儿童处于快速生长期，免疫系统未发育健全，呼吸系统疾病在儿童中发病率较高^[1]。胸部DR摄影是影像检查中最常用的方法，儿童胸部摄影虽单个患儿受到的辐射剂量不高，但因拍摄频率高导致对有效剂量的集体贡献特别大^[2]，通过8家三级甲等医院放射科PACS数据表明，婴幼儿（0～3岁）胸部摄影占儿科申请X射线总检查数量的69.5%。儿童对射线的敏感程度远高于成人，在相同照射条件下各器官会获得比成年人更高的辐射剂量^[3-4]，因此在胸部摄影中减少患儿辐射剂量尤为重要。查阅国内外文献对儿童胸部摄影辐射剂量使用曝光量、剂量面积乘积、表面吸收剂量等方法来表示，本次实验采用儿童模体来估算有效剂量能更真实的反应X射线摄影中各组织、器官的吸收剂量和全身受到辐射损伤的程度。

1 材料与方法 1.1 热释光剂量计及退火装置

型号为TLD2000P的LiF（Mg，Cu，P）粉末均为同一批次同一厂家生产；RGD-3B型TLD测量装置经中国计量科学研究院检定，检定证书编号为DYgl2018-0517，检定结论为合格。校准证书编号为DYgl2018-0513。退火装置为北京康克洛电子有限公司生产的200B型TLD远红外精密退火炉，退火温度为240℃。

1.2 摄影设备

上海联影医疗科技公司生产的数字化医用X射线摄影系统Udr770i，软件版本为uExceed XR 001.002。

1.3 CIRS品牌的1岁模体

由肺组织、脑组织、骨组织、软组织4种等效人体组织材料构成。模体（704-D）由28层组成，每层25 mm，159个剂量检测孔，检测孔直径5 mm。图1左为CRIS儿童模体。

1.4 实验步骤 1.4.1 热释光剂量计制备

LiF（Mg，Cu，P）粉末在200B型TLD远红外精密退火炉中用240℃退火12 min，自然冷却后，灌注入长2.5 cm，内径约2 mm塑料管中，密封塑料管。布放入模体检测孔中。

1.4.2 儿童模体受照试验

布放完毕的模体分别用60、70 、80和90 kV在相同模式下曝光20次，曝光时采用小焦点、摄影距离100 cm、中野电离室。曝光结束后记录对应曝光参数：曝光量（mAs）、曝光时间（ms）、剂量面积乘积，图1右为模体照射示意图。取出热释光剂量计，依次放入剂量计收集板中，回实验室待测量。

1.4.3 热释光剂量计读数

将热释光剂量仪高压调至780 V并调整热释光计量仪参数。预热30 min后开始读数，剂量计收集板中依次取出热释光剂量计，剪开曝光后的剂量管一端，管内粉末倒入分样器中，每次测量用分样器倒入一份样品约3 mg，每个样本测量2次数据。

1.5 儿童模体各组织、器官吸收剂量计算

1岁儿童模体的组织器官都有对应采样点，若器官有多个采样点取其平均值。参照李士俊主编的2008版《电离辐射剂量学基础》，在计算能量不高的光子能量时常采用比释动能近似，吸收剂量（D）与比释动能（K）有良好的近似值，即D_器官≈K_器官。

${D_{{\text{器官}}}} \approx {{K}_{{\text{器官}}}} = X_i \cdot C_f \cdot [{({\mu _{en}}/\rho )_T}/{({\mu _{en}}/\rho )_{air}}]$

(1)

公式中K_器官表示相应器官的比释动能；X_i为相应器官TLD减去本底的读数；C_f为刻度因子， ${({\mu _{en}}/\rho )_T}/{({\mu _{en}}/\rho )_{air}}$ 表示在单能光子下，肌肉、骨骼、肺分别与空气的质量能量吸收系数比^[5]。

1.6 红骨髓和皮肤吸收剂量计算

儿童红骨髓位于全身骨骼中且5岁以内骨髓腔中全部为红骨髓，红骨髓吸收剂量为TLD测得的红骨髓对应的软组织的平均吸收剂量。皮肤吸收剂量依据外科烧伤皮肤面积比例进行计算：头颈部9%，双上肢18%，躯干前后27%，双下肢46%。在临床胸部摄影中上肢和头颈部常暴露在散射线中，计算上肢皮肤吸收剂量时，采用头面部皮肤的吸收剂量作为估算值^[6]。

$ {D_{{\text{皮肤}}}} = \sum {{F_{{\text{皮肤}}}} \times {K_{{\text{各部位皮肤}}}}} $

(2)

公式中，K_{各部位皮肤}为头颈部、双上肢、躯干前后部、双下肢皮肤比释动能平均值；F_皮肤为相应皮肤占体表面积的百分比。

1.7 模体有效剂量估算

依据国际放射防护委员会ICRP第103号出版物规定^[7]：

$E = \sum {w_T} \cdot {w_R} \cdot {D_T} = \sum {w_T} \cdot {H_T}$

(3)

E为全身有效剂量；w_T组织、器官权重因子；w_R为辐射质R的辐射权重因子，本次实验儿童模体受到的辐射质为低能X射线，因此w_R = 1。

1.8 统计分析

采用Micosoft Excel 2019进行数据的归纳和整理。

2 结果

不同千伏下儿童仿真模体胸部摄影曝光参数见表1。照射野范围内60、70、80和90 kV时各组织、器官随千伏的增高吸收剂量逐渐降低（见表2）。模体各组织、器官中吸收剂量最高的为红骨髓。照射野外吸收剂量主要来自散射线，低于照射野内各组织、器官的吸收剂量。60、70、80和90 kV下儿童模体胸部摄影有效剂量分别为0.43、0.34、0.29和0.23 μSv。

3 讨论

随着DR设备和图像后处理的不断发展，X射线摄影可以使用较低剂量即可满足诊断要求^[8]。高电压摄影技术已广泛应用于成人胸部摄影，使用高千伏摄影可以增加X射线的穿透力、减少皮肤表面辐射剂量。在秦好朴发表的婴幼儿胸部X射线数字化高电压摄影技术的研究中发现在满足诊断要求的前提下降低婴幼儿辐射剂量使用90 kVp管电压是比较合适的选择^[9]。国内许多学者的研究也发现当管电压上升超过90 kVp后辐射剂量变化不大，但是图像质量下降明显^[10]。

在婴幼儿时期，甲状腺和胸腺处于快速发育阶段，血液中胸腺素含量在婴幼儿时期达到最高，这些组织器官对X射线敏感度较高^[11]。儿童胸部DR单次辐射剂量低于成人胸部DR和CT，但儿童的平均生存时间要远高于成年人，儿童时期如不进行剂量控制，其生存期内接受的X射线辐射会远高于成人。本次实验中使用铅当量为0.5 mm铅围裙对膈肌下2 cm腹部进行遮盖，模拟实际工作中儿童胸部摄影，可更好反应患儿实际受照剂量大小。本次实验为减少辐射剂量过低和热释光剂量计探测下限带来的数据不确定性，试验应用相同条件曝光20次。为了减少TLD偶然因素带来数据偏差，每一数据样本读数两次。

儿童胸部摄影中，随机性效应是典型剂量水平下最重要的辐射效应，有效剂量反映了随机性效应的概率，受检者辐射损害的评估应基于有效剂量，而不是皮肤入射剂量^[12]。DAP是指射线束的横截面积与产生平均辐射剂量的乘积，常用于间接评估患者的有效剂量。陈明^[13]在婴幼儿胸部DR摄影低剂量曝光条件研究中指出60～80 kV时随着千伏的增高DAP减小，在90 kV时DAP大于80 kV，这与本实验结果相同。但本实验结果有效剂量90 kV条件下低于80 kV，证明在低千伏（60～80 kV）摄影时DAP与有效剂量有较好的一致性，在高千伏摄影时DAP不能真实反应患儿的受照剂量。

儿童胸部摄影由于患儿依从性较差，无法进行呼吸训练，运动模糊是造成重拍的重要原因^[14]，胸部摄影曝光时间越少运动模糊产生的几率也会越小。在本次试验中，使用60 kV时平均曝光时间为4 ms，70 kV平均曝光时间为2 ms，80 kV、90 kV平均曝光时间为1 ms，曝光时间明显减少。儿童胸部高千伏摄影可减少患儿因身体扭动造成的运动模糊。

本次研究仅使用了一种摄影设备存在一定局限性。不同类型的平板探测器因工艺、材料、结构不同会造成空间分辨率和量子探测效率的不同，相同曝光参数图像质量也会存在差异^[15]。对于其他品牌的摄影系统和平板探测器是否对高千伏也具有较好的响应特性还需要进一步研究。