X射线计算机体层摄影装置(CT)在我国的应用日益普及。据1998年10月进行的不完全统计, 我国已投入运行的CT机达3500余台, 而且以每年约300台的速度增加。与欧美等经济发达国家不同, 我国CT机配置种类繁多, 更新速度较慢, 新式的螺旋CT在大中型医院竞相配备, 80年代生产、近年引进的“二手”CT仍约占基层医院总台数的二分之一。各类CT扫描的大量应用必将使国民的集体剂量负担明显增加。因此适当控制CT检查的频度, 在保证影像质量的前提下降低患者的受照剂量, 已成为当前辐射防护研究的新课题。

剂量指数(CTDI)与多层扫描平均剂量(MSAD)均为表征受检者剂量的性能参数, 在多数照射和测量实践中由于采用的断层厚度(T)与断层间隔(I)相同, 此时的多层扫描平均剂量在数值上等同于剂量指数。国际原子能机构(IAEA)等组织1997年出版的《国际电离辐射防护和辐射源安全的基本标准》^[1] (IBSS)为不同种类的医疗照射推荐了指导水平, CT检查MSAD的指导水平为50mGy。为了掌握不同种类CT机的剂量水平并为制定有关管理标准提供依据, 本文使用美国医学物理学家协会(AAPM)第39号报告^[2]、国际电工委员会标准(IEC60601-2-44/ Ed.1)^[3]推荐或规定的方法对不同厂家生产、近年安装的7种新型CT机进行了测试, 对测试或收集到约757台包括“二手”CT在内的CTDI测试数据进行了分析, 并就IBSS标准在我国的适用性等问题进行了探讨。

1 材料与方法 1.1 检测对象

7台新型号CT机分别由GE、东芝、岛津、西门子、皮克、爱尔森、飞利浦等7家公司生产, 近1-2年内分别在北京、广州、哈尔滨、石家庄等市的医疗机构安装使用, 检测前经过生产厂家技术人员的严格调试, 检测结果反映该装置的最佳状态; 其它检测对象的生产厂家除上述7家外, 还有日立、EMI等公司, 分属近40种型号, 安装使用时间从85年到96年, 检测前一般由使用单位自行调试, 检测结果反映设备的通常运行状态。

1.2 检测工具

使用美国Victoreen公司生产的CT检测装置进行检测:660-6型笔型CT专用电离室, 其灵敏长度为100mm; 660-1型剂量读数装置; 76-414型头部剂量模体, 直径160mm; 76-415型体部剂量模体, 直径320mm; 两种模体均在与柱面平行的中心位置开有13mm圆孔, 放置电离室后用于测定中心点剂量; 距边缘10mm处对称开有4个同直径圆孔, 放置电离室后用于测量表面剂量。

1.3 实验方法 1.3.1 测量

7台新型号CT机测定前预先通知生产厂家派技术人员到现场按照出厂标准进行调试。按照文献^[2、3]推荐的方法进行扫描和测量。扫描条件:电压约120kV, 层厚10mm, 层间隔10mm, 其它参数采用头部或体部最常用的条件分别测定头部剂量与体部剂量, 两者均测量模体中心点(中心剂量)及边缘4个点, 每点测量3次, 取其算术平均值作为该点测量结果。边缘4点的平均值称为表面剂量。其它普通CT机仅测定头部剂量, 取中心点测量结果作为该机的剂量指数。

1.3.2 数据处理

本文采用如下定义计算CTDI:沿垂直于断层平面从-50mm到+50mm对剂量曲线部分, 除以标称层厚与单次扫描层数N的乘积^[3], 即:

式中:T为标称层厚; N为每次扫描产生的断层数, 对单次扫描此值取1;D(z)为模体内沿垂直于断层平面直线积分区域内z点的吸收剂量。

上述定义与过去沿用的定义^{[2, 4, 5]}不同之处在于, 积分区间由-70mm到+70mm改为-50mm到+ 50mm; 与目前普通应用的100mm电离室的灵敏长度相同, 测量结果无需校正即可用于计算。

CTDI测量结果用有机玻璃体内的吸收剂量表示:

式中:D为剂量指数, mGy; H为经温度、气压等修正后的剂量仪读数; F为在120kV扫描条件下(有效能量70keV), 将照射量(R)转换为有机玻璃模体内吸收剂量的转换因子。

1.3.3 质量控制

剂量测量系统及模体为1996年以后购置, 按有关要求^[6]经三台比对及与瑞典RTI公司产PMX- Ⅲ、SOLIDOSE400型剂量仪比对, 全部装置测量结果在5%以内符合。

2 结果和讨论 2.1 新型CT机的剂量水平

7种新型CT机的型号、头部及体部检测结果见表 1。

在常规扫描条件下, 受检7台CT机的头部中心剂量指数范围在26~67mGy, 均值为46mGy; 体部中心剂量范围为8.0~19mGy, 均值为13mGy。剂量指数与多种扫描条件有关, 影响最大的是管电流、扫描时间。为便于在相近扫描条件下进行比较, 表 1还列出了每100mAs的剂量水平, 从头部检测结果来看, 皮克PQ5000V的CT机剂量最高, 而爱尔森CTTWIN、飞利浦TOMOSCANAV/E1与GEHISPEEDCT/I三种机型最低, 均为11mGy/100mAs。

7种新型CT机在本次测量条件下, 有4种型号达到了IBSS标准的推荐的指导水平, 而CT- 7000TX、TOMOSCANAV/E1与PQ5000V三种型号CT机的剂量指数超过了50mGy。

新型CT机代表了CT机的发展趋势, 尽管降低剂量已成为放射学界和放射防护界共同关心的问题, 不少生产厂家也都声称采取了包括使用高效探测器等措施, 但测量结果表明这些措施尚未完全实用化, 近半数CT机仍不符合IBSS标准推荐的指导水平要求。

2.2 新旧装置的剂量水平比较

医疗机构使用的国外或其它单位已经使用过的CT机一般称为二手机, 二手机在医疗卫生机构特别是基层医院占有较大比例。在沿海开放省份约占二分之一, 内陆省份及经济欠发达地区已达三分之二, 本文测试或收集到152台二手机的CTDI测试数据列于表 2, 同表述列出了表 1中新型CT机的统计数据, 以资比较。

比较结果表明, 二手机的剂量指数远低于新装置。这是因为使用单位多为基层医院, 为了延长X射线管的使用寿命, 多数单位降低了使用条件, 虽然旧装置从剂量指数上分析多数可以达到IBSS标准要求, 但使用过低的扫描条件往往降低了CT机的空间分辨力及低对比度分辨力等性能指标, 影响到影像的诊断质量。

2.3 总体剂量指数分布

对757台各种类型新旧CT机的测量结果进行统计分析, 剂量指数平均值为35.9mGy。不同剂量指数区间的台数分布如附图。

如附图所示, 大部分CT机的剂量指数分布在20~ 50mGy, 约占总台数的83%。低于10mGy者仅7台; 而高于50mGy者(图中带斜线者)69台, 占总台数的9%。

2.4 IBSS标准的适用性

IAEA等6个国际组织对CT多层扫描平均剂量(MSAD)的推荐水平为50mGy, 在检测中由于层厚和间隔相等, MSAD在数值上等同于CTDI^[7], 由对图1的分析可知, 757台CT机中91%的CT机符合推荐水平要求。因此, 从总体应用状况来看, IBSS标准的推荐水平在我国是适用的。

从7台新型CT机中有3台超过了50mGy的指导水平。在使用CT装置检查的照射实践中, 剂量学指标首先应服从于影像质量保证要求。随着CT机日益向功能化发展; 在某些特殊的诊断中需要较大剂量的照射, 应被视为允许的。IBSS标准中指出:如果可靠的临床判断指明要求采用大的照射, 则可以灵活地加以应用^[1]。因此, 我国在制定相关标准和法规时应与IBSS同样将50mGy定为指导水平, 不应定为强制执行的剂量限值。

此外, 为了满足影像质量保证的要求, 仅仅给出指导水平的上限是不够的, 过低的剂量将严重影响空间分辨力及低对比度分辨力等性能指标。从剂量分布数据并结合临床照片评估结果分析, 剂量指数应保持在20~50mGy为宜。

(徐家兴教授、章宗穆教授、李铁教授、吴毅教授等参加部分工作并给予指导, 以周连江、王黎云等教授为首的检测组提供了部分数据, 谨此致谢。)