据UNSCEAR2000年报告, 0~15岁的儿童可占全部CT检查的6%^[1]。鉴于儿童CT检查频率增加、相对于成年人的高辐射敏感性(10倍以上)及更长的期望寿命, 使得儿童CT检查所致辐射危害已日益受到公众关注。国际放射防护委员会1990年建议书主张有效剂量E可较为恰当地表征电离辐射对人体的危害^[2], 但目前国内对CT应用调查仅限于CTDI记录水平和应用状况调查, 专门针对儿童CT检查进行剂量研究尚很少^[3], 为此, 我们对儿童CT扫描所致有效剂量进行了估算, 以便更好地评价儿童CT扫描所致危害, 促进其合理化应用。

1 剂量测量 1.1 测量仪器

① 660型CT剂量仪、100mm笔形电离室、标准头部(直径为16cm)及体部模体(直径为32cm), 美国VIC- TOREEN公司生产。②西门子SOMATOM欢悦单排螺旋CT机。

1.2 测试方法与步骤 1.2.1 儿童CT检查剂量指数(CTDI)的测量

将体模中心轴置于CT装置旋转轴上, 使体模中心对准X射线束, 再将笔形CT电离室插放到体模中心孔, 在测量中不用的孔要插入与测试体模相同的材料插件, 按不同年龄段(0 < ~≤6月, 6月< ~ ≤3岁, 3岁 < ~≤6岁, 6岁 < ~≤15岁)分组, 根据不同扫描部位(如头、胸、腹)的实际检查条件做360度旋转单层扫描, 记录其CT剂量指数(CTDI), 在相同条件下再对该层面做。两次单层扫描, 记录读数; 然后将电离室探头按顺时针顺序依次插入体模距表层1cm深度的4个圆孔处, 分别测量这几处的剂量, 测量条件同前, 每个位置扫描3次, 记录读数。

1.2.2 有效剂量(E)估算

通过CTDI计算得到加权CTDI(CT- DIw)和剂量长度乘积(DLP), 利用DLP与有效剂量E之间的相关性和线性关系, 根据欧盟CT质量标准给出的由DLP估算有效剂量(E)的转换系数^[4], 估算不同扫描部位的有效剂量。上述剂量是根据成人的转换系数得到的, 由于儿童与成人的差异, 相同的扫描条件所受的E亦不同。英国的CT影像评价中心根据不同尺寸的模体研究了不同年龄段对剂量的影响, 并给出了相对于成人的归一化系数^[5], 因此可以通过内插的方法得到任意年龄的转换系数, 从而可估算儿童任意年龄的剂量, 进而根据实际检查人次数估算集体剂量。其相关计算公式如下:

(1)

(2)

式中:N:X射线管在单次轴扫描时产生的体层切片的数目; T层厚, 以mm为单位; n:以mAs为单位标准化计算CTDI值, 通常以100mAs为一计算单位; 加权CTDI, 即:

(3)

剂量长度乘积DLP, 即:

(4)

式中:i:扫描序列; Ci:各自的mAs值; Ni:扫描层数或圈数; Ti:各自的层厚。

(5)

式中:E:有效剂量, 单位为mSv; η_adults:DLP估算E的转换系数, 单位为mSv/mGy·cm; η_children:不同年龄组儿童相对于成人的归一化系数; DLP:剂量长度乘积, 单位为mGy·cm。

2 测试结果与分析

不同年龄、不同部位儿童CT扫描有效剂量估算, 见表 1。

本研究结果表明, 儿童CT扫描有效剂量值已达到年自然本底辐射的数量级(3mSv), 且随着年龄的增加, 其有效剂量的变化趋势是不断增加的, 提示其条件设置相对合理, 但前提是严格按所规定的条件进行扫描。对于不同扫描部位的估算结果, 可以看出, 尽管头部CTDI及DLP相对较高, 但有效剂量的结果却是腹部及骨盆部位最高, 这主要是由于腹部及骨盆处所含的辐射敏感器官较多有关; 另外, 相比国外类似研究结果^{[6, 7]}, 本次研究结果明显较低, 这可能主要是由于该医院所使用的CT机是儿童CT检查专用机型, 配备了专用儿童软件, 针对儿童的特点设置了适当的扫描条件有关。

3 讨论

DLP与E之间存在着明显的相关关系, 并且他们之间的转换系数在不同设备之间是相似的。欧盟建议由DLP推算病人的有效剂量。这种方法由CTDI和扫描长度估计DLP, 然后乘以特定部位的转换系数来估算有效剂量。需要注意的是, 此类研究结果均是在对大量病人以及不同的检查条件和CT机所作的测量结果的平均, 欧共体提供的转换系数是否适合所有的机型, 还待在今后的研究中进一步证实, 而且它只适合于大规模调查剂量的粗略估计, 不适合于针对个体剂量的精确估算。显然这种方法不是针对个体, 甚至没有考虑不同的检查条件, 但CTDI在实际中很容易得到, 因此这种方法提供了估算有效剂量的简便方法, 特别适用于群体剂量调查。

儿童CT检查所受剂量相对于成人有其特殊性, 主要表现为相同的扫描条件所致剂量较成人为高, 这主要与X射线在组织中的物理学特性有关。射线照射组织必然受到衰减, 因此不同深度的各点必然沉积一定的剂量。对于CT, 扫描架与X射线束是旋转的, 因此射线可以来自于各个方向照射组织, 造成衰减的不同。如果受照组织体积小, 则射线到达相同深度的某点处被衰减的程度小, 因此, 相同的CT扫描条件, 体积小的儿童所受剂量明显高于成人。

同样, 根据相对于成人的归一化系数计算得出的儿童CT有效剂量也只适用于群体剂量调查。儿童相对于成人的归一化系数的研究, 还有待扩展CT机型进行更深入地研究。

值得注意的是有效剂量的概念并未考虑儿童较高的辐射敏感性及较长的预期寿命的影响, 因此对于儿童辐射危险度的评价, 有效剂量存在一定的局限性。