自从1973年的最初使用以来, CT在放射诊断中的使用日益广泛, 有些部位的检查已经列入常规体检项目中, 接受照射的受检查者与患者日益增多, 它在带给人们清晰、准确、便利的医学诊断信息的同时, 受检查者与患者的辐射防护问题越来越引起世界各国的普遍关注。根据联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)的报告, 医疗照射是公众所受电离辐射的最大人工来源。医疗照射防护已成为涉及所有公众成员及其后代的重要公共卫生问题。多个权威组织均出版各自的标准和报告书, 欧盟更将其与介入放射和放射治疗列为一类, 同属病人的高剂量应用, 并在法律上要求对病人的剂量进行评估^[1]。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》(IBSS)对CT受检者推荐了剂量指导水平:头部为50mGy, 腰椎为35mGy, 腹部为25mGy^[2]。甲状腺、性腺是电离辐射的敏感器官, 过量照射会产生远期不良后果。医学统计证明:甲状腺累计受照剂量达0.2mGy以上时, 可引起放射性甲状腺良性结节、慢性放射性甲状腺炎、放射性甲状腺功能减退甚至急性放射性甲状腺炎^[3]。0.1 ~ 0.2 mGy对性腺的照射可有效地产生发生学上的异常(畸形)^[4]。因此对距离CT扫描部位较近的重要射线敏感器官:甲状腺、性腺的屏蔽防护就显得尤为重要。

1 X射线照射产生辐射效应的类型

X射线的辐射效应主要有两类:随机性效应和确定性效应。

1.1 随机性效应

随机性效应(stoachastic effect)其发生的几率与辐射剂量间存在线性无阈值关系的辐射效应。但产生辐射效应的严重程度与剂量无关。如图 1中曲线A所示:存在极限点a, 大于a点的剂量能够产生效应, 并且产生效应的几率随剂量的增加线性上升; 但小于a点的剂量可能产生辐射效应, 也可能不产生, 没有确定的阈值。这就意味着, 很小量的辐射都存在产生随机性效应的可能性。典型的随机性效应导致的辐射伤害包括:癌症、基因突变等。

1.2 确定性效应

确定性效应(deterministiceffect)只有当生物组织或器官接受到超过某一阈值的剂量时才产生的辐射效应。达到阈值后, 辐射损伤程度随剂量的增加而严重。如图 1中曲线B, 存在确定的阈值点b, 在b点以下的剂量不会产生辐射效应, 超过b点的剂量会产生辐射效应。典型的确定性效应导致的辐射伤害包括脱发、皮肤溃烂等^[5]。

2 CT辐射对人体的影响与CT剂量的关系

根据美国医学调查, 美国在每年的CT检查数量从接近1980年的360万, 到1990年的1330万, 再到1998年的3 300万, CT检查已占全部放射学检查的13%, 估计CT检查的辐射剂量接近所有集体剂量的30%^[6]。作为对比, 在英国CT在所有应用辐射检查中只占4%, 但其辐射剂量的比例却占所有辐射剂量的40%以上^{[7, 8]}。在我国仅各类型X射线CT机已达到了4 760台(绝对数居世界各国第三位)。

不仅CT检查数量大大增加, 而且检查技术能力也在显著地提高, 在经历数次技术创新, 如滑环CT、螺旋CT以及多层螺旋CT(MSCT)等, 与X射线平片相比, 明显提高了疾病的检出能力, 但其放射剂量也明显高于X射线平片。更不容忽视的是, 儿童对放射线影像的灵敏度是中年人的10倍多, 女孩比男孩更敏感。一个小小的风险(0.35%)在大量的检查(270万/ a)成倍增加的情况下, 于是个体患癌症的小风险成为令人关注的大的公众健康问题^[9]。当今, 由于螺旋CT和多层螺旋CT的潜在的高辐射剂量, 放射工作者应认识到CT辐射的危害性, 并且在实际工作中在获得满意的医学影像信息时应尽可能降低病人受到的来自CT的辐射。

3 CT辐射剂量测量与病人所受剂量评价

在CT检查中, 暴露于射线的条件是不同于传统的X射线检查的, 因而, 一种特别的技术被用以详细的评价病人所受的来自于CT检查的辐射剂量。许多不同的测量方法被报道, 利用一系列的方式去描述或表征由CT扫描仪释放的辐射剂量。CT辐射剂量的测量与评价, 是CT设备质量保证(QA)计划的重要组成部分, 其目的在于及时发现造成病人剂量过高的原因, 力求在保证影像质量的前提下减少不必要的辐射。国外在20世纪80年代中期便开展此项研究, 并建立一项标准化程序。据文献报道, 对CT剂量的评价一般采用以下指标。

3.1 CT剂量指数(CTDI)

CTDI是指在临床常规条件下当系统对一个组织层面做单层扫描时电离室测定的剂量; 国际电工委员会(IEC)将CTDI(计算机断层扫描成像剂量指数)作为衡量CT辐射剂量的指标并要求对此进行质量控制。

CT剂量指数(CTDI)与多层扫描平均剂量(MSAD)均为表征受检查者剂量的性能参数, 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^[10]。IBSS^[2]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。从总体应用状况来看, IBSS标准的推荐水平在我国是适用的。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^[2]。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像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图像评估结果分析, 剂量指数应保持在20 ~ 50mGy为宜。

3.2 多/单层剂量比

是指多层连续扫描时期中的一个层面的累积剂量与单次扫描时投射到该层面的剂量之比(Dm/Ds), 通过照射量比来测定。

3.3 权重CT剂量学指数(CTDI_w)和剂量长度乘积(DLP)

通常人们采用器官剂量和有效剂量来评价病人所受剂量, 并将有效剂量做为评价辐射随机效应危险度指数。为了得到CT检查病人的器官剂量和有效剂量, 人们通常采用两种方法, 一是使用人体等效体模和热释光剂量计(TLD)直接测量出组织或器官剂量; 另一种是基于测量的CT剂量学指数(CTDI)并利用归一器官剂量转换因子计算出组织或器官的剂量。针对这一情形, 人们提出了权重CT剂量学指数(CTDI_w)和剂量长度乘积(DLP)来估算CT检查病人的器官剂量和有效剂量^{[11, 12]}。贾明轩等^[13]研究认为CTDI_w和器官剂量相差不大, 所以, 在病人的辐射防护上, 可直接采用CTDI_w估算CT扫描区域的组织或器官的吸收剂量。DLP和有效剂量具有很好的相关性, 并且呈线性关系。由于有效剂量和辐射随机效应呈线性正比关系, 所以采用DLP评价CT扫描过程中病人辐射随机效应危险度具有非常重要的意义。

4 CT检查中病人的甲状腺、性腺的防护

CT扫描时尽管射线的发出与接受部均设有遮光器, 严格限制着发出射线在选定的宽度范围内, 但扫描野外仍有较大的散射线量可以检测到^[14]。根据国际放射防护委员会(ICRP)提供的《人体各组织及器官的辐射效应危险度和权重因子》数据推算:每一个单位Sv的射线照射其致癌机率效应为4.4%。胸部和腹部CT检查的平均有效剂量的范围是6 ~ 27mSv^[15], 相比之下常规CT检查头部的平均有效剂量的范围是0.7 ~ 2.8 mSv^[16], 比前者低, 但在另一方面, 头部CT检查占所有CT检查的36%(在德国), 头部CT扫描的平均有效剂量是传统头部摄影的平均有效剂量的20 ~ 90倍。Price等曾在一单排探测器CT扫描仪上用体模检测一包绕状的男性性腺防护装置, 它可就直接辐射和散射线对性腺加以防护, 国内对多排螺旋CT的常规临床使用中的性腺防护的相关报道较少。傅强等就头部CT扫描时防护围脖对减少甲状腺的辐射剂量进行了评估^[14]。随着螺旋CT在临床应用的引入, CT研究者认为CT数量总体上会进一步增加, 显然, 那些不会影响诊断图像质量的降低辐射剂量的简便易行的方法将会被广泛应用。

总之, 随着现代医学对影像检查要求的日趋增加, 公众接受辐射检查的机率不断加大, 对检查造成的累加射线剂量及对人体可能造成的危害已成为公众极为关心的问题, 因此对占CT检查中份额较大的头部、胸、腹部扫描时甲状腺、性腺的防护就尤为重要, 这是医务工作者认真执行国际放射防护委员会规定的“合理使用尽可能低剂量” (ALARA)^[17]的放射线检查原则的体现, 也是我们的主要职责之一。