自1973年CT诞生以来, 已被广泛地应用于医学临床诊断中。然而CT检查给予病人所带来的辐射剂量一直是人们所关注的问题, 这个问题主要是来源于CT扫描断层上和垂直于断层方向上辐射剂量分布的不均匀性, 以及扫描层厚度、扫描层数和扫描间距等众多因素的影响。为评价CT检查过程中病人所受剂量, 测定CT装置在不同扫描条件下的CT剂量学指数(CTDI)是非常重要的。

1 材料与方法

CT剂量学指数是指CT单层扫描沿CT旋转轴向的剂量积分除以CT装置的扫描层厚度。即:

(1)

式中, CTDI代表CT剂量学指数, 其单位为mGy, D(Z)是CT旋转轴上不同位置上的空气吸收剂量, dz是CT旋转轴上的位置, T是CT扫描装置的名义扫描厚度。

为确定出CT扫描装置在不同扫描层厚度的CT剂量学指数, 首先要测量出CT装置在不同扫描条件下不同扫描层厚的单层中心轴剂量曲线, 测量中心轴剂量曲线一个简便的方法是使用一组热释光元件测量CT旋转轴上X线束中心区域位置上的剂量分布, 再由中心轴剂量曲线推算出CT剂量学指数。即:

(2)

式中, D_i是第i个热释光元件测得的第i位置上的剂量, t是热释光元件的厚度。

(1) 式是CTDI的严格定义, 在计算中必须已知D(Z)在CT旋转轴上的分布函数。(2)式中当t趋近无限小时(2)式等效于(1)式。所以在实际计算中常常用(2)式表示CTDI。((2)式也是CTDI的一种定义公式)

测量元件选用中国人民解放军防化研究院研制的固体Li F(Mg, Cu, P)热释光元件, 元件经筛选后使其分散度在5%之内做为一组, 测量前使用标准X线源进行刻度。元件的测读选用FJ— 377型热释光剂量仪。测量时将一组热释光元件垂直插放在园管槽中, 使园管轴心处于CT旋转轴上, 园管槽中心正对于X线束。为减少散射, 测试用园管由塑料材料制成。当扫描层厚度小于等于5mm时选用15片热释光元件做一组; 扫描层厚度大于5mm时选用25片热释光元件。典型单层中心轴剂量曲线如图 1所示。为消除相同CT扫描装置mAs对其CT剂量学指数的影响, 通过图 1并根据CT剂量学指数的定义推算出CT扫描装置在不同扫描层厚下单位mAs的CT剂量学指数, 如图 2所示。

2 结果与讨论

从测量的中心轴剂量曲线上可以看出, CT装置X线束剂量分布远远超出扫描层厚, 特别是对薄层扫描, 单层中心轴峰值剂量不能很好的代表扫描层上的总体剂量水平。而CT剂量学指数被认为是X线束被完美准直后均匀分布在名义层厚上的峰值剂量, 因此CT剂量学指数是用来描述CT装置输出量的最佳辐射量。

我们对10种机型在不同扫描厚下的CT剂量学指数的进行了测定。结果显示CT剂量学指数随扫描层厚的改变而明显变化。我们在所选取的CT型号中测定的CT剂量学指数其值分布范围在0. 081到0.344mGy /mAs之间, 和P. C Shrimpton等人报道的结果基本上一致^〔1〕。

CT剂量学指数不仅是用来描述CT单层扫描中心轴剂量水平, 更重要的是利用它来计算出CT多层扫描过程中病人所受的辐射剂量。通过对CT剂量学指数的测定, 并利用N RPB给出的CT器官剂量归一化转换因子, 结合蒙特一卡罗CT扫描数学人体模型, 我们将计算出10种常规CT检查过程中病人所受的器官剂量、有效剂量当量及有效剂量。