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计算机断层摄影的演进与迷思
 
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[2009/12/31]
计算机断层摄影的演进与迷思

计算机断层摄影的演进与迷思

奇美医院健康管理中心 张晋民主任
计算机断层扫检查,在临床应用上是十分广泛的医疗仪器,可观察身体内部的构造变化,以利提供精确的诊断。自从1972年由郝殷斯费(Godfrey Newbold  Hounsfield)发明问世以来,其发展从只能扫描头部进展到全身计算机断层检查,因此,在医学的临床诊断上一直占有重要地位。国际放射防护委员会(ICRP,International Commission on Radiological Protection)对医疗曝露正当性的定义有二大原则:
一、辐射在医疗上应用必须是正当的,判断依赖专家多于政府(尊重专业)。
二、目标是对病人的利益高于危害,再考虑工作人员及其它个人危害,使用特定 程序判断是医师的责任。
2009年2月,JAMA发表一篇「Protection I」指出在2007年由50家医学中心统计64切面计算机断层心脏冠状动脉检查之平均剂量维持在12mSv,目前新一代多切面双球管双能量之计算机断层摄影仪已经减少至1/10(小于1 mSv)。
降低计算机断层辐射剂量研究之历程
早在1994年,物理学及医学专家一直在研究如何降低辐射剂量,他们的研究大部份是从三个方面着手:硬件、软件及影像参数的协议(imaging protocols)。在1994年,德国利用全自动同步(Real Time)依人体解剖位置及球管及角度作剂量调节(anatomical dose modulation technology)的方式,称为Care Dose 4D,辐射剂量约降低20%~68%,但不影响影像之品质。1997年,各家仪器厂商研究着重在侦测器的材质,其中一家采用超速陶侦测器(Ultra-Fast Ceramic detector,UFC),它可以降低30%的辐射剂量。1999年,利用心电图之脉冲(pulsing),将它与X光管球电流量同步扫描,因此它只有在心脏某一指定的周期才有正常的电流输出,其辐射降低之百分比为30%-50%。
  2005年,德国发展双能量计算机断层摄影(Somatom Definition Dual Source CT Scanner),利用调节式的心电图脉冲(adaptive ECG-pulsing)以及依心跳的速度调节检查台移动之速度(table speed),辐射剂量可降低到50%。2007年,该国又发展出调节式新型的心脏脉冲(adaptive Cardio Sequence),一种由前瞻式(Prospective ECG-triggered)心电图所激发的「快门式」(step-shoot)之技术。此时计算机断层冠状动脉检查其辐射剂量只有2.5 mSv。同年,另一个新设计称为调节式的剂量遮蔽(adaptive Dose shield)。在扫描开始及结束时利用不对称的光栅(asymmetric collimator)来控制不必要的扫描,此技术又可降低5%的辐射剂量。
  2008年,除了双能量以外,又发展双球管双排侦测器(Dual detectors)以及更快速移动的检查台(45cm/s),冠状动脉检查的辐射剂量已经只有(或更少于)1 mSv。另一个技术称为X-Care,它是依器官来做剂量调整,亦即当X光球管面对乳房以及较为敏感的器官如甲状腺,眼球水晶体(Eye lens),X光的输出自动减少,乳房之辐射剂量可以降到30~40%。2009年,德国又发展另一个新软件技术,称为IRIS(Iterative Reconstruction in Image Space)。此种影像重组技术,可以清除影像的噪声(image noise),因而辐射剂量不必使用较高的剂量,降低之辐度可达60%,仍可保持高品质的影像。
 
日常生活接触之辐射剂量
原能会所公布的安全辐射剂量,依「游离辐射防护安全标准」第十一条之规定,每人每年眼球水晶体之等效剂量于一年内不得超过15mSv、皮肤或四肢之等效剂量于1年内不得超过50mSv。而头部断层1次扫描约2mSv,腹部断层1次约10mSv。根据统计,全球每人所接受天然辐射剂量每年约3mSv相当于3次的低剂量肺部计算机断层,乘飞机往返台北纽约1次接受约0.156mSv,而英国空勤人员在1990统计出年辐射剂量为2.5 mSv。
面对计算机断层检查应持正确的观念
进行计算机断层检查的民众多半有些疾病、甚至是罹癌危险群,是否因此造成罹癌率升高,值得探讨。另根据研究报导,每天抽一包烟罹癌风险度相当于10 mSv/年之辐射剂量。因此,与其害怕辐射量,不敢作计算机断层检查,反而会因为没有及早作出诊断,延误了病情的治疗,结果则是得不偿失,美国这项研究对医界是一项警惕,计算机断层检查的确会造成辐射剂量增加,因此对比较敏感的儿童和妇女使用应更谨慎,但当病人的医疗价值远大于辐射对于人体的伤害时,对于医疗性辐射曝露应以疾病为优先考量,才不至于错失疾病治疗的黄金时间。
近年来各国政府致力于高危险群的疾病筛检成效斐然,例如乳房摄影筛检乳癌筛检率可达80%,低剂量计算机断层筛检早期肺癌可使第一期肺癌由5年80%存活率提升为10年的88%~92%,这些都是应用辐射的极佳例证。医疗上要善用辐射而不要畏惧辐射。本院为了提供顾客更精准及有效的高阶数字化医学影像健康检查,将引进德国西门子炫速(Flash)双源计算机断层摄影,其特点在于可瞬间造影及低剂量幅射,其可在0.3秒完成心脏造影且不受检查者心跳速度影响,该机器预计于民国99年3月开始使用。
 
以下参考数据由原子能委员会网站摘录

辐射来源
辐射剂量
每天看电视一小时
0.015 mSv
乘飞机往返台北纽约一次
0.156 mSv
胸部X光正面;正面+侧面
0.1 mSv;0.3 mSv
低剂量肺部计算机断层
0.3~0.8 mSv
计算机断层钙化指数扫描
1~2 mSv
台湾民众每年天然辐射
约2 mSv
英国空勤人员统计一年辐射剂量(1990)
2.5 mSv
诊断性心导管检查及冠状动脉CTA(CT640)
3~8 mSv
每天抽一包烟罹癌风险度相对于辐射剂量
10 mSv
核子医学PET/CT检查
约20 mSv
核子医学心肌灌流检查
约20 mSv
工作从业人员年平均剂量限值
50 mSv

 


 

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更新时间:2019-09-17
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