全景X射線牙片機輻射劑量控制的研究進展

汪長嶺，湯黎明，夏勛榮

1.南京軍區南京總醫院，江蘇 南京210002；2.江蘇省計量科學研究院，江蘇 南京 210007

全景X射線牙片機輻射劑量控制的研究進展

汪長嶺1，湯黎明1，夏勛榮2

1.南京軍區南京總醫院，江蘇 南京210002；2.江蘇省計量科學研究院，江蘇 南京 210007

全景X射線牙片機已成為牙科診斷和治療的重要設備，其輻射安全性受到廣泛重視。本文綜述了國內外全景X射線牙片機劑量控制的概況，包括使用的設備、方法和診斷參考標準，明確了建立適合我國國情的全景牙片機診斷參考標準對保護病人安全和提高全景牙片機使用效率的重要意義。

全景X射線牙片機；輻射劑量；輻射安全；診斷參考標準

0 前言

全景X射線牙片機作為牙科檢查、診斷、制定治療方案的重要手段，在醫院獲得越來越廣泛的使用，對其輻射劑量控制的研究也得到了國內外醫院的廣泛重視。一方面，輻射劑量決定了成像的清晰程度[1]，輻射劑量過低將無法穿透組織，過高又會穿透骨骼和牙齒；另一方面，雖然單次輻射風險較低，但由于低劑量X射線輻射在體細胞內有延遲效應，以及多次檢查導致的輻射累積效應，可能會使患者腮腺腫瘤或甲狀腺癌的風險增加[2-4]。因此，為了既不影響成像效果，又能降低患者的輻射劑量，除了使用全景X射線牙片機生產廠家設定劑量外，研究使用合理的照射劑量有著重要的意義。本文綜述了國內外全景牙片機劑量控制研究的設備、方法和結果，為醫務工作人員對不同設備和不同人群制定輻射劑量提供有益的參考。

1 輻射劑量的測量設備

輻射劑量計是用于測量電離輻射照射量、比釋動能、吸收劑量或劑量當量的裝置或設備[5]。決定劑量計的性能和使用場合的參數包括空間分辨率、準確度、精度、線性、響應速度等。早期應用的輻射劑量計是氣體電離室和膠片劑量計，分別是根據在射線作用下氣體的電離或乳膠相片變黑原理設計實現的。20世紀50年代后, 隨著固體物理學的發展, 出現了固體劑量計，包括發光劑量計和半導體劑量計。發光劑量計是根據放射線發光現象設計的，包括是輻射引起的光致發光現象和熱致發光現象，即在測量射線的作用下, 通過光或熱導致發光強度的變化來測量輻射劑量的大小。近年來，凝膠劑量計的出現解決了測量輻射三維復雜空間分布的問題，具有很好的應用前景。

常用的醫用輻射劑量檢測設備按原理主要分為：電離室型、膠片型、熱釋光型、半導體型和凝膠型等劑量計。

電離室劑量計由導電外壁、一定體積氣體的空腔和一個中心收集電極構成，一般采用圓柱形電離室，體積為0.1～1 cm3，電離室空腔的長度一般≤25 mm，直徑≤7 mm。主要用于用于射線束校準、檢定和放射劑量測定。

膠片劑量計由單層或雙層輻射敏感涂層（AgBr）和塑料基底構成，輻射導致AgBr電離，并在膠片上形成潛影，通過膠片光密度值表示輻射劑量。膠片有很好的二維空間分辨能力，單次輻照后，可以給出照射的空間分布信息。在放射診斷、放射治療和輻射防護領域都起著重要的作用。由于膠片的有效劑量范圍限制，一般作為定性測量工具。

熱釋光劑量計是將熱激發的磷光現象用于輻射檢定，醫學中主要使用LiF:（Mg，Ti）、LiF:（Mg，Cu,P）和LiBO：Mn等作為熱釋光劑量計的材料，在使用前需通過退火以消除殘余信號。熱釋光讀數系統由放置并加熱熱釋光劑量片的金屬托盤、探測光信號并將其轉換為電信號的光電倍增管和讀取電信號的靜電計組成。

硅半導體劑量計[6]由PN結二極管構成，相比電離室，其尺寸更小、靈敏度更高。由于靈敏度隨輻照會有變化，半導體劑量計不能用于束線校準，但在高劑量梯度場的半影區的測量中有重要作用。半導體劑量計的缺點易受溫度、劑量率、角度、能量影響，因此，在測量時需注意修正。

凝膠劑量計的原理是聚合物凝膠在輻照后發生聚合反應引起光密度變化，再通過NMR、CT、超聲等技術成像得到劑量分布，其的優點是可被制成任意形狀能直接實現相對劑量的三維分布測量，雖然現在還不常用，但將來有著非常廣闊的應用前景。

2 輻射劑量的研究方法

為了研究和控制全景牙片機輻射劑量，選擇標準且易用的方法是非常必要的。目前表征輻射劑量的參數主要包括入射體表劑量（ESD）、空氣比釋動能（ESAK）、劑量面積乘積（DAP），這些參數都可以作為設定輻射參考標準的依據。

通常患者劑量用ESD來表征，實際直接測得的是包括反射、散射在內的入射體表處的ESAK。Helmrot[7]等則認為，對于口腔全景攝影，可以測量DAP。 利用測量獲取的基本量數據和模體實驗測得的劑量轉換系數, 可進一步估算出器官的有效吸收劑量。有效吸收劑量是指受輻射的器官或身體各部分的個體劑量乘以1個因子，而后相加在一起，結果不能超出患者可以允許接受的有效劑量的限值。有效吸收劑量=DAP×換算因子。Williams[8]使用的換算因子為 0.06 mSv Gy-1cm-2，Helmrot[7]得到唾液腺的換算因子為0.08 mSv Gy-1cm-2，Visser[9]通過仿真模體獲得換算因子0.21 mSv Gy-1cm-2。

目前，國內外主要采用兩類研究全景牙片機輻射劑量的方法，一種為采用熱釋光劑量計測量ESD，單位為mGy或μGy。例如 Toossi[10]采用的TLD-100熱釋光劑量計，使用的熱致發光材料為LiF:（Mg,Ti），TLD傳感器尺寸為（3×3×1） mm3，在400 ℃進行退火，接著在75 ℃的烤箱中放置18 h，最后冷卻至室溫，每個探測器都進行過定標校準分辨率可達μGy；采用70 kV對其進行定標，將TLD置于甲狀腺和左右腮腺的位置；通過24 h后的熒光強度來判斷吸收的劑量。另一種為采用電離室劑量計測量DAP，單位為mGycm2。例如使用Doseguard100[9]，將電離室固定在準直器前，并對能量依賴性和電離室衰減引起的測量值偏差進行校正。

3 全景牙片機輻射劑量研究

Toossi[10]發現甲狀腺的吸收劑量在21～47μGy，而腮腺的輻射劑量大約為甲狀腺的10倍為296～432μGy，枕骨處劑量也較大為208～300μGy。影響X射線劑量的因素很多，研究表明，相同的組織也會出現不同的吸收量，這跟不同牙醫使用的參數、患者的個體差異、儀器的特性都有密切的關系（射線方向、運動控制等）。由于腮腺一直處在旋轉的照射區域內，吸收劑量最多，而甲狀腺和眼睛不在照射范圍內，因此只受到散射影響，吸收劑量較小。Kaeppler[11]等也認為，85%的X射線輻射劑量由腮腺吸收積累。而美國國家電離輻射生物效應委員會報告表明，過度地暴露于X光下，卻會最早引發甲狀腺癌。短時間大劑量或低劑量長時間暴露于X射線下都會引起后被膜下白內障。不同的牙醫根據習慣或喜好設定mAs和kVp，有人選擇高電壓短曝光時間，也有人選擇低電壓長曝光時間，姚利興[12]等研究表明，提高kVp降低mAs可顯著降低患者受輻射劑量。Kaeppler[11]等的研究還對比了兩種型號的全景牙片機，Scanora比Orthophos 層寬，這就意味著Scanora比Orthophos具有更大的照射角度和更多的照射劑量，減小照射區域可明顯降低X射線的吸收劑量（10%～30%），他們的研究還表明數字機比傳統的膠片機輻射要小的多。

朱志賢[13]等使用Victoreen公司生產的660型測讀裝置和660-5型平板電離室測量全景牙片機工作條件（kVp、mA、時間、過濾），并使用SZ-Ⅲ型仿真人頭模、LiF：(Mg，Cu，P)玻管熱釋光劑量計和FJ-427A型熱釋光測量儀研究受檢者ESD。對深圳市全景攝影設備的輻射劑量進行研究（包括Villa、Rotograph、西門子0.3c、Scanora、Trophy等），發現全景攝影的照射野中心軸線劑量分布的最大值在0.54～5.73 mGy范圍內，均值為（1.80±0.87） mGy，全景攝影的照射野中心軸線平均劑量在0.078～1.64 mGy范圍內，均值為（0.52±0.23）mGy。他們認為，國際電離輻射防護和輻射源安全基本標準IBSS只給出了全景攝影的診斷參考水平值7 mGy，并未繪出測量方法和劑量值所在位置。對于全景攝影來說，指導水平值是指劑量分布的峰值，該值處于攝片的起始位和終止位（左右磨牙處），通過劑量控制可限定峰值劑量以達到對受檢者劑量進行約束的目的。

于久愿[14]等也采用與人體密度相近的仿真模體模擬人頭部，并使用RGD-3B熱釋光劑量儀和熱釋光探測器LiF:(Mg,Cu,P)對全景牙片機的最大皮膚吸收劑量進行測試，發現輻射劑量范圍為1130～6103μGy，腺體吸收劑量較口內片明顯升高。他們發現頭模表面皮膚處劑量分布相對于頸椎成反對稱分布的雙峰劑量曲線，劑量峰位于投照起始和終止位處，谷位在頸椎位。其中全景牙片機Planmeca在后磨牙處測得最高吸收劑量為6103μGy，頸椎處的劑量最低為360.8μGy，與頸椎對應的切牙處的出射劑量為6.9μGy，其余3種型號全景牙片機均遠低于醫療照射指導水平。牙全景攝影時腺體吸收劑量較口內片高, 集中腮腺吸收劑量最高，這與全景攝影在上后磨牙處于峰值劑量有關, 下頜腺次之, 劑量最小的為甲狀腺。

B. Poppe[15]等人為了在德國建立全景牙科放射學的診斷參考水平（DRL），使用DAP測量儀（Diamentor M4，PTW-Freiburg），對50臺不同型號的全景牙片機進行研究，設定不同參數（不同的管電壓、電流和曝光時間），針對大體積成年人、成年男性、成年女性、兒童得出DRL分別為101 mGycm2, 87 mGycm2, 84 mGycm2和 75 mGycm2。

Tierris[16]等采用Vacudap 2000的DAP測量儀研究了不同品牌和型號的全景牙片機（如Palomex, Soredex, Planmeca, Philips, Yoshida, Siemens, Sirona,Gendex, Fiad, VSM 和Trophy），并比較口內X牙片機和全景牙片機的輻射DAP，發現全景牙片機的輻射劑量DAP約為單次牙片的2倍。臨床參考的診斷參考水平應為男性 117 mGycm2,女性97 mGycm2和兒童77 mGycm2。

4 總結與討論

國際放射防護委員會（ICRP）在73版最早使用“診斷參考水平”（DRL）概念，建議在專業的醫療機構開展劑量學研究，并觀測一定時間間隔的輻射穩定性和劑量分布的長期變化，認為由于個體或地域差異，DRL應控制在1個國家（NDRL）或1個地區（LDRL）。近年來，很多國家的研究人員開始致力于全景X射線牙片機DRL的建立，如德國的Poppe[15]、新西蘭的Williamson[8]、英國的Napier[17]、韓國的Lee[18]、愛爾蘭的Walker[19]、希臘的Hatziioannou[20]等。因此，我國也應盡快建立X射線全景牙片機的DRL[21]，以保證病人獲得有效的檢查并接受最小輻射。然而，DRL的建立還需要大量數據的采集和廣大醫療機構的共同努力。

此外，由于不同廠家和不同型號的全景牙片機即使采用相同的參數設定，也不能保證輻射劑量的一致性。醫院可根據全景牙片機的品牌和型號來設定參數，以達到更大程度減少輻射劑量的目的。然而，目前國內大部分醫院還是根據廠家默認設置或者經驗進行參數設定，以圖像清晰度和診斷為首要目的，很少有醫院對自己的機器進行劑量控制研究。轉變以往的觀念和做法，對切實降低患者的受輻射劑量有著重要的意義[22]。因此，一方面，有條件的醫院應根據自己的實際情況（如牙片機型號、針對病的種類等）進行最小劑量的研究和控制；另一方面，沒有條件的醫院可借鑒上述研究中或國內相同廠家、相同型號的機器的參數設定。

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Research Progress of Dose Control for Dental Panoramic X-Ray Machine

WANG Chang-ling1, TANG Li-ming1, XIA Xun-rong2
1. Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command, Nanjing Jiangsu 210002, China; 2.Jiangsu Institute of Metrology, Nanjing Jiangsu 210007, China

Dental panoramic X-ray machine has become one kind of the most important devices for dental diagnosis and treatment. Radiological safety of the device has drawn extensive attention. This paper reviewed current dose control situation of the device in domestic and overseas in aspects of devices and methods for dose control as well as diagnostic reference standard. The importance of establishing diagnostic reference standard suitable for China to protect patients and impove utilization eff i ciency of the device was also explicated in this paper.

dental panoramic X-ray machine; radiation dose; radiation safety; diagnostic reference standard

R814.4

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.07.023

1674-1633(2014)07-0064-03

2014-01-15

2014-02-21

總后衛生部軍事醫學計量科研專項課題（2011-JL-015）。

本文作者：汪長嶺，博士，主要從事醫療設備質量控制管理和研

制工作。

作者郵箱：bx2717@gmail．com