茍杰，胡小艷

隨著醫(yī)學(xué)檢查技術(shù)的進(jìn)步及醫(yī)療診治的需要，CT檢查在疾病的診斷、鑒別診斷及隨訪中的應(yīng)用越來(lái)越多。醫(yī)療照射已成為最大人工電離輻射源，其占人類本底照射的比例在不斷增加[1-3]，CT是迄今為止診斷放射學(xué)中最重要的輻射照射源，對(duì)醫(yī)療照射劑量貢獻(xiàn)最大；因CT輻射導(dǎo)致輻射確定性效應(yīng)和隨機(jī)性效應(yīng)的輻射損傷已有報(bào)道[4]。因此，伴隨受益而來(lái)的輻射劑量問題受到越來(lái)越多的關(guān)注，也成為臨床研究的熱點(diǎn)。目前，CT容積劑量指數(shù)(volume computed tomography dose index，CTDIvol)和劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product，DLP)是描述CT檢查輻射暴露最常用的兩個(gè)參數(shù)[5-9]。CTDIvol提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的方法來(lái)比較不同CT掃描儀之間的輻射輸出水平，DLP的計(jì)算方法是將CTDIvol與掃描的長(zhǎng)度相乘。CTDIvol和DLP對(duì)管電壓、管電流、機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間、螺距等參數(shù)敏感，且僅計(jì)算體模定義體積內(nèi)的輻射輸出，因此在計(jì)算實(shí)際輻射暴露時(shí)均受到限制。然而，患者的輻射暴露不僅與掃描儀的輻射輸出有關(guān)，還和患者的體型大小有關(guān)；因此，用CTDIvol解釋患者劑量可能會(huì)導(dǎo)致患者劑量的高估或低估，從而導(dǎo)致對(duì)輻射風(fēng)險(xiǎn)的不準(zhǔn)確估計(jì)[10]。由于CTDIvol(用作患者劑量照射的參數(shù))的局限性，考慮到患者體型的劑量估計(jì)方法引起了醫(yī)生和物理學(xué)家們的重視。2011年和2014年[11-12]，美國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)家協(xié)會(huì)(AAPM)204和220報(bào)告中提出了體型特異性劑量估算(size-specific dose estimate，SSDE)的概念，SSDE是一種與CTDIvol密切相關(guān)的替代劑量度量參數(shù)，同時(shí)考慮了掃描參數(shù)和患者體型大小對(duì)輻射劑量的影響。本研究的目的是基于SSDE對(duì)不同體型成人胸部CT檢查的輻射劑量進(jìn)行研究，比較CTDIvol、SSDE評(píng)價(jià)成人胸部CT檢查輻射劑量的差異。

材料與方法

1.臨床資料

回顧性分析2020年1月-2020年6月到本院行CT檢查患者的相關(guān)資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①因疾病或健康體檢行胸部CT檢查的患者；②年齡大于18歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：①體表有金屬異物、胸廓或體內(nèi)有金屬內(nèi)固定器等會(huì)干擾劑量估算的患者；②安有心臟起搏器的患者；③不能配合的患者；④因FOV太小，SSDE和水當(dāng)量直徑(water-equivalent diameter，Dw)計(jì)算失敗的數(shù)據(jù)。

2.CT檢查方法

采用第二代Siemens雙源CT(Somatom Definition Flash)進(jìn)行CT檢查，所有檢查均開啟自動(dòng)管電壓(CarekV)和自動(dòng)管電流調(diào)控(Care dose 4D)技術(shù)。管電壓80～120 kVp，參考mAs為100 mAs，探測(cè)器準(zhǔn)直128 mm×0.6 mm，采集矩陣512×512，參考FOV 314 mm×314 mm，層厚1 mm，層間距1 mm。所有患者均取仰臥位，頭先進(jìn)，掃描范圍從肺尖到膈頂。

3.體型特異性劑量估算和數(shù)據(jù)收集

掃描完成后，患者的圖像和人口學(xué)資料(包括性別、年齡等)自動(dòng)傳輸?shù)綀D像存檔與通信系統(tǒng)(picture archiving and communications system，PACS)；CTDIvol參考32 cm體模標(biāo)準(zhǔn)由CT掃描儀控制臺(tái)自動(dòng)輸出,并傳輸?shù)絇ACS系統(tǒng)；將患者的圖像和劑量數(shù)據(jù)導(dǎo)入先前驗(yàn)證過的軟件工具“Teamplay Dose”(Siemens Healthineers)。SSDE和Dw由軟件參照AAPM 204和220報(bào)告中的相關(guān)公式自動(dòng)計(jì)算：

(1)

(2)

(3)

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。對(duì)所有數(shù)據(jù)均進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)和方差齊性分析，P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。滿足正態(tài)分布的計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示；不滿足正態(tài)分布的計(jì)量資料用中位數(shù)(四分位數(shù)間距)表示。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)比較組間CTDIvol和SSDE的差異；采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較組內(nèi)CTDIvol和SSDE的差異。

結(jié) 果

1.一般資料

根據(jù)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，本研究共納入9666例胸部檢查的受試者，平均年齡(46.64±17.51)歲，其中男4302例，女5364例。最小Dw為17.42 cm，最大Dw為32.29 cm，水當(dāng)量直徑中位數(shù)為23.74 cm。根據(jù)Dw將患者分為4組，Group1：260人，Group2：6303，Group3：3081人，Group4：22人。各組間患者基本信息見表1。

表1 各組間患者的基本信息

2.各組間輻射劑量分析

納入的9666例CT檢查中，CTDIvol平均值為(3.01±0.11) mGy，SSDE平均值為(4.6±0.23) mGy。組間輻射劑量分析顯示，CTDIvol和SSDE都隨著Dw的增加而增加，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=4899.43、1982.02，P均<0.001)。CTDIvol和SSDE組內(nèi)比較，各組CTDIvol均小于SSDE(表2)。各組CTDIvol和SSDE的變異系數(shù)比較發(fā)現(xiàn)，CTDIvol的變異系數(shù)大于SSDE的變異系數(shù)(圖1)。

圖1 各組CTDIvol和SSDE的變異系數(shù)比較。

討 論

CTDIvol由掃描參數(shù)如球管的電壓、球管的電流、旋轉(zhuǎn)時(shí)間、螺距等多種因素決定，它是基于固定大小(16 cm或32 cm)的聚甲基丙烯酸甲酯模型測(cè)量而得到的，只能提供標(biāo)準(zhǔn)化條件下掃描儀輸出的信息[13]。然而，CT檢查的輻射暴露劑量不僅與掃描儀輸出有關(guān)，還與患者的幾何尺寸和組織對(duì)X射線衰減有關(guān)[12]。X射線衰減是影響X射線吸收的基本物理參數(shù)，因此在確定患者吸收的輻射劑量方面比患者的幾何尺寸更有意義。AAPM 204和220[11-12]報(bào)告了可以用前后徑(AP)、左右徑(LAT)、有效直徑(ED)和Dw來(lái)計(jì)算SSDE。然而AAPM 220報(bào)告也證實(shí)了胸部的有效直徑比水當(dāng)量大4.3%～21.5%，因?yàn)橛行е睆街豢紤]幾何形狀，沒有考慮到組織對(duì)射線衰減因素的影響，這將導(dǎo)致高估患者的體型，而低估SSDE。例如，胸部和腹部的區(qū)域可能具有相同的外部物理尺寸，然而，由于肺部的密度較低，且與腹部組織的組成不同，胸部對(duì)X射線光子的衰減要比腹部少，對(duì)于相同的掃描儀輸出(CTDIvol)，胸部區(qū)域?qū)⒔?jīng)歷更高的輻射影響，因此，比具有相同幾何尺寸的腹部區(qū)域有更高的吸收劑量[12]。水當(dāng)量直徑同時(shí)考慮了患者的幾何尺寸和組織對(duì)X射線的衰減，用水當(dāng)量直徑計(jì)算SSDE，不僅考慮了掃描儀輸出對(duì)輻射劑量的影響，還考慮到患者的體型以及組織對(duì)X射線的衰減等因素，可以更真實(shí)地估計(jì)受檢者在進(jìn)行CT檢查時(shí)的輻射暴露劑量。Wang等[14]利用蒙特卡羅分析方法也證明了用Dw估計(jì)物體的劑量確實(shí)可以得到準(zhǔn)確的吸收劑量值；李剛等[15]研究結(jié)果也顯示，基于Dw計(jì)算SSDE，能更加準(zhǔn)確的反應(yīng)胸部CT檢查使受檢者受接受的輻射劑量。本研究中使用的Teamplay dose軟件是根據(jù)掃描圖像的Dw來(lái)計(jì)算SSDE，與常規(guī)CTDIvol相比，SSDE不太可能低估較小體型受檢者的輻射劑量。同時(shí)，筆者還發(fā)現(xiàn)各組間CTDIvol的變異系數(shù)高于SSDE，說明SSDE在評(píng)估患者CT輻射劑量個(gè)體之間的變異較小，在評(píng)估輻射劑量時(shí)，較CTDIvol更穩(wěn)定。

本研究中成人胸部CT檢查的輻射劑量CTDIvol和SSDE隨患者體型的增大而增大。這是可以理解的，因?yàn)樵诒狙芯恐?，所有受試者在胸部CT檢查時(shí)都使用了自動(dòng)曝光控制技術(shù)(Care kV和Care dose 4D)。圖像質(zhì)量和輻射劑量都取決于患者的體型以及掃描參數(shù)[16]，為了達(dá)到滿足診斷條件的圖像質(zhì)量，體型大的患者需要更高的輻射劑量；這與之前的研究是相符的[17-20]。Izabella等[19]的研究結(jié)果顯示SSDE隨著患者體型的增大呈指數(shù)增加；王軍娜等[20]的研究結(jié)果也顯示CTDIvol和SSDE隨著患者BMI的增大而增大。Care Dose 4D是一種自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)，可以根據(jù)患者的不同體型、不同解剖部位和不同的射線入射角度自動(dòng)調(diào)節(jié)管電流，在盡可能低的劑量水平前提下，為診斷醫(yī)生提供噪聲一致、且能夠滿足診斷要求的圖像。Care kV根據(jù)受檢者Z軸方向不同的衰減值，并結(jié)合預(yù)先設(shè)定的圖像質(zhì)量要求，計(jì)算出不同管電壓所對(duì)應(yīng)的電流值和分布曲線，結(jié)合不同的檢查類型，選擇球管允許的最低電壓進(jìn)行CT檢查，以達(dá)到降低輻射劑量的目的。

本研究納入了9666例胸部CT檢查，Dw因患者而異。Dw在21～25 cm之間的受檢者有6303(65.2%)名，Dw在26～30 cm之間的受檢者有3081(31.9%)名；體型較小的受檢者所占比例較少，約有260(2.7%)人Dw在15～20 cm之間；本研究未納入體型特別大的受檢者。筆者統(tǒng)計(jì)并分析了所有亞組胸部檢查的平均輻射劑量，發(fā)現(xiàn)所有亞組CTDIvol值均低于SSDE，這與之前的研究一致[21-23]。Valeri等[23]認(rèn)為，CTDIvol傾向于低估體型較小受檢者所接受的輻射劑量。在Klosterkemper等[17]研究中，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)患者胸腹CT掃描水當(dāng)量直徑在37～43 cm范圍時(shí)，CTDIvol大于SSDE；對(duì)于體型較大的患者，CTDIvol傾向于高估輻射劑量。但是在本研究中，沒有納入肥胖的受檢者，這也是本研究的不足之處。但亞洲人的體形一般偏瘦，肥胖的人群所占比例較小，納入研究的受檢者的體型特點(diǎn)與亞洲人體型的人群分布特點(diǎn)是一致的。

本研究的不足之處：第一，本研究中納入的檢查部位單一，僅納入了胸部CT檢查，其結(jié)果是否適用于其它部位尚需進(jìn)一步研究。第二，本研究中的數(shù)據(jù)只來(lái)源于一種CT機(jī)型，未來(lái)需要納入不同機(jī)型的數(shù)據(jù)，分析不同的CT掃描儀CTDIvol和SSDE的差異。

綜上所述，成人胸部CT檢查時(shí)，所受的輻射劑量隨著受檢者水當(dāng)量直徑的增大而增大。在評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)體型和體型瘦小者胸部CT檢查的輻射劑量時(shí)，CTDIvol傾向于低估受檢者實(shí)際接受的輻射劑量；SSDE同時(shí)考慮了掃描儀輸出、患者體型和組織對(duì)X射線衰減等因素對(duì)輻射劑量的影響，能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估受檢者在進(jìn)行胸部CT檢查時(shí)實(shí)際所接受的輻射劑量。