放射設(shè)備診療過(guò)程中放射劑量的控制研究

孫洪濤

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院，浙江杭州310020)

放射設(shè)備診療過(guò)程中放射劑量的控制研究

孫洪濤

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院，浙江杭州310020)

目前，計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)、X射線成像等為代表的放射診斷設(shè)備，已在現(xiàn)代醫(yī)院的診療過(guò)程中扮演了極為重要的角色，為醫(yī)護(hù)人員的診斷和治療提供了詳實(shí)而準(zhǔn)確的病人信息。然而放射診斷過(guò)程中，病人需要接受X射線的照射，難免會(huì)受到放射威脅。本文分析了放射診療過(guò)程中各個(gè)參數(shù)對(duì)于病人放射劑量的影響，并對(duì)控制病人放射劑量提出了一些建議。

放射設(shè)備；X射線成像；劑量控制

1 衡量放射劑量的物理量

1.1 吸收劑量(Absorbed Dose)

在一定輻射強(qiáng)度下，放射射線在單位質(zhì)量的組織內(nèi)傳遞的電離能量稱為吸收劑量。吸收劑量的單位是戈瑞(Gray, Gy)。1 戈瑞相當(dāng)于在 1 kg 組織中傳遞 1 J 能量的輻射劑量。

1.2 入射體表劑量(Entrance Skin Dose, ESD)

入射體表劑量指的是病人被照射部位的皮膚所吸收的放射能量。

1.3 比釋動(dòng)能(Kerma)

X 射線照射單位質(zhì)量的介質(zhì)后，在其中通過(guò)電離效應(yīng)產(chǎn)生的帶電粒子的能量。比釋動(dòng)能只包括 X 射線向帶電粒子的能量傳遞，而不包括其后的能量傳遞效應(yīng)。

1.4 組織劑量(Tissue Dose)

組織劑量能用比釋動(dòng)能與組織因子(f-factor)相乘所得。對(duì)于放射診斷領(lǐng)域所涉及的 X 射線能量和波長(zhǎng)范圍，組織因子數(shù)值大約為 1.06。

1.5 器官劑量(Organ Dose)

器官劑量指的是被某特定器官吸收的放射能量。在放射診斷過(guò)程中，需要注意的器官包括骨髓、甲狀腺、乳腺、生殖腺和眼球晶狀體。除此之外，對(duì)于胚胎和胎兒的放射劑量控制也是一項(xiàng)需要特別注意的內(nèi)容。

2 放射診斷過(guò)程

放射診斷過(guò)程通指一切使用 X 射線獲取病人身體某部位平面影像的操作。使用 X 射線照射病人身體時(shí)，入射體表劑量與球管電流、照射時(shí)間和球管峰值電壓的平方成正比。同時(shí)，在上述 3 個(gè)參數(shù)均保持恒定的情況下，入射體表劑量還與被照射部位與球管之間的距離的平方成反比關(guān)系，即平方反比定律。特定器官吸收的放射劑量與入射體表劑量有關(guān)，同時(shí)也與進(jìn)行照射時(shí)的射線方位有關(guān)，比如說(shuō)從前向后，從后向前，和側(cè)向照射。

2.1 射線能量

放射射線的能量主要與球管峰值電壓和射線過(guò)濾裝置有關(guān)。首先，入射體表劑量與球管峰值電壓的平方成正比。提高球管峰值電壓，能增加 X 射線的平均能量，進(jìn)而提高 X 射線的穿透性。具有更高穿透性的 X 射線將更容易穿過(guò)病人被照射部位進(jìn)而到達(dá) X 射線接收器。所以，使用更高球管峰值電壓能降低球管電流，縮短照射時(shí)間，從而降低病人接收的放射劑量。

2.2 射線過(guò)濾

按照規(guī)定，球管峰值電壓超過(guò) 70 kVp 時(shí)，診斷用放射設(shè)備必須安裝射線過(guò)濾裝置，且過(guò)濾效果應(yīng)當(dāng)至少等同于2.5 mm 鋁板。射線過(guò)濾裝置能優(yōu)先吸收射線束中的低能 X 射線，尤其是光子能量低于 40 keV 的射線。其中能量低于 10 keV 的 X 射線將被完全吸收。若沒(méi)有過(guò)濾裝置，上述低能 X 射線會(huì)被病人組織全部吸收，在不能提升圖像質(zhì)量的同時(shí)對(duì)病人健康造成不利影響。

2.3 X射線準(zhǔn)直

X 射線準(zhǔn)直器是用來(lái)將 X 射線束限制在規(guī)定范圍內(nèi)的裝置。在照射區(qū)域內(nèi)的組織接受的放射劑量會(huì)比周?chē)M織高出數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)，所以在放射診斷過(guò)程中，醫(yī)護(hù)人員應(yīng)當(dāng)將射線束范圍限制在需要照射的區(qū)域。另外，利用 X 射線準(zhǔn)直器限制射線束的照射范圍還能降低病人身體組織散射的 X 射線，進(jìn)而提高最終成像結(jié)果的對(duì)比度。

2.4 X射線濾線柵

X 射線濾線柵的作用是減少入射 X 射線接收器的折射X 射線，進(jìn)而提高放射影像的對(duì)比度。X 射線濾線柵能選擇性地篩除折射 X 射線，而保留大多數(shù)非折射和主光束X 射線。

使用 X 射線濾線柵能提高成像質(zhì)量，從而降低再次成像的必要性，提高醫(yī)生診斷的準(zhǔn)確性。但 X 射線濾線柵同時(shí)也降低了攝入 X 射線接收器的射線強(qiáng)度，因而可能會(huì)導(dǎo)致照射時(shí)間的延長(zhǎng)和病人照射劑量的增加。

2.5 照射部位及病人體型

按照照射部位和病人體型的不同，病人組織對(duì) X 射線的吸收程度也有差異。為了保證足量的 X 射線能夠射入接收器，從而生成符合要求的成像結(jié)果，醫(yī)護(hù)人員對(duì)于不同的照射部位和病人體型應(yīng)當(dāng)定制不同的照射方案和劑量選擇。

2.6 圖像信號(hào)接收與處理

目前，常用的 X 射線接收原件均由稀土元素化合物構(gòu)成，不同的稀土化合物對(duì) X 射線的接收和信號(hào)轉(zhuǎn)化速度也有所不同。其中一種常用的化合物為鎢酸鈣(Calcium Tungstate)，用該化合物制成的 X 射線接收器的信號(hào)處理速度被定義為 100，其目前工藝和材料學(xué)能達(dá)到的最快速度大約為 600。提高射線信號(hào)接收和處理速度能降低照射時(shí)間，可以降低病人接收的放射劑量，但同時(shí)也會(huì)損失信號(hào)細(xì)節(jié)，所以在選擇 X 射線接收器的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)考慮成像結(jié)果的精細(xì)程度及病人放射劑量。

3 病人在放射診斷過(guò)程中接收的放射劑量

3.1 乳腺成像

乳腺 X 射線成像技術(shù)的成像對(duì)象是對(duì) X 射線非常敏感的組織，所以研究人員引入了一個(gè)新的參數(shù)——平均腺體劑量(Average Glandular Dose, AGD)來(lái)計(jì)算和判斷放射射線給病人帶來(lái)的危害和風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.1 射線能量

乳腺成像技術(shù)的成像對(duì)象是低密度組織，其對(duì)于 X 射線的吸收能力較弱，所以對(duì)其進(jìn)行成像時(shí)，需要進(jìn)行一些調(diào)整以獲得足夠的圖像對(duì)比度。一般情況下，醫(yī)護(hù)人員能通過(guò)降低球管電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。乳腺成像常用的球管電壓范圍是 24～30 kVp。乳腺成像技術(shù)的發(fā)展主要包括探索新的X射線接收材料，從而在保證圖像對(duì)比度的同時(shí)提高球管電壓。使用較高的球管電壓能縮短照射時(shí)間，進(jìn)而降低病人接收的放射劑量。

3.1.2 X射線過(guò)濾器

X 射線過(guò)濾器通常用于修正 X 射線的能量分布。在普通的 X 射線成像中，其作用主要是減少低能量部分以降低病人接受的放射劑量。但在乳腺成像技術(shù)中，過(guò)濾器的角色有所不同，它既要消除低能量部分，同時(shí)也需要減少高能量部分對(duì)圖像對(duì)比度的影響，所以乳腺成像使用的過(guò)濾器材質(zhì)會(huì)與普通 X 射線成像系統(tǒng)有所不同。乳腺成像的過(guò)濾器常用材料為鉬或銠。鉬能吸收20 keV 以上的 X 射線，而銠能吸收的閾值為 23 keV。

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3.1.3 濾線柵

如上文所述，濾線柵的作用是減少進(jìn)入 X 射線接收器的散射射線。乳腺成像技術(shù)中使用的濾線柵的濾線柵因子(Bucky factor)為 2～3。

3.1.4 圖像信號(hào)增強(qiáng)措施

因?yàn)槿橄倌夷[對(duì) X 射線的吸收能力與周?chē)M織差別很小，所以醫(yī)護(hù)人員需要采取各種措施保證成像的質(zhì)量，例如將病人向球管一側(cè)移動(dòng)和去除濾線柵等。這些手段能將圖像信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng) 1.5～2 倍，但同時(shí)也會(huì)增加病人的平均腺體劑量。

3.1.5 乳腺組織的厚度與密度

乳腺組織的厚度與密度直接決定了其對(duì) X 射線的吸收能力，較厚或密度較大的組織對(duì) X 射線的吸收較強(qiáng)，所以需要更高的球管電壓和更長(zhǎng)的曝光時(shí)間來(lái)保證成像結(jié)果，從而增加病人的平均腺體劑量。在進(jìn)行乳腺成像的過(guò)程中，醫(yī)護(hù)人員會(huì)人為壓縮病人乳腺，從而減少乳腺的厚度，同時(shí)提高組織密度的均一性，從而減少病人接收的平均腺體劑量。

3.2 X射線透視

3.2.1 射線能量和球管電流

X 射線球管的峰值電壓決定了射線能量，而球管電流決定了光子密度，這兩者均對(duì)病人在成像過(guò)程中接收的放射劑量有重要的影響。使用較高的球管電壓意味著 X 射線的穿透性得到提高，從而降低球管電流，但同時(shí)成像結(jié)果的對(duì)比度會(huì)有所降低；使用較低的球管電壓則需要提高球管電流。所以，醫(yī)護(hù)人員應(yīng)當(dāng)在保證成像質(zhì)量的前提下盡可能提高球管電壓。

3.2.2 X射線準(zhǔn)直

醫(yī)護(hù)人員能通過(guò)X射線準(zhǔn)直操作，將射線的照射范圍固定于最小的必要范圍內(nèi)，從而減少病灶周?chē)M織受到的多余放射。同時(shí)，使用 X 射線準(zhǔn)直器還能減少折射的X射線。

3.2.3 球管-病人距離

按照平方反比定律，病人距離球管越遠(yuǎn)，其身體所接收的放射密度就越小，所以，在實(shí)際操作中保持最大的病人-球管距離是降低病人放射劑量的有效手段。

4 結(jié)論

病人受到的放射劑量是一個(gè)能用來(lái)計(jì)算和判斷放射威脅的重要因素。在放射診斷過(guò)程中，影響病人放射劑量的主要因素有：X 射線能量、X 射線過(guò)濾與準(zhǔn)直、病人體型和圖像處理過(guò)程。在傳統(tǒng)的放射診斷過(guò)程中，對(duì)放射劑量影響最大的因素是射線球管的峰值電壓 ；數(shù)字化放射成像和 CT 技術(shù)中，因?yàn)槌上駞^(qū)域的擴(kuò)大，病人全身接收的放射劑量也會(huì)隨之增加。

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Research on the radiation dose control in the diagnosis and treatment process of radiation equipment

SUN Hong-tao

(Sir Run Run Shaw Hospital affiliated to the School of Medicine of Zhejiang University, Hangzhou,310020)

Currently, radiology diagnostic equipment such as computed tomography(CT)、X-Ray imaging have played an extremely important role in the process of diagnosis and treatment in modern hospital and provided full and accurate patient information for medical staff who make diagnosis and treatment. However, in the process of radiation diagnosis, patients need to receive X-Ray irradiation, that will inevitably be a radiological threat. We analyze the influence of various parameters in the process of radiation diagnosis on patient radiation dose, and provide some suggestions on how to control it.

radiation equipment; X-ray imaging; dose control

2014-02-10

TH774

A

1002-2376(2014)07-0001-03