Giảm liều lượng bức xạ trong CT

việc giảm dòng điện ống, nó vẫn đủ để có thể nhìn thấy tốt trong suốt quá trình can thiệp. 
Ở thiết kế máy CT tăng sáng ban đầu, chùm tia X được chiếu liên tục trong suốt quá trình. Chế độ gián đoạn (hay còn gọi là quá trình kiểm tra nhanh) sau đó được thêm vào,trong đó chùm tia X được tắt trong suốt quá trình chèn kim. Một lượt quét CT rất ngắn sau đó được thực hiện để kiểm tra vị trí của kim. Phương pháp này cần liều lượng bức xạ thấp hơn so với chế độ liên tục. 
Để giảm liều lượng bức xạ đối với bác sĩ, các loại quần áo thích hợp (ví dụ như tấm chắn chì, tấm chắn tuyến giáp, và kính chì) phải được mặc đối với mỗi nhân viên bên trong phòng chụp và phải ở xa máy quét nhất có thể vì liều lượng giảm khi khi ở xa so với nguồn tia X. Để giảm liều lượng đối với tay nhân viên, rất nhiều tấm chắn được phát minh để các bác sĩ hay nhà vật lý có thể đứng ở bên ngoài chùm cơ sở để tránh bức xạ tia X trực tiếp.
Các phương pháp giảm liều lượng bức xạ khác được sử dụng trong CT tăng sáng bao gồm sử dụng bộ điều hòa góc của chùm tia hay sử dụng một tấm màn hay sử dụng một tấm màn chì hay tấm chắn tungsten antimon pha chì ở sát với mặt phẳng quét để giảm bức xạ tán xạ. Cuối cùng, kinh nghiệm của người vận hành cũng có tầm ảnh hưởng về liều lượng đối với bệnh nhân và nhân viên. Khi người vận hành trở nên có nhiều kinh nghiệm hơn, cả thời gian phát xạ và liều lượng bức xạ đều có thể giảm.
Triển vọng tương lai
Công nghệ quét cá nhân
Mức độ suy giảm, cấu trúc giải phẫu và chỉ số lâm sàng khác nhau đối với mỗi bệnh nhân riêng biệt. Để sử dụng liều lượng bức xạ nhỏ nhất mà vẫn có được chất lượng ảnh chẩn đoán tốt, các công nghệ quét phải được đưa vào quản lý đối với tất cả bệnh nhân này. AEC biểu diễn những tiến bộ công nghệ đáng kể nhất trong lĩnh vực công nghệ quét tối ưu đối với mỗi bệnh nhân riêng lẻ. Những công việc chính cần làm để đạt được thành quả này là thiết kế các bộ lọc với nhành dạng khác nhau đối với những nhóm bệnh nhân và các ứng dụng lâm sàng khác nhau.
Ngoài hai hướng này, vẫn có một số các cải tiến khác hứa hẹn sẽ đem lại hiệu quả tốt trong việc giảm liều lượng bức xạ. Như đã nói ở trên, điện thế ống thấp được sử dụng trong rất nhiều mức độ giảm liều lượng, đặc biệt là đối với bệnh nhân nhỏ tuổi. Các hoạt động sâu hơn để xác định điện thế ống tối ưu nhất có thể trở thành những tiến bộ công nghệ đột phá khác đối với thành quả của công nghệ quét cá nhân.
Cùng với tăng số lượng các hàng detector, mỗi chùm tia X được phủ lên một khu vực lớn hơn. Với mỗi chùm tia X, mức độ phát xạ được điều chỉnh bởi bộ lọc hình dạng chùm tia. Mặc dù phần lớn phần lớn những nhà cung cấp máy CT đều trang bị thêm bộc lọc đa hình để thích nghi với các dạng cơ thể và vùng chiếu khác nhau như đầu, thân, tim hay đối với thẻ em, sự hiệu quả của việc này đã được nhận ra từ khi không có khả năng để điều chỉnh mức độ suy giảm cùng độ che phủ của chùm tia, thường không đồng nhất, đặc biệt khi độ phủ của detector rất lớn. Với thiết kế của các máy quét như hiện nay xuất hiện rất nhiều khó khăn trong việc điều chỉnh bộ lọc chùm tia động. Công nghệ phân bố đa nguồn hiện đang được nghiên cứu, hứa hẹn có khả năng điều hòa chùm tia X động.
Một điểm chú ý quan trọng khác đối với thành quả của các công nghệ quét cá nhân là chất lượng ảnh ở trường quét là không cần phải đồng nhất, và phân bố liều lượng bức xạ có thể được điều hòa sao cho tập trung chủ yếu vào các cơ quan cần chẩn đoán và liều lượng đối với các cơ quan không cần chẩn đoán phải được tối giản. Cách phần biệt các vùng mục tiêu cần chẩn đoán ảnh đã được trình bày ở trên và được chứng minh bằng thực nghiệm dựa trên những thuật toán tái tạo cho phép dữ liệu nhân được nhỏ nhất. Tuy vậy thực hiện lâm sàng vẫn chưa thể sử dụng được.
Tái tạo lặp
Tái tạo lặp được sử dụng rộng rãi trong PET và chụp cắt lớp phát xạ photon đơn trong một thời gian dài. Gần đây, công nghệ ngày được chú ý rất nhiều trong CT tia X. So với các công nghệ lọc thường quy hậu chiếu (FBP), các thuật toán tái tạo lặp có điểm mạnh ở độ chính xác hình học của hệ thống, có các hiệu ứng tương tác vật lý như phổ chùm tia, hiễu ứng chùm tia cứng, tán xạ và mẫu dữ liệu không hoàn toàn. Không giống như các thuật toán FBP với tất cả các dữ liệu chiếu được xử lý như nhau, các cấp độ tin cậy khác nhau giữa các hình chiếu được phân biệt. Nhiều mô hình nhiễu chính xác được sử dụng trong tái tạo lặp dựa trên thống kê photon và các đặc tính vật lý của dữ liệu nhận được, sinh ra nhiễu ảnh thấp hơn so với FBP. Do đó, tái tạo lặp đưa ra các cơ hội tiềm năng để giảm được liều lượng bức xạ trong CT tia X. Đồng thời tái tạo lặp cũng làm cải thiện độ phân giải không gian và giảm đi các tác nhân ảnh như chùm tia cứng, và các nhân tố kim loại. Nhận thấy bản chất khác nhau về dữ liệu thu được giữa FBP và các thuật toán tái tạo lặp, ảnh của tái tạo lặp có thể khác so với ảnh có được từ thuật toán FBP. Về mặt này cần phải có sự đánh giá thận trọng trước khi được sử dụng rộng rãi trong chẩn đoán lâm sàng. Tái tạo lặp cũng có thể vận dụng các dữ liệu không hoàn toàn tốt hơn so với thuật toán lọc hậu chiếu. Một lý thuyết tái tạo ảnh mới, cảm biến nén, gần đây cũng được giới thiệu cho phép tái tạo ảnh chính xác từ các dữ liệu ảnh không chưa hoàn thiện. Phương pháp này và tác dụng của nó đã được áp dụng ảnh CT, cho thấy số lượng ảnh chiếu có thể được giảm đi đánh kể mà không mất đi chất lượng ảnh. Do đó, những thuật toán này có tiềm năng rất lớn trong giảm liều lượng bức xạ trong CT.
Khối lượng tính toán lớn thường là khó khăn lớn nhất trong tái tạo lặp để nó có thể được ứng dụng thực tiễn lâm sàng trong ảnh CT. Tuy nhiên các phương pháp phần mềm và phần cứng cũng được bổ sung để tăng quy trình lặp. Sử dụng bộ xử lý đồ họa và công cụ mở rộng nhân, số lần tái tạo đã được rút ngắn đáng kể. Với những tiến bộ hơn nữa trong công nghệ tính toán, hi vọng các nhà sản xuất sẽ có thể đưa tái tạo lặp và thực tiễn lâm sàng trong tương lai gần.
Detector đếm photon
Các detector có thể được phân loại theo các chế độ hoạt động, chế độ xung và chế độ dòng. Ở chế độ xung, tín hiệu từ mỗi tương tác sẽ được xử lý riêng lẻ. Ở chế độ dòng, các tín hiệu điện từ các tương tác riêng lẻ được tích hợp với nhau và lấy trung bình, tạo nên một mạng lưới tín hiệu dòng điện. Khi một detector hoạt động ở chế độ dòng, tất cả thông tin nhân được từ các tương tác riêng lẻ bị mất và tỉ lệ tương tác hay năng lượng tích tụ bởi các tương tác cá thể có thể được xác định. Tuy nhiên với chế độ xung có thể đếm mỗi photon và ghi lại lương lượng riêng lẻ của chúng cung cấp các điện tử nhanh đủ để phát hiện ra, tách ra và ghi lại thông tin trên mỗi photon. Những detector này còn được gọi là detector đếm photon.
Nhận dữ liệu đếm photon có một số điểm tích cực thông qu việc nhận tích hợp. Detector đếm photon có thể cải thiện SNR đến mức loại bỏ các nhiễu điện tử và nhiễu Swank. Một detector đếm photon phân tích năng lượng có thể cải thiện SNR rất nhiều bằng cách phân chia thành nhiều các nhân tố phụ thuộc năng lượng để nhận biết từng photon. Thêm vào đó, cải thiện SNR có thể do các detector đếm photon phân tích năng lượng bằng việc loại bỏ (hoàn toàn hay một phần) các bức xạ tán xạ. Biểu diễn Monte Carlo cho thấy SNR của ảnh CT ngực được cải thiện khoảng 10 – 30% sử dụng đếm photon thô (trọng lượng mỗi thành phần bằng 1), và từ 20 – 90% khi sử dụng các trọng lượng thành phần tối ưu. Các thành phần trọng lượng tối ưu này phụ thuộc vào năng lượng photon, vật liệu tham gia và bền dày của nó. Đối với năng lượng tia X chẩn đoán thấp (cao nhất là 40 keV), nhân tố trọng lượng tối ưu xấp xỉ 1/E2, động lập với vật liệu và bè dày cho thấy ảnh hưởng của photon điện tử mạnh trong miền năng lượng này. Lợi ích của việc cải thiện SNR này là có thể trực tiếp sử dụng để giảm liều lượng cho bệnh nhân. Mô phỏng trên máy tính cho thấy liều lượng có thể được giảm khoảng 1.5 – 2.5 đối với CT ngực.
Mặc dù detector đếm photon với khả năng phân biệt năng lượng được sử dụng rộng rãi trong các cuộc khảo sát trường bức xạ, các nhà vật lý y học và y học hạt nhâ, chúng vẫn không cho thấy được hệ thống truyền ảnh tia X cho tới nay, đơn giản là bởi vì dòng photon dịch chuyển quá lớn để detector có thể đếm đối với mỗi photon riêng lẻ. Các detector hiện đang được sử dụng trong các máy quét CT lâm sàng là các detector phát sáng riêng biệt hoạt động trong chế độ dòng. Với sự ra đời của các detector điện tử nhanh hơn và nhiều vật liệu detector bán dẫn mạnh hơn, có thể hi vọng sớm có thể sử dụng các detector đếm photon trong các hệ thống truyền ảnh như máy chụp vú và máy quét CT. Rất nhiều các tiến bộ đã được ra đời trong việc phát triển các detector đếm photon trong các hệ thống CT và X quang vú. Nhận thấy quan hệ mật thiết giữa năng lượng tia X thấp và dòng photon có thể dễ dàng hơn trong việc phát triển các đồ thị cơ quan vú dựa trên đếm photon. Một hệ thống chụp X quang vú đếm photon kỹ thuật số đã được bán ra thị trường. Khoảng 35 – 45% liều lượng có thể được giảm so với một hệ thống trang bị detector tích hợp điện với cùng chất lượng ảnh. Mặc dù một một máy CT lầm sàng nền tảng đếm photon vẫn chưa có, các hệ thống micro – CT với khả năng đếm photon đã được giới thiệu bởi một số nhóm nghiên cứu.
Giữ cho liều lượng bức xạ thấp nhất có thể (ALARA) là nguyên tắc đứng đầu trong một cuộc kiểm tra CT y học. Rất nhiều công nghệ và chiến lược đã được đặt ra để giảm liều lượng bức xạ như đã mô tả trong bài. Cần phát triển các chiến lược này để thực hiện thành công của ALARA.
Với nỗ lực để giảm liều lượng bức xạ từ mỗi lần quét CT, phân tích các khía cạnh của việc giảm liều lượng cần phải có nguyên tắc chỉ đạo của các nhà vậy lý học và bức xạ học. Hai điều cuối cùng nên tránh phải: sử dụng kiểm tra CT không cần thiết mà lại bỏ qua các nguy cơ tiềm tàng, hay đặt quá nhiều tầm quan trọng của các nguy cơ mà lại bỏ qua lợi ích to lớn của CT cao hơn các nguy cơ tiềm tàng. Khi liều lượng bức xạ trong mỗi lần kiểm tra được giảm với nhiều công nghệ mới, các nguy cơ liên quan cũng được giảm làm cải thiện hơn tỉ lệ giữa lợi ích và nguy cơ.