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CT剂量及描述方法详细介绍

CT剂量和普通放射剂量的区别

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普通放射剂量分布区域大,但一般集中在皮肤入射表面,用患者入射表面剂量(ESD)来表征射线剂量;
CT剂量分布在窄带内,边缘与中心分布不均匀;且属于多层扫描;

1、在理想状态下,轴向剂量分布曲线和灵敏度剖面线(SSP)应当重叠,两条曲线均呈现高斯状,全值半高宽=层厚,此时不会产生由于半影效应而产生的剂量损失。
2、实际情况中,有散射效应的存在,灵敏度剖面线会比剂量分布曲线略窄
3、由于散射辐射的影响,剂量曲线尾部会被拉长
下图为SSP曲线
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SSP决定了z轴方向体素的大小和特性,代表相邻层面的相互影响,在CT的系统参数那章会有详细说明

单次扫描的CT剂量描述方法——CTDI

英文全称:CT dose index
在一个单层轴向扫描下剂量剖面线下的积分除以层厚。

C=(1/T)∫−∞∞D1(z)dzC=(1/T)\int_{-\infty}^{\infty}D_1(z)dzC=(1/T)D1(z)dz
其中D1(z)D_1(z)D1(z)为单次扫描沿扫描旋转z轴上z点的剂量,T代表层厚
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其中CTDI还有很多种描述方式
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重点掌握红色框标记的即可。

CTDI100CTDI_{100}CTDI100

也称为实用CTDI(practical CTDI)PCTDI
CT 旋转一周,将平行与旋转轴(z 轴,即垂直于断层平面)的剂量分布 D (z) 沿 Z 轴从 -50mm 到 +50mm积分,除以层厚 T 与扫描断层数 N 的乘积。
C=(1/nT)∫−50mm+50mmD(z)dzC=(1/nT)\int_{-50mm}^{+50mm}D(z)dzC=(1/nT)50mm+50mmD(z)dz
在上述式子中测试的不是体模内的CTDI,是笔形电离室测空气沉积的CTDI,即扫描介质不同

CTDIwCTDI_{w}CTDIw

在扫描时,体模中心很大概率会比边缘部分接收更多的剂量。且体部扫描时,体模大小和均匀性成反比。
C=13CTDI100,c+23CTDI100,pC=\cfrac{1}{3}CTDI_{100,c}+\cfrac{2}{3}CTDI_{100,p}C=31CTDI100,c+32CTDI100,p
weighted average of center and peripheral CTDI100 to arrive at a single descriptor. 中心点和边缘点的加权平均值。加权CTDI可以克服空气中CTDI的不足

CTDIvolCTDI_{vol}CTDIvol

CTDIvol=CTDIw/pCTDI_{vol}=CTDI_w/pCTDIvol=CTDIw/p
p为螺距值,指球管旋转一周,诊疗床步进的距离
p=Δd/N⋅Tp=\Delta d/N·Tp=Δd/NT
Δd\Delta dΔd为X射线管每旋转一周检查床移动的距离,NNN为一次旋转扫描产生的断层数,TTT为扫描层厚
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剂量长度乘积(DLP)

一个突出问题是在不同的扫描范围内,病人接受的剂量相差很大,但CTDIvolCTDI_{vol}CTDIvol却没有变化。
为了评估不同扫描范围下的剂量,引入Dose Length Product乘积 (DLP)
DLP(mGy⋅cm)=CTDIvol⋅LDLP(mGy·cm)=CTDI_{vol}·LDLP(mGycm)=CTDIvolL
其中L为z轴方向的扫描长度
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可以看出在CTDIvolCTDI_{vol}CTDIvol相同的情况下,DLP值变换较大

有效剂量(effective dose)

不同的人体器官对X射线的敏感度不同 ,也就是说在射线覆盖范围一样时,对器官造成的辐射损失是不一样的
Doseeff=DLP⋅kDose_{eff}=DLP·kDoseeff=DLPk
K是转换因子,不同组织的k值不同,k实际中会给出详细表格。

体型特异性扫描剂量评估

Size Specific Dose Estimate (SSDE)
对于相同的技术设置,报告的16厘米体模的CTDIvolCTDI_{vol}CTDIvol约为32厘米体模的两倍;对于相同的CTDIvolCTDI_{vol}CTDIvol,体型较小的患者往往比较大的患者具有更高的患者剂量; SSDE用于基于CTDIvolCTDI_{vol}CTDIvol和患者大小估计患者剂量。

下图为对上述的总结
在这里插入图片描述

三者区别

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

多次扫描的剂量描述方法

多次扫描剂量分布(multiple-scan average dose,MSAD)
MSAD是一系列层厚中受照射区域的平均吸收剂量值。
MSAD=(1/I)∫−I/2+I/2DN(z)dzMSAD=(1/I)\int_{-I/2}^{+I/2}D_N(z)dzMSAD=(1/I)I/2+I/2DN(z)dz
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CTDI的测量方法

笔形电离室测量

电离室(Pencil Ionization chamber)通过截取射束和感受所有剂量分布曲线的剂量来计算有效积分。电离室发射的电荷正比于剂量分布曲线的区域。
在这里插入图片描述\qquad\qquad在这里插入图片描述

常规电离室不适用于CT剂量测量的原因。

1 、为保证剂量测量有足够灵敏度,电离室尺寸必须足够大,而CT剂量在几个mm内就会有很大变化,特别是对于薄层扫描
2 、CT扫描剂量测量需要在体表和体内多处测量,而电离室仅在一个点上测量,满足不了CT剂量分布要求。

笔形电离室足够长,可以接收到平面内和平面外重要的散射线,所测量出来的代表一系列连续CT扫描中的值。

影响CT剂量的因素

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层厚设置较薄,准直宽度变窄,射线损失较大
半影的大小恒定,只与焦点大小有关
窄的层厚剂量损失较大,宽的层厚剂量损失较小
采用的层厚越薄,为了降低噪声,就需要较高的电流,这样就增加了辐射剂量

降低剂量的方法

与设备硬件相关的降低剂量的方法

1、球管
电子束收集器,阳极接地、双支撑轴和微孔循环专利技术,偏焦点辐射
2、滤过器
扫描时,尽可能选择小的FOV;根据不同的FOV选用不同大小的滤过器
3、动态准直
采用动态准直器屏蔽过照射区域,从而提高射线利用效率

基于调制modulation技术的剂量降低方法

1、AEC自动曝光控制
根据患者年龄、扫描部位、旋转角度、z轴进行管电流调制

在这里插入图片描述
AEC的目的:AEC的目标是生成具有相对相似的噪声特征的图像,而不管患者的大小。辐射风险仍然存在,体型大患者的mA设置增加,以补偿衰减增加。低噪声图像需要高剂量。

2、心电调制

回顾性心电门控 retrospective gating

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螺旋扫描为基础 ;
回顾性心电门控技术在扫描期间连续产生X射线;
可以回顾性选择R-R间期的任意心动时相(运动伪影最小的)重建冠状动脉图像 ;
缺点是:辐射剂量利用率低

前瞻性心电门控prospective gating

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非螺旋扫描模式:在R-R间期内固定时相触发扫描,下一个心动周期移床,再下一个心动周期采集。
前瞻性心电门控可以大大降低冠状动脉CT检查辐射剂量,辐射剂量降低了80%左右 ;
心率和心律要求较高
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3、螺距调制
在进行回顾性心电门控对心脏成像时,采用小螺距扫描,扫描到腹部和盆部时采用标准螺距。
通过螺距的变换,可使剂量比原先降低55%
4、管电压调制
定位相穿透病人身体的光子质量评估患者每个层面的体厚信息
患者体型以及初始设定的噪声水平(NI)以及扫描类型(平扫,增强,CTA与骨骼)选择对当前患者最合适的kV
但需要注意平衡剂量与图像质量的关系

http://www.lryc.cn/news/56538.html

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