作者：杜彦李
出版社：人民卫生出版社
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多排螺旋CT基础诊断与临床应用试读：
版权页图书在版编目（CIP）数据
多排螺旋CT基础诊断与临床应用/杜彦李等主编.—北京：人民卫生出版社，2014
ISBN 978-7-117-19863-9
Ⅰ.①多… Ⅱ.①杜… Ⅲ.①计算机X线扫描体层摄影-诊断学 Ⅳ.①R814. 42
中国版本图书馆CIP数据核字（2014）第279779号人卫社官网 www.pmph.com 出版物查询，在线购书人卫医学网 www.ipmph.com 医学考试辅导，医学数据库服务，医学教育资源，大众健康资讯
版权所有，侵权必究！多排螺旋CT 基础诊断与临床应用
主 编：杜彦李 李旭文
出版发行：人民卫生出版社有限公司
人民卫生电子音像出版社有限公司
地 址：北京市朝阳区潘家园南里19号
邮 编：100021
E - mail：ipmph@pmph.com
制作单位：人民卫生电子音像出版社有限公司
排 版：人民卫生电子音像出版社有限公司
制作时间：2018年1月
版 本 号：V1.0
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标准书号：ISBN 978-7-117-19863-9/R•19864
策划编辑：兰南
责任编辑：陈小蕾打击盗版举报电话：010-59787491 E-mail：WQ@pmph.com注：本电子书不包含增值服务内容，如需阅览，可购买正版纸质图书。编 者
首都医科大学宣武医院 李坤成 王志群 刘佳宾
吉林大学第一医院 张惠茅
吉林大学第二医院 刘建华 徐男男
中国医科大学附属盛京医院 孙洪赞
浙江大学医学院附属邵逸夫医院 王 丹 章士正
中国中医科学院广安门医院 方继良 赵 青 王小玲 罗 萍
佟海滨
南方医科大学第三附属医院 张晓东
昆明医科大学第二附属医院 孙 勇 刘灿丽
华中科技大学同济医学院附属协和医院 杨 炼 林 雪
内蒙古自治区人民医院 张雪峰
内蒙古林业总医院 杜彦李 李旭文 李 雨 王丽娟
徐永彦 李 忠 张起双 杜 鹏
陈 彪 杨伯骁 陈 磊 杜秀娟
王桂杰 佟 靖 陈 震
包头医学院第一附属医院 侯先文 罗 琳 邱立军
包头市中心医院 孙 凯 韩瑞娟 刘晓林 潘浩云
袁亚波
包头市第四医院 贺玉玺
大连市中心医院 连世东 谭晓天
北京市中关村医院 董 馨
海口市中医医院 王松海
呼和浩特市第一医院 刘 军
内蒙古兴安盟人民医院 李建魁序
多排螺旋CT（multi-detector row spiral computer tomography，MDCT）技术发展日新月异，伴随装机量的快速增加，MDCT已经在临床普及应用，而基层医院面临的主要问题是影像医生的经验不足。
内蒙古林业总医院杜彦李教授等主编的《多排螺旋CT基础诊断与临床应用》一书，由一批具有较丰富MDCT临床应用经验的专家和中青年技术骨干编写，既有诊断经验总结，又参考了国内外的相关资料。共分32章，80多万字和900多幅图，文字简洁、条理清楚、图文并茂，并将MDCT表现与病理所见结合，还重点描述了全身各部位MDCT扫描和重组技术。
该书的出版发行必将对提高基层医院影像医师的MDCT技术和诊断水平发挥促进作用，适用于医学影像学专业本科生、研究生阅读，希望本书能得到广大读者的欢迎。2014年11月前 言
内蒙古林业总医院CT室成立于1989年并开始应用第一台皮克1200 CT机为临床服务，其间设备几经更新，至2011年科室又引进了德国西门子炫速双源CT、德国西门子64 排128层CT，在十余年的工作实践中，我们经历过失败的苦涩，品尝过偶得小成的甘甜，经年的艰辛后逐渐积累下些许CT诊断及临床应用方面的经验，经过再三思虑，决心将多年之所历、所思、所悟提炼整理，依靠首都医科大学宣武医院、中国医科大学附属盛京医院、南方医科大学第三附属医院、吉林大学第一医院、吉林大学第二医院、华中科技大学同济医学院附属协和医院、昆明医科大学第二附属医院、大连市中心医院、中国中医科学院广安门医院、内蒙古自治区人民医院、包头市中心医院等十余家医院专家的鼎力支持，共同编著《多排螺旋CT基础诊断与临床应用》一书，希望能借此与读者分享经验并为医学影像事业的发展贡献绵薄之力。
本书在编写时突出“基础”、“实用”等方面特点，力求文字简练、图片丰富、感性直观。临床常见病、多发病的多排螺旋CT表现是本书的重点，每种疾病所选编的相关病理基础知识的阐述均有助于病变影像特征的理解，图像后重建技术应用及疾病鉴别诊断方面多源于编者工作心得，全书900余幅图片来自于各位编者在实际工作中的积累及兄弟医院友情提供，在这里向提供图片及宝贵意见的兄弟医院致以诚挚的谢意。
本书荣幸邀请到首都医科大学宣武医院李坤成教授担任主审并执笔欣然作序，国内著名医学影像学专家章士正教授慨然赐稿，深表感谢！
北疆七月，林海草原最美的时节，我们终于完成了本书的编撰工作，这是全体编者智慧和辛勤汗水的结晶，抚卷沉思，抑制不住内心的兴奋和激动，因经验水平所限，本书还存在许多缺憾和疏漏，但我们意在抛砖引玉，在这里恳请各位专家、同行多提宝贵意见。2014年11月第一篇 总 论第1章 CT技术概述
CT是计算机断层摄影技术（computed tomography，CT）的简称，是医学影像领域最早使用数字化成像的设备，1972年世界首台CT由亨斯菲尔德教授（Hounsfield）发明，其图像基本特征可用“数字化”和“容积信息”两个特点概括。一、CT机基本结构（一）X线发生装置
1.高压发生器
第一、二代CT采用三相连续式油浸发生器，第三代CT采用三项脉冲式高压发生器，20世纪80年代以后的CT采用高频固态发生器，其性能更加优秀，电压波动小于1%。
2. X线球管
第一、二代CT采用固定阳极管，第三代以后CT采用旋转阳极管，现在螺旋CT采用大功率射线管，阳极靶由金属改为石墨。
3.准直器
准直器共有两组，可以分为X线球管端准直器（主要控制患者的辐射剂量）和探测器端准直器（主要控制扫描准直层厚）。（二）X线探测器装置
X线探测器装置由X线探测器和数据采集系统两部分组成。
1. X线探测器
探测器的作用是接受X线辐射并将其转换为可供记录的电信号，第一代探测器为碘化钠和光电倍增管耦合的固体探测器，第二代探测器被固态的光两极管闪烁晶体和锗酸铋、钨酸镉等取代，第三代采用高压氙气做成气体探测器。现在的探测器都采用固体探测器，其构成都是以稀土陶瓷为载体加入不同其他材料制成。
2.数据采集系统（data acquisition system，DAS）
主要由模数转换器、信号放大器和数据传送器等组成。（三）机架运动装置
1.扫描机架
内部安装滑环、X线管、高压发生器、准直器、X线探测器装置等，机架扫描孔径、倾斜角度、旋转速度等指标在应用中较为重要。早期采用皮带机械传动方式，现代采用新型电磁驱动或称作直接驱动技术，支撑旋转单元也由轴承发展到气垫、磁悬浮等方式，提高了旋转速度，降低了机械噪声。
2.扫描床
承重、床面材质对X线穿透力的影响、上下以及纵向移动范围和精度等指标在应用中较为重要。（四）计算机系统
其作用为接收数据采集系统的数字信号，然后将接收的数据处理重建成可视的图像，主要包括：①输入输出设备；②中央处理器（CPU）；③阵列处理器；④接口装置；⑤反投影处理器；⑥存储设备；⑦通讯设备。（五）图像显示及存储装置
1.显示器
早期采用阴极射线管（CRT）显示器，现在采用液晶显示器。
2.存储器
包括硬盘、光盘、磁光盘等。二、CT成像基本步骤
1.患者被送入机架后，X线球管和探测器围绕患者旋转，X线球管发出的高能X线经由球管端的准直器高度准直后，穿过人体需要成像部位。
2. X线被人体衰减后，经探测器端的准直器高度准直，被探测器接收。探测器阵列由两部分组成，一组记录射线源的强度，另一组记录衰减后射线的强度。
3.两组射线被转换成电信号，电信号首先经放大电路放大，之后再由逻辑放大电路根据衰减系数和体厚指数进行计算放大。
4.模拟信号经模数转换器转换成数字信号，再经数据传输器传送给计算机。
5.计算机处理数据，数据处理包括校正和检验，校正是去除探测器收到的位于预定标准偏差以外的数据，检验是将探测器接收到的空气参考信号和衰减信号进行比较，这两个过程是利用计算机重新组合原始数据。
6.通过阵列处理器的各种校正后，计算机进行成像的卷积处理。
7.根据扫描获得的解剖结构数据，计算机采用特殊算法重建图像。
8.重建处理后的图像经数模转换器转换成模拟图像，进而传输到显示器显示，或传输到硬盘暂时存储，或传输到激光相机制成胶片。三、CT的基本概念和术语（一）CT值
CT值是由CT发明人亨斯菲尔德创建设定的、专用于CT的计量单位，在实际应用中该值是以水的衰减系数作为参考的相对值。
CT值得计算公式如下：CT值= K×（μ-μ）/μ组织水水
式中μ是组织的吸收系数，μ是水的吸收系数，K是常数。组织水早期K值是500，后为便于计算将K值定为1000，并将水的吸收系数作为参考值，在实际应用中水的CT值为0。（二）CT窗口技术
CT扫描图像的形成是X线透过人体后的衰减，是由许多像素组成的数字矩阵，其数字矩阵中的每一个像素都可由相应的CT值表示，而像素由成像介质显示后又以灰阶形式表示，因而CT图像的每一个像素在扫描中可被看作由不同衰减的CT值组成，而在图像的显示时则显示为由一组灰阶组成。目前，CT数字图像的灰阶大都为12个比特，即CT值范围从-1024Hu至3071Hu，无论是视频监视器还是胶片都无法在一幅图像上同时记录全部灰阶，为满足临床诊断要求，临床应用中采用特殊技术在限定范围内显示诊断所需感兴趣区信息，该技术被称之为数字图像中的窗口技术或窗宽、窗位调节技术。一般情况下，窗宽增大图像对比度降低，而窗宽减小图像对比度增高，宽窗宽（400～2000Hu）通常适用于组织密度差别较大的组织，如肺、骨骼；窄窗宽（50～350Hu）用来区分组织密度较为接近的组织，如颅脑、肝脏。根据窗宽和窗位的设计概念，我们可以计算出设定好窗宽、窗位的CT图像显示的CT值范围，具体方法是将窗位±窗宽之后除以2，用公式表示如下：C - W/2～C + W/2
式中C代表窗位，W代表窗宽。（三）体素与像素
体素是体积单位，表示能被CT扫描的最小体积单位，长、宽、高是其三要素。像素又称像元，是构成CT图像的最小单位。它与体素相对应，体素的大小在CT图像上的表现即为像素。（四）采集矩阵与显示矩阵
矩阵是像素以二维方式排列的阵列，在相同大小的扫描野中，矩阵越大像素也就越多，重建后图像质量越高。
CT图像重建后用于显示的矩阵成为显示矩阵，为保证图像显示质量，显示矩阵往往是等于或大于采集矩阵。（五）重建与重组
原始扫描数据经计算机采用特定的算法处理，最后得到能用于诊断的横断面CT图像，该处理过程被称为重建或图像重建。
重组是使用横断面图像获得任意方向断层图像的技术手段，并不涉及原始数据处理过程。由于重组是使用已形成的横断面图像，因此重组图像的质量与已形成的横断面图像有密切的关系，尤其是层厚影响尤为明显，扫描的层厚越薄，重组图像质量越好。（六）准直宽度、层厚与有效层厚
准直宽度是指CT机球管侧和患者侧所采用准直器的宽度，在非螺旋和单层螺旋CT设备中，准直器宽度等于扫描层厚。
有效层厚指实际获得的扫描层厚，由于设备制造的精确性原因，设备制造厂家无法做到1mm甚至0. 5mm等最小标称层厚，其误差范围大约在10%～50%，层厚越小，误差越大。（七）螺距
单层螺旋CT螺距定义：扫描机架旋转一周检查床运行的距离与射线束宽度（也可以说成扫描层厚）的比值。该比值是指扫描机架旋转一周检查床运动的这段时间内运动和层面曝光的百分比，在单层螺旋CT扫描中，检查床运行方向扫描的覆盖率或图像的纵向分辨力与螺距有关，螺距越小图像纵向分辨力越高。
多层螺旋CT螺距的定义基本与单层螺旋CT螺距相同，即：扫描机架旋转一周的时间内检查床运行的距离与全部射线束宽度的比值。（八）床速和重建间距（或重建增量）
床速是扫描时检查床移动的速度，扫描时床移动的速度增加而射线束宽度设置不变，则螺距的比值增加、图像质量下降。
重建增量又称为重建间距，是指被重建图像长轴方向的间距，重建增量大小与被重建图像的质量成负相关，即重建增量减小图像的质量改善，重叠重建可减少部分容积效应和改善3D后处理的图像质量。（九）部分容积效应
CT图像中的每一个像素的CT值代表相对应体素内不同组织成分X线衰减值的平均值，它不能如实反映该体素内组织固有的CT值，在病变体积小于层厚的情况下，高密度组织的低密度病灶所测得的CT值偏高，反之，在低密度组织中的高密度病灶，实际测得的CT值偏低，这种现象称为部分容积效应。
在CT中，部分容积效应主要有两种现象：部分容积均化和部分容积伪影。（十）周围间隙现象
当两个具有密度差异的组织的分界部分处于同一扫描层面时，即同一层厚内Z轴方向上同时包含这两种组织时，CT图像上显示的这两种组织的交界处的CT值会失真，两种组织分界处的界限会变得模糊不清，这种由于X线衰减差异引起的图像失真和CT值改变称为周围间隙现象。（十一）单扇区和多扇区重建
单扇区和多扇区重建是冠状动脉CT检查的专用术语。当冠状动脉CT图像的重建采用180°或240°的扫描数据时，称为单扇区重建；当采用不同心动周期、相同相位两个90° 或120°的扫描数据合并并重建为一幅图像时称为双扇区重建；采用不同心动周期、相同相位的4个60°扫描数据合并重建为一幅图像称为多扇区重建。四、CT技术的发展历史（一）各时代CT的结构特点
1.第一代CT为旋转-平移方式
X线管是油冷式固定阳极管，X线束为笔形束，探测器一般2～3个。扫描时机架围绕头颅旋转1°同时沿反方向做直线运动扫描；再旋转1°并重复前述扫描动作，直至完成180°扫描。缺点是X线利用率很低，扫描时间长，一个断面需3～5分钟。
2.第二代CT为旋转-平移方式
多属头颅专用机，探测器由1个增加为3～30个，X线束从第一代的笔形束变为5°～20°小扇形束，扫描速度20～90秒，旋转角度由1°提高到射线束夹角的度数，机架和球管运动方式不变。
3.第三代CT为旋转-旋转方式
X线束为30°～40°扇形，探测器增加到300～800个，探测器阵列排列成无缝隙的弧形，扫描时，机架连续旋转270°～360°，一次扫描即可获得整个层面的数据、完成一幅图像的采集，然后反向旋转同样角度回到原始位置，再继续进行下一幅图像的采集，扫描速度2～9秒，使CT从头颅专用机发展为全身检查设备。
4.第四代CT为旋转-静止方式
X线束为50°～90°扇形，探测器增加到600～1500个，探测器围绕人体呈360°环形排列，扫描时没有探测器运动，只有X线管围绕人体做360°旋转，这种扫描方式对每一个探测器来说所得投影值，相当于以该探测器为焦点，由X线管旋转扫描一个扇形面而获得，故此种扫描方式也被称为反扇束扫描。
5.第五代CT为静止-静止方式
第五代CT又被称为“电子束CT”或“电影CT”，其扫描过程中完全没有机械运动，电子束在电磁场的控制下从不同方向轰击围绕患者的靶环并产生X线。扫描速度极快，216°的扫描可以在50～100ms内完成。第五代CT具有双排环形探测器，每次轰击可获得2幅图像，在扫描时电子束分别轰击四个靶面，故一次扫描可完成8幅图像的采集，非常适用于心血管等运动器官的检查。（二）专用型CT简介
1. CT透视扫描仪
该种CT采用滑环结构，可以高速连续扫描、快速图像重建和显示，主要由于活检穿刺，每秒能获得5～8幅图像。在第一次扫描旋转360°后，计算机重建第一幅图像，以后每连续扫描60°的图像数据替代前一幅图像同一位置60°内的原扫描数据重建一幅图像，周而复始循环，所以在CT透视方式中，只有第一幅图像采用一次360°扫数据，而以后的图像只采用60°的新扫描数据和300°原有扫描数据。
2.移动式CT（mobile CT，MCT）
移动式CT有三种类型。（1）轮式机架MCT：
CT全部部件利用安装好的滑轮移动，检查床固定好后，机架还可以纵向平移，能适应不能移动患者头部检查的需要。检查采用单相交流电，适用任何墙壁上的电源，断电后可利用自带UPS继续扫描。（2）滑轨式机架MCT：
CT利用机架底部安装的滑轮在固定的滑轨上滑动，移动距离较短，适用于手术室、加速器室等基本固定空间。（3）C形臂术中CT：
该设备有异于传统意义上的CT，实际应该命名为移动式三维影像X线诊断系统，是一台重新设计、安装在移动式C臂基础上的、在手术过程中可以实时获得CT影像的设备。
3.微型CT扫描仪（micro-CT）
又称动物CT，主要用于实验室以及骨质疏松症的实验研究。分为活体型和标本型两个类型。（1）活体型：
样品静止，X线球管和探测器运动，这种结构和临床螺旋CT一致，球管绕样品旋转。扫描速度快，射线剂量小，空间分辨率较低。（2）标本型：
样品运动，X线球管和探测器固定，样品在球管和探测器之间自旋，并可做上下和前后移动。扫描速度较慢，射线剂量大，空间分辨率高。（徐永彦 李旭文）第2章 X线的辐射效应及合理辐射剂量CT扫描技术
自1895年伦琴发现X线以来，X线在医疗中的应用越来越广泛，我们在享受X线带给的益处的同时，应该同时加强重视X线负面作用的意识，应该对X线在放射诊断、放射治疗等方面的应用对工作人员、公众和环境造成的辐射危险进行评定，并在必要时加以控制。本章的内容主要依据国际原子能机构（IAEA）新标准，结合《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871—2002）、《X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范》（GB17589—2011）、《X射线计算机断层摄影放射防护要求》（GBZ165—2012）中的要求，对X线的辐射效应及合理辐射剂量CT扫描技术，分别予以叙述。第一节 X线的辐射防护与安全一、相关概念
吸收剂量（D）：数值上等于被照射物体所接受得X线总能量除以被照射物体的质量的商，是度量单位质量的受照物体吸收辐射能量单位多少的物理量。
当量剂量（HT）：不同类型辐射导致的生物学效应不同，剂量当量考虑了辐射类型对吸收剂量的影响。剂量当量H=ΣωD，单位是希沃特（Sv）。TRT，R
ω称为辐射权重因数，代表不同类型辐射的相对危害效应。对R于X线、γ射线、β射线以及质子辐射，ω为1；对于α射线，ω为RR20。
有效剂量（E）：辐射对不同组织器官造成的伤害不同，有效剂量衡量一定剂量当量的辐射对不同的器官伤害。
ω称为组织权重因数，代表不同器官或组织对发生辐射随机性T效应的不同敏感性（表2-1-1）。例如，对于脑组织和甲状腺，其有效剂量可表达为：ω甲状腺×H甲状腺+ω脑组织×H脑组织，其中，ω甲状腺和ω脑组织代表了甲状腺和脑组织对辐射的敏感度；而H甲状腺和H脑组织是其接受的剂量当量。表2-1-1 2007年ICRP修正后的ωT参数值
天然本底：与天然源或环境中不受控制的任何其他源有关的剂量、剂量率或放射性浓度，通常认为该术语包括与天然源有关的剂量、剂量率或放射性浓度。一般不需要人为干预。
人工辐射源：指放射性物质和载有放射性物质或产生辐射的器件，包括含放射性物质消费品、密封源、非密封源、辐射发生器和拥有放射性物质的装置、设施及产生辐射的设备。必须进行防护，保证安全。二、电离辐射对人体健康的影响和对其危险性的评估
辐射损伤人体的机制很复杂，目前有很多研究模型，比较能得到大家认同的模型有两种。一种认为辐射通过电离细胞分子结构中的原子直接破坏细胞DNA；另一种认为辐射产生自由基，自由基有可能会参与化学反应，最终改变或损害细胞DNA。
根据辐射效应的发生与剂量之间的关系，可以把辐射对人体的危害分为确定性效应和随机效应两种情况：
确定性效应：确定性效应还被称为“有害的组织反应”，是指组织或器官受电离辐射照射能在可能足够大的范围内诱发细胞死亡，从而损害受照射组织或器官的功能的效应。只有在辐射剂量超过某一阈值时，才能在人体中观察到。超过这一阈值剂量，剂量越高，确定性效应越严重。但在有限程度上可能还取决于受照个体的情况。确定性效应的实例包括红斑和急性辐射综合征（辐射病）。如果这种效应具有致命的或威胁到生命或导致降低生活质量的永久性伤害，则被称为严重确定性效应。
随机效应：辐射照射还能诱发非致命性细胞转化，这些细胞可能仍保留细胞分裂的能力。如果发生非致命性细胞转化的细胞为体细胞，就会存在非致命性细胞转化在一段潜伏期后导致受照人罹患癌症的可能性；或者若为生殖细胞，则可能导致遗传效应。
实际上，正常情况下非常少量的辐射会产生怎样的影响仍然存在争议。主要有两个模型来预测低剂量辐射的影响：线性无阈值模型和阈值模型。线性无阈值模型假定机体反应与辐射暴露呈直线（即直接与辐射量呈比例关系），受到的辐射量越大，疾病越有可能发生。阈值模型则认为某个水平以下的任何辐射都是安全的，只有超过了这个水平，辐射损伤的概率才会随着所受辐射量的增加而增大。一些作者甚至提出低水平的辐射有生物正效应（hormetic）模型。BSS标准（IAEA出版的首部《国际辐射防护和辐射源安全的基本安全标准》，简称BSS）采用线性无阈值模型。三、辐射水平
根据联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCER）的报告，世界范围内天然存在的辐射源包括氡引起的照射的平均年辐射剂量为2. 4mSv。在大规模人口中调查中发现，约65%接受1～3mSv的年剂量，约25%的人口接受低于1mSv的年剂量，约10%的人口接受高于3mSv的年剂量。综合我国公众受各种电离辐射源所致照射剂量，仍以天然本底为主要贡献者，占总照射剂量的91. 9%，其次为医疗照射，占4. 9%，人工污染源中，大气层核试验放射性落下灰污染对公众也造成一定的照射剂量，占总剂量的2. 4%。
根据BSS分类标准可将照射分为计划照射情况、应急照射情况和现存照射情况，对于三类照射情况中的每类照射情况，又进一步分为职业照射、公众照射和医疗照射。计划照射有明确当量限值，其值如下：（一）职业照射
1.对于年龄在18岁以上的工作人员的职业照射，剂量限值为：（1）连续5年以上年平均有效剂量20mSv（5年内100mSv），并且任何单一年份内有效剂量50mSv。（2）连续5年以上眼晶状体接受的年平均当量剂量20mSv（5年内100mSv），并且任何单一年份内当量剂量50mSv。（3）一年中四肢（手和脚）或皮肤接受的当量剂量500mSv。
额外限制适用于已通知怀孕或正在哺乳期的女性工作人员的职业照射。
2.对于年龄在16～18岁正在接受涉及辐射的就业培训的实习生的职业照射和年龄在16～18岁在学习过程中使用源的学生的照射，剂量限值为：（1）一年中有效剂量6mSv。（2）一年中眼晶状体接受的当量剂量20mSv。（3）一年中四肢（手和脚）或皮肤接受的当量剂量150mSv。（二）公众照射
对于公众照射，剂量限值为：（1）一年中有效剂量1mSv。（2）在特殊情况下，在单一年份中可适用一个更高的有效剂量值，条件是连续5年以上平均有效剂量每年不超过1mSv。（3）一年中眼晶状体接受的当量剂量15mSv。（4）一年中皮肤接受的当量剂量50mSv。
在明确上述照射限制的前提下，我们还应该有这样一种意识，不能简单地将个人剂量限值理解为“安全”与“危险”的界限，如上述，辐射的随机性效应在低剂量水平是否存在阈值，尚未有肯定性的结论。剂量限制的定义与选定的数值，可理解为这一剂量水平所引起的危险度与一般工业部门中的平均职业性危险度相当，而超过这一限值，可能会带来附加的危险，在正常情况下是不可接受的。
针对CT的使用，BSS所述内容说明：①CT的辐射防护遵循最优化原则，而不是花钱最多原则或花钱最少原则。②医疗照射遵循最正当性原则，能满足医疗诊断质量的最低辐射剂量就是医疗照射可接受的辐射剂量，不管它比公众照射剂量限值高或低。③实行最优化原则。满足诊断，剂量最低，满足需求，陪护最少。④医疗照射剂量值是不断发展变化的。第二节 合理辐射剂量CT扫描技术一、CT扫描所涉及的特殊的剂量参数——CTDI
在CT扫描中，被扫描的身体断层会受到辐射（直接辐射），但是不仅被扫描部位有辐射，其他的部位也会受到因散射带来的辐射，由散射带来的辐射也应该被计入吸收剂量D之内。
CT剂量指数（computed tomography dose index，CTDI）反映患者在纵轴方向上单个扫描平面内的辐射剂量，单位是mGy（1mGy =1/1000Gy）。用来计算每个扫描断层上直接辐射和散射的剂量之和，目前普遍使用的CTDI，表示辐射层面两侧50mm长度内的累计辐100射剂量。计算CTDI的具体方法很多，其中一种是考虑到患者体部周边以及中心接受到的绝对辐射剂量的差异，通过中心以及周边CTDI值加权平均，加权剂量指数CTDI（CTDI）的计算公式如下：wCTDI=1/3CTDI（中心）+2/3CTDI（边缘）w100100二、CT扫描的有效剂量
CT扫描的有效剂量（effective dose）包含了扫描容积中所有器官受到的直接辐射和散射辐射。目前无法对每一个患者准确计算其辐射剂量，但可以根据蒙特卡罗模拟的方法，估算出一个标准患者所受的辐射剂量。
对于不同的扫描范围，有效剂量E可以通过DLP估算。E = DLP•f
其中，f为人体不同部位的平均权重因子（男性与女性模体的平均值）：头部： f =0. 0021mSv/（mGy•cm）颈部： f =0. 0059mSv/（mGy•cm）胸部： f = 0. 014mSv/（mGy•cm）腹部及骨盆： f =0. 015mSv/（mGy•cm）三、CT扫描时辐射剂量的主要影响因素（一）螺旋扫描模式时螺距选择对辐射剂量的影响
容积CT扫描在一次螺旋扫描过程中连续覆盖了多个层面，螺距的选择是关系辐射剂量的重要因素，螺距降低会导致X线束重叠增加，X线辐射剂量加大。在螺旋扫描状态下，CTDI被重新定义为：volCTDI= CTDI•1/pitchvolw（二）管电压和管电流对辐射剂量的影响
管电压与X线的穿透力有关，管电压增加可以增强X线穿透力及空间分辨率，在不考虑其他扫描条件时会使辐射剂量同步增加，在保证一定穿透力的情况下降低kV，不但可以有效降低患者的辐射剂量，还可以增加组织的密度分辨率。CT检查中可选电压变化一般为80kV、100kV、120kV、140kV四种，由于kV值的极小变化，可能引起CT值的较大改变并影响图像质量，因此常规CT检查中电压预设为120kV。
管电流代表X线的量，与X线光子数目有关，增加管电流可使到达探测器的X线光子数目增加，也可以使扫描辐射剂量增加。CT图像噪声主要包括X线量子噪声、电气元件及测量系统噪声以及重建算法噪声，部分量子噪声由收集到的X线光子数的统计不确定性引起，受扫描参数变化的影响较大，实验表明，量子噪声的平方分别与管电流、扫描层厚成反比，因此，在扫描时应该根据临床实际需求平衡管电流调整所带来的益处（改善图像质量）和弊端（增加X线辐射剂量）。（三）扫描范围对辐射剂量的影响
为了计算CT检查绝对辐射总剂量，扫描的长度当然要考虑。剂量长度积（dose length product，DLP）就是CTDI与扫描范围的乘vol积，可以用公式表示如下。DLP = CTDI•Lvol
上述公式中DLP单位是mGy•cm，完成扫描后CTDI以及DLP数vol值会自动保存于患者检查数据之后供操作技师查阅。（四）患者体型对辐射剂量的影响
在实际工作中患者体型也与绝对辐射剂量有关，如果患者体型比用来估计体CTDI标准数值的模体瘦弱，那么患者的实际X线吸收剂量高于设备所提供的DLP数值，也就是说患者实际的吸收剂量被低估；如果患者体格健硕，那么患者的实际X线吸收剂量低于设备所提供的DLP数值，也就是说患者实际的吸收剂量被高估。四、多层螺旋CT的低剂量技术
个体化的发射参数组合是降低辐射剂量的主要措施，这样可以避免发射多余的X线，对人体造成伤害。早期的个体化发射参数调节，主要是球管电流的调节，当前的主要研究则把重点放到了管电压的调节方面。一方面是因为球管电流调节的技术已经相当成熟，另一方面是因为降低管电压与降低球管电流相比，降低管电压可以更大幅度地降低辐射剂量，目前有些CT设备已经具备根据患者体型自动调节扫描电压和电流功能，大大降低了CT扫描所带来的辐射损伤。
除了上述方法外，各CT厂商采用了一系列技术用于降低辐射剂量，改善图像质量，例如：飞焦点技术可以增加1倍的数据，大大提高了图像的空间分辨力，因此在保持CT图像质量的前提下，可以适当地降低发射剂量；在女性胸部扫描中，采用前上方120°不发射X线的技术（X-care），可使乳腺减少40%的辐射剂量；在心血管成像扫描中，前置心电门控是降低发射剂量的有效技术；新型高效探测器的应用、重建算法的改革也是比较常用的低剂量技术。
总之，随着工业材料制造工艺的革新、计算机技术的发展，CT扫描技术将会带给人类更安全、高效的诊断方式。（徐永彦 李旭文）第3章 CT常用对比剂、对比剂应用的注意事项及不良反应第一节 CT常用对比剂一、对比剂概述（一）什么是对比剂
对比剂是指在医学影像学的检查或治疗过程中，为了增加某一器官组织或腔道的对比度，更加清晰地显示器官组织或腔道的形态、轮廓及病变特征，人为引入人体的一种特殊物质。这种特殊的、能增加人体内器官组织自然对比而有利于诊断的物质叫对比剂。（二）使用对比剂的意义
1.有利于提高病变的检出率
某些等密度（CT）病变在影像学普通平扫检查时会因为同周围正常组织缺乏对比而被遗漏，通过注射对比剂进行增强扫描可以增加病变与周围正常组织对比，有利于病变显示（图3-1-1）。
2.提高疾病的定性能力
通过注射对比剂进行增强扫描可以反映病变血供特点，根据病变的强化特点可以提供占位性病变的良、恶性信息，这些对于患者的后续检查、治疗，提高患者的生存率和生活质量非常有益。
3.显示病变周围的变化
有助于判断是否有附近脏器浸润和周围淋巴组织肿大，为临床治疗的选择提供重要影像依据，特别是对于血管和非血管性病变的鉴别诊断具有明确的意义。（三）对比剂分类
关于对比剂的分类有几种方法，按照使用设备可以分为X线对比剂、磁共振对比剂、超声对比剂和核医学对比剂四大类。按照对比剂使造影区的密度/信号减低或增高而将对比剂分为阴性对比剂和阳性对比剂两大类。阴性对比剂主要用于体腔或消化道的造影检查，X线对比剂以气体为主（如空气和二氧化碳等），随着CT设备的不断发展，阴性对比剂现在的临床应用较小，阳性对比剂的临床应用范围非常广泛，其种类也非常多。按主要化学物质成分的不同，可分为钡剂、碘剂等；按照化学结构不同分为离子型和非离子型对比剂、单体和双体对比剂。CT对比剂安全性发展的趋势是由离子型向非离子型、由单体向双体对比剂发展，即：由高渗到低渗（次高渗），最后到等渗对比剂的发展方向（图3-1-2）。图3-1-1 对比剂部分应用领域展示图3-1-2 对比剂的发展
科学工作者们进行了数十年的探索，20世纪30年代研制出的1碘单环和2碘单环离子型对比剂用于心血管造影，但其不良反应太大，而致其使用受限。1954年由于碘苯甲酸衍生物的出现，不仅提高了造影质量和图像对比度，而且使对比剂使用过程中的相应并发症明显减少，但仍有相当的不良反应。1973年欧洲的奈克明公司首先合成了第一代非离子型单苯环对比剂甲泛葡胺（阿米培克），随后推出第二代非离子型单苯环对比剂碘海醇（欧乃派克），二者均为三碘苯甲酸衍生物，与离子型3碘苯甲酸衍生物不同的是通过非离子化和对分子结构的其他改进使其亲水性、水溶性、黏滞度均有了极大的改进，使其不良反应大大降低，非常适用于心脏、血管的造影检查和CT的增强检查。这种含碘的非离子型对比剂具有碘浓度高、低渗透性、低张力、在溶液中不会分解出离子、不影响血液钙离子浓度的特点，其渗透压约在600～700mOsm/（kg•HO）之间，为血浆渗透压的2～32倍，从而大大减少了高渗透压引起的不良反应。这类对比剂对周围血管、肺循环和心脏传导系统的影响较小，对心肌收缩力无抑制作用，为目前广泛使用的X线对比剂（图3-1-3）。图3-1-3 红细胞及内皮细胞在生理盐水及各种不同对比剂中的形态
非离子型二聚体有机碘对比剂的开发标志着非离子型对比剂的发展又向前迈了一大步。它的分子结构为双苯环结构并显示为每个分子含有6个碘原子，每个分子含有9个以上的羟基，无羧基，此点极大地提高了它的水溶特性，双苯环的结构同时大大降低了造影剂的渗透压。代表药物有碘克沙醇（威视派克）和碘曲仑（伊索显），其中的碘克沙醇的渗透压与血浆渗透压相同。大量的临床研究表明：等渗对比剂对于心脏、肾脏功能不全的患者，其安全性要明显优于其他对比剂（图3-1-4）。二、对比剂热点话题讨论（一）碘对比剂预试验
关于碘对比剂预试验的意义，国际上一些研究表明：对比剂的皮肤测试不能预测严重的不良反应，并且预试验本身有对患者造成危害的可能。在我国，目前存在对比剂预试验认识上的不一致和实际操作上的不同，有的医院取消了预试验，而有的医院还在做预试验，大家主要是在取消预试验的法律依据上没有达成一致，同时在一些专业书籍上还能看到关于使用碘对比剂一定要做预试验的描述。那么，一种药品如何使用的主要依据是什么呢？答案很明显，是这种药品的产品说明书，同时要与《中华人民共和国药典》（以下简称“《药典》”）中相关规定保持一致，不能相违背。目前，已经有对比剂生产厂家在说明书中对于碘对比剂预试验做了相关说明，如碘海醇的产品说明书中就明确说明不建议使用预试验来预测过敏反应。同时我们可以看到《药典》和临床用药须知从1995年，2000年到2005年关于预试验描述的变化，1995年《药典》和用药须知都规定要做预试验，而2000年的《药典》删除了关于预试验的描述，用药须知中还保留相关描述。到了2005年，《药典》和用药须知都没有了关于预试验的描述。所以，取消碘对比剂预试验已经成为一种趋势。图3-1-4 等渗对比剂与次高渗对比剂引起SCr变化的组间对比
1.一个彻底的病史回顾，特别是对患者过敏史、超敏反应、免疫状况的评价，以及以前对于对比剂使用的反应情况，可能对评估潜在的对比剂不良反应更有意义。
2.预防性使用抗组胺和类固醇药物可以避免和降低可能的过敏反应，但是不能预防严重的致命的不良反应，只是可以降低它的发病率和严重程度。
3.高危患者中碘对比剂使用的风险和利益必须认真评估。（二）对比剂肾病
对比剂肾病（contrast medium-induced nephrotoxicity，CIN）是指在排除其他原因的情况下，对比剂血管内给药后3天内出现的肾功能损害，血清肌酐升高25%或44μmol/L （0. 5mg/dl）。随着医学影像学的发展及介入诊疗技术的广泛应用，对比剂的应用也日益广泛，因而造成CIN发病率明显升高，并已成为院内发生急性肾衰竭的第三位常见原因。同时CIN也成为介入领域继“再狭窄”、“血栓”后的第三大难题。CIN患者中大多数肾功能损害为轻度和一过性，但仍有较高的发病率和病死率。因此合理规范地应用对比剂，预防对比剂肾病已成为我们面临的重大问题。
1.不同人群对比剂肾病的发生率
见表3-1-1。表3-1-1 不同人群对比剂肾病的发生率
2.对比剂肾病的后果
CIN是医院获得性肾功能不全的主要原因之一。
可导致下列任何一种后果或所有后果：（1）出院延迟。（2）永久性肾脏损害。（3）透析。（4）患者死亡率升高。
3.对比剂肾病危险人群（1）血清肌酐水平升高，尤其是继发于糖尿病肾病。（2）脱水。（3）充血性心力衰竭。（4）年龄大于70岁。（5）合并使用肾毒性药物，如：非类固醇类抗炎药。
4.具有高危因素的患者中应当做到
确保给患者补充足够的液体：依临床情况而定，对比剂给药前4小时至给药后24小时至少每小时补液100ml［口服（如软饮料）或静脉补充（生理盐水）］以增加液体容量。在温暖的环境中，还需适当增加用量。
5.具有高危因素的患者中应当做到（1）使用等渗（如：碘克沙醇）或次高渗对比剂。（2）停用肾毒性药物至少24小时。（3）考虑不需要使用含碘对比剂的其他影像学技术。
6.具有高危因素的患者中不应当（1）使用高渗对比剂。（2）给予大剂量对比剂。（3）使用甘露醇和利尿剂，尤其是袢利尿剂。（4）短时间内多次造影检查。（三）低辐射、低碘摄入量扫描新理念
近年来，CT检查数量以超过8%的复合增长率快速增长，无数患者因此受益，但同时CT检查潜在风险也越来越引起全社会的关注，那就是高辐射剂量和高对比剂碘摄入。为降低CT辐射剂量，放射学专家尝试着降低管电压，管电压降低可以提高组织CT值，但同时导致的图像噪声增加一直阻碍着该技术的推广（图3-1-5）。图3-1-5 管电压kVp与CT值的关系
近几年，随着CT设备技术的进步，各个厂家的迭代算法得到了快速发展，并在后64排CT设备上广泛应用，迭代算法可在保证图像质量的前提下降低噪声，为降低CT辐射剂量提供了技术支持。迭代算法的推广使低浓度等渗对比剂的临床应用成为可能，低浓度等渗对比剂碘克沙醇270mg I/ml的使用降低了患者急性不良反应发生率，增加了患者舒适度，可以更好地避免对比剂对肾脏功能的损害。随着CT设备的发展以及等渗对比剂时代的来临，全球范围内发起了旨在降低患者CT检查潜在风险的“患者关爱”项目。
1.国内进展
国内“患者关爱”项目于2012年10月在成都的中华医学会放射学年会上启动，冯晓源教授对于使用低浓度对比剂、减少对比剂用量、降低患者碘摄入量深表认同，吕滨教授以“CT检查中的患者关爱——双低倡议”为题做了重要报告，国内在“双低”方面的研究逐渐开展，截至2013年4月，已有多篇围绕碘克沙醇270开展的低剂量CT检查方面的专业论文被RNSA大会接收。
2.国际进展
2010年美国心脏病协会、美国放射学会、美国心脏CT协会等七个协会联合在《美国心脏病学学会杂志》上发表的心脏CT专家共识中提到，有研究证明可以在心脏CT检查当中将管电压从120kV甚至更高降低到100kV，此时辐射剂量可以降低46%，并且可以提高图像质量。
2011年在美国心脏CT协会发表的《心血管CT优化辐射剂量策略指南》当中就已经明确了低kV技术的扫描方案，当BMI指数大于30，并且体重大于90kg时，推荐使用120kV进行检查，当BMI指数小于等于30，体重小于等于90kg时，都可以使用100kV进行检查。在带有迭代算法技术的CT广泛使用之后，预计下一次的指南更新时，这个标准还会升高，将会有更多的患者因此受益。
2012年北美放射学协会年会的主题就是“patient first”（患者第一），足见全球对于这一议题的关注。2013年3月7—11日召开的欧洲放射学年会同样是非常注重患者关爱。2014年ECR大会主席Valentin Sinitsyn教授表明，最新的研究结果已经表明，低剂量冠状动脉CTA可以和低碘负荷结合使用。配合前门控和迭代重建算法的低辐射、低碘负荷的冠脉CTA检查同样可以提供质量上乘的图像质量。多位学者的独立研究结果表明，等渗对比剂（碘克沙醇）应用于心脏CTA检查时，在患者舒适度、心率变化、图像质量方面都较传统的次高渗对比剂有明显的优势。
2013年欧洲放射学年会期间，北京大学第一医院放射科的王霄英教授分享了北大医院在“患者关爱——双低倡议”方面的科研及临床实践经验。低辐射剂量、低浓度对比剂条件下在冠脉CTA、肾动脉CTA、CTU、全身大血管CTA等方面取得的优质图像让世界了解了中国放射学界在关爱患者方面的最新进展和努力，预计经过中国和全球放射专家、放射技师的不懈努力，“患者关爱”——低辐射剂量、低碘摄入量的检查模式也许会引领未来的CT扫描。（杜秀娟 佟靖）第二节 对比剂应用的注意事项及不良反应
临床上含碘对比剂使用最广泛，使用方法主要是血管内注射，多数人能较好地耐受，个别人会出现不良反应，这些反应可以是轻微及一过性的，但少数后果严重甚至危及生命。一、不良反应机制
对比剂的不良反应机制很复杂，它是免疫学、心血管系统和神经系统紊乱的综合结果，目前来说其确切机制还不完全清楚。二、不良反应发生率
总体来说低渗非离子型对比剂的药物不良反应（ADR）发生率是很低的。在一项大规模（337 647例，日本Katayamal）低渗非离子型与高渗离子型对比剂的临床对照试验中，总体不良反应发生率非离子组3. 13%，离子组是12. 66%，严重不良反应非离子组0. 04%，离子组0. 22%，各组有死亡病例1例。一个现象是临床试验中不良反应发生率总体高于自发性不良反应报道的发生率，原因在于临床试验中对患者的选择、更严格的随访以及更仔细的药物安全信息的收集。文献中关于对比剂不良反应引起死亡的发生率约为1/1 700 000。三、不良反应的分类
对比剂不良反应分类见表3-2-1。表3-2-1 对比剂不良反应分类（一）物理化学反应
物理化学反应是对比剂进入血液循环后所特有的反应，与对比剂的理化性质有关。副作用的发生率和严重性与对比剂的剂量、注入方式、速度有关。（二）超敏反应或称特异质反应
此类是对比剂不良反应中最常见的。按照发生时间的长短可分为：
1.急发反应（小于1小时）
一般都表现为过敏症状即Ⅰ型变态反应，然而绝大多数对比剂反应并不是有抗原-抗体介导的变态反应，患者既往常常没有使用过对比剂。其实绝大多数对比剂反应为“假变态”反应，即类过敏反应或过敏样反应，其机制可能是通过其他机制激活了免疫反应之故，因为这些反应的临床症状和对症治疗处理与真性过敏反应完全相同，所以在叙述上可以不加以区别。
2.迟发反应（1小时至7天）
其机制是由“T细胞所介导的迟发超敏反应即Ⅳ型变态反应”（欧洲泌尿生殖放射学会，ESUR）。它是由特异性致敏T细胞所介导的细胞免疫应答的一种类型，该型反应一般在接触抗原24小时出现反应，故称为迟发型超敏反应。
大多数（＞50%）的对比剂迟发反应临床都表现为皮疹，包括红疹、斑丘疹等，这种对比剂相关的皮疹一般程度都为轻至中度，自限性过程。
碘对比剂不良反应可分为皮肤黏膜、胃肠道、呼吸系统和心血管系统四种类型，根据病情程度不同一般可分为四个等级（表3-2-2）。表3-2-2 碘对比剂不良反应的分级
3.对比剂无关不良反应
此类反应可能和对比剂本身无关，而是由其他一些因素所造成的不良事件。
最近国外有学者对患者在作影像检查时的X线暴露，是否作对比剂增强等综合因素进行对比研究即所谓的“background noise”，发现有些皮肤迟发反应可能和对比剂并无关系。四、不良反应的预防和处理
如果积极和妥善治疗，绝大多数重度反应的患者可康复，94%～100%的重度和致死性反应发生于20分钟内，注射对比剂的房间内应当配备可用的药物和设备，放射科医生在开始的关键几分钟内应当留在附近，接下来的30～45分钟也不要走远，只要是有发生反应危险性高的情况，都应当保留静脉通路。
总之，不良反应知识、不良反应处理的培训和有关治疗药品及设备准备至关重要。（一）急救原则
1.保持气道通畅。
2.吸氧。
3.静脉补液。
4.血压（BP）和心率的测量和监测。（二）恶心和呕吐
一般为自限性，可能是更严重的反应的先兆，用高渗对比剂（HOCM）的患者中，15%～20%的致死性反应首先表现为恶心和呕吐，密切观察全身症状，保持静脉通路，减慢或停止注射对比剂，重症或持续时间长的病例可用止吐药。（三）皮肤反应
一般不需要治疗，密切观察患者是否有其他全身症状，保持静脉通路，如果反应比较广泛、令人烦恼或者严重，可考虑用抗组胺药物或者肌内注射肾上腺素（1∶1000，0. 1～0. 3ml）。（四）支气管痉挛
没有合并心血管问题，则按下列方法处理：
1.吸氧。
2.吸入支气管扩张药［β-激动剂的定量吸入器（MDI）］。2
3.如果用MDI后痉挛不能缓解，则肌内注射肾上腺素（1∶1000，0. 1～0. 3ml）。（五）喉头水肿
1.吸入β-激动剂的效果不好，β-激动剂实际上可能使水肿恶化，22因此通过仔细检查与支气管痉挛相鉴别极端重要。
2.面罩吸氧。
3.肌内注射肾上腺素（1∶1000，0. 5ml）。（六）低血压
可能不伴有呼吸症状，根据有窦性心律和心动过速与迷走神经反应相鉴别。
1.抬高下肢。
2.面罩吸氧。
3.快速静脉补液（可能需要多达3000ml）。
4.如果上述措施无效，应该肌内注射肾上腺素（1∶1000，0. 5ml）。（七）迷走神经反应
明显的心动过缓（＜60/min）加上低血压（收缩压＜80mmHg），确切原因不明，但似乎可以被焦虑激发或加重。
1.抬高下肢。
2.面罩吸氧。
3.快速静脉补液。
4.静脉用阿托品（0. 6～1. 0mg）——必要时3～5分钟后再用，总量最多3mg。（八）过敏休克样反应
急性、快速进展、全身性的多系统反应，需要立即采取措施。
瘙痒、荨麻疹、血管水肿、呼吸窘迫［支气管痉挛和（或）喉水肿］和深度的低血压，召集抢救复苏小组。
1.保持气道通畅。
2.抬高下肢。
3.面罩吸氧。
4.据情况肌内注射肾上腺素（1∶1000，0. 5ml，必要时重复用）。
5.快速静脉补液。
6.静脉用H-阻断剂。1
7.持续支气管痉挛时可用β-激动剂定量吸入器（MDI）。2（九）药物和仪器
检查室应当配备下列药物和仪器：
1.氧气。
2.肾上腺素1∶1000。
3.抗组胺H的药物——适用于注射。1
4.阿托品。
5.β-激动剂定量吸入器。2
6.静脉输液（生理盐水或林格液）。
7.抗痉挛药物（地西泮）。
8.血压计。（十）对比剂外渗
1.保守治疗
对大多数一般溢出损伤适用，如局部的皮肤红、肿、疼痛等。（1）患肢抬高。（2）局部冷敷，15分钟，1次/2小时，24小时后改为热敷。（3）密切观察（溢出液超过5ml）。（4）可局部注射透明质酸酶（15～250IU，按医院常规）。
2.外科治疗
严重的溢出损伤包括：皮肤溃疡、软组织坏死、隔室综合征。如发现以下症状，请立刻寻求外科支持。（1）离子型对比剂溢出超过30ml，非离子型对比剂溢出超过100ml。（2）皮肤水疱、溃疡。（3）注射部位局部疼痛持续并加重超过2～4小时。（4）患侧肢体远端感觉改变或异常。（陈震 佟靖）参考文献
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试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]