2. 山东省医学影像学研究所
2. Shangdong Institute of Medical Imaging
X射线检查中成人和儿童的剂量测量广泛用于临床实践。作为辐射防护中剂量约束的一项重要内容,诊断参考水平(diagnostic reference level,DRL)已经在医学诊断中得到广泛应用[1]。英国国家辐射防护局(NRPB)和欧盟(EC)在很早就建议将其作为启动摄影设备和技术复核的基线[2-3]。因儿童的预期寿命比成人长,故其放射敏感性也比成人高。据估计,个体生命第一个10年终的辐射暴露所导致的归因终生危险度要比第3~4个10年者高3~4倍,比50岁以上者高5~7倍[4]。基于这一认识,有必要加强对儿童的辐射防护。大部分国家都强制推行儿童放射学剂量检测并建立相应的DRL。
本研究的目的是在具有代表性的医院放射科中测量儿童常规摄影部位的体表入射剂量(entrance surface dose,ESD)值,并与国际权威机构发布的DRL数据进行比较。同时运用转换系数估计了每项检查的有效剂量(effective dose,ED)值。
1 材料与方法 1.1 设备器材用于摄影的X射线机有3台,其型号(美国Carestream Health公司生产锐柯DirectView DR 3500系统)、技术条件、质量控制特征(80 kVp时的半值层等于3.0 mm Al)均相同。用于测量ESD的是30个管状热释光剂量计(thermo luminescent dosimeter,TLD),其为中国医学科学院放射医学研究所研制,直径1 mm,基本材料为封装在SiO2玻璃管内的LiF(Mg, Cu, P)粉末。用镅-241对TLD管进行分散性筛检,选择偏离度±5%以内的200个元件备用。测量前所有TLD用98%浓盐酸浸泡,再用蒸馏水清洗3次,晾干,放入退火炉中退火10 min。留取10只TLD用Cs-137照射400mGy,用来标定剂量。另留取10只不照射,用来测量本底剂量。所有接受照射的TLD管均在北京核仪器厂生产的FJ427A1型微机热释光剂量仪上进行剂量读取。
1.2 ESD测量在每次摄影时,先确定定位点,此点为入射X射线束中心线与病人皮肤表面的交点。用塑料袋将2个热释光剂量管包好,固定在定位点处患者体表。记录此2个热释光剂量管所测的平均值。同时记录每次摄影中病人的体重、管电压和毫安秒设置。总共监测了255次儿童摄影,摄影体位包括:胸部正位、头部正位、头部侧位、骨盆正位、全脊柱正位、全脊柱侧位等共6个。为和NRPB-R318提出的模型相一致,所有受检的病人按年龄分成5类(不论性别)。
1.3 ED估算依照诊断X射线检查原则,准确度和敏感度是反映病人受益的两个量,而ED是代表随机性辐射危险度的量。因此,诊断X射线检查的正当性和最优化的判断是基于被检者所接受的有效剂量的多少。目的是在不影响诊断准确率的前提下保持剂量在可合理达到的尽可能低的水平。为达到这一目标,应依照诊断质量和辐射危害来检测检查所采用的技术和程序。
ED是一个剂量学参数,考虑了所有放射敏感器官,经器官放射敏感度加权。而在确定ED的数值时,需要获得22个器官的剂量,但这些信息实际上是无法获得的。因此,一般通过测量器官吸收剂量和使用Monte Carlo技术,并进行特殊X射线投射技术或每次检查程序的细节分析确定大致的转换系数,来间接评估ED值。
用于估算ED值得剂量学参数包括ESD,剂量-面积乘积(dose-area product,DAP),能量注量(energy imparted)等。对于摄影学中计算E值最实用的是ESD,其定义为包括背散射线在内的、X射线束中心轴与病人入射体表交点处的空气吸收剂量。NRPB-R279已经应用MC程序推演出婴幼儿X射线照射时从ESD到ED的转换系数。依照NRPB-R279报告书所推荐的方法估算ED值。根据每次摄影时病人的年龄、检查部位、X射线束滤过、管电压和毫安秒选择从ESD到ED的转换系数。
2 结果表 1统计了病人信息、曝光参数、ESD和ED值。作为对照,表中同时列出了NRPB-R318[2]和EC[3]推荐的DRL数据。按摄影体位和年龄分类后最小的样本例数为7例。对于全脊柱摄影,NRPB和EC均没有提供相应的DRL,但根据经验我们列出了一个合理的DRL以供参考(括号内),这些数据来自所测ESD统计分布的第三个四分位数取整。同时我们归纳了有关全脊柱摄影ESD的文献数据(表 2)[5-7]。从中可以看出,年龄分类并不和本研究所遵从的NRPB-R318相一致。这些数值可以和本研究所得数值进行粗略比较,以断定本研究中各摄影体位辐射剂量的高低。
本研究没有考虑样本大小所引起的差异。有些摄影体位和年龄分组的样本例数较小。英国国家辐射防护局在“诊断放射学病人剂量测量报告书”中推荐样本例数应大于10,这样估计的平均ESD才符合可靠性。但是在儿科摄影学中,每个年龄组中的每个摄影体位很难完全达到这一要求,故以前的文献也往往接受较小的样本数。本研究中最小样本例数为10,所有摄影体位和年龄分组样本例数均达到NRPB标准。可以预料,较大样本得出的平均ESD值准确度较高,可以充分推断出某些结论,能可靠地反映出该医院的病人辐射受照情况。
从表 1可以看出,如果对照NRPB-R318和EC所推荐的DRL,则本研究所测平均ESD中3~7岁和8~12岁两个年龄组患者的胸部摄影剂量过高。这种情况归因于管电压设置偏低(EC推荐值5岁以上儿童胸部正侧位摄影分别为60~80 kVp和100~120 kVp)。以往研究也出现过类似情况[8]。另外,本研究中也没有使用附加滤过(EC推荐使用的附加滤过是1 mm Al + 0.1 mm Cu)。
使用滤线栅会对剂量产生很大影响。观察表 1可以发现,胸部和骨盆摄影的ESD在高年龄组患者中突然增加,这是因为高年龄组患者使用了滤线栅,而低年龄组没有使用。同时新生儿(0~0.5岁)骨盆摄影中也有2例采用了滤线栅,导致此年龄组要比其相邻年龄组(0.5~2岁)相应部位的ESD和ED值偏高。在头颅摄影中普遍采用滤线栅,故各年龄组头部摄影剂量差异不包含滤线栅因素。
表 2所列文献数据并未和本研究结果进行直接对比。但可以发现所测全脊柱ESD值位于Konstantinos等和Gallini等所给出的结果之间。从表 1可以看出,就ED而言,相比其它摄影体位,骨盆正位的辐射危险度最高。因缺乏转换因子,全脊柱摄影的ED值没有得出,但考虑到在全脊柱摄影时ESD较高,照射野范围较大,所涉及的敏感器官(如胸腺、甲状腺、肺、肠等)较多,仍可推断其辐射危险度也在较高水平。在骨盆摄影中,每例患者都使用了自制的性腺防护器。
头部摄影中,尽管所测ESD较高,但因神经系统较低的辐射敏感度,最后估算的E值在所有体位中是最低的。进一步降低儿童头部摄影的措施包括在低龄儿中免除滤线栅、采用后前位代替前后位摄影以保护眼晶体等。
最后应强调的是,在大部分胸部摄影中都存在照射野过大的问题。这样会导致更多敏感器官受到不必要的辐射,从而增大了ED值。因为在实践中照射野过大并不影响ESD,所以由此所贡献的ED并未体现在我们的统计结果中。仔细校对准直器和缩光器,使照射野限定在诊断所需范围内,是每位摄影技术人员的基本常识。
[1] |
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[2] |
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Konstantinos A, Gogos Emmanuel N, Yakoumakis Ioannis A, et al. Radiation dose considerations in common paediatric X-ray examinations[J]. Pediatr Radiol, 2003, 33: 236-240. DOI:10.1007/s00247-002-0861-x |
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Kostova-Lefterova D, Taseva D, Hristova-Popova J, et al. Optimisation of paediatric chest radiography[J]. Radiation protection dosimetry, 2015, 165: 231-234. DOI:10.1093/rpd/ncv119 |