立位锥束DR与CT的剂量对比

笔墨苍炎

　　数字化X线（Digital Radiography，简称DR）是医学影像学领域的一项技术，它在X射线成像中取代了传统的胶片摄影，为医生提供了更快更清晰的影像，同时大大降低了辐射剂量。但由于传统的DR技术只能呈现二维的影像信息，受到拍摄角度和组织重叠的影响，在一些隐秘病灶的检查当中无法发挥精准的筛查作用，相较于CT与MRI而言，传统DR技术逐渐沦为初筛的检查工具。
　　近些年随着国产创新技术的进步，DR技术也随之突破。立位锥形束DR相较于传统DR而言，创新式的融入了CBCT技术，使得DR也可以像CT一样进行三维扫描与重建，同时弥补CT无法在立位检查下的不足。立位锥形束DR因具备空间分辨率高、辐射剂量低、三维影像等特点，可以在临床当中为临床医师提供更加全面、客观的诊断依据。
　　立位锥形束DR主要由X线球管、探测器、电动站立平台、机架、高压和计算机软件组成，其原理是球管发射锥形束X线，与探测器环绕患者进行圆周运动，实现不同角度的数据采集，并通过三维重建算法重建获得各向同性的三维容积图像。各向同性即重建所得的各方位的断面图像空间分辨率均一致。锥形束DR与传统CT的主要区别在于X线源、影像探测器和数据重建方式的不同：①传统CT采用扇形束X线或类扇形束扫描重建方式，需多次旋转才能覆盖整个扫描区域，立位锥形束DR采用三维锥形束X线，一次旋转即可完成全部扫描；②立位锥形束DR采用动态平板探测器，与传统CT的线性排列探测器相比，大大减低了辐射剂量；③传统CT扫描后，原始数据经计算机重建成二位图像，二维图像再经软件生成为三维图像。而立位锥形束DR采用三维锥形束X线扫描，原始数据重建后直接得到三维图像。
　　立位锥形束DR一脉相承了传统DR的低剂量优势，在三维扫描与重建中的剂量辐射显著低于CT，这也是立位锥形束CT的一大优势。我们都知道，X线射入人体后某一部分被吸收和散射，另一部分透过人体沿原方向传播，而人体吸收的部分具有一定的辐射损伤风险。通常情况下，人体一年CT检查辐射安全值不应超过50mSv，正常一次CT的辐射量一般为10mSv左右，也就是说如果需要做CT检查，一年的次数不能超过2-3次，如果超过这个次数，对于人体可能会造成损伤。那么对于一些需要多次回访拍摄的病人，例如青少年特发性脊柱侧弯和膝关节炎等患者的术前规划与术后评估都需要精准的三维影像作为支撑，因此在保证图像质量、满足临床诊断需求的基础上，保护公众机体健康，合理降低辐射剂量也成为了重中之重。
　　对于立位锥形束DR剂量与CT剂量的对比，国内顶尖科研医院-四川大学华西医院也做了相关的研究，研究中根据国际电工委员会（IEC）标准60601–2-44-2001评估了辐射剂量。具体而言，为了可以进行更加全面的评估，分别对安健科技的立位锥形束DR（WR-3D）和Multi-Detector CT （MDCT）扫描吸收辐射剂量较高的腰椎和吸收辐射剂量较低的踝关节进行详细的比较（如下图）。

（剂量对比）
　　从扫描结果中可以看到，MDCT通过在200mAs、120kV的扫描参数下生成腰椎3D图像重建中的CTDIvol（CT Dose Index）是13.2mGy；在75mAs、120kV的扫描参数下生成踝关节3D图像重建的CTDIvol值是5.7mGy。而立位锥形束DR（WR-3D）在默认的扫描协议下使用典型脊椎方案的曝光参数，在6mA、110kV、150mAs下的扫描参数下生成3D图像重建的CTDIvol值是1.23mGy。在剂量对比当中分别为9.32%和21.58%，由此可以看出，立位锥形束DR的辐射剂量远远低于螺旋CT，剂量约为CT的10%~20%。
　　立位锥形束DR的低剂量对于需要经常回访拍摄的病人尤为重要。目前，全球中膝关节炎（KOA）和青少年特发性脊柱侧凸（AIS）呈高发态势，X线摄影检查作为二者主要的筛查手段之一，患者往往需要短期拍摄多次三维影像图来观察病情的发展变化。以青少年特发性脊柱侧凸为例，其筛查可能会持续到骨骼成熟，对于接受手术的患者，随访可能持续到术后10年。因此，在整个AIS病情进展期间如果能够了解到AIS三维的脊柱排列及其排列变化，那么将对病情的评估有很好的帮助。立位锥形束DR不仅能够在临床当中提供站立位下的三维影像信息，真实还原患者自然承重状态下的脊柱三维结构，其远远低于CT的剂量辐射也为患者的长期回访减轻了负担。
　　立位锥形束DR的创新技术成果得益于国产厂商不断努力、深耕创新，随着我国医疗水平和科学技术的发展，X射线诊断设备的临床应用将更加普及，在产生临床诊断效益的同时，其伴随的辐射剂量问题也不容忽视。特别是儿童这类辐射敏感人群，其辐射风险远高于成人。而随着我国国产探测器技术的不断钻研与创新，相信不久的未来，剂量的辐射像是太阳光一样照射在身上，极低剂量即可实现人体解剖结构和功能活动的成像。