10种X-CT装置所致病人剂量的研究
作者：贾明轩 高振龙 俞杭
单位：贾明轩、俞杭 沈阳，中国医科大学基础医学院110001；高振龙 第一临床医院
关键词：
中华放射医学与防护杂志990323 X射线计算机断层摄影(X-CT)是当今医学影像诊断的重要手段。它在给人类带来巨大的利益同时，也给人们带来较大的剂量负担[1]。
目前，我国已引进大量的X-CT装置，并且在全国范围内得到广泛的应用。为了评价X-CT检 查给病人带来的辐射剂量，作者对国内应用广泛的10种X-CT装置在空气中的CT剂量学指数 进行了测量，并计算出了这10种X-CT装置在检查过程中病人所受的器官剂量和有效剂量。
一、材料和方法
, 百拇医药 1. X-CT装置：所选用的10种全身X-CT装置及其进行上腹部检查所采用的照射条件和扫描条件如表1所示。
表1 10种X-CT装置上腹部检 查时的使用条件 序号
机型
电压(kV)
毫安秒(mAs)
层厚(mm)
床进动(mm)
A
Siemens-DRH
125
410
, 百拇医药
8
8
B
GE-8800
120
288
10
10
C
GE-9000
120
368
10
, http://www.100md.com 10
D
GE-9800
120
340
10
10
E
GE-MAX
120
288
10
10
, 百拇医药 F
GE-Pace
120
260
10
10
G
Philips-CX
120
405
10
10
H
, 百拇医药 Picker-2000
130
260
10
10
I
TCT-600T
120
440
10
10
J
SCT-2500
, http://www.100md.com
120
450
10
10
2. CT剂量学指数(CTDI)的测定：CT剂量学指数是当今用于评价X-CT装置剂量性能的重要实 用量，它可以用TLD或笔形电离室直接测量。
目前IEC提出了CTDI的严格定义，即：
(1)
式中，T为标称层厚；n为单次扫描产生的断层数；D(z)为模体内垂直于断层平 面直线上积分区域内z点的吸收剂量。
美国FDA对CTDI定义为：
(2)
, http://www.100md.com
式中，T为标称层厚；n为单次扫描产生的断层数；D(z)为模体内垂直于断层平面直线 上积分区域内z点的吸收剂量。
英国NRPB对CTDI定义为：
(3)
式中，T为标称层厚；D(z)为自由空气中垂直于断层平面中心轴直线上积分区域 内z点的吸收剂量。
从以上的3个定义公式中可以看出，它们互有优点。IEC和FDA更接近于受检者实际情况；而N RPB在测量上更加简单、方便。无论怎样的定义，人们更关心的是能利用这些实际可测量的 量进一步准确地估算病人的器官剂量和有效剂量。由于本文将应用意大利开发的P-dose/CT 计算机软件是基于英国NRPB在自由空气中测量的CTDI和利用蒙特-卡罗技术计算出的归一化器官剂量转换因子估算病人器官剂量和有效剂量，所以本文将简要介绍在自由空气 中CTDI的测定方法。
, http://www.100md.com
选用固体LiF(Mg,Cu,P)热释光剂量元件，经筛选和刻度后垂直插放在圆管槽中。 测量时将装 有TLD的圆管槽轴心处于旋转轴上，并且使圆管槽中心正对准X射线束。然后 测量出X-CT装置在 其上腹部检查条件下的单层中心轴空气剂量曲线，再由中心轴空气剂量曲线推算出空气中CT 剂量学指数。测量示意图和单层中心轴空气剂量曲线如图1和图2所示。
图1 CTDI测定示意图
图2 单层中心轴剂量曲线及CTDI的确定
3. 器官剂量和有效剂量：应用意大利Cyberqual公司研制的P-dose/CT计算机软件计算出病 人的器官剂量和有效剂量。这个软件在器官剂量的计算上采用英国NRPB应用蒙特-卡罗技术 计算出的CT归一化器官剂量转换因子和测定的空气中CT剂量学指数以及X-CT装置在检查中 所选用的照射条件和扫描条件。有效剂量的计算依据ICRP 60号报告。
, http://www.100md.com
二、结果和讨论
表2和表3分别给出了这10种X-CT装置在其上腹部检查过程中的空气CT剂量学指数的测定 结果和病人器官剂量及有效剂量的计算结果。
表2 10种X-CT装置空气中CTD I的测定结果 机型
电压
(kV)
层厚
(mm)
平均CTDI
(mGy)
机型
电压
, 百拇医药
(kV)
层厚
(mm)
平均CTDI
(mGy)
A
125
8
39.36
F
120
10
96.20
, http://www.100md.com
B
120
10
34.85
G
120
10
68.04
C
120
10
46.36
H
, 百拇医药 130
10
97.20
D
120
10
74.46
I
120
10
40.92
E
120
10
, 百拇医药
79.78
J
120
10
57.60
表3 10种X-CT装置所致病人的剂 量水平(mGy)
A
B
C
D
E
F
G
, 百拇医药
H
I
J
测量器官
(10)
(2)
(4)
(7)
(3)
(2)
(2)
(12)
(2)
, http://www.100md.com (2)
平均器官剂量
胃
21.61
8.99
11.96
20.23
15.99
26.74
28.52
26 .34
11.37
24.23
, 百拇医药
肝
21.17
8.10
10.78
18.31
14.53
24.42
26.42
24.76
10.36
22.92
肺
2.64
, 百拇医药
1.01
1.34
2.32
1.84
3.05
3.33
2.83
1.29
2.89
皮肤
3.28
1.07
1.43
, 百拇医药
2.39
1.81
3.20
3.47
4.66
1.36
3.13
乳腺
0.71
0.27
0.36
0.61
0.49
, 百拇医药
0.82
0.89
0.75
0.35
0.75
食管
0.54
0.22
0.29
0.50
0.38
0.59
0.74
, 百拇医药
0.61
0.2 5
0.59
结肠
0.86
0.32
0.42
0.73
0.61
0.92
1.06
0.84
0.39
, 百拇医药
0.95
膀胱
0.23
0.10
0.11
0.21
0.15
0.24
0.27
0.20
0.10
0.23
卵巢
, 百拇医药
0.72
0.35
0.46
0.73
0.65
1.09
1.13
0.81
0.4 6
0.86
红骨髓
3.03
1.35
, 百拇医药
1.80
3.05
2.59
3.97
4.08
3.51
1. 69
3.49
骨表面
5.95
2.20
2.93
4.93
, 百拇医药
4.01
6.54
6.72
7.12
2. 78
6.01
其他平均器官剂量
肾
22.75
10.56
14.05
23.56
19.04
, 百拇医药
30.58
31.74
29.79
13.01
26.82
脾
22.71
7.75
11.96
20.23
15.99
26.74
26.92
, 百拇医药
25.95
9.95
23.56
胰
17.45
8.62
11.47
19.16
16.91
24.76
24.62
20.05
10.53
, 百拇医药
21.20
平均有效剂量
5.44
2.25
3.00
5.07
4.07
6.69
7.13
6.52
2.85
6.09
注：小于0.01 mGy的主要组织或器官的剂量未列于表中；在其他器官中，只选取3个最大器官剂量列于表中；括号内数字表示样本数
, http://www.100md.com
从表2中可以看出，测定的10种X-CT装置的空气CT剂量学指数随机型的不同而改变。它们的 差异主要是受不同机型一些参数的影响。另外X-CT装置的使用年限亦可对空气CT剂量学指数带来一定的影响。
表3给出的计算结果表明，10种X-CT装置在进行上腹部检查过程中给予病人的器官剂量和有 效剂量相差较大。其有效剂量分布在2.25～7.13 mSv之间，平均值为4.91 mSv。这些差异主要是来源于不同X-CT装置的CT剂量学指数和NRPB针对不同机型给出的蒙特-卡罗 器官剂量归一化转换因子以及病人的照射和扫描条件的不同所致。
表4给出了这10种X-CT装置在上腹部检查中所致病人有效剂量和其他国家报道的比较结果 。从中可以看出英国报道的结果略高于本文结果，这个差异主要是样本大小选取的不同所致。日本报道的结果略低于本文结果，这个差异主要来源于计算器官剂量的方法不同。
表4 10种X-CT装置所致病人有效剂量的比较结果 机型
, 百拇医药
有效剂量(mSv)
本文
英国[2]
日本[3]
A
5.44
5.88
-
B
2.25
2.52
-
C
, http://www.100md.com
3.00
3.36
2.52
D
5.07
5.67
-
E
4.07
4.69
1.79
F
6.69
, 百拇医药
7.42
5.20
G
7.13
7.77
-
H
6.52
7.00
-
I
2.85
-
, 百拇医药 2.81
J
6.09
-
-
综上所述，10种X-CT装置在上腹部检查中所致病人剂量有较大差异。其主要组织或器官所受的器官剂 量相差3.3倍(肺、乳腺、红骨髓等)，有效剂量相差3.2倍。为了使病人达到最佳的辐射防护效果，在选择X-CT装置时，应该严格考虑到不同X-CT装置所致病人剂量的差异。并且要保证影像质量的前提下，优化选择扫描条件和照射条件，减少病人剂量。
参考文献
1 Huda,W, Sandison, GA.CT dosimetry and risk estimates.Radiat Prot D osim,1985,12:241-249.
2 Shrimpton PC,Jones DG, Hillier MC, et al. Survey of CT practice in the UK.NRP B-R249. 1991.
3 Nishizawa K,Maruyama T, Takayama M, et al.Determinations of organ dose and effective dose equivalents from computed tomographic examinations. Br J Radiol ,1991,64:20-28.
(收稿：1998-04-06 修回：1998-11-05), 百拇医药
单位：贾明轩、俞杭 沈阳，中国医科大学基础医学院110001；高振龙 第一临床医院
关键词：
中华放射医学与防护杂志990323 X射线计算机断层摄影(X-CT)是当今医学影像诊断的重要手段。它在给人类带来巨大的利益同时，也给人们带来较大的剂量负担[1]。
目前，我国已引进大量的X-CT装置，并且在全国范围内得到广泛的应用。为了评价X-CT检 查给病人带来的辐射剂量，作者对国内应用广泛的10种X-CT装置在空气中的CT剂量学指数 进行了测量，并计算出了这10种X-CT装置在检查过程中病人所受的器官剂量和有效剂量。
一、材料和方法
, 百拇医药 1. X-CT装置：所选用的10种全身X-CT装置及其进行上腹部检查所采用的照射条件和扫描条件如表1所示。
表1 10种X-CT装置上腹部检 查时的使用条件 序号
机型
电压(kV)
毫安秒(mAs)
层厚(mm)
床进动(mm)
A
Siemens-DRH
125
410
, 百拇医药
8
8
B
GE-8800
120
288
10
10
C
GE-9000
120
368
10
, http://www.100md.com 10
D
GE-9800
120
340
10
10
E
GE-MAX
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288
10
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, 百拇医药 F
GE-Pace
120
260
10
10
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Philips-CX
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405
10
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H
, 百拇医药 Picker-2000
130
260
10
10
I
TCT-600T
120
440
10
10
J
SCT-2500
, http://www.100md.com
120
450
10
10
2. CT剂量学指数(CTDI)的测定：CT剂量学指数是当今用于评价X-CT装置剂量性能的重要实 用量，它可以用TLD或笔形电离室直接测量。
目前IEC提出了CTDI的严格定义，即：
(1)式中，T为标称层厚；n为单次扫描产生的断层数；D(z)为模体内垂直于断层平 面直线上积分区域内z点的吸收剂量。
美国FDA对CTDI定义为：
(2), http://www.100md.com
式中，T为标称层厚；n为单次扫描产生的断层数；D(z)为模体内垂直于断层平面直线 上积分区域内z点的吸收剂量。
英国NRPB对CTDI定义为：
(3)式中，T为标称层厚；D(z)为自由空气中垂直于断层平面中心轴直线上积分区域 内z点的吸收剂量。
从以上的3个定义公式中可以看出，它们互有优点。IEC和FDA更接近于受检者实际情况；而N RPB在测量上更加简单、方便。无论怎样的定义，人们更关心的是能利用这些实际可测量的 量进一步准确地估算病人的器官剂量和有效剂量。由于本文将应用意大利开发的P-dose/CT 计算机软件是基于英国NRPB在自由空气中测量的CTDI和利用蒙特-卡罗技术计算出的归一化器官剂量转换因子估算病人器官剂量和有效剂量，所以本文将简要介绍在自由空气 中CTDI的测定方法。
, http://www.100md.com
选用固体LiF(Mg,Cu,P)热释光剂量元件，经筛选和刻度后垂直插放在圆管槽中。 测量时将装 有TLD的圆管槽轴心处于旋转轴上，并且使圆管槽中心正对准X射线束。然后 测量出X-CT装置在 其上腹部检查条件下的单层中心轴空气剂量曲线，再由中心轴空气剂量曲线推算出空气中CT 剂量学指数。测量示意图和单层中心轴空气剂量曲线如图1和图2所示。
图1 CTDI测定示意图
图2 单层中心轴剂量曲线及CTDI的确定
3. 器官剂量和有效剂量：应用意大利Cyberqual公司研制的P-dose/CT计算机软件计算出病 人的器官剂量和有效剂量。这个软件在器官剂量的计算上采用英国NRPB应用蒙特-卡罗技术 计算出的CT归一化器官剂量转换因子和测定的空气中CT剂量学指数以及X-CT装置在检查中 所选用的照射条件和扫描条件。有效剂量的计算依据ICRP 60号报告。
, http://www.100md.com
二、结果和讨论
表2和表3分别给出了这10种X-CT装置在其上腹部检查过程中的空气CT剂量学指数的测定 结果和病人器官剂量及有效剂量的计算结果。
表2 10种X-CT装置空气中CTD I的测定结果 机型
电压
(kV)
层厚
(mm)
平均CTDI
(mGy)
机型
电压
, 百拇医药
(kV)
层厚
(mm)
平均CTDI
(mGy)
A
125
8
39.36
F
120
10
96.20
, http://www.100md.com
B
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34.85
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68.04
C
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46.36
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, 百拇医药 130
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97.20
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120
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74.46
I
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40.92
E
120
10
, 百拇医药
79.78
J
120
10
57.60
表3 10种X-CT装置所致病人的剂 量水平(mGy)
A
B
C
D
E
F
G
, 百拇医药
H
I
J
测量器官
(10)
(2)
(4)
(7)
(3)
(2)
(2)
(12)
(2)
, http://www.100md.com (2)
平均器官剂量
胃
21.61
8.99
11.96
20.23
15.99
26.74
28.52
26 .34
11.37
24.23
, 百拇医药
肝
21.17
8.10
10.78
18.31
14.53
24.42
26.42
24.76
10.36
22.92
肺
2.64
, 百拇医药
1.01
1.34
2.32
1.84
3.05
3.33
2.83
1.29
2.89
皮肤
3.28
1.07
1.43
, 百拇医药
2.39
1.81
3.20
3.47
4.66
1.36
3.13
乳腺
0.71
0.27
0.36
0.61
0.49
, 百拇医药
0.82
0.89
0.75
0.35
0.75
食管
0.54
0.22
0.29
0.50
0.38
0.59
0.74
, 百拇医药
0.61
0.2 5
0.59
结肠
0.86
0.32
0.42
0.73
0.61
0.92
1.06
0.84
0.39
, 百拇医药
0.95
膀胱
0.23
0.10
0.11
0.21
0.15
0.24
0.27
0.20
0.10
0.23
卵巢
, 百拇医药
0.72
0.35
0.46
0.73
0.65
1.09
1.13
0.81
0.4 6
0.86
红骨髓
3.03
1.35
, 百拇医药
1.80
3.05
2.59
3.97
4.08
3.51
1. 69
3.49
骨表面
5.95
2.20
2.93
4.93
, 百拇医药
4.01
6.54
6.72
7.12
2. 78
6.01
其他平均器官剂量
肾
22.75
10.56
14.05
23.56
19.04
, 百拇医药
30.58
31.74
29.79
13.01
26.82
脾
22.71
7.75
11.96
20.23
15.99
26.74
26.92
, 百拇医药
25.95
9.95
23.56
胰
17.45
8.62
11.47
19.16
16.91
24.76
24.62
20.05
10.53
, 百拇医药
21.20
平均有效剂量
5.44
2.25
3.00
5.07
4.07
6.69
7.13
6.52
2.85
6.09
注：小于0.01 mGy的主要组织或器官的剂量未列于表中；在其他器官中，只选取3个最大器官剂量列于表中；括号内数字表示样本数
, http://www.100md.com
从表2中可以看出，测定的10种X-CT装置的空气CT剂量学指数随机型的不同而改变。它们的 差异主要是受不同机型一些参数的影响。另外X-CT装置的使用年限亦可对空气CT剂量学指数带来一定的影响。
表3给出的计算结果表明，10种X-CT装置在进行上腹部检查过程中给予病人的器官剂量和有 效剂量相差较大。其有效剂量分布在2.25～7.13 mSv之间，平均值为4.91 mSv。这些差异主要是来源于不同X-CT装置的CT剂量学指数和NRPB针对不同机型给出的蒙特-卡罗 器官剂量归一化转换因子以及病人的照射和扫描条件的不同所致。
表4给出了这10种X-CT装置在上腹部检查中所致病人有效剂量和其他国家报道的比较结果 。从中可以看出英国报道的结果略高于本文结果，这个差异主要是样本大小选取的不同所致。日本报道的结果略低于本文结果，这个差异主要来源于计算器官剂量的方法不同。
表4 10种X-CT装置所致病人有效剂量的比较结果 机型
, 百拇医药
有效剂量(mSv)
本文
英国[2]
日本[3]
A
5.44
5.88
-
B
2.25
2.52
-
C
, http://www.100md.com
3.00
3.36
2.52
D
5.07
5.67
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E
4.07
4.69
1.79
F
6.69
, 百拇医药
7.42
5.20
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7.13
7.77
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6.52
7.00
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2.85
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, 百拇医药 2.81
J
6.09
-
-
综上所述，10种X-CT装置在上腹部检查中所致病人剂量有较大差异。其主要组织或器官所受的器官剂 量相差3.3倍(肺、乳腺、红骨髓等)，有效剂量相差3.2倍。为了使病人达到最佳的辐射防护效果，在选择X-CT装置时，应该严格考虑到不同X-CT装置所致病人剂量的差异。并且要保证影像质量的前提下，优化选择扫描条件和照射条件，减少病人剂量。
参考文献
1 Huda,W, Sandison, GA.CT dosimetry and risk estimates.Radiat Prot D osim,1985,12:241-249.
2 Shrimpton PC,Jones DG, Hillier MC, et al. Survey of CT practice in the UK.NRP B-R249. 1991.
3 Nishizawa K,Maruyama T, Takayama M, et al.Determinations of organ dose and effective dose equivalents from computed tomographic examinations. Br J Radiol ,1991,64:20-28.
(收稿：1998-04-06 修回：1998-11-05), 百拇医药