CT的劑量有多少，CT所引發風險有多大？CT劑量與其他放射影像相比如何？這可能是每個病人、家屬及醫生心中的疑問。而作為專業工作者，我們又遇到非常繁複的CT劑量名詞：CTDI100, CTDIw, CTDIvol, DLP, E, 等等……不是每個人都搞得明白。本篇文章來為大家梳理CT劑量的方方面面。
CT劑量與mA、kVp、掃描時間、螺距、掃描層厚、射線過濾等因素有關。
首先我們來看看管電流 (mA，毫安) ，或毫安秒(mAs，管電流和旋轉周期的乘積)。管電流代表球管產生X光的量。管電流越高，產生的光子越多，毫無疑問，影像板接收到的光子越多，噪音減低，圖像質量得到改善。
mA的選擇與不同的臨床目的有關。如下圖為了看鈣化，用低管電流就可以實現，而為了實現血管造影，則需要用到較高的管電流。
同時因為產生的光子越多，病人受到的劑量越多。劑量與管電流成線性正比關係。舉個例子，在其他參數不變的情況下，
如果400 mA對應的是10 mSv
那麼200 mA 對應 5 mSv
100 mA 對應 2.5 mSv
50 mA 對應 1.25 mSV
小結一下，更高的管電流意味著：
同樣的對比度
更少的噪音
更高的病人劑量，劑量與mA成正比
更高的熱負荷，與更短的球管壽命
管電壓為球管陽極與陰極之間的電壓差，用於定義「X射線質量」。120 kV為CT最常見的電壓。其他CT電壓還有140、135、110、100、90、80與70 kV，其中，100 kV與80 kV 經常用於很瘦或者兒童病人。
更高的電壓意味著：
更少的對比度
更少的噪音
更高的病人劑量，劑量與kV2.7成比例
更高的熱負荷，與更短的球管壽命
掃描時間通常指的是機架旋轉一周的時間，通常我們希望減少旋轉時間。
它影響：
CT總掃描時間
時間解析度
劑量
螺距= I/W
其中I為球管轉一圈，床向前移動的距離 (mm)，W為射線束寬度。
現代CT多為多排CT。在多排CT中，
螺距 = I/(N*T)
其中T為單通道的寬度 (mm)，T為通道的個數。
舉例，在一個64排，每排寬度為 0.5 mm 的CT中， N*T = 32 mm。對這臺 CT，如果機架旋轉一周，床向前移動了 32 mm，那麼螺距就是1。
劑量與 1/螺距 成正比。
在多排CT中：
螺距 > 1 即移床的距離大於射線寬度，意味著同一掃描時間內掃描範圍會增加，但螺距的增大使得同樣掃描範圍內的光子量減少，噪音明顯增加，當然也意味著更少的劑量。
螺距 < 1 意味著每圈有重疊的掃描，掃描速度雖減慢但因為光子更多，噪音也隨之減少，圖像質量得到提高，代價是劑量更高。
有些廠家 (西門子及飛利浦) 採用有效毫安秒 (effective mAs) 概念，其內涵為 mAs/螺距。有效毫安秒是等於是在保持圖像質量相同的情況下，排除了螺距這個影響因素。
CT劑量並不是直接在病人身體內測得，CT的預期吸收劑量是利用類似人體組織材料的標準化模體測量再加以計算得到。
在進入硬核段落前，先預報第二部分介紹的劑量因子之間的整體轉換過程為：
常用的CT劑量測量模體包括直徑32 cm 的圓柱體代表軀幹，及16 cm 的圓柱體透明亞克力模體代表頭頸部位。每個模體上有 5 個孔用來放置電離室，其中一個在中心，另外四個在邊緣。測量CT劑量的電離室為長度為 10 cm 的筆型電離室。
相比較於使用TLD熱釋光劑量計，CTDI100提供了更具有可操作性的測量吸收劑量方法。CTDI100是CT旋轉一周 (one axial scan)，將平行於旋轉軸的劑量分布D(z)沿Z軸從 -50 mm到 +50 mm積分 (也就是這隻10 cm長的CT電離室接收到的劑量)，除以層厚T與掃描斷層數N後所得結果。當然，±50 mm以外劑量不會一下變成零，但CTDI100的局限性為不考慮電離室長軸以外的劑量。
測量讀數為曝光 (exposure)，單位為C/kg或R (倫琴)，測量值需要進行溫度氣壓修正、靜電計校準、電離室轉換因子、曝光到吸收劑量轉換因子 (f factor)轉換。
通常在空氣中， 倫琴到毫戈瑞的轉換因子為8.77。例如，在某個測量點產生1 R的曝光的 100 kV X射線在該點也將產生約8.77 mGy的空氣劑量和約9.5 mGy的組織劑量。
射線穿透模體時，在模體離源近的部分沉積劑量高，經過衰減與散射，在模體遠端劑量較低。下圖中較粗的線表示入射皮膚劑量，其遠大於由較細的線表示的射出皮膚劑量。這種差異會在患者身體中產生劑量梯度。
CT是360°旋轉掃描，右圖中粗線代表入射皮膚劑量，該劑量遠大於身體中心處的劑量（由細線表示）。這種差異導致患者體內出現放射狀對稱的劑量梯度。
Radiographics 2002 22:154-1553
在CT劑量模體測量中，根據模體大小，中心與皮膚的劑量可以相等，也可以不等。
加權CT劑量考慮了CT劑量在體內分布不均勻問題，要求分別測量模體中心和四周的CTDI100。將模體中心採集的 CTDI100 與外圍各點採集的CTDI100 的平均值進行加權求和可以得到加權CT劑量指數。其中中心測得的劑量所佔權重為1/3，外圍各點測量的平均劑量權重為2/3。
CTDIw= 1/3(CTDI100,中心)+ 2/3(CTDI100,邊緣）
容積CT劑量指數為加權CT劑量指數除以螺距因子。如前文所述，螺距等於床移距離除以斷層數和掃描層厚T。容積CT劑量指數把CT每圈掃描之間的重疊/間隙納入考量範圍了。
CTDIvol = CTDIw / 螺距
一般廠商會提供在一些標準化的掃描參數組合情況下的掃描劑量，減輕了用戶測量的任務量。用戶在驗收階段，需要抽檢一些，來驗證廠商提供的數值。如下麵廠家提供的表格有說到在相應不同直徑的模體裡，在周邊或中心測得的 CTDI100 劑量，以及對應的 CTDIw 與 CTDIvol。
考考你，下表第三列Typical body對應的螺距是多少？
西門子SOMATOM Definition Flash手冊
CTDIvol有其局限性，首先它不代表身體裡的最高劑量 ，最高劑量通常位於皮膚處。而皮膚劑量對於CT灌注 (perfusion) 及透視 (fluoroscopy)來說，是影響確定性效應的關鍵因素。
其次，CTDIvol不是病人真正劑量。CTDIvoll與病人劑量之間有許多因素，包括病人體型與掃描部位的組成。在同樣的CTDIvol下，瘦的病人會比胖的病人吸收劑量大。AAPM 204號報告就提出了一個體型大小的劑量估算參數 (Size specific dose estimate, SSDE) ，用以基於病人大小調整CTDIvol，本篇暫不詳述。
到這裡，我們做個簡短回顧，將影響CT劑量的主要因素梳理一遍:
劑量長度乘積 Dose-Length Product (DLP)
為什麼都有CTDIvol，還要再搞個DLP出來描述劑量？這是因為CT掃描總長度越長，輻射劑量越高。DLP考慮到掃描長度，將CTDIvol乘以沿人體長軸的掃描長度，單位為毫戈瑞釐米（mGy·cm）。
DLP = CTDIvol × 掃描長度
通過下面例子我們可以明顯得看出，在CTDIvol同樣為2 mGy的情況下，上面的掃描長度為10 cm， 下面的掃描長度是上面的兩倍，DLP也就是上圖的兩倍。所以說，DLP更好地代表了確定性效應的風險。
我國2018年發布X射線計算機斷層攝影成年人診斷參考水平，見下表。CT工作人員應在滿足診斷需要的同時，儘可能減少受檢者所受照射劑量。在開展 CT 掃描時，為了更好地控制不必要的輻射，需要更精確地限定曝光範圍，做好非檢查部位的防護。同時也不能用成人的輻射劑量評估標準來評估兒童的輻射劑量。
在掃描前，機器會根據用戶選擇的掃描參數，展示CTDIvol 及 DLP，讓操作者心裡有數。如果出現太離譜的劑量，要檢查掃描參數。如果出現紅色警示，則不應該繼續進行掃描。
在掃描結束之後，也在DICOM頭文件裡可以找到掃描參數信息表，包含CTDIvol和 DLP的輻射劑量。
得到DLP後完了嗎？沒完……
當病人或醫生問：這次掃描接受了多少CT輻射劑量，他們真正的問題是：風險有多大？
這就要引出有效劑量這個概念了。
當人體不同部位或器官受到在同樣吸收劑量下，不同類型的射線引起不同程度損傷，這就是當量劑量。在相同當量劑量的照射時，所產生的風險因組織、器官不同而不同。例如，當甲狀腺與肺部受到相同當量劑量的輻照時，甲狀腺患致命惡性腫瘤的風險相對較小。因此，在評估輻射所致人體健康的總損傷時，必須考慮人體不同組織器官的因素，有效劑量就是為了這兩種考慮而引入的物理量。有效劑量的定義為人體各組織或器官的當量劑量乘以相應的組織權重因子後的和。
對於CT來說，有效劑量E (單位 Sv) 可以基於DLP進行估算：
E = DLP*k
AAPM TG 96號報告給出了不同器官的轉換參數k的表格。
對於大多數的心臟CT掃描，一個簡單粗暴的有效劑量估計為DLP的1.4%。例如，如果DLP為 1000 mGy·cm, 那麼E 為14 mSv。如果DLP為 500 mGy·cm，E就為 7 mSv。
引言中的問題：CT劑量與其他放射影像如何比較？到此步才得解：不同模態的放射影像都可以推導出其對應的有效劑量，就可以拿來橫向評估。
首先，了解掃描參數如何影響劑量與圖像質量非常重要。
其次各種CT劑量因子並不是特定病人的輻射劑量，而只是一個估計！
CT掃描的輻射劑量最好表示為CTDIvol (mGy) 和 DLP (mGy·cm)。射線從球管出來到有效劑量的轉化，這一路的過程也可以用圖總結為：
編輯：曾華驅
參考資料
1. IOMP webinar, CT scan parameters and radiation dose, Mahadevappa Mahesh, 2020
2. AAPM/RSNA Physics Tutorial for Residents: Topics in CT Radiation Dose in CT, Michael F. McNitt-Gray, 2002
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