不同掃描定位及防護方法在胸部CT敏感器官輻射劑量的體模研究

王杰，李信友，彭剛，孫靜坤

重慶醫科大學附屬第一醫院 放射科，重慶 400016

引言

CT檢查是醫學輻射的最大來源，醫學電離輻射應該符合防護與安全最優化原則（as Low as Reasonably Achievable，ALARA）[1]。胸部CT作為一項常規影像學檢查在患者診療及體檢中大規模應用，人體的眼晶狀體、甲狀腺、乳腺、性腺對輻射有高敏感性，相同照射劑量下更易受損傷而誘發生物學改變。胸部CT檢查時，為防止掃描區域內屏蔽物對圖像造成金屬偽影干擾及便于臨床應用，常規不對甲狀腺、乳腺、眼晶狀體進行防護，僅主要對性腺進行180°鉛屏蔽。目前，大量研究集中于采用改變管電壓、管電流、后處理方式等掃描參數的方式來降低單次胸部CT掃描患者的輻射劑量[2-6]，而胸部CT掃描這部分參數已基本達成共識。但實際工作中，部分受檢者更關注敏感器官受到的輻射劑量及相關防護，尤其是有相關疾病的患者，如有眼晶狀體變性、甲狀腺結節、乳腺結節及近期有生育需求的患者。本實驗主要通過仿真人體模，研究胸部CT掃描定位像、側位定位中心的改變對人體主要輻射敏感器官輻射劑量的影響，找出最佳的定位像方式及側位定位中心，并探尋敏感器官的最佳屏蔽方式。

1 材料與方法

1.1 一般資料

試驗設備包括德國西門子雙源炫速CT 及Kyotokagaku CT Torsophantom CTU-41型頭頸軀干仿真體模（圖1）。由重慶市疾病控制中心劑量實驗室（經過國家質控論證）提供熱釋光劑量儀（Thermoluminescence Dosimetry，TLD）并進行測量值讀取。鉛圍脖及鉛圍裙的鉛當量為0.5 mmPb。

圖1 CTU-41型頭頸軀干仿真體模正面觀

1.2 掃描方法

仿真人體模置于檢查床左右中心，仰臥位頭先進。管電壓120 kV，采用自動管電流調制Care-Dose 4D技術，參考毫安秒為120 mAs。定位像分別采用前后位、前后位+側位。側位定位分別采用腋前線、腋中線、腋后線。掃描范圍從肺尖到肺底。FOV 325 mm，層厚5 mm，探測器準直64×0.6 mm，旋轉時間0.5 s/周，螺距1。胸部低劑量CT的管電壓為100 kV，自動管電流調制，其余掃描參數相同。分別結合無防護，甲狀腺、性腺前面180°鉛防護，性腺360°鉛防護的防護模式進行試驗。

1.3 輻射劑量測量方法

胸部CT定位像掃描完成后，再將TLD分別布置在仿真人體模的體表，其中左、右眼晶狀體位置各2個，甲狀腺左葉、右葉、峽部各2個，左、右乳腺各4個，分別位于其四個象限，性腺4個。每組均以胸部CT掃描條件掃描測量兩次，減去輻射本底值求得的平均值即為器官輻射劑量。

1.4 統計學分析

使用SPSS 22.0統計分析軟件進行統計學分析。器官劑量以±s表示。采用獨立樣本t檢驗進行前后位定位像與前后位+側位的比較。不同側位定位中心之間及不同防護方式之間的器官輻射劑量均采用Turkey法進行兩兩比較。P＜0.05認為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 胸部CT不同定位像下敏感器官的輻射劑量

行常規劑量胸部CT掃描仿真人體模，采用自動管電流技術，腋中線定位，定位像分別采用前后位（圖2a）、前后位+側位（圖2b）。前后位+側位與前后位比較，乳腺、晶狀體、性腺的輻射劑量均降低，差異均有統計學意義（P＜0.05）；甲狀腺輻射劑量差異無統計學意義（表1）。

圖2 常規劑量胸部CT掃描仿真人體模時的前后位定位像及側位定位像

表1 常規劑量胸部CT掃描不同定位像的輻射敏感器官劑量（mGy，±s）

表1 常規劑量胸部CT掃描不同定位像的輻射敏感器官劑量（mGy，±s）

定位像 乳腺 甲狀腺 晶狀體 性腺前后位 3.28±0.16 2.32±0.25 0.11±0.04 0.04±0.01前后位+側位 3.01±0.24 2.18±0.04 0.07±0.02 0.01±0.01 t值 3.31 1.80 2.36 8.82 P值 0.003 0.101 0.036 ＜0.001

2.2 胸部CT不同側位定位中心下敏感器官的輻射劑量

行常規胸部CT掃描仿真人體模，采用自動管電流技術，定位像為前后位+側位，側位定位分別采用腋前線、腋中線和腋后線。腋中線與腋前線比較，乳腺、甲狀腺、性腺輻射劑量均降低；腋后線與腋前線比較，乳腺、甲狀腺輻射劑量降低；腋中線與腋后線比較，晶狀體輻射劑量降低，以上差異均有統計學意義（P＜0.05），其余比較差異均無統計學意義（表2）。

表2 常規劑量胸部CT掃描不同定位中心的輻射敏感器官劑量（mGy，±s）

表2 常規劑量胸部CT掃描不同定位中心的輻射敏感器官劑量（mGy，±s）

注：a表示與腋前線比較，P＜0.05；b表示與腋中線比較，P＜0.05。

定位線 乳腺 甲狀腺 晶狀體 性腺腋前線 3.58±0.20 2.32±0.09 0.09±0.12 0.033±0.01腋中線 3.01±0.24a2.18±0.04a0.07±0.02 0.010±0.01a腋后線 3.02±0.10a2.20±0.06a0.10±0.01b0.027±0.02

2.3 胸部CT不同防護條件下敏感器官輻射劑量

行胸部CT掃描仿真人體模，采用自動管電流，以及前后位、腋中線定位。120 kV常規劑量下分別測定甲狀腺無防護和180°鉛防護，性腺無防護、180°鉛防護和360°鉛防護條件下的器官輻射劑量。100 kV低劑量下測定甲狀腺、性腺無防護條件下的器官輻射劑量。

甲狀腺的輻射劑量：120 kV下180°鉛防護＜無防護；無防護下100 kV＜120 kV；差異均有統計學意義（P＜0.05）。

性腺的輻射劑量：120 kV下360°鉛防護＜120 kV下180°鉛防護、120 kV下無防護及100 kV下無防護，差異均有統計學意義（P＜0.05）；后三種方式性腺的輻射劑量差異無統計學意義（表3）。

表3 不同條件胸部CT掃描結合不同防護方式輻射敏感器官劑量（mGy，±s）

表3 不同條件胸部CT掃描結合不同防護方式輻射敏感器官劑量（mGy，±s）

注：a表示與甲狀腺120 kV、無防護下比較，P＜0.05；b表示與性腺120 kV、360°鉛防護下比較，P＜0.05。

防護方式120 kV 100 kV甲狀腺 性腺 甲狀腺 性腺無防護 2.32±0.25 0.044±0.01b 1.15±0.13a0.042±0.02b 180°鉛防護 1.12±0.04a0.038±0.01b — —360°鉛防護 — 0.020±0.01 — —

3 討論

胸部CT在臨床中普遍采用，檢查時受檢者受到的輻射也越來越為人們所重視。生物體不同組織、器官、細胞及不同階段和生理狀態下的輻射敏感性均有明顯差異，對輻射敏感器官的輻射劑量的監測尤為重要[7-10]。本研究顯示，行胸部CT掃描時乳腺的輻射劑量最高，甲狀腺其次，晶狀體、性腺較低。目前臨床胸部CT檢查主要對性腺進行180°屏蔽，其余三種敏感器官未行屏蔽，這是由于部分甲狀腺及女性乳腺通常包含在掃描范圍內，若進行屏蔽會產生金屬偽影影響圖像質量。但是本研究顯示甲狀腺的輻射劑量也比較高，加上伴有甲狀腺結節的患者對甲狀腺的防護需求更高，甚至部分患者會不顧金屬偽影對肺尖影像的影響。因此，本研究除了探討定位像及側位定位中心對輻射敏感器官輻射劑量的影響外，還探討了不同防護方式對甲狀腺、性腺的防護作用。

常規胸部CT掃描，Care Dose 4D技術，前后位+側位定位像與前后位相比，乳腺、晶狀體、性腺輻射劑量均降低，其中乳腺下降8.23%。Care Dose 4D技術[11-12]可在小范圍內根據上一層掃描數據估算下一層 X射線的輸出量，從而減少輻射。常規胸部CT通常只采用正位定位像，無法評估受檢者左右方向上的射線衰減差異，采用前后位+側位定位像則可為輻射劑量的精確調控提供參考依據[13]。李健等[14]的研究表明胸部CT掃描的有效劑量由正位定位像掃描的2.31 mSv下降到正側位定位像的1.96 mSv，下降約15.15%，同時不影響圖像質量，這與本研究結果相符。甲狀腺的輻射劑量差異無統計學意義可能是由于甲狀腺位于肺尖，該處軟組織較多，雙側肩關節也在側位重疊，Care Dose 4D技術補償了部分管電流。

本研究顯示常規胸部CT掃描，前后位+側位定位，乳腺的輻射劑量腋中線比腋前線降低15.92%，甲狀腺降低6.03%，性腺也明顯降低。這是由于腋中線床位比腋前線高，乳腺、甲狀腺、性腺距離能量最高的中心線束相較于腋前線遠[15]。腋后線與腋中線比較，晶狀體位置更高，器官受輻射劑量卻有少許升高，乳腺、甲狀腺、性腺受輻射劑量差異無統計意義，這可能是檢查床高度的變化使得被檢體進行定位像掃描時，定位像的尺寸發生相應變化的原因，腋后線定位像尺寸大于腋中線，增加了管電流的自動選擇，抵消掉了部分腋后線高床位對于輻射敏感器官的保護作用。晶狀體在人體水平面的位置最高，性腺距離最遠，中心線束、管電流參考定位像自動調節等因素綜合影響了其輻射劑量，所以常規胸部CT掃描時以腋中線定位，器官的輻射劑量效果最優，可繼續延用。

對比常規劑量、低劑量胸部CT可以看出，低劑量掃描可以有效降低甲狀腺的輻射劑量。結合不同防護方式可以看出，常規劑量下甲狀腺180°防護可以降低約一半的輻射劑量。而對于性腺來說，唯有360°防護可以有效顯著降低其輻射劑量，180°防護或低劑量掃描對降低性腺輻射劑量無統計學意義。有關于兒童的體模研究表明[16]，單次胸部CT掃描，0.35 mm鉛衣正面覆蓋可降低腹腔內主要器官劑量18.3%～55.9%，鉛衣包裹可降低28.4%～71.2%。無屏蔽時，非掃描部位既接受外部散射同時還接受體內散射，所以劑量最大。覆蓋時，體內散射基本相同，但因CT掃描時X射線球管做螺旋運動，雖然正面的外部散射大多被屏蔽，而背面外散射依然存在；而包裹時，外部散射基本被屏蔽所以劑量最小，故而本研究認為性腺360°鉛包裹防護效果最優。

本研究使用的是胸部男性仿真體模，存在一定的局限性，除了性別差異以外，其結構與人體組織也不完全一致，對射線的衰減特性也可能存在相應差異，且本實驗正位定位像常規采用了前后位，未考慮后前位的情況，本研究結果還需進一步的臨床驗證。

4 結論

目前胸部CT掃描常規采用自動管電流、前后位定位像、腋中線定位，建議采用前后位+側位定位像以明顯降低乳腺、晶狀體、性腺的器官輻射劑量，側位定位依然推薦使用腋中線。目前胸部CT掃描僅常規對性腺進行180°鉛防護，其對性腺的保護意義不大，建議對性腺采取360°包裹防護，另外可根據實際情況對甲狀腺進行180°鉛防護。