由于CT具有很高的密度分辨率且具有无组织重叠显像等优点, 使其在健康体检、疾病的早期诊断中使用越来越频繁, 这为特定疾病的临床诊断做出了巨大贡献, 但同时也增加了受检者的辐射剂量^[1]。联合国辐射效应科学委员会(UNSCEAR)(U NSCEAR.Sources and effects of ionizing radiation.Vol.Ⅰ: Sources, Vol.:Effects2000.8-10.)在其发表的报告中指出, CT检查是辐射剂量增加的主要原因, 其公众辐射剂量的贡献为34%^[2]。肺、鼻窦、骨组织等高对比组织, 在进行CT扫描时, 采用保持管电压不变, 降低管电流的低剂量扫描技术对图像质量影响较小, 因而对其临床使用价值的影响也较小^[3], 因此, 近年来低剂量肺部扫描技术在临床中被越来越广泛地应用, 也有较多的文献报道。但是低剂量X射线CT扫描中X射线的剂量有多大; 与常规剂量扫描相比剂量减少了多少; 以及对邻近组织的影响如何?这些问题并未有明确结论, 本文采用进口仿真人体模型, 对上述问题进行了探讨。

1 材料与方法 1.1 仪器和设备

飞利浦16排螺旋CT, 单排CT(Carino); 标准人人体模型(美国ART); FJ377型热释光剂量仪(北京261厂); LiF(Mg, Cu, P)粉末的个人剂量元件(自行灌装)等。

美国ART产标准人人体模型:标准人人体模型由32层组成, 每一层上分布有小孔, 用于放置热释光探测器。本次实验选用其中13层, 从第10层至第22层。在扫描定位前, 将剂量元件按ICRP60号出版物推荐的主要器官或组织的位置插入体模内预定孔中, 每层设置若干个测量点, 并对每个测量点进行编号, 如骨髓1~13, 左肺1~12, 右肺1~12, 肝1~12, 共49个测量点, 体模模型和部分层次的编号见图 1。

1.2 常规扫描和低剂量扫描采用技术参数

第一组:飞利浦16排螺旋CT:①常规扫描条件:120kV、200mAs、层厚5mm, 扫描部位:胸部肺器官及其邻照器官。②低剂量扫描条件:90kV、124mAs、层厚5mm, 扫描部位:胸部肺器官及其邻照器官。

第二组:单排CT(Carino):①常规扫描条件:120kV、300mAs、层厚10mm, 扫描部位:胸部肺器官及其邻照器官。②低剂量扫描条件:120kV、135mAs、层厚10mm, 扫描部位:胸部肺器官及其邻照器官。

1.3 质量控制

检测仪器型号、规格、技术指标符合国家标准, 且有计量部门定期检定证书。LiF(Mg, Cu, P)粉末的个人剂量元件, 使用前均对该批元件进行一致性选择, 选择时的精确度控制在±5%以内。只有经过一致性选择的同一批剂量元件才能使用同一个刻度因子。在扫描器官布放TLD粉末剂量计的相同位置, 适量放置由中国医学科学院放射医学研究所提供的TLD剂量计, 用作比对, 保证数据的准确性。

1.4 实验方法

在扫描前, 将剂量元件插入体模左右肺、胸骨、肝脏的预定孔中。分别用单排CT和16排CT, 并按设定的曝光条件对体模进行扫描, 依次取出剂量元件, 插入编号板孔内, 放入铅盒带回实验室测量。

剂量测定时将TLD管内的粉末分成三等份, 分别读数, 三个读数的均值乘以刻度因子即为实际受照剂量值。

1.5 统计学方法

采用SPSS13.0统计软件处理数据, 剂量以均数±标准差表示, 采用重复测量的方差分析和独立样本t检验, 重复测量分析时首先对数据进行球形对称检验, 如不符合球形对称, 则采用Greenhouse-Geisser进行ε校正系数来校正自由度。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 不同扫描方式下肺部各位点吸收剂量的比较(图 2, 图 3)

球形检验的统计量W=0.000, P=0.000, 拒绝球形假设, 所以需用ε校正系数来校正自由度, 本结果采用Greenhouse- Geisser矫正系数, 结果显示不同的照射部位之间差异具有显著意义(P < 0.0001)。照射部位和高低剂量的照射方法之间存在交互效应(P < 0.0001), 晶体位置和仪器之间存在交互效应(P左肺=0.002, P右肺=0.006)

2.2 不同扫描方式下骨髓的各位点吸收剂量的比较(图 4)

球形检验的统计量W=0.000, P=0.000, 拒绝球形假设, 所以需用ε校正系数来校正自由度, 本结果采用Greenhouse-Geisser矫正系数, 结果显示不同的照射部位之间差异具有显著意义(P < 0.0001)。照射部位和高低剂量的照射方法之间存在交互效应(P=0.021), 晶体位置和仪器之间存在交互效应(P =0.005)。

2.3 不同扫描方式下肝脏的各位点吸收剂量的比较(图 5)

球形检验的统计量W=0.000, P=0.000, 拒绝球形假设, 所以需用ε校正系数来校正自由度, 本结果采用Greenhouse-Geisser矫正系数, 结果显示不同的照射部位之间差异具有统计学意义(P < 0.000), 主要表现为下肝部的受照剂量显著降低。照射部位和高低剂量的照射方法中间不存在交互效应(p= 0.086), 晶体位置和仪器之间存在交互效应(P=0.02)。

3 讨论

对于患者来说, 医疗照射的最优化是指在不影响诊断质量的情况下, 合理降低患者的受照剂量。随着医疗技术的发展以及人们对健康要求的提高, 在健康体检中接受医疗照射的比例不断增加。一成不变的、传统的常规扫描方式已不再符合最优化的要求, 在许可范围内合理地降低患者的受照剂量已经成为辐射防护的一个研究热点。

CT检查时, 降低患者受照剂量的措施包括改变管电压或改变管电流。多数的学者已经证明, 成人胸部、鼻窦以及婴幼儿颅脑病变中, 应用在允许适当噪声的前提下, 降低管电流扫描所获得的图像质量信息完全可以满足诊断的要求^[4]。CynthiaHM^[5]研究表明, 在其他扫描参数维持不变的情况下, 当螺旋CT的管电流降低至20mAs时, 所获得的图像不影响肺部结节性病变的诊断, 其敏感性和特异性与常规剂量(200mAs)相比无统计学差异。因此本文也选择高低两组管电流的扫描方式来研究常规扫描和低剂量扫描两者在患者受照剂量上的差异。

CT扫描肺部时, 双侧肺部和胸骨骨髓在射线的直射线范围内, 受照剂量最大, 肝脏组织的受照情况比较特殊, 其在胸廓内的部分会受到直射线的作用, 而胸廓以外主要来自于直射线在体内的乱散射, 而乱散射是最大的无用照射, 如何降低正常组织的乱散射也是辐射防护研究的重点和难点, 因此本文分析了分别采用单排CT扫描和16排CT扫描条件下:左、右肺; 胸骨骨髓; 肝脏在常规剂量扫描和低剂量扫描时的受照剂量, 从而研究两种扫描方式对不同组织器官的影响。

首先我们分析了左右肺分别在常规扫描和低剂量扫描剂量的差异, 结果显示左右肺剂量分布差异无统计学意义(P> 0.05), 这表明体模被安放在CT球管出射射线垂直位置上, 且CT机球管的出射射线是符合出射射线参数要求的。

其次我们分析了常规剂量扫描和低剂量扫描情况下其剂量的差异。结果显示, 除肝脏组织外, 扫描方式和剂量元件位置之间存在交互作用, 这说明, 不同扫描方式在不同的剂量元件位置之间存在显著差异, 即常规扫描方式在各点的照射剂量显著高于低剂量扫描方式。而在肝脏组织扫描方式和剂量元件位置之间没有差异, 可能的原因是肝脏组织本身的受照分为两类, 即直射线的照射和乱散射的照射, 所以不同部位受照剂量的波动范围较大, 其次, 本次实验是重复四次的结果, 样本量小也可能是其中原因之一。

再者我们分析了16排CT扫描、单排CT扫描和各位点受照剂量之间的关系。结果显示, 在肺、肝病和骨髓等器官的扫描中, 16排CT和单排CT扫描和剂量元件位置之间存在交互作用, 这说明, 16排CT和单排CT扫描在剂量元件位置之间存在显著差异, 即16排CT扫描对机体的受照剂量显著降低, 进一步分析不同排数CT在不同扫描方式下剂量降低的程度可以看出, 16排CT在低剂量扫描情况下对机体的照射剂量仅为常规剂量扫描时的1/3, 而单排CT扫描情况下, 低剂量扫描为常规剂量扫描时的1/2, 这说明在采用16排CT时, 用低剂量扫描使患者的受照剂量降低的程度比单排CT更显著, 即采用16排CT扫描时, 低剂量扫描方式对患者提高的防护效价更高, 更应该值得推广。

总之, 通过上述的分析, 我们得出低剂量扫描方式对患者产生的受照剂量显著低于常规扫描, 值得在临床推广, 尤其是采用16排CT扫描时, 可以使患者获得到更多的防护。

我们要指出的是本实验是基于标准成人仿真体模完成的, 但是实际工作中, 摄片质量会受到受检者的人体密度(受性别、年龄、胖瘦程度等影响)和体厚等原因的影响, 因此在现实工作中, 放射卫生监管部门还应加强对放射性工作的职业能力培训, 使工作人员掌握和合理运用影响图像质量的各种参数, 从而在实际拍摄过程中能根据受检者检查的具体目的选择合适的低剂量扫描技术。