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一、设备系统的设计和性能的优化
设备是实现低剂量扫描的基础，厂家设计的扫描参数组合更多的是为了获得最佳空间分辨率、最佳密度分辨率和最佳信噪比。优化的系统设计是实现低剂量扫描的关键前提。X射线的几何探测效率直接同探测器的宽度成正比，而图像的分辨率则由探测器的宽度、X线管焦点的大小以及重组方法共同决定。为了达到最佳的成像效果和减低射线剂量，可以通过X线管的设计、准直器和不同的前置过滤器的使用、降低信号收集系统(DAS)中电子噪声、在扫描过程中进行实时的剂量调控来实现患者不同体位图像的一致性和不同患者之间图像的一致性(如三维自动毫安技术)等来进行优化。另外，通过消除噪声和伪影，尤其是提高软组织边缘锐利度的有效的图像过滤(包括重组图像的空间领域过滤和重组前原始数据过滤)可以减低剂量而不影响图像质量。
二、扫描参数优化.
由于患者的个体差异，个性化的扫描参数调整可以降低剂量。在临床实践中放射医师或技术员可以通过设定不同的扫描参数来减低射线剂量，包括增大螺距、降低管电压、降低管电流等。另外，常规横断面扫描时，射线剂量和扫描的层厚、层距相关。不同的图像后处理、重组算法和过滤技术也可以影响图像质量。选择适宜的扫描视野也可以减少不必要的射线剂量。
(一)增大螺距
X射线剂量和扫描中使用的螺距成反比。如果其他扫描条件不变，理论上认为螺距增大，剂量减低。但是单层和多层螺旋CT的螺距应用是不同的，在图像噪声保持一致的情况下，在单层CT上通过增大螺距来降低剂量是可行的，特别对儿童非常有效。然而，多层螺旋CT上增大螺距会自动增加毫安和噪声，层面敏感度轮廓曲线增宽使图像z轴的空间分辨率下降。因此，增大螺距降低剂量的方法，尤其在多层螺旋CT上的应用需要谨慎。
(二)降低管电压
X射线剂量和X线管的电压成平方反比关系。降低管电压会产生比降低管电流更多的噪声，如120 kV降低到80kV时，需要提高近4倍的管电流来保持同样的图像噪声水平。另外各种CT机型的电压相对固定，可选范围较小(一般设备上多为80、90或100、120、135或140kV设置)，因此降低管电压的方法远没有降低管电流在临床上常用。近年研究认为，低电压(80 kV)降低x线束能量加大了碘对比剂的强化程度(碘的K吸收界)，增加了血管和其周围组织的强化对比程度。对比度的增加放宽了对噪声或对比剂密度的要求，间接地减低了射线剂量或对比剂总量。所以在评估肺动脉栓塞等CT血管成像(CTA)检查时，提倡采用低电压扫描模式。低管电压技术也被推荐应用在对钙化的探测上，Thomas等应用80kV获得了和120kV同样的冠状动脉钙化积分准确率，并减低了57％的剂量。减低管电压也应用在小体型患者和儿童的检查中。JS8影像园XCTMR.com
(三)降低管电流
由于管电流易于修改并且降低剂量较为显著，所以成为最常用的降低剂量的方法。管电流降低的直接问题是增加图像噪声比，主要影响图像低对比分辨率，使低对比的细节显示困难。有研究显示，低剂量扫描方案与标准扫描方案对于肾结石的诊断价值没有区别，而剂量却可以减低40％-50％。必须指出的是，使用毫安值进行降低剂量的相对研究是非常有效的方法，但是由于患者体型大小和对X射线的吸收存在着很大差异，同样的毫安值对不同的患者将产生不同的噪声。临床中不宜用毫安绝对值作为标准，而应用图像质量如图像的噪声或对比噪声比作为标准来设立扫描条件。低噪声数能够提供质量较高的图像，但会增加患者的剂量；相反，高噪声是以牺牲图像质量的代价来减少剂量。尽管由于局部所需管电流受最大管电流的限制而使局部图像噪声增加，但整个图像的质量会和固定电流扫描时相仿。所以，扫描参数必须按照患者体型情况(例如体重)来进行调整。
从1981年Haaga等尝试使用不同的管电流来降低剂量开始，基于患者体型尺寸的自动管电流调节技术(automatic：tube current modulation，ATCM)逐渐成为减低剂量的临床应用主流。由于在非圆形横断面上各个方向上的X射线衰减量是不同的，ATCM技术根据扫描过程中患者的体积、身体各部位的衰减特性，在不影响图像质量的情况下沿X-Y轴(角度调节)或Z轴(长轴调节)进行管电流自动调节来降低曝光剂量。
1.角度(X-Y轴)管电流调节技术：非圆形的解剖横断面上的摄影角度不同，X射线衰减则不同。高衰减摄影方向的图像噪声决定了整个图像的噪声。角度调节技术的原理就是计算机根据定位像上(侧位和前后位)结构密度和感兴趣区域在低衰减投射角度自动调节减低管电流。最新的角度调节方法是在线的，实时、适应解剖的管电流调节机制。使用角度调节技术可以减少剂量26％～43％，并可以根据体重来有效调整儿童曝光量；在成人CT扫描中对头、颈、胸、骨盆及四肢等几个部位使用在线调节角度技术，可以使毫安数降低15％～50％。
2.长轴(Z轴)管电流调节技术：Z轴管电流调节技术与角度调节技术有所不同。它是依据患者定位像所获得摄影数据和由以往经验或标准技术所预定噪声系数来共同调节管电流，能够让使用者根据噪声数据选择合适的X线噪声量并在重组图像上得以体现。在特定的Z轴位置上预定的X线噪声数值是根据来自于使用多项系数的定位像获得的摄影面积和椭圆比例计算得到的。这个噪声值大约等同于模型均匀图像中心区域的噪声标准偏差。
考虑到噪声、技术与选择数据之间的不同，Z轴调节技术的应用需要预设噪声值和选择管电流设置范围(最大和最小的毫安)，不同设备计算和使用的噪声也不同。值得注意的是，管电流值一般会受患者体型影响，噪声值和管电流范围也会影响图像质量和患者的曝光剂量，两个因素必须慎重选择。Kalra等胸部扫描在噪音指数12.5时Z轴调节技术的管电流减低26％，颈部CT扫描噪音指数为10时剂量减低33％；腹、盆腔管电流平均降低33％。Z轴调节技术获得了可接受的主观图像噪声和诊断率，但也同时增加了客观图像噪声。
3.角度一长轴管电流联合调节技术：角度和长轴(X、Y和Z轴)结合的管电流调节技术涉及旋转和沿患者长轴方向(例如从前后到左右、从肩到腹)管电流的不同调节。这是一种前瞻性的、全面的三维剂量调控技术，该技术在扫描过程中，根据患者体形在X、Y、Z三个轴上的变化，自动精准地调节相应的毫安量以达到一致的图像质量。从而实现在成人和儿童的容积扫描过程中最大限度地减少无效剂量。个性化实时动态曝光剂量调节利用前期(90度前)的扫描数据来判断将要被扫描的部位的大小，能够提供完全自动的实时技术和基于解剖部位的剂量调控。这种技术不需要定位扫描的数据，相对简单，但也存在信息上的滞后效应。Rizzo等发现联合角度与Z轴调节技术较单独使用固定管电流或单独使用角度调节技术降低剂量42％～44％，并保证图像的诊断接受率。Graser等对筛选结肠息肉患者的研究结果也显示，使用X、Y、Z轴管电流调节扫描放射剂量降低33％～35％。
4.ATCM技术的局限性：不同的自动管电流调节技术也有其局限性，角度调节技术的使用者不得不主观地选择一个有效毫安秒，如果在肥胖患者选择了过高的有效毫安秒可能会导致较长的扫描时间。Z轴调节技术的局限性在于如何选择合适的噪声指数，因为噪声指数的选择是基于患者年龄、体型和临床需要来确定，尽管厂家会提供参考值，但在临床实践中仍需探索使用。
三、实施低剂量CT的临床可行性研究
1981年Rfiegsegger等最早提出应用低剂量CT技术对骨小梁的数目进行定量分析，Lfinnebank等在1986年提出应用低剂量CT来评估儿童髋关节疾病，Naidich等于1990年首先提出了胸部低剂量CT的概念，由此低剂量CT逐步应用于临床。由于密度分辨率受量子噪声的影响，辐射剂量下降，图像的信噪比降低，使低对比分辨率的细节显示较困难，而对高对比器官如肺、颞骨、鼻窦的影响较小，因而高对比器官的低剂量CT扫描在临床应用更为广泛。
(一)肺部和气道
肺部病变的发现依赖于病变与周围正常肺组织的对比和影像的噪声水平。因此，对于低密度病变，其在肺组织中的显示要比在实质性脏器中的显示明显，并且不易受影像噪声影响。在一定范围内降低剂量后胸部扫描图像质量的降低主要是由纵隔大血管和胸壁软组织对比度降低引起。
基于早期几种肺内结节的基础模拟研究，肺部低剂量CT临床应用主要集中在对肺癌的早期筛选，特别是肺内小结节的识别、定性诊断和定期追踪。大多数的研究表明，对于<5 mm的结节目前没有统一定论，如果剂量过低，容易漏掉这种小结节；5-10 mm的结节，低剂量CT有一定的可靠性；>10 mm的结节，低剂量一般和正常剂量的检出率无区别。一般认为，20～50mAs为探测肺结节的适宜参数，过低剂量要谨慎应用，hoh等认为低于20 mAs会降低结节探测率导致漏诊，最小的管电流随部位不同而异，上肺野为20 mAs，中肺野为12 mAs，下肺野为18 mAs。另外在对胸部肿瘤、肺间质病变、感染性疾病、肺损伤、石棉肺的定期体查等方面认为17.5—70.0 mAs较为适宜。JS8影像园XCTMR.com
螺旋CT低剂量扫描结合后处理技术，已成为诊断气道病变的新手段，主要应用于中央型肺癌、气管型结核等导致的气管狭窄、堵塞等病变，以及儿童支气管异物的评估。有学者认为管电流对中央气道三维重组图像质量的影响小，剂量降低近80％。
(二)心脏JS8影像园
由于辐射剂量和螺旋扫描中的螺距成反比，而常规的心脏成像使用小螺距扫描模式(螺距0.2-0.3)，心脏扫描的辐射剂量相对比较高。在心脏成像中有一系列方法来降低患者剂量，包括使用心电图(ECG)调控电流，心脏前置过滤器、软件过滤来降低心脏成像的剂量，例如在心脏扫描的收缩期降低管电流，总剂量会降低50％左右。最新的横断面扫描(或电子束扫描模式)在低于1 mSv的条件下获取优良的心脏冠状动脉图像也开始在临床应用。Hausleiter等认为冠状动脉成像中使用或不使用ECG调制技术的剂量分别为9.4和21.4 mSv。Herzog等提出管电流调节技术和低电压结合可以成为适宜的儿童心血管CT扫描序列。Husmann等最先报道应用64层CT低剂量心电前门控技术冠状动脉成像可以在心率<63次／min的情况下，1.1～3.0 mSv就获得93％的诊断率或99％的冠状动脉节段显示率。
(三)颅脑
国外学者在头颅CT低剂量的研究主要在于评估儿童脑室分流术、颅缝闭锁等方面；Smith等进行的回顾性研究发现，常规头颅CT剂量容积指数(CTDIvol)减少60.9％，其中z轴技术减低50.4％，X-Y-Z轴联合技术减低22.4％。应用任何一种ATCM技术均没有影响图像质量。
(四)五官JS8影像园
由于颞骨解剖结构细小而复杂，只有亚毫米层厚和大重组矩阵才能满足诊断需要。对于追求空间分辨率的颞骨扫描，适当降低扫描条件虽然会在一定程度上影响图像的密度分辨率，但不会对图像的空间分辨率产生影响，因此，颞骨低剂量CT扫描在理论上是可行的。
鼻窦病变主要是以黏膜增生、肥厚等炎症性病变为主(特别是儿童及青少年)，这使在有良好自然对比度的鼻窦区行低剂量扫描(60 mAs)成为可能。Brem等通过模拟增加噪声的方法后认为≤67 mAs为评估骨性结构最低剂量，≤134 mAs可以评估视神经和下直肌。
(五)腹部和盆腔
由于腹部和盆腔脏器间密度差较小，组织本身对比不明显，对腹部低剂量的研究主要集中在对泌尿系统结石、腹部脂肪组织、阑尾以及结肠CT造影等方面。Cohnen等提出极低剂量结肠CT检查(10 mAs，CTDIvol0.94 mGy)仍可以发现82％直径>5 mm的息肉。Dion等认为标准腹部CT图像对于较瘦的成年患者和儿童，降低剂量可以使用低电压的方式代替使用降低管电流方式，并且联合降低剂量的软件共同使用效果更佳。
最后需要说明的是，在进行低剂量CT的科研和临床应用中，要进行合理的科研设计，并充分的考虑医学伦理学的要求，例如最有说服力的是对同一患者直接进行低剂量CT和常规剂量CT的图像对比，但是这种设计只能在随访中体现，而不应该对同一患者同时进行2次不同剂量的检查。通过计算机软件把噪声加到常规剂量CT图像上来获得模拟低剂量CT图像的方法已成为一种有效的临床前期的研究方法，这可以避免直接在患者进行低剂量的试验。合理应用低剂量使之产生的图像能满足临床诊断，对低剂量CT和常规剂量CT的图像质量或诊断接受率的比较成为评估低剂量CT应用可行性的主要方面。图像质量受到组织结构的显示程度、噪声水平和伪影等影响，对于常规剂量和低剂量图像质量的评估方法多采用评分制来进行评定。但是必须指出的是，诊断接受率的评估比图像质量的整体评估更为重要，大多数时候低剂量CT图像质量的评分会较低，但只需要在低剂量的CT图像上获得与常规剂量同样的诊断接受效果就应该被认为符合临床应用。目前低剂量的图像质量评估还处于尝试阶段，大部分的研究表明常规剂量和低剂量的CT在对疾病的探测上差异无统计学意义，然而，Mayo等却认为单纯降低管电流(40或100 mAs)明显降低了疾病的探测率，可能会导致诊断准确性的降低，这个结果与很多学者的研究完全不同。所以，正因为设备、患者个体、所患疾病等方面的差异，各部位、各系统疾病的低剂量CT扫描，乃至图像质量的评估均缺乏临床一致性接受的标准。临床应用中观念上的改变给降低x射线剂量提供了一个更广阔的前景。
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