中國人民解放軍第二炮兵司令部禮士路門診部，北京 100085

放射診斷過程中患者放射劑量的控制

孫鳳彥

中國人民解放軍第二炮兵司令部禮士路門診部，北京 100085

以X射線成像、計算機斷層掃描（CT）等為代表的放射診斷設(shè)備，已經(jīng)在現(xiàn)代醫(yī)院的診療過程中扮演了極為重要的角色，為醫(yī)護人員的診斷和治療提供了詳實而準確的患者信息。然而放射診斷過程中，患者需要接受X射線的照射，難免會受到放射威脅。本文分析了放射診療過程中各個參數(shù)對于患者放射劑量的影響，并對控制患者放射劑量提出了一些建議和意見。

X射線成像；放射；劑量

1 衡量放射劑量的物理量[1-3]

1.1 吸收劑量（Absorbed Dose）

在一定輻射強度下，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患者被照射部位的皮膚所吸收的放射能量。

1.3 比釋動能（Kerma）

X射線照射單位質(zhì)量的介質(zhì)后，在其中通過電離效應(yīng)產(chǎn)生的帶電粒子的能量。比釋動能只包括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）

組織劑量可以用比釋動能與組織因子（f-factor）相乘所得。對于放射診斷領(lǐng)域所涉及的X射線能量和波長范圍，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。在放射診斷過程中，需要注意的器官包括骨髓、甲狀腺、乳腺、生殖腺以及眼球晶狀體。除此之外，對于胚胎和胎兒的放射劑量控制也是一項需要特別注意的內(nèi)容。

2 放射診斷過程

放射診斷過程通指一切使用X射線獲取患者身體某部位平面影像的操作。使用X射線照射患者身體時，入射體表劑量與球管電流、照射時間和球管峰值電壓的平方成正比。同時，在上述3個參數(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)，同時也與進行照射時的射線方位有關(guān)，比如說從前向后，從后向前，以及側(cè)向照射。器官吸收的放射劑量可以根據(jù)入射體表劑量乘以特定的轉(zhuǎn)換系數(shù)來估算。特定器官在特定照射方位下的轉(zhuǎn)換系數(shù)可參見Rosenstein手冊[4]。

2.1 射線能量

放射射線的能量主要與球管峰值電壓以及射線過濾裝置有關(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，可以增加X射線的平均能量，進而提高X射線的穿透性。具有更高穿透性的X射線將更容易穿過患者被照射部位進而到達X射線接收器。因此，使用更高球管峰值電壓可以降低球管電流，縮短照射時間，從而降低患者接收的放射劑量。

2. 2 射線過濾

按照規(guī)定，球管峰值電壓超過70 kVp時，診斷用放射設(shè)備必須安裝射線過濾裝置，且過濾效果應(yīng)當至少等同于2.5 mm鋁板[5-6]。射線過濾裝置可以優(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[7]。如果沒有過濾裝置，上述低能X射線會被患者組織全部吸收，在不能提升圖像質(zhì)量的同時對患者健康造成不利影響。

2.3 X射線準直[8]

X射線準直器是用來將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比周圍組織高出數(shù)個數(shù)量級，因此在放射診斷過程中，醫(yī)護人員應(yīng)當將射線束范圍限制在需要照射的區(qū)域。因此使用X射線準直器可以減少患者所接受的非必要輻射。

另外，利用X射線準直器限制射線束的照射范圍還可以降低患者身體組織散射的X射線，進而提高最終成像結(jié)果的對比度。

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，進而提高放射影像的對比度。X射線濾線柵可以選擇性地篩除折射X射線，而保留大多數(shù)非折射和主光束X射線。

使用X射線濾線柵可以提高成像質(zhì)量，從而降低再次成像的必要性，提高醫(yī)生診斷的準確性。但X射線濾線柵同時也降低了攝入X射線接收器的射線強度，因而可能會導致照射時間的延長和患者照射劑量的增加。

2.5 照射部位及患者體型

根據(jù)照射部位和患者體型的不同，患者組織對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，對于不同的照射部位和患者體型，醫(yī)護人員應(yīng)當定制不同的照射方案和劑量選擇。

2.6 圖像信號接收與處理

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X射線的接收和信號轉(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射線接收器的信號處理速度被定義為100。目前工藝和材料學可以達到的最快速度大約為600。

提高射線信號接收和處理速度可以降低照射時間，從而降低患者接收的放射劑量，但同時也會損失信號細節(jié)。因此在選擇X射線接收器的時候，應(yīng)當考慮成像結(jié)果的精細程度及患者放射劑量[9-11]。

3 患者在放射診斷過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)的成像對象是對X射線非常敏感的組織，因此研究人員引入了一個新的參數(shù)—平均腺體劑量（Average Glandular Dose, AGD）來計算和判斷放射射線給患者帶來的危害和風險。

3.1.1 射線能量

乳腺成像技術(shù)的成像對象是低密度組織，其對于X射線的吸收能力較弱，因此對其進行成像時，需要進行一些調(diào)整以獲得足夠的圖像對比度。一般情況下，醫(yī)護人員可以通過降低球管電壓來實現(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，從而在保證圖像對比度的同時提高球管電壓。使用較高的球管電壓可以縮短照射時間，進而降低患者接收的放射劑量。

3.1.2 X射線過濾器

X射線過濾器通常用于修正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患者接受的放射劑量。但在乳腺成像技術(shù)中，過濾器的角色有所不同，它既要消除低能量部分，同時也需要減少高能量部分對圖像對比度的影響，因此乳腺成像使用的過濾器材質(zhì)會與普通X射線成像系統(tǒng)有所不同。

乳腺成像的過濾器常用材料為鉬或銠。鉬可以吸收20 keV以上的X射線，而銠可以吸收的閾值為23 keV。

3.1.3 濾線柵

如上文所述，濾線柵的作用是減少進入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 圖像信號增強措施

由于乳腺囊腫對X射線的吸收能力與周圍組織差別很小，因此醫(yī)護人員需要采取各種措施保證成像的質(zhì)量，例如將患者向球管一側(cè)移動，以及去除濾線柵等。這些手段可以將圖像信號強度增強1.5～2倍，但同時也會增加患者的平均腺體劑量。

3.1.5 乳腺組織厚度與密度

乳腺組織的厚度與密度直接決定了其對X射線的吸收能力，較厚或密度較大的組織對X射線的吸收較強，因此需要更高的球管電壓和更長的曝光時間來保證成像結(jié)果，從而增加患者的平均腺體劑量。

在進行乳腺成像的過程中，醫(yī)護人員會人為壓縮患者乳腺，從而減少乳腺的厚度，同時提高組織密度的均一性，從而減少患者接收的平均腺體劑量。

3.2 X射線透視

X射線透視技術(shù)是利用X射線成像來獲取實時動態(tài)透視影像的技術(shù)，該技術(shù)可以用來診斷疾病及為其他醫(yī)療操作進行導航。由于該技術(shù)會對患者造成大量的放射照射，政府部門對其的臨床使用制定了嚴格的監(jiān)管制度。

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，這兩者均對患者在成像過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，但同時成像結(jié)果的對比度會有所降低。使用較低的球管電壓則需要提高球管電流。因此，醫(yī)護人員應(yīng)當在保證成像質(zhì)量的前提下盡可能提高球管電壓。

3.2.2 X射線準直

醫(yī)護人員可以通過X射線準直操作，將射線的照射范圍固定于最小的必要范圍內(nèi)，從而減少病灶周圍組織受到的多余放射。同時，使用X射線準直器還可以減少折射的X射線。

3.2.3 球管-患者距離

根據(jù)平方反比定律，患者距離球管越遠，其身體所接收的放射密度就越小。因此在實際操作中，保持最大的患者-球管距離是降低患者放射劑量的有效手段。

4 結(jié)論

患者受到的放射劑量是一個可以用來計算和判斷放射威脅的重要因素。在放射診斷過程中，影響患者放射劑量的主要因素有：X射線能量、X射線過濾與準直、患者體型以及圖像處理過程。在傳統(tǒng)的放射診斷過程中，對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，由于成像區(qū)域的擴大，患者全身接收的放射劑量也會隨之增加。

[1] Attix FH．Introduction to radiological physics and radiation dosimetry[M]．New York,NY:Wile,1986:20-34．

[2] Wagner LK,Lester RG,Saldana LR．Exposure of the pregnant patient to diagnostic radiations:a guide to medical management[M]．2nd ed．Madison,Wis:Medical Physics Publishing,1997．

[3] Johns HE,Cunningham JR．The physics of radiology[M]．4th ed．S prinfield,Ill:Thomas,1983:336-338．

[4] Rosenstein M．Handbook of selected tissue doses for projections commen in diagnostic radiology[M]．Rockville,MD:U．S．FDA,CDRH,1988．

[5] 21 CFR 1020,performance standards for ionizing radiation emitting products[S]．2011．

[6] NCRP report No．102．Medical X-ray,electron beam, and gamma ray protection for energics up to 50 MeV[R]．

[7] Sprawls P Jr．Physical principles of medical imaging[M]．2nd ed．G aithersburg,Md:Aspen,1993:165-167．

[8] Bushberg JT,Siebert JA,Leidholdt EM Jr,et al．The essential physics of medical imaging[M]．Baltimore,Md:Williams&Wilkins,1994．

[9] Bushong SC．Radiologic science for technologists:physics,biology, and instrumentation[M]．6th ed．St Louis,Mo:Mosby,1997:200．

[10] Siebert JA．Computed radiograpy:technology and quality assurance[A]．In:Proceedings of the 1997 AAPM Summer School:the expanding role of medical physics in diagnostic imaging[C]．Madison Wis:Advanced Medical,1997:37-83．

[11] IAEA Safety Series No 115,international basic safety standards for protection against ionizing radiation and for the safety of radiation sources[S]．Vienna,Astria,1994．

Patient Dose Control during Radiation Imaging

SUN Feng-yan
Outpatient Department, Second Artillery Command of PLA, Beijing 100085, China

Medical radiation systems, such as X-ray imaging and CT, are playing a more and more important role in the diagnostic and therapeutic process in modern hospitals, by providing medical personnel with adequate and precise patient information. However, during treatment, X-ray radiation applied on patients will result in potential hazards. In this paper, the effects of different key parameters on the patient dose are analyzed, and practical advice is raised.

X-ray imaging; radiation; patient dose

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.06.006

1674-1633(2013)06-0018-03