全景X射线牙片机辐射剂量控制的研究进展

汪长岭，汤黎明，夏勋荣

1.南京军区南京总医院，江苏 南京210002；2.江苏省计量科学研究院，江苏 南京 210007

全景X射线牙片机辐射剂量控制的研究进展

汪长岭1，汤黎明1，夏勋荣2

1.南京军区南京总医院，江苏 南京210002；2.江苏省计量科学研究院，江苏 南京 210007

全景X射线牙片机已成为牙科诊断和治疗的重要设备，其辐射安全性受到广泛重视。本文综述了国内外全景X射线牙片机剂量控制的概况，包括使用的设备、方法和诊断参考标准，明确了建立适合我国国情的全景牙片机诊断参考标准对保护病人安全和提高全景牙片机使用效率的重要意义。

全景X射线牙片机；辐射剂量；辐射安全；诊断参考标准

0 前言

全景X射线牙片机作为牙科检查、诊断、制定治疗方案的重要手段，在医院获得越来越广泛的使用，对其辐射剂量控制的研究也得到了国内外医院的广泛重视。一方面，辐射剂量决定了成像的清晰程度[1]，辐射剂量过低将无法穿透组织，过高又会穿透骨骼和牙齿；另一方面，虽然单次辐射风险较低，但由于低剂量X射线辐射在体细胞内有延迟效应，以及多次检查导致的辐射累积效应，可能会使患者腮腺肿瘤或甲状腺癌的风险增加[2-4]。因此，为了既不影响成像效果，又能降低患者的辐射剂量，除了使用全景X射线牙片机生产厂家设定剂量外，研究使用合理的照射剂量有着重要的意义。本文综述了国内外全景牙片机剂量控制研究的设备、方法和结果，为医务工作人员对不同设备和不同人群制定辐射剂量提供有益的参考。

1 辐射剂量的测量设备

辐射剂量计是用于测量电离辐射照射量、比释动能、吸收剂量或剂量当量的装置或设备[5]。决定剂量计的性能和使用场合的参数包括空间分辨率、准确度、精度、线性、响应速度等。早期应用的辐射剂量计是气体电离室和胶片剂量计，分别是根据在射线作用下气体的电离或乳胶相片变黑原理设计实现的。20世纪50年代后, 随着固体物理学的发展, 出现了固体剂量计，包括发光剂量计和半导体剂量计。发光剂量计是根据放射线发光现象设计的，包括是辐射引起的光致发光现象和热致发光现象，即在测量射线的作用下, 通过光或热导致发光强度的变化来测量辐射剂量的大小。近年来，凝胶剂量计的出现解决了测量辐射三维复杂空间分布的问题，具有很好的应用前景。

常用的医用辐射剂量检测设备按原理主要分为：电离室型、胶片型、热释光型、半导体型和凝胶型等剂量计。

电离室剂量计由导电外壁、一定体积气体的空腔和一个中心收集电极构成，一般采用圆柱形电离室，体积为0.1～1 cm3，电离室空腔的长度一般≤25 mm，直径≤7 mm。主要用于用于射线束校准、检定和放射剂量测定。

胶片剂量计由单层或双层辐射敏感涂层（AgBr）和塑料基底构成，辐射导致AgBr电离，并在胶片上形成潜影，通过胶片光密度值表示辐射剂量。胶片有很好的二维空间分辨能力，单次辐照后，可以给出照射的空间分布信息。在放射诊断、放射治疗和辐射防护领域都起着重要的作用。由于胶片的有效剂量范围限制，一般作为定性测量工具。

热释光剂量计是将热激发的磷光现象用于辐射检定，医学中主要使用LiF:（Mg，Ti）、LiF:（Mg，Cu,P）和LiBO：Mn等作为热释光剂量计的材料，在使用前需通过退火以消除残余信号。热释光读数系统由放置并加热热释光剂量片的金属托盘、探测光信号并将其转换为电信号的光电倍增管和读取电信号的静电计组成。

硅半导体剂量计[6]由PN结二极管构成，相比电离室，其尺寸更小、灵敏度更高。由于灵敏度随辐照会有变化，半导体剂量计不能用于束线校准，但在高剂量梯度场的半影区的测量中有重要作用。半导体剂量计的缺点易受温度、剂量率、角度、能量影响，因此，在测量时需注意修正。

凝胶剂量计的原理是聚合物凝胶在辐照后发生聚合反应引起光密度变化，再通过NMR、CT、超声等技术成像得到剂量分布，其的优点是可被制成任意形状能直接实现相对剂量的三维分布测量，虽然现在还不常用，但将来有着非常广阔的应用前景。

2 辐射剂量的研究方法

为了研究和控制全景牙片机辐射剂量，选择标准且易用的方法是非常必要的。目前表征辐射剂量的参数主要包括入射体表剂量（ESD）、空气比释动能（ESAK）、剂量面积乘积（DAP），这些参数都可以作为设定辐射参考标准的依据。

通常患者剂量用ESD来表征，实际直接测得的是包括反射、散射在内的入射体表处的ESAK。Helmrot[7]等则认为，对于口腔全景摄影，可以测量DAP。 利用测量获取的基本量数据和模体实验测得的剂量转换系数, 可进一步估算出器官的有效吸收剂量。有效吸收剂量是指受辐射的器官或身体各部分的个体剂量乘以1个因子，而后相加在一起，结果不能超出患者可以允许接受的有效剂量的限值。有效吸收剂量=DAP×换算因子。Williams[8]使用的换算因子为 0.06 mSv Gy-1cm-2，Helmrot[7]得到唾液腺的换算因子为0.08 mSv Gy-1cm-2，Visser[9]通过仿真模体获得换算因子0.21 mSv Gy-1cm-2。

目前，国内外主要采用两类研究全景牙片机辐射剂量的方法，一种为采用热释光剂量计测量ESD，单位为mGy或μGy。例如 Toossi[10]采用的TLD-100热释光剂量计，使用的热致发光材料为LiF:（Mg,Ti），TLD传感器尺寸为（3×3×1） mm3，在400 ℃进行退火，接着在75 ℃的烤箱中放置18 h，最后冷却至室温，每个探测器都进行过定标校准分辨率可达μGy；采用70 kV对其进行定标，将TLD置于甲状腺和左右腮腺的位置；通过24 h后的荧光强度来判断吸收的剂量。另一种为采用电离室剂量计测量DAP，单位为mGycm2。例如使用Doseguard100[9]，将电离室固定在准直器前，并对能量依赖性和电离室衰减引起的测量值偏差进行校正。

3 全景牙片机辐射剂量研究

Toossi[10]发现甲状腺的吸收剂量在21～47μGy，而腮腺的辐射剂量大约为甲状腺的10倍为296～432μGy，枕骨处剂量也较大为208～300μGy。影响X射线剂量的因素很多，研究表明，相同的组织也会出现不同的吸收量，这跟不同牙医使用的参数、患者的个体差异、仪器的特性都有密切的关系（射线方向、运动控制等）。由于腮腺一直处在旋转的照射区域内，吸收剂量最多，而甲状腺和眼睛不在照射范围内，因此只受到散射影响，吸收剂量较小。Kaeppler[11]等也认为，85%的X射线辐射剂量由腮腺吸收积累。而美国国家电离辐射生物效应委员会报告表明，过度地暴露于X光下，却会最早引发甲状腺癌。短时间大剂量或低剂量长时间暴露于X射线下都会引起后被膜下白内障。不同的牙医根据习惯或喜好设定mAs和kVp，有人选择高电压短曝光时间，也有人选择低电压长曝光时间，姚利兴[12]等研究表明，提高kVp降低mAs可显著降低患者受辐射剂量。Kaeppler[11]等的研究还对比了两种型号的全景牙片机，Scanora比Orthophos 层宽，这就意味着Scanora比Orthophos具有更大的照射角度和更多的照射剂量，减小照射区域可明显降低X射线的吸收剂量（10%～30%），他们的研究还表明数字机比传统的胶片机辐射要小的多。

朱志贤[13]等使用Victoreen公司生产的660型测读装置和660-5型平板电离室测量全景牙片机工作条件（kVp、mA、时间、过滤），并使用SZ-Ⅲ型仿真人头模、LiF：(Mg，Cu，P)玻管热释光剂量计和FJ-427A型热释光测量仪研究受检者ESD。对深圳市全景摄影设备的辐射剂量进行研究（包括Villa、Rotograph、西门子0.3c、Scanora、Trophy等），发现全景摄影的照射野中心轴线剂量分布的最大值在0.54～5.73 mGy范围内，均值为（1.80±0.87） mGy，全景摄影的照射野中心轴线平均剂量在0.078～1.64 mGy范围内，均值为（0.52±0.23）mGy。他们认为，国际电离辐射防护和辐射源安全基本标准IBSS只给出了全景摄影的诊断参考水平值7 mGy，并未绘出测量方法和剂量值所在位置。对于全景摄影来说，指导水平值是指剂量分布的峰值，该值处于摄片的起始位和终止位（左右磨牙处），通过剂量控制可限定峰值剂量以达到对受检者剂量进行约束的目的。

于久愿[14]等也采用与人体密度相近的仿真模体模拟人头部，并使用RGD-3B热释光剂量仪和热释光探测器LiF:(Mg,Cu,P)对全景牙片机的最大皮肤吸收剂量进行测试，发现辐射剂量范围为1130～6103μGy，腺体吸收剂量较口内片明显升高。他们发现头模表面皮肤处剂量分布相对于颈椎成反对称分布的双峰剂量曲线，剂量峰位于投照起始和终止位处，谷位在颈椎位。其中全景牙片机Planmeca在后磨牙处测得最高吸收剂量为6103μGy，颈椎处的剂量最低为360.8μGy，与颈椎对应的切牙处的出射剂量为6.9μGy，其余3种型号全景牙片机均远低于医疗照射指导水平。牙全景摄影时腺体吸收剂量较口内片高, 集中腮腺吸收剂量最高，这与全景摄影在上后磨牙处于峰值剂量有关, 下颌腺次之, 剂量最小的为甲状腺。

B. Poppe[15]等人为了在德国建立全景牙科放射学的诊断参考水平（DRL），使用DAP测量仪（Diamentor M4，PTW-Freiburg），对50台不同型号的全景牙片机进行研究，设定不同参数（不同的管电压、电流和曝光时间），针对大体积成年人、成年男性、成年女性、儿童得出DRL分别为101 mGycm2, 87 mGycm2, 84 mGycm2和 75 mGycm2。

Tierris[16]等采用Vacudap 2000的DAP测量仪研究了不同品牌和型号的全景牙片机（如Palomex, Soredex, Planmeca, Philips, Yoshida, Siemens, Sirona,Gendex, Fiad, VSM 和Trophy），并比较口内X牙片机和全景牙片机的辐射DAP，发现全景牙片机的辐射剂量DAP约为单次牙片的2倍。临床参考的诊断参考水平应为男性 117 mGycm2,女性97 mGycm2和儿童77 mGycm2。

4 总结与讨论

国际放射防护委员会（ICRP）在73版最早使用“诊断参考水平”（DRL）概念，建议在专业的医疗机构开展剂量学研究，并观测一定时间间隔的辐射稳定性和剂量分布的长期变化，认为由于个体或地域差异，DRL应控制在1个国家（NDRL）或1个地区（LDRL）。近年来，很多国家的研究人员开始致力于全景X射线牙片机DRL的建立，如德国的Poppe[15]、新西兰的Williamson[8]、英国的Napier[17]、韩国的Lee[18]、爱尔兰的Walker[19]、希腊的Hatziioannou[20]等。因此，我国也应尽快建立X射线全景牙片机的DRL[21]，以保证病人获得有效的检查并接受最小辐射。然而，DRL的建立还需要大量数据的采集和广大医疗机构的共同努力。

此外，由于不同厂家和不同型号的全景牙片机即使采用相同的参数设定，也不能保证辐射剂量的一致性。医院可根据全景牙片机的品牌和型号来设定参数，以达到更大程度减少辐射剂量的目的。然而，目前国内大部分医院还是根据厂家默认设置或者经验进行参数设定，以图像清晰度和诊断为首要目的，很少有医院对自己的机器进行剂量控制研究。转变以往的观念和做法，对切实降低患者的受辐射剂量有着重要的意义[22]。因此，一方面，有条件的医院应根据自己的实际情况（如牙片机型号、针对病的种类等）进行最小剂量的研究和控制；另一方面，没有条件的医院可借鉴上述研究中或国内相同厂家、相同型号的机器的参数设定。

[1] 王振,狄幸波,陈福华,等．口腔全景影像区域的模糊原因探讨[J]．医学影像学杂志,2007,17(4):417-418．

[2] Ladeira DB,Cruz AD,Almeida SM,et al．Evaluation of the panoramic image formation in different anatomic positions[J]．Braz Dent J,2010,21(5):458-462．

[3] 刘长安,李小娟,陈尔东．牙科放射学中的患者辐射防护概述[J]．现代仪器,2011,17(5):37-40．

[4] Bahreyni Toossi MT,Akbari F,Bayani Roodi S．Radiation exposure to critical organs in panoramic dental examination[J]．Acta Med Iran,2012,50(12):809-813．

[5] 杨勇,张圆月,刘志宏．医用诊断X射线剂量探测技术概述[J]．中国测试技术,2005,31(4):94-96．

[6] 吴爱东,陈义学,吴宜灿,等．P-型半导体探测器在放射治疗中的剂量特性研究[J]．原子核物理评论,2006,23(2):234-228．

[7] Helmrot E,Carlsson GA．Measurement of radiation dose in dental radiology[J]．Radiation protection dosimetry,2005,114(1-3):168-171．

[8] Williams JR,Montgomery A．Measurement of dose in panoramic dental radiology[J]．British Journal of Radiology,2000,73(873):1002-1006．

[9] Visser H．Investigation into the optimization of periodontal radiography[M]．Berlin:Quintessenz Publishing,2000．

[10] Toossi MTB,Akbari F．Diagnostic reference level arising from dental panoramic radiography[J]．Iranian Journal of Medical Physics,2012,9(3):161-167．

[11] Kaeppler G,Buchgeister M,Reinert S．Influence of the rotation centre in panoramic radiography[J]．Radiat Prot Dosimetry, 2008,128(2):239-244．

[12] 姚利兴,蒋争春．低剂量数字化口腔全景摄影技术的探讨[J]．现代医用影像学,2012,21(4):197-200．

[13] 朱志贤,韩发明,唐文祥,等．牙科 X 射线全景摄影所致受检者体表剂量测量方法研究[J]．中华放射医学与防护杂志, 2009,(S1):S75-S76．

[14] 于久愿,黄新生．牙科摄影受检者吸收剂量研究[J]．中国辐射卫生,2008,17(2):180-181．[15] Poppe B,Looe HK,Pfaffenberger A,et al．Dose-area product measurements in panoramic dental radiology[J]．Radiation Protection Dosimetry,2007,123(1):131-134．

[16] Tierris CE,Yakoumakis EN,Bramis GN,et al．Dose area product reference levels in dental anoramic radiology[J]．Radiation protection dosimetry,2004,111(3):283-287．

[17] Napier ID．Reference doses for dental radiography[J]．British dental journal,1999,186(8):392-396．

[18] Lee JS,Kim YH,Yoon SJ,et al．Reference dose levels for dental panoramic radiography in Gwangju,South Korea[J]．Radiation protection dosimetry,2010,142(2-4):184-190．

[19] Walker C,van der Putten W．Patient dosimetry and a novel approach to establishing Diagnostic Reference Levels in dental radiology[J]．Phys Med,2012,28(1):7-12．

[20] Hatziioannou K,Psarouli E,Papanastassiou E,et al．Quality control and diagnostic reference levels in intraoral dental radiographic facilities[J]．Dentomaxillofac Radio,2005,34(5):304-307．

[21] 杨宇华,谭光享,曾锡慎．广东省X射线诊断医疗照射频率与剂量水平[J]．中国职业医学,2003,30(6):5-7．

[22] 孙凤彦．放射诊断过程中患者放射剂量的控制[J]．中国医疗设备,2013,28(6):18-20．

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

总后卫生部军事医学计量科研专项课题（2011-JL-015）。

本文作者：汪长岭，博士，主要从事医疗设备质量控制管理和研

制工作。

作者邮箱：bx2717@gmail．com