在用CT进行重复检查或多次检查的情况下合理使用方案优化CT设备制造商降低剂量的新技术管电压（kVp）管电流（mA）曝光时间（扫描时间，螺距）束流质量（过滤材料，厚度）辐射轮廓（准直器，领结式过滤器）与放射源的距

9、离患者特点（年龄，体格，解剖）器官位置重建算法影像处理方案优化 自动kV 辐射剂量与管电压的平方成正比，适当降低管电压将较大幅度降低有效剂量。但应根据受检者的体重指数和心胸比选择合适的管电压 低电压(80 kV)降低x线束能量加大了碘对比剂的强化程度(碘的K吸收界)，增加了血管和其周围组织的强化对比程度自动KV （CARE KV） 剂量影响：KV mAkV usage %球管电压 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自动KV降低剂量，提高图像质量显著提高组织对比度 120kVp 80kVp Total ED:28mSv Total ED:4.2mSv120kVpCTDI 12.7mGy100kVpCTDI 7.4mGy mA自动调制技术1.角度和纵向调制组合（x,y,z）技术：可根据扫描定位像动态选择mA，使每层CT都能保证有一致的噪声水平32.心电mA调制技术，适用于心脏和冠状动脉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. 定位像上自动显示剂量分布与扫描剂量263mAs39mAs95mAs 智能螺距 目前CCTA螺旋扫描模式辐射剂量高的主要原因是因为需要使用非常小的螺距来保证数据的连续采集，以便重建出所需的心动周期每个时相的图像。心率过低或者采用多扇区重建都会缩小螺距，增加扫描的辐射剂量。但螺距的增大会使层面敏感曲线增宽,将导致Z轴空间分辨率下降 前瞻性心电图（ECG）触发轴扫技术 结合“步进轴扫”数据采集技术和适应性ECG触发移床技术。由ECG信

12、号在预定心电时相触发X线脉冲，双源CT（DSCT）采用此模式平均所需的有效剂量可以降到1mSv以下心率与辐射剂量回顾性心电门控螺旋扫描高度重叠 螺距：0.160.24整个心动周期 高辐射剂量9.521.4mSv心电图管电流调制 减少20%50%剂量前瞻性心电门控序列扫描低度重叠 螺距1部分心动周期 低辐射剂量2.16.2mSv前瞻性心电门控大螺距双源螺旋扫描 螺距：3.4限定阶段 极低辐射剂量1mSv 适形滤过器 由于人体的横断面多为椭圆形，外周的X射线衰减低于中心部分，而“硬化”的线束更易穿透人体，于是通过位于X射线源与受检者之间可吸收低能量的软X射线的滤过器，可有效减少受检者的吸收剂量，尤

13、其可减少皮肤表面吸收剂量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. 准直器 Z轴动态准直器系统在螺旋扫描始末，通过其非对称性的移动，可屏蔽“过扫描”的无效线束，降低辐射剂量达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.超宽线束（overbeaming）当线束总宽度较小时，超宽线束所引起的剂量增量最大 绝大多数多排探测器CT的超宽线束的范围大约为3mm 一般情况下，MSCT的线束准直越宽产生的剂量效率越高，因为超宽线束占可探测X线束宽度的比例相对较小 超范围扫描（overranging）在螺旋扫描刚刚开始和结束的影像都需要超出预定扫描边界的Z轴投影数据 在预设成像范围的起始和结束各需要额

15、外旋转一圈 使用螺旋方式的所有CT普遍存在，可能会增加几厘米的范围关键器官（颅脑扫描时的眼晶体，腹部/盆腔扫描时的男性生殖腺）的辐射会增加 影响因素：探测器宽度、螺距 探测器1.探测器的量子检出效率（DQE）：稀土陶瓷探测器（如氧硫化钆）的转换效率达98以上，辐射剂量较普通探测器降低约302.探测器覆盖宽度：256层CT（iCT)可在两次心动周期中完成心脏成像。将辐射剂量降至12 mSv；Aquilion 0NE(320排)CT机架只需旋转一圈，全心器官时间分辨率只需0.35 s，最多能降低80的辐射剂量 敏感器官选择性屏蔽 人体的某些组织器官对于电离辐射的危害相对更敏感，如晶状体、甲状腺、骨

16、髓及性腺等。位于扫描范围之外的敏感器官，使用铅屏蔽防护，可减少8099的表面吸收剂量；位于CT扫描范围内非检查兴趣区的敏感器官，使用辐射敏感器官的射线屏蔽技术，譬如在胸部CT扫描检查目的并非诊断乳腺疾病时，球管在旋转至直接照射乳腺时曝光停止，在背部则曝光开启；然后利用部分扫描数据重建胸部图像，可减少乳腺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图像重建的方法中，相比于常用的滤波反投影算法，迭代重建算法能基于光子统计学计算多种更精确的噪声模型，在降低图像噪声方面有更佳的表现；能处理不完整数据集，从而减少图像重建所需的投影数据。西门子公司（SAFIRE）、飞利浦公司（iDose技术）、东芝公司（AIDR）以及GE公司（ASIR）在保证图像质量恒定的前提下辐射剂量比目前FBP的低60%80%迭代重建流程示意图被扫描物体当前估计系统光学模型球管焦点体素大小探测器单元

18、真实投影模拟投影噪声模型被扫描物体模型物理模型被扫描物体更新不同的系统模型图像质量提升与辐射剂量降低第一代第二代第三代第四代滤波反投影（FEB）假定模型完美图像过滤&核心图像空间接近滤噪 应用条件特殊统计学迭代重建原始数据重建方法模型噪声根据全迭代探索模式几何模型CT系统重建更精确图像迭代重建法（IR） FBP SAFIRE 3 CNR 9 CNR14HeadlineSAFIRE FBP SAFIREFBP1 (IRIS/FBP)2 = 85%虚拟平扫 通过双能量CT重建的虚拟平扫影像所提供的衰减值接近真实平扫，故虚拟平扫VNC有取代真实平扫TNC的潜力，从而减少辐射剂量 显示已/未使用的低剂量技术，提示合理使用、降低剂量辐射剂量临床应用管理 原则：根据临床需求定制个性化的参数（精准扫描） 包括扫描容积、螺距、旋转速度、准直宽度等等 1.根据患者尺寸（儿童）来调整mAs（无AEC）和kVp2.头部扫描时，使用逐层扫描方式、宽准直、倾斜角度避开眼眶。临床特殊需要时例外，如需要3D重建等3.注意在扫描小范围解剖部位时使用宽准直逐层方