多学科复合促进发展低剂量医学成像技术

郑钧正

中国疾病预防控制中心 辐射防护与核安全医学所，北京 100088

*纪念X射线发现120周年专题*

多学科复合促进发展低剂量医学成像技术

郑钧正

中国疾病预防控制中心 辐射防护与核安全医学所，北京 100088

适值发现X射线120年，特此较系统地评述并且展望由X射线诊断开始兴起的医学成像技术的进展趋势。尤其近40余年来，通过医学不断地与核科学技术、计算机技术、医学物理、电子电气工程、生物医学工程、放射防护等诸多相关学科的密切复合，使得数字化医学成像技术已经在全世界发展成为现代医学不可或缺的重要手段。然而放射诊断的蓬勃发展和广泛普及应用，在做出卓越贡献的同时却又不断增加了其所致所有公众的医疗照射。由此则引起社会各界对其可能产生潜在放射风险的日益强烈关注。为此，必须从医学成像设备的创新研发一直到临床医学应用的全部过程，均竭力促进发展低剂量成像技术。而追求实现低剂量医学成像目标这个必然发展趋势，迫切需要进一步深化多学科的复合以更好地协同推进。

医学成像技术；低剂量；数字化；放射诊断；医疗照射防护

在医学现代化进程中，近代医学成像技术的问世并不断更新换代与广泛普及应用，确实成为多学科复合而促进发展的成功范例。这充分印证了医学与各领域诸多相关学科，不断地相互渗透与复合，以及密切交叉与融合，成就了现代医学科学事业和相关医疗器械产业的突飞猛进，彰显了多学科复合（融合）对有力推动科技创新和社会发展的巨大作用[1]。

1 发现X射线的杰出成就促使医学诊断发生了革命

2015年是德国的著名物理学家伦琴（W. C. Rontgen）发现X射线120年[2]，这项荣膺诺贝尔首个物理学奖的杰出成就，正如《简明不列颠百科全书》的权威评价：“宣布了现代物理学时代的到来，使医学发生了革命”[3]。图1（本期封面图左上）是1895年发现X射线次月，伦琴拍摄他夫人左手所得历史上第一幅X射线医学影像，开创了揭示人的活体内部结构之先河。从此医学诊断方法发生了革命，很快催生出X射线诊断学（X-ray diagnosis；亦称为放射学，radiology），进而谱写医学影像诊断新篇章[4]。1972年，计算机科技等渗透与复合到医学领域并结出硕果，即发明了荣获诺贝尔奖的X射线计算机断层扫描机（X-CT）。它通过X射线束透射扫描人体内要观察的薄断层（已可小至亚毫米），经探测与采集组织器官的X射线衰减信息，由计算机自动进行图像重建及处理[5]，更能快速、清晰又直观地显示人体内部精细结构，获取为疾病诊断提供依据的医学影像（图2），从图1普通平片进展到图2断层影像的跨越，显著提高了医学影像质量和诊断水平。因而发明X-CT又引发医学诊断的再次革命，标志着迈进了数字医学的新时代[6,7]。

图1 伦琴夫人左手的X射线影像(1895.12.)Fig.1 X-ray image for Roentgen lady left hand

图2 人体的X射线CT断层扫描影像示例Fig.2 X-ray CT scanning image of human body

继发现X射线后不到半年，1896年贝可勒尔就发现了铀的天然放射性；1898年居里夫妇又艰辛地从沥青铀矿中提炼出新发现的放射性元素并命名为钋和镭，19世纪的最后几年间，接连几个均属于荣膺诺贝尔奖的伟大发现，开创了现代物理学和发展核科学技术及其广泛应用的新时代[6]。医学复合进核科学与电离辐射技术，再加上计算机技术、医学物理、电子电气工程、生物医学工程、放射防护等诸多学科的密切交叉与融合，十分显著地推动医学迅速发展。从20世纪初产生X射线诊断学开拓医学影像诊断新时代后，随即兴起利用各种放射线治疗疾病的放射治疗学（radiotherapy；现代改称放射肿瘤学，radiation oncology）[8]；30年代能生产人工放射性核素后，接着又诞生临床核医学（nuclear medicine），即利用放射性核素示踪显像剂引入人体而获取体内组织器官的解剖与生化代谢功能影像来诊断疾病，或者采用放射性核素标记药物导入体内施行靶向放射治疗[9]；近数十年来进一步扩展催生出介入放射学（interventional radiology），即借助各种医学影像的恰当导引而往体内相关部位插入介入器材（如介入导管、针等），可准确进行人体内各部位取“活检（biopsy）”作组织病理学检查以明确诊断，或者施行各部位微创性的介入放射学治疗手术，已几乎可应用到涉及人体各个组织系统的疾病[10]。这些独特的具有放射线穿透与电离能力、放射性衰变及核素示踪特征的电离辐射技术，在医学上广泛应用所形成的各类放射诊疗（radiodiagnosis and radiotherapy），不断蓬勃发展而遍及城乡的各级医疗机构。据统计，全世界90%的放射性同位素用于医学；大约占总数一多半的加速器属于医学应用[9]。一个多世纪来，核科学与电离辐射技术在军事、能源、科研、工业、农业、地质、考古、安检等国计民生各领域广泛应用中，当数医学应用的历史最久、普及最广、影响最大。各类放射诊疗已经成为现代医学不可或缺的重要组成部分，为全社会所有公众成员的保健查体、疾病诊断和肿瘤治疗等建立了不朽的丰功伟绩[6]。

通过上述诸多学科的复合促进而不断更新发展的医学成像技术，包括：放射学中传统的X射线诊断，数字化X射线诊断（如X-CT、计算机摄影CR、数字摄影DR、数字减影血管造影DSA、数字胃肠DSI、数字乳腺摄影DM、锥形束计算机断层扫描CBCT等），临床核医学显像（如单光子发射计算机断层显像SPECT、正电子发射计算机断层显像PET等），以及非电离辐射的超声波成像（含彩色多普勒CDI）和核磁共振成像（MRI、功能磁共振成像fMRI）等5大方面技术，现已形成既彼此互补又相辅相成的大影像医学（imaging medicine）[6]。不仅在疾病的医学影像诊断上凸显其不可替代的优势，而且在肿瘤放射治疗的模拟定位、验证及评估中大显身手，同时是新崛起的实施各种介入放射学的诊断与治疗手术所必须依赖的影像导引手段。可见医学成像技术是放射诊疗各个分支的重要基础，已成为现代医学必不可少的重要组成部分。

兹以发展最快的X-CT为例，在20世纪80年代经历了扫描、探测、采集、图像重建及显示等各环节不断改进与变革的5代更新而倍受临床医学青睐。尤其是1992年诞生了螺旋CT后，逐步实现临床医学实际中迫切需要的快速三维“各向同性”扫描成像[11]。随后螺旋CT的探测器矩阵排列和扫描层数接二连三以几何级数跨跃攀升，当发展到16排螺旋CT即迅速普及解决心脏冠状动脉造影成像[12]；很快又涌现典型的32排、64排、256排、320排螺旋CT等。方兴未艾地发展的多排（层）螺旋CT在其密度分辨率、空间分辨率、时间分辨率、纵向分辨率等优越性能尽显，并从形态到功能以及动态成像诊断上充分显示出巨大威力。因而日益在临床医学的体检筛查、疾病诊断、手术计划、疗效评价等各方面发挥越来越重要的作用。例如，已经被临床医学公认誉为检查心脑血管疾病的“金标准”；又如X-CT灌注成像能更详细地反映肿瘤组织的血流动力学状况以利于早期发现和鉴别诊断等。而双X射线源CT、能谱CT以及汇集了形态与功能图像的融合一体机（诸如PET/CT，PET/MRI等），又紧接着成为后多排螺旋CT时代的新秀。X-CT能量成像正不断逼近实现显微组织学和功能学诊断发展，以更好解决临床医学实际的新需求[13,14]。可见多学科复合而促进不断发展的医学成像技术，给现代医学带来了革命性巨变 。

2 多学科复合促进发展的医学成像技术已成为现代医学不可或缺的重要手段

鉴于各类放射诊疗是核科学与电离辐射技术在所有领域广泛应用中，历史最久、普及最广、影响最大的。因此联合国授权专门设立的“联合国原子辐射效应科学委员会（United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation，UNSCEAR）”，在其不定期发表的UNSCEAR报告书中[15]，历来十分重视电离辐射技术医学应用相关资料的收集与评述。兹摘取UNSCEAR综合性报告书中，最详细的2000年报告书和迄今最新的2008年报告书有关统计数据以及推算结果列于表1[16,17]，反映了全世界以X射线透射成像为代表的医学成像设备的不断迅速增加和日益广泛普及趋势。只要从这个侧面就可以印证，多学科复合促进发展的医学成像技术，在现代医学中日益突出地发挥着不可或缺的重要作用。同时还清楚看到这不仅对现代医学的发展，而且对医学成像设备占相当大份额的医疗器械产业均有巨大贡献。

表1　全世界主要医学成像设备数量不断增加的趋势Tab.1 The development trend of main medical imaging equipment number in the world

由表1可见，在这跨世纪的近11年间，全世界医学成像设备的不断增加远远高于人口增长速度。并且不断更新的数字化高端医学成像设备增加得更快；以X-CT的净增长速率85.3%居首位，2007年全世界平均每百万人口拥有9.8台。而全世界平均每百万人口拥有的牙科和一般X射线机，已经分别达到170.6台和128.8台之多[17]。这充分反映了现代医学对成像技术的迫切需求和高度依赖。

我国不仅与全世界这个发展趋势完全相似，而且得益于改革开放以来取得的国民经济持续高速增长，医疗卫生保健事业相应有很大进步，则放射诊疗的发展速度跃居世界各国前列。以笔者负责的“九五”期间全国医疗照射水平的调查研究结果为例，1998年我国大陆31省份已有遍布各地城乡的4.4万家开展各类放射诊疗的各级医疗机构，其中占95.5%的4.2万家为从事X射线诊断单位；共拥有7万多台各类放射诊疗设备，也是医学成像设备占90%的绝对多数[18]。至2009年从事放射诊疗的医疗机构又增至4.7万多家，拥有各类放射诊疗设备将近8万台[19]。我国20世纪80年代初装备的X射线CT不过几十台，而1998年竟迅速增加到3712台，绝对数跃居当时世界各国的第3位[18]；3年之后的2001年又迅速剧增至4760台[20]；至2010年已经高达11242台[21]。仅就颇有典型意义的X-CT而言，我国近二十多年的增长速度令全世界侧目。但是如果以每百万人口的拥有量计，1998年我国仅3台，是当时全世界平均数6台的一半；2010年我国每百万人口X-CT拥有量虽增至8.4台；而经济发达国家早在1996年平均已达17台[16]，2007年上升到32台；日本竟达到每百万人口拥有92.6台[17]。这也预示我国放射诊疗事业还有很大发展空间，以原卫生部核准下达“十二五”期间（2011~2015年）全国乙类大型医用设备配置规划为例，X-CT拟控制添置5035台，则近5年将达到年均增加1千余台的大幅度[22]。

仅选取上述国际和国内有关基本数据展示就充分说明，已成为现代医学不可或缺组成部分的医学成像技术，其不断蓬勃发展并日益广泛普及确实是医学科学和医疗卫生事业现代化的需要；当然这是科技不断进步推动着医学一直与核科学技术、计算机技术、医学物理、电子电气工程、生物医学工程、放射防护等诸多学科密切交叉与复合，从而促进医学成像技术不断发展的必然结果；也完全是伴随着社会经济发展，必须与满足全民医疗保健需求剧增相适应的迫切需要。

3 放射诊断普及应用所导致公众医疗照射不断增加的放射风险日益引发关注

事物永远都是“一分为二”的。现代医学所利用的X射线等各类电离辐射都是汇集利与害于一身的“双刃剑”。蓬勃发展的医学成像技术，无疑极大地有利于广大公众的保健体检和各种疾病诊治；与此同时却又必然不断增加广大公众接受各种医疗照射的机会。医疗照射（medical exposure）主要是专指受检者（和/或患者）由于各种身体健康检查需要，和基于自身疾病诊断或治疗目的而不得不去接受各类放射诊疗所产生的医用电离辐射照射。此类源于施行各类放射诊疗的医疗照射，是完全不同于放射工作人员所受的职业照射（occupational exposure），只能遵从正当性判断和防护最优化两条原则，而不能制定个人剂量限值，已经成为涉及全世界所有公众的既重要又特殊的一类照射[6,23]。随着科技进步和社会发展，加上公众医疗保健需求必然持续不断攀升，使得医学成像技术所产生对公众的医疗照射相应也持续不断迅速增加。权威的UNSCEAR和国际放射防护委员会（ICRP）反复强调已获得公认的结论：“医疗照射已经成为全世界公众所受最大的，并且必将继续不断增加的人工电离辐射照射来源”[16,23]。由此引发社会各界对医用射线技术这把“双刃剑”可能产生的潜在放射风险的日益强烈关注。

各类放射诊疗所产生的医疗照射中，占据最大份额的是普及最广的X射线诊断检查；而造成群体剂量大的又是其中发展最快的X射线CT。兹根据UNSCEAR近二十多年来先后发表的4本报告书，在表2汇集整理出全世界近些年来，X射线诊断应用的年频率及其医疗照射所致全世界公众剂量水平的增长趋势[16,17]。由表2可见，全世界每年的X射线诊断检查已增加到三十多亿人次；而由此所致全世界公众的集体年有效剂量和人均年有效剂量均大幅度升高，充分反映迫切需要予以高度关注。

表2　全世界医用 X 射线诊断所致医疗照射的年应用频率与剂量水平增长趋势Tab.2 The development trend for annual application frequency and dose level of medical exposure with increase of medical diagnostic X-ray examination in the world

一般经济越发达和医疗条件越好的国家及地区，包括医学成像设备在内的放射诊疗设备普遍装备得比较充足，故施行X 射线诊断检查所产生医疗照射的年频率增长幅度更为突出。据UNSCEAR的2008年报告书揭示，X 射线诊断的年应用频率大于1000人次/千人口的已有日本（2432.5），奥地利（1887.2），德国（1641.2），瑞士（1429.1），比利时（1395.6），俄罗斯（1208.9），卢森堡（1193.8），拉脱维亚（1164.0），法国（1055.9），芬兰（1053.5）等十个国家；而西班牙（958.0）和韩国（928.6）也接近这个水平[17]。这批国家的国民已经达到平均每年做一次以上的X 射线诊断检查，足见在社会现代化进程中，施行医疗照射的年应用频率高速增长已经发展到多么可观的态势。而其中X射线CT的影响最值得关注，因为正如ICRP第87号出版物所指出：“CT已如此迅速地成为全世界一种最重要的X射线诊断检查类型”，而“CT检查可能致使患者受到相对高的剂量”，“CT扫描所致组织吸收剂量（10 mGy ~100 mGy）常常可能接近或超过已知增加癌症发生概率的水平”[24]。据UNSCEAR报告书的调查统计资料，1991至1996年全世界平均，X-CT扫描检查约占不包含牙科X射线检查的各种X射线诊断应用频率（以每千人口的检查人次数计）的5%，但在X射线诊断的医疗照射所致全人口集体剂量中却占到34% 之多[16]。按相同方法比较1997至2007年世界平均概况，X-CT扫描检查的应用频率已上升为占X射线诊断总应用频率的7.2%，而造成集体剂量的份额又增加到占据39.3%[17]。这缘于X-CT扫描检查应用得越来越广泛普及，特别是每次CT扫描所致受检者剂量远大于普通常规X射线诊断检查。如表1所示，2007年全世界X-CT装备数量仅占一般X射线机总数的7.6%；如分母计入牙科和乳腺X射线摄影专用机，只占更小的3.2%。然而CT检查对公众集体剂量的增加却占很突出份额并且持续不断迅速上升，足见必须强烈地关注X-CT广泛普及所产生的医疗照射防护问题。

我国的相应发展状况可用表3和表4反映概貌，这些数据都是根据笔者已完成的大型调查研究课题摘要整理得出的。由表3可见，我国大陆31省份从“六五”到“九五”期间X 射线诊断的平均年应用频率，虽不及发达国家高，但增长的速度很可观；而且因人口基数大，年受检人次数达数以亿计则影响面非常广；例如年频率1998年比13年前的1985年净增26.4%；然而实际X 射线诊断检查的总人次数增加了49.4%，即净增达0.81亿，堪比一个德国的人口总数。而且由表3可见，虽然历经多年来不断贯彻实施放射防护标准和大力普及医疗照射防护知识，我国历史上存在的胸部X 射线透视频率过高状况，已经可喜地明显改观（胸部透视所致受检者剂量远大于同部位的摄影检查）；但新增的X-CT扫描检查的应用频率又迅速增加（见表3、4），给医疗照射防护带来了新的放射风险问题[18,19]。以发展最快的X-CT为代表，医学成像技术广泛普及应用而产生的安全防护问题，必然日益引起全社会各界越来越强烈的关注[25,26]。

表3 我国31省份平均“六五”到“九五”期间X射线诊断应用的年频率 （人次/千人口）Tab.3 The average annual application frequences of medical X-ray diagnosis in mainland 31 provinces of China (cases per 1000 population)

表4选取2013年新获中华预防医学会科技成果奖的上海市“十一五”医疗照射水平的调查研究部分结果，反映上海市近期的X射线诊断、介入放射学和核医学诊断的年频率发展概貌[19]。经济发达的上海市放射诊疗发展态势远高于全国平均水平，已经达到

UNSCEAR划分的Ⅰ级医疗保健水平[17,19]。与国际趋势一样，近几十年来我国医学成像技术的迅速发展，导致包括X-CT在内的X射线诊断、核医学诊断、影像导引介入放射学手术频率等不断增加；当然也涵盖着潜在放射风险的升高[19,27]。

表4 上海市“九五”到“十一五”期间的放射诊断年应用频率 （人次/千人口）Tab.4 The development of annual application frequency of the Radiodiagnosis and Radiotherapy from the Ninth Five-Year Plan period to the Eleventh Five-Year Plan period in Shanghai　　　　　(cases per 1000 population)

仅从专门摘选列于表1至表4所展示的代表性数据，完全能充分反映全世界和我国近20多年来，医学成像技术不断蓬勃发展导致公众所受医疗照射迅速增加的可观态势。除了发生放射事故而造成大剂量照射会引发人体放射损伤的确定性效应（严重组织反应）外，一般每次放射学检查所致受检者个体的诊断性医疗照射剂量不算大；但对公众群体而言，一定剂量照射有可能在群体中增加没有剂量阈值的随机性效应（stochastic effects of radiation，如诱发癌症及遗传效应）的发生概率，这是更加倍受关注的放射风险问题[23]。因此，日益增多的医疗照射，不仅需要严格防范发生医疗照射事故，有效保护受检者（和/或患者）个体的放射安全；更重要的旨在于合理控制医疗照射所致公众群体的集体剂量，以尽可能减少各类医用射线诱发癌症等随机性效应的发生概率[6,23]。实际上任何公众成员的一生中，至少因为保健查体就要多次去接受各种医学成像技术的诊断性医疗照射。显然，医疗照射防护已经成为现代社会必须大力强化的突出公共卫生课题[26]。可见充分重视加强医疗照射防护，不懈追求实现低剂量成像技术目标以有效控制潜在的放射风险，是发展医学成像技术和现代医学面临的严峻挑战和必然趋势。

4 追求实现低剂量成像目标是进一步深化多学科复合而促进发展的必然趋势

4.1 利用医学成像技术的同时必须重视规避不断增加公众医疗照射的放射风险

综上所述，导致医学诊断发生革命的医学成像技术，通过诸多学科相互交叉与复合得以不断更新发展，对推动医学科学事业和相关医疗器械产业的迅猛发展做出了重要贡献。这也是以医学成像技术为基础的各类放射诊疗接连不断蓬勃发展的缘由。与此同时如表2、3、4所示，又使得广大公众所接受的医疗照射不断显著递增，显然不可避免地存在着医用射线这把“双刃剑”带来的潜在放射风险。面对这个利用放射技术所无法回避的严峻挑战，人们绝对不会“因噎废食”而放弃利用可产生巨大医疗利益的各种医用电离辐射技术；于是必须想方设法尽量规避与合理控制其可能产生的放射风险，以竭力追求实现“趋利避害”为宗旨。科技进步和社会发展，必然促使医学成像技术和现代医学继续更加迅猛发展，因而这个特殊的趋利避害问题已经受到全社会越来越强烈的关注而十分突出地显现出来。为此，除了认真贯彻执行相关的放射防护法规与标准，加强医疗照射的质量保证措施，注重确保安全地利用放射诊断检查并且有效地防范医疗照射事故外；究其关键性问题就是必须聚焦于不懈地追求发展低剂量成像技术；如果不能很好解决这个焦点问题，就会成为阻碍医学成像技术和放射诊疗事业乃至现代医学继续发展的“瓶颈”。而要竭力追求实现低剂量成像技术目标，务必覆盖从成像设备源头的创新研发一直到临床医学应用的全部过程。

4.2必须从成像设备研发一直到临床医学应用全过程均竭力创新发展低剂量成像技术

医学成像技术问世以来，尤其是迈入数字化成像的0多年，特别是螺旋CT蓬勃发展的近20余年来，一直致力于不断提高成像质量以更好地为准确诊断与相关评估提供可靠的依据。优质的医学成像质量应当包括：更快的成像速度，更高的各种分辨率，更低的伪影噪声，更宽的扫描与探测范围，更精细的从形态到功能结构揭示，以及尽可能低的所致受检者剂量等。而鉴于医学成像设备自身结构的电子电气性能固有特点所制约，成像质量与所致剂量又存在着典型的此消彼长矛盾。随着成像质量的不断提高和日益广泛普及应用导致公众医疗照射剧增，除了继续加大力度研发与完善能谱成像技术以及多模态分子影像技术外，低剂量医学成像技术已经成为进一步发展方向的突出聚焦点。然而这个“瓶颈”问题只有依靠从成像设备源头抓起，直至临床医学应用全部过程的各个环节均全面落实才能有效解决。

再举X-CT为例便于说明，正是通过前述诸多相关学科与专业的不断密切复合，陆续在改进CT硬件和革新相关软件方面取得许多进展。例如：着重从源头X射线管电流/管电压开拓自动控制（智能）调节技术，改进（乃至革新）探测器性能与准直系统以及适形过滤屏蔽技术，创新变革CT的扫描方式，提高信息采集与传输的降噪技术，尤其重点突出更新图像的迭代重建算法，并妥善处理整个系统的“病态性数据”等，这些技术措施已经使X 射线CT等医学成像设备朝着低剂量成像方向大大迈进[28-30]。通过一系列CT设备硬件与软件的技术创新，加上运用个性化扫描技术，甚至可望让有些CT检查所致受检者的医疗照射剂量降低到亚毫希沃特的数量级（即1 mSv以下）[31]。毫无疑问，这对CT等医学成像设备及其相关医疗器械产业的可持续发展，以及促进整个医学成像技术和临床医学的不断进步均是弥足珍贵的。

显然CT等医学成像设备源头的低剂量成像技术创新是实现低剂量成像目标十分重要的基础条件，而临床医学应用中的正确与合理使用方法以及质量保证措施同样非常关键。医学成像设备性能改进和临床使用方法这首尾两大关键环节对实现低剂量成像目标是相辅相成的，并且还要包括首尾之间的检测、销售、安装、调试、管理等各个环节，全部过程链的所有各环节都不能有所偏废或疏忽。

所有性能再优越的CT等各种医学成像设备，全都需要临床实际应用中加强验收检测、状态检测和稳定性检测等质量控制，以保持设备总是处于最佳性能的工作状态下运行；并根据不同检查对象和目的，有针对性选择使用恰当的最优化扫描方法及参数（诸如扫描方案、X射线管电流、管电压、扫描长度、螺距、扫描时间、点片摄影次数及毫安秒等），具体实施最优化的个性化成像检查。鉴于受检者的医疗照射防护不能够像职业照射那样制定个人剂量限值进行控制，就更必须依靠临床医务人员认真进行正当性判断与掌握好适应证，并严格执行医疗照射防护最优化原则[6,23]。放射诊断检查的医疗照射防护最优化，其精髓与核心就是尽量避免一切不必要照射，并把所致剂量努力贯彻可合理达到的尽可能低原则（as low as reasonably achievable，ALARA）[6,23]。可见在放射诊断的年应用频率不断攀升的当下，各级有关监督管理部门和临床医学界医务人员的作用至关重要。遵照正当性判断和放射防护最优化两条原则去正确使用和合理施行放射诊断检查，不仅是规避放射风险所必需；同时还能有效抑制直至杜绝滥用CT等医学成像技术，纠正浪费资源的“过度医疗”等错误倾向。

4.3实现低剂量成像目标必须进一步深化诸多学科及行业的相互渗透与复合去积极促进

毋庸置疑，坚持不懈追求实现低剂量成像技术是一个包容了设备、操作、技术、管理、观念等诸多方面因素，并且是需要诸多部门与行业、诸多学科领域与专业人员大力协同攻关的综合性系统工程[6,19]。医学成像技术的蓬勃发展，是医学不断与核科学技术、计算机技术、医学物理与工程、电子电气工程、生物医学工程、放射防护等诸多相关学科相互渗透与复合、密切交叉与融合的丰硕成果，追求实现低剂量成像目标更必须仰仗相关各学科专业和各行业部门之间进一步密切交流与有机融合。有关各方彼此沟通更深入地相互了解具体需求，才能有利于促进协调一致地围绕着低剂量成像这个共同目标进行有的放矢的攻关，从而推动从成像设备研发一直到临床医学使用全部过程的全面技术革新。

医学成像设备要取得有所创新的研发，绝对不只是电子电气工程、计算机技术、医学物理与工程等研发工程师的事情，非常需要相关研发工程技术人员深入了解临床医学实际应用的具体需求和医疗照射放射防护原则的具体内涵。反之，临床医务人员必须熟悉并全面掌握医学成像设备硬件与软件的性能特点而运用自如。在这两方面良性互动中，尤其需要强调都注重转变观念[32]。从而做到紧密结合临床实际并基于个性化医疗原则选取恰当成像技术方案与操作参数，既保证设备运行于最佳状态，又用最佳的操作技术方案，确保施行最优化的低剂量成像技术。举个心脏CT检查的例子，为更好避免脏器运动伪影以提高分辨率，必须临床实践中根据患者心律等具体状况，恰当地选择使用设备合适的心电门控扫描技术等。近些年来国内外的临床医学实践业已证明，CT低剂量技术可以取得良好医疗效果[33]。总之，只有成像设备研发一直到临床医学应用全过程中相关各方的深入沟通与融合，才能有效促进实现低剂量成像技术目标。由此可见，当下十分迫切需要深化医学与前述诸多各相关学科及行业的进一步复合。

4.4必须有关业界和全社会不断提高医疗照射防护意识以有效推动实现趋利避害

笔者把低剂量医学成像技术的目标总结归纳为：必须突出地强调正确使用和合理施行确有正当理由的成像检查，努力实现以其所致受检者（和/或患者）最佳的低剂量去获取最有利于诊断与评估的优质医学影像，既有力保证提高诊断水平和医疗质量，又有效保护受检者个体和合理控制公众群体的潜在放射风险。与此同时必然促进整个放射诊疗事业、现代医学和相关医疗器械产业都更好地发展。

“正确使用和合理施行”涵盖了设备的低剂量技术创新和临床使用中切实能把握发挥其性能，并且需选择运用恰当的个性化检查操作方案。而何谓“确有正当理由”的成像检查？此乃根据医疗照射防护的正当性判断原则，以受检者个体的临床实际需要和施行该成像检查的适应证而判断确定[6,23]。又为何提“最佳的低剂量”呢？因为医疗照射防护的特殊性决定了不是以剂量的绝对大小为唯一衡量指标，只一味机械地求最低剂量可能反而造成不能获取准确诊断依据却成为不必要的照射。诊断检查的医疗照射防护最优化的核心就是尽量避免一切不必要照射，并贯彻ALARA原则切实力求所致受检者的剂量为可合理达到的尽可能低[6,27]。在此特别强调指出，绝对不允许在临床应用中，仅仅片面顾及到所谓追求成像图像的“完美”而导致施予受检者不合适的过高剂量。临床应用中需要提倡医务人员正确理解“接受适度噪声”的新观念，从而把握好操作方法以确保施行给予受检者最佳的低剂量，即必须遵照ALARA原则在成像质量与所致剂量之间进行最优化匹配而恰当权衡[34]。由此可见，全面正确地理解低剂量成像技术目标的内涵十分重要。这必然关系到有关业界和全社会都必须不断增强医疗照射防护意识，才能转变观念共同齐心协力追求实现低剂量成像技术目标。在现代医学已经转入到社会-心理-生物医学模式，以及积极倡导“循证医学”和个性化医疗的当下，解决这个课题尤其具有重要的现实意义和推广价值。

不断更新发展的医学成像技术，堪称为医学与诸多相关学科以及科学原理与工程技术密切复合的成功典范，是近代社会发展和科技进步的丰硕成果。突破影响其继续进一步发展的“瓶颈”而致力于追求实现低剂量成像技术目标，是合乎科学发展规律的必然趋势，也称得上是时代赋予的光荣使命。为此，必须大力倡导并推动有关业界直至全社会都普遍提高医疗照射防护意识；切实依靠诸多相关学科与专业的深入交叉融合，依靠诸多相关部门与行业的紧密通力合作；不断推动从医学成像设备的创新研发生产一直到临床医学应用全部过程，都竭力朝着低剂量成像技术目标的更高水平推进；从而在更好发展放射诊疗事业、现代医学科学和相关医疗器械产业的同时，让电离辐射技术的医学应用真正地实现趋利避害而造福于民。

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Promoting the Development of Low-Dose Medical Imaging Technology through Multidisciplinary Integration

ZHENG JunZheng
National Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100088

Coincided with the discovery of X-ray for 120 years, this paper systematically reviews the progress and prospects the trend of medical imaging technology begun with the X-ray diagnosis hereby. Especially in the past forty years, the integration of medical and nuclear science, computer technology, medical physics, electrical and electronic engineering, biomedical engineering, radiation protection and many other related disciplines, has made the digital medical imaging technology become an essential means of modern medicine throughout the world. However, the rapid development of radiodiagnosis and wide spread applications alsoincrease the medical exposure of the public while making their outstanding contributions, and their potential radiation risks have aroused an increasing concern to the public. Therefore, efforts have to pay throughout the whole process started with the innovation development of medical imaging equipment and lasted by the clinical medical application in order to realize the low-dose imaging technology. To reach the goal of low-dose medical imaging technology, further integrations of the related multidiscipline are still needed to be promoted.

medical imaging technology; low-dose; digitization; radiodiagnosis; radiological protection of medical exposure

R144

A doi 10.11966/j.issn.2095-994X.2015.01.01.01

2014-12-25；

2015-02-10

郑钧正，研究员，博导；研究方向：电离辐射剂量学、医学物理、医疗照射、放射医学与防护、核安全等。1965~1993年任职于中国医学科学院 放射医学研究所；此后到中国疾病预防控制中心 辐射防护与核安全医学所；现受聘客座于清华大学、复旦大学、首都医科大学 等多家单位。 电子邮箱：zhengjunzheng@sina.com

引用格式：郑钧正.多学科复合促进发展低剂量医学成像技术[J].世界复合医学, 2015 , 1(1): 03-10.