CT检查在临床儿童疾病诊断中的应用越来越常见，据国际原子能机构（IAEA）第71号【安全报告丛书】^[1]，儿童CT的扫描数量以每年10%的速度增长，而儿童是人体生长发育的一个特殊时期，其细胞分裂增殖快于成年人，内分泌功能更加活跃，对辐射更加敏感，甲状腺、红骨髓等器官受到的危害风险也更高，儿童CT检查的辐射剂量和放射防护问题近年来受到国内外越来越多学者的注意。

头颅是儿童接受CT检查最常见的扫描部位。国内相关频度研究显示，儿童CT检查部位的分布中，头颅CT检查在各年龄段的CT检查所占比例均超过60%^[2]，Brenner^[3]的研究显示，1岁儿童因接受CT扫描辐射而导致的终生癌症死亡风险估计为0.18%(腹部)和0.07%(头部)，比成年人高一个数量级。对不同年龄段儿童头部CT检查的放射防护效果尚缺乏足够的研究论证，本研究采用在1岁和10岁儿童仿真体模内布放热释光剂量计的方法，测量和计算不采取任何屏蔽防护和采取铅橡胶方巾包裹式防护两种条件下儿童敏感组织和器官的吸收剂量以及屏蔽效果，探讨采取铅橡胶方巾包裹防护的必要性，为临床降低儿童头颅CT扫描的辐射剂量提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 剂量计和仪器

GE公司生产的Discovery CT HD750型宝石能谱128排CT，层厚0.625～5 mm，管电压为80 kV、100 kV、120 kV、140 kV四档，管电流为10～835 mA。

热释光剂量计（TLD）采用密封LiF（Mg,Cu,P）的玻璃管，筛选的剂量计分散度 ≤ 3%，已经过中国计量科学研究院刻度，刻度量为空气比释动能；2000B型TLD远红外精密退火炉；RGD-3B型热释光剂量仪。

仿真儿童人体模型为美国Computerized Imaging Reference System(CIRS)公司所制造的ATOM^TM 704-D（1岁儿童体模）和706-D（10岁儿童体模）（图1）与GBZ/T200.1—2007参考人体格参数一致。组织和器官参考国际辐射防护委员会（ICRP）103号^[4]文件选取。

1.2 实验方法 1.2.1 实验条件

本研究的扫描参数均使用该院儿童CT常规扫描条件，分为1岁和10岁体模非投照部位未防护组和采用0.5 mmPb的铅橡胶方巾包裹屏蔽组，各扫描3次，结果取平均值，扫描范围由放射科医生手动设置，保证同年龄体模6次扫描范围一致。

1岁体模头部CT扫描条件为轴扫，120 kV,180 mA，层厚5 mm/4i，扫描长度115 mm，扫描6圈，球管旋转一圈的时间为1 s，计算得1 080 mAs，共计24张断层影像，DFOV 20 cm，设备显示剂量CTDI_vol为32.02 mGy，DLP为384.29 mGy·cm。

10岁体模头部CT扫描条件为轴扫，120 kV,180 mA，层厚5 mm/4i，扫描长度135 mm，扫描7圈，球管旋转一圈的时间为1 s，计算得1 260 mAs，共计28张断层影像，DFOV 24 cm，设备显示剂量CTDI_vol为44.48 mGy，DLP为448.34 mGy·cm。

1.2.2 剂量计布放

ATOM^TM 704-D 1岁儿童体模头部直径15 cm，从头到脚共分为29层，层厚2.5 cm，以头顶为第1层，依次往下编号，按照ICRP 102号出版物建议的器官或组织的相应位置^[5]，重要器官与组织对应部位有直径5 mm的圆柱孔，孔旁均有编号，在每一个孔内放置一个热释光剂量计（TLD）。ATOM^TM 706-D 10岁儿童体模头围16.5 cm，从头到脚共分为32层，其他条件同上。

1.2.3 屏蔽方法

屏蔽组使用0.5 mm铅当量1 000mm×600 mm的铅橡胶方巾，实现从甲状腺到脚的包裹式屏蔽。

1.3 实验内容

以ATOM^TM 704-D 1岁儿童体模为例，将实验当日退火的热释光剂量计放入体模内相应器官组织的位置，组装体模，将体模放置在CT扫描床上，记录机器预设的临床儿童头部扫描条件并扫描，扫描完成后，取出所有的热释光剂量计并立即记录对应编号，记为未防护组；同时取5个未放置在体模中的TLD元件作为本底，一并保存。然后将同一批退火的同批次热释光剂量计再次装入体模中，组装完毕后用铅橡胶方巾包裹屏蔽非投照部位，并放置在同一个CT扫描床上，调正角度，设置扫描范围与未防护组一致，扫描完成后，取出所有的热释光剂量计并立即记录对应编号和扫描条件，记为屏蔽防护组，同时从未放置在体模中的TLD元件中取5个作为本底，一并保存。以上操作重复3次。10岁儿童体模的操作同上。使用热释光剂量仪将收集到的TLD元件逐一读取。

1.4 器官的吸收剂量计算及体模有效剂量的估算 1.4.1 儿童体模各器官或组织的吸收剂量

$\mathop D\nolimits_T \approx \mathop X\nolimits_i \cdot \mathop C\nolimits_{f1} \cdot [{(\mathop \mu \nolimits_{en} /\rho )_T}/{(\mathop \mu \nolimits_{en} /\rho )_{air}}] $

(1)

式中 $\mathop D\nolimits_T $ 为儿童体模器官或组织T的吸收剂量，单位：mGy； $\mathop X\nolimits_i $ 为减去本底的净读出值； $\mathop C\nolimits_{f1} $ 为探测器的刻度系数，单位：mGy/X_i； ${(\mathop \mu \nolimits_{en} /\rho )_T}/{(\mathop \mu \nolimits_{en} /\rho )_{air}}$ 为组织器官与空气的质量能量吸收系数比，120 kV管电压下标准辐射质的平均能量为83 keV，通过查表肌肉、骨骼与空气的质量能量吸收系数比分别为1.08、2.21^[6]，本实验选择肌肉与空气的质量能量吸收系数比作为肺、胃、结肠等的近似值。在计算器官吸收剂量时，热释光剂量仪读数减本底后乘刻度系数的结果若小于系统探测下限，记为低于探测下限。

1.4.2 骨髓吸收剂量计算

$ D_r = \displaystyle\sum {P_{ir}} \cdot {D_i} $

(2)

式中， ${D_r}$ 为骨髓的吸收剂量，单位：mGy； ${D_i}$ 为骨器官i的吸收剂量，单位：mGy； ${P_{ir}}$ 为骨器官i中红骨髓所占百分比^[7]。

1.4.3 有效剂量计算

$ E = \displaystyle\sum {{w_T}} \cdot {H_T} = \displaystyle\sum {{w_T}} \cdot {w_R} \cdot {D_{T,R}} $

(3)

式中，E为有效剂量，单位：mSv； ${w_T}$ 为相应组织或器官的组织权重因子（由表1）； $w_R$ 为辐射质R的辐射权重因子，由于本实验使用仿真人体模型受照的辐射质为低能X射线，因此 $w_R = 1$ 。

1.4.4 屏蔽效果

$ {\text{屏蔽效果}} = \left( {{D_{\text{未屏蔽}}} - {D_{\text{屏蔽}}}} \right)/{D_{\text{未屏蔽}}} \times 100\% $

(4)

1.4.5 1岁、10岁儿童器官或组织位置的TLD采样数量

见表2。

1.5 统计学分析方法

使用EXCEL记录热释光剂量仪的读数并计算屏蔽效果。一个器官对应多个TLD元件布放位置时，取平均值进行比较。

2 结果 2.1 屏蔽效果的计算

包裹屏蔽防护与无防护方式下，全身各主要敏感器官的吸收剂量测量结果以及包裹屏蔽的屏蔽效果见表3，CT头部扫描所致1岁和10岁儿童体模有效剂量见表4。

经过屏蔽效果计算，1岁儿童体模在头部扫描条件下，使用铅橡胶方巾包裹防护后，有效剂量由4.9 mSv降低至2.2 mSv，降低了55.7%，甲状腺、肺、胃、肠和乳腺等敏感组织的吸收剂量较未防护组降低40.43%～95.22%；10岁儿童体模在头部扫描条件下，使用铅橡胶方巾包裹防护后，有效剂量由2.4 mSv降低至1.7 mSv，降低了30.5%，相应的敏感器官吸收剂量较未防护组降低39.46%～99.74%。说明采取铅橡胶方巾包裹防护后能有效降低有效剂量和器官的吸收剂量。

3 讨论

与成人相比，CT射线照射儿童的风险更大，主要是因为其发育中的组织和器官对于辐射更加敏感，以及儿童的期望寿命更长，有更大可能显现出辐射能引起的随机性效应。因此，对于儿童CT扫描更要严格进行正当性判断和防护最优化，避免一切不必要的照射。

联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）在2013年发表的报告《电离辐射的来源、影响和危害》附录B《儿童辐射照射的效应》^[8]中指出，在欧洲儿童头部CT扫描百分比在各年龄段中均高于颈部、胸部、腹部等部位。苏垠平^[9]2012年在对东南沿海地区的四家综合医院的调查研究中发现15岁以下儿童CT检查中头部检查频次大约是71.9%，杨珂^[10]的调查中达到85%。这是本研究选取头部作为扫描部位的原因。

由表1可以看出，由于本实验所选用的ATOM^TM 704-D（1岁儿童体模）和706-D（10岁儿童体模）两种仿真儿童人体模型的设计原因，1岁、10岁儿童某些器官或组织位置每次扫描的TLD采样数量仅为1或2，不能确定所得出的吸收剂量差异是否为误差造成。706-D（10岁儿童体模）不含腿部等部位，致使骨表面、红骨髓剂量偏低，有效剂量偏低。

本研究两种年龄的儿童体模各分为屏蔽防护组与未防护组进行3次重复CT扫描，扫描条件均为机器预设的临床扫描条件。实验结果表示，1岁和10岁儿童体模在进行头部扫描时，使用铅橡胶方巾包裹防护后，各器官组织剂量减少均超过39%，说明在CT检查中对接受照射的儿童非靶目标器官组织采取包裹防护可以减少其接受的放射剂量。由表2和表4可以看出，从距离扫描区域较近的颈部到距离扫描区域较远的卵巢、膀胱，体模的辐射剂量呈明显的下降趋势，而屏蔽效果总体上呈上升趋势。与顾建华^[11]使用705-D5岁儿童体模在进行头部CT扫描时甲状腺、食管、肺、胸腺、乳腺无屏蔽剂量与包裹屏蔽剂量均逐渐下降，并且包裹屏蔽的屏蔽效果依次上升相吻合。说明儿童头部CT扫描时越远离辐射扫描区域，辐射剂量越低，且包裹屏蔽的效果越好。有学者^[12]使用同公司生产的705-D5岁儿童体模在进行头部CT扫描时，食道包裹屏蔽效果为51.8%，与本研究的40.43%（1岁体模）相近；肺包裹屏蔽效果60.1%与本研究1岁体模数值62.49%相近；胸腺包裹屏蔽效果62.8%与本研究10岁体模数值59.57%相近，虽然剂量有差异，该差异与不同操作人员选择的扫描条件和体模的参数有关，但屏蔽效果趋势基本一致。

苏垠平^[12]研究发现单次头部CT扫描所致15岁以下儿童甲状腺剂量范围为1.2～2.0 mGy，与本研究中头部CT扫描所致1岁、10岁儿童体模甲状腺辐射剂量0.632～4.314 mGy相比有一定差异，可能是由于不同CT扫描设备以及不同的扫描参数造成的。头部扫描中甲状腺剂量最高，与曹琳琳的研究结果一致^[13]。

本实验同时测量了头部扫描时头部器官的吸收剂量，其中1岁体模和10岁体模屏蔽防护组头部剂量分别为20.27 mGy和17.51 mGy，眼晶体的辐射剂量分别为18.49 mGy和19.75 mGy，与杨红云^[14]的5种头颅CT扫描受检者眼晶体受照剂量的研究结果（13.55 ± 7.89）mGy相近，差异可能由于该研究使用的模体为仿真人体头部模型以及扫描参数与本实验不同导致。

Pearce等^[15]对儿童辐射危险度的报道指出，接受头部CT扫描检查的10岁以下儿童在10年后有1/10 000的概率会诱发白血病。胡小素等^[16]通过对英国和澳大利亚开展回顾性队列研究，也证实了CT检查能使儿童的白血病和脑瘤风险增加。本研究结果提示，开展儿童CT头颅扫描时，在图像质量满足诊断需求的前提下，应提高防护意识、按要求使用放射防护用品，降低头部的吸收剂量，以此来降低潜在的辐射致癌风险。