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醫(yī)療CT輻射已成最大非自然放射源 ，如何降低CT輻射水平
2017-12-11
自從X射線發(fā)現(xiàn)后，醫(yī)學(xué)上就開始用它來探測(cè)人體疾病。但是，由于人體內(nèi)有些器官對(duì)X線的吸收差別極小，因此X射線對(duì)那些前后重疊的組織的病變就難以發(fā)現(xiàn)。于是，科學(xué)家開始了尋找一種新的東西來彌補(bǔ)用X線技術(shù)檢查人體病變的不足。
1963年，美國(guó)物理學(xué)家科馬克發(fā)現(xiàn)人體不同的組織對(duì)X線的透過率有所不同，在研究中還得出了一些有關(guān)的計(jì)算公式，這些公式為后來CT的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。1967年，英國(guó)電子工程師亨斯菲爾德(Hounsfield)在并不知道科馬克研究成果的情況下，也開始了研制一種新技術(shù)的工作。首先研究了模式的識(shí)別，然后制作了一臺(tái)能加強(qiáng)X射線放射源的簡(jiǎn)單的掃描裝置，用于對(duì)人的頭部進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性掃描測(cè)量，這就是后來的CT機(jī)最早的雛形。后來，他又用這種裝置去測(cè)量全身，獲得了同樣的效果。
早期的醫(yī)學(xué)X射線探測(cè)裝置
早期的CT掃描儀雛形
1971年9月，亨斯菲爾德又與一位神經(jīng)放射學(xué)家合作，在倫敦郊外一家醫(yī)院安裝了他設(shè)計(jì)制造的這種裝置，開始了頭部檢查。1971年10月4日，醫(yī)院用它做了第一次全面檢查病人的這試驗(yàn)。這次試驗(yàn)非常成功，患者在完全清醒的情況下朝天仰臥，X線管裝在患者的上方，繞檢查部位轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在患者下方裝一計(jì)數(shù)器，使人體各部位對(duì)X線吸收的多少反映在計(jì)數(shù)器上，再經(jīng)過電子計(jì)算機(jī)的處理，使人體各部位的圖像清晰、完整的從熒屏上顯示出來。1972年4月，亨斯菲爾德在英國(guó)放射學(xué)年會(huì)上首次公布了這一結(jié)果，正式宣告了CT的誕生。這一消息引起科技界的極大震動(dòng)，CT的研制成功被譽(yù)為自倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以后，放射診斷學(xué)上最重要的成就。因此，亨斯菲爾德和科馬克共同獲取1979年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。而今，CT已廣泛運(yùn)用于醫(yī)療診斷上。
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)CT掃描機(jī)
從技術(shù)上來看，CT是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)被測(cè)物體斷層掃描圖像進(jìn)行重建獲得三維斷層圖像的掃描方式,其工作原理是：根據(jù)被測(cè)物體各部分對(duì)射線的吸收與透過率不同，利用X射線束（或者γ射線束）對(duì)人體某部一定厚度的層面進(jìn)行掃描，由探測(cè)器接收透過該層面的X射線（或者γ射線）信號(hào)后將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽猓儆晒怆娹D(zhuǎn)換模塊將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，電信號(hào)經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字并輸入計(jì)算機(jī)處理。根據(jù)所采用的射線不同，CT掃描可分為：X射線CT（X-CT）以及γ射線CT（γ-CT)。
雖然從醫(yī)學(xué)發(fā)展的角度來講，CT掃描是一個(gè)飛躍性的進(jìn)步，但是，但是CT掃描帶來的危害也必須引起重視。CT主要的危害來自于射線源，高能射線源能對(duì)人體組織及環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞，即使是醫(yī)用的X射線CT，多次的累積使用，X射線依然會(huì)對(duì)患者被照組織產(chǎn)生一定的影響。雖然CT從早期高輻射CT進(jìn)化為現(xiàn)在的微輻射CT，但據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，自1980-2006年，醫(yī)學(xué)輻射卻從人均0.53mSv增至3.1mSv，其中一半源自CT，CT已成為最大的非自然輻射。
醫(yī)學(xué)診斷照射的典型有效劑量表
一方面，CT提供了腫瘤等的重要依據(jù)。它能使人體內(nèi)的器官以立體、高分辨率的形式顯示出來，更真實(shí)、清晰地顯示病變的部位，協(xié)助醫(yī)生診斷病因。另一方面，X射線能夠損傷人體組織，有可能誘發(fā)癌癥等疾病，且危險(xiǎn)性與接受的射線多少呈正相關(guān)。根據(jù)國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)的研究結(jié)果估算，以一個(gè)1000萬左右人口的城市為例，每年大約會(huì)有350人可能因照射X線誘發(fā)癌癥、白血病或其他遺傳性疾病。
不同輻射劑量下射線對(duì)兒童健康的影響
個(gè)人年均輻射接觸按理限值標(biāo)準(zhǔn)
有報(bào)道指出，牛津大學(xué)和英國(guó)癌癥研究中心的科學(xué)家在對(duì)15個(gè)工業(yè)國(guó)家的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析研究后發(fā)現(xiàn)，英國(guó)每年診斷出的癌癥病例中有0.6%是由X線檢查所致；在德國(guó)，1.5%的癌癥患者是由X線導(dǎo)致的；在X線和CT檢查更為普遍的日本，每年新增癌癥病例中有3.2%是由這兩項(xiàng)檢查造成的。
專家認(rèn)為，目前仍然缺乏大樣本的科研數(shù)據(jù)證明CT致癌與否、致癌的計(jì)量大小，因此各醫(yī)院應(yīng)當(dāng)通過更新設(shè)備降低CT輻射劑量，嚴(yán)格控制CT使用的適應(yīng)癥來達(dá)到最優(yōu)化的原則：以最小的代價(jià)和最小的輻射量來獲得有價(jià)值的醫(yī)學(xué)影像。
既然CT輻射對(duì)人體有一定影響，那我們應(yīng)如何降低CT輻射影響？
降低CT輻射措施一：降低管電流（mA）。管電流與輻射劑量之間呈線性相關(guān)。保持管電壓不變，降低管電流，是目前降低輻射劑量的主要方式之一。
降低CT輻射措施二：增加螺距（Pitch）。其他掃描條件不變時(shí)，Pitch增加，患者接受輻射劑量降低。但Pitch加大，層面敏感性曲線增寬，使影像在Z軸的空間分辨率下降，故增加螺距降低輻射劑量在可行性方面受到限制。
降低CT輻射措施三：降低管電壓（KV）。降低管電壓使輻射劑量下降的同時(shí)也使X線質(zhì)量降低，其后果是射線穿透力降低、吸收輻射比例增加，導(dǎo)致患者接受輻射量和圖像質(zhì)量之間的平衡關(guān)系被破壞，改變影像質(zhì)量。因此，應(yīng)慎用降低管電壓方法進(jìn)行CT低劑量掃描。
1963年，美國(guó)物理學(xué)家科馬克發(fā)現(xiàn)人體不同的組織對(duì)X線的透過率有所不同，在研究中還得出了一些有關(guān)的計(jì)算公式，這些公式為后來CT的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。1967年，英國(guó)電子工程師亨斯菲爾德(Hounsfield)在并不知道科馬克研究成果的情況下，也開始了研制一種新技術(shù)的工作。首先研究了模式的識(shí)別，然后制作了一臺(tái)能加強(qiáng)X射線放射源的簡(jiǎn)單的掃描裝置，用于對(duì)人的頭部進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性掃描測(cè)量，這就是后來的CT機(jī)最早的雛形。后來，他又用這種裝置去測(cè)量全身，獲得了同樣的效果。
1971年9月，亨斯菲爾德又與一位神經(jīng)放射學(xué)家合作，在倫敦郊外一家醫(yī)院安裝了他設(shè)計(jì)制造的這種裝置，開始了頭部檢查。1971年10月4日，醫(yī)院用它做了第一次全面檢查病人的這試驗(yàn)。這次試驗(yàn)非常成功，患者在完全清醒的情況下朝天仰臥，X線管裝在患者的上方，繞檢查部位轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在患者下方裝一計(jì)數(shù)器，使人體各部位對(duì)X線吸收的多少反映在計(jì)數(shù)器上，再經(jīng)過電子計(jì)算機(jī)的處理，使人體各部位的圖像清晰、完整的從熒屏上顯示出來。1972年4月，亨斯菲爾德在英國(guó)放射學(xué)年會(huì)上首次公布了這一結(jié)果，正式宣告了CT的誕生。這一消息引起科技界的極大震動(dòng)，CT的研制成功被譽(yù)為自倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以后，放射診斷學(xué)上最重要的成就。因此，亨斯菲爾德和科馬克共同獲取1979年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。而今，CT已廣泛運(yùn)用于醫(yī)療診斷上。
從技術(shù)上來看，CT是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)被測(cè)物體斷層掃描圖像進(jìn)行重建獲得三維斷層圖像的掃描方式,其工作原理是：根據(jù)被測(cè)物體各部分對(duì)射線的吸收與透過率不同，利用X射線束（或者γ射線束）對(duì)人體某部一定厚度的層面進(jìn)行掃描，由探測(cè)器接收透過該層面的X射線（或者γ射線）信號(hào)后將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽猓儆晒怆娹D(zhuǎn)換模塊將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，電信號(hào)經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字并輸入計(jì)算機(jī)處理。根據(jù)所采用的射線不同，CT掃描可分為：X射線CT（X-CT）以及γ射線CT（γ-CT)。
雖然從醫(yī)學(xué)發(fā)展的角度來講，CT掃描是一個(gè)飛躍性的進(jìn)步，但是，但是CT掃描帶來的危害也必須引起重視。CT主要的危害來自于射線源，高能射線源能對(duì)人體組織及環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞，即使是醫(yī)用的X射線CT，多次的累積使用，X射線依然會(huì)對(duì)患者被照組織產(chǎn)生一定的影響。雖然CT從早期高輻射CT進(jìn)化為現(xiàn)在的微輻射CT，但據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，自1980-2006年，醫(yī)學(xué)輻射卻從人均0.53mSv增至3.1mSv，其中一半源自CT，CT已成為最大的非自然輻射。
一方面，CT提供了腫瘤等的重要依據(jù)。它能使人體內(nèi)的器官以立體、高分辨率的形式顯示出來，更真實(shí)、清晰地顯示病變的部位，協(xié)助醫(yī)生診斷病因。另一方面，X射線能夠損傷人體組織，有可能誘發(fā)癌癥等疾病，且危險(xiǎn)性與接受的射線多少呈正相關(guān)。根據(jù)國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)的研究結(jié)果估算，以一個(gè)1000萬左右人口的城市為例，每年大約會(huì)有350人可能因照射X線誘發(fā)癌癥、白血病或其他遺傳性疾病。
有報(bào)道指出，牛津大學(xué)和英國(guó)癌癥研究中心的科學(xué)家在對(duì)15個(gè)工業(yè)國(guó)家的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析研究后發(fā)現(xiàn)，英國(guó)每年診斷出的癌癥病例中有0.6%是由X線檢查所致；在德國(guó)，1.5%的癌癥患者是由X線導(dǎo)致的；在X線和CT檢查更為普遍的日本，每年新增癌癥病例中有3.2%是由這兩項(xiàng)檢查造成的。
專家認(rèn)為，目前仍然缺乏大樣本的科研數(shù)據(jù)證明CT致癌與否、致癌的計(jì)量大小，因此各醫(yī)院應(yīng)當(dāng)通過更新設(shè)備降低CT輻射劑量，嚴(yán)格控制CT使用的適應(yīng)癥來達(dá)到最優(yōu)化的原則：以最小的代價(jià)和最小的輻射量來獲得有價(jià)值的醫(yī)學(xué)影像。
既然CT輻射對(duì)人體有一定影響，那我們應(yīng)如何降低CT輻射影響？
降低CT輻射措施一：降低管電流（mA）。管電流與輻射劑量之間呈線性相關(guān)。保持管電壓不變，降低管電流，是目前降低輻射劑量的主要方式之一。
降低CT輻射措施二：增加螺距（Pitch）。其他掃描條件不變時(shí)，Pitch增加，患者接受輻射劑量降低。但Pitch加大，層面敏感性曲線增寬，使影像在Z軸的空間分辨率下降，故增加螺距降低輻射劑量在可行性方面受到限制。
降低CT輻射措施三：降低管電壓（KV）。降低管電壓使輻射劑量下降的同時(shí)也使X線質(zhì)量降低，其后果是射線穿透力降低、吸收輻射比例增加，導(dǎo)致患者接受輻射量和圖像質(zhì)量之間的平衡關(guān)系被破壞，改變影像質(zhì)量。因此，應(yīng)慎用降低管電壓方法進(jìn)行CT低劑量掃描。
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