儿童CT检查实测剂量与显示剂量的关系研究*

黄 卓 徐 辉 岳保荣*

X射线计算机体层摄影(computed tomography，CT)作为现代影像诊断的重要手段之一，其检查频次近年来快速增长，而在CT检查的患者或受检者中，儿童所占比例正在逐渐上升[1-2]。由于儿童体型较小，相同曝光条件下其接受的辐射剂量远大于成人，同时，儿童发育中的组织器官对电离辐射更为敏感[2]。婴幼儿时期若接受较大的辐射剂量，在未来较长的期望寿命中，其器官异常发育，甚至肿瘤发生的潜在风险是成人的2～3倍[3-5]。因此CT检查中，应尤其关注儿童受检者接受的辐射剂量。

目前，国内外研究中对儿童CT检查中受照剂量的估算主要采用模拟计算的方法，而实际测量研究较为缺乏[6-9]。基于此，本研究旨在探索儿童CT检查中实测剂量与设备显示剂量之间的关系，探讨不同生产厂商、不同品牌CT设备显示剂量是否可以直接或间接作为实际剂量监测的依据，为儿童CT检查剂量水平调查方法的选择提供数据支持。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究从两个CT生产厂商随设备配置的软件中调取儿童检查协议，按软件默认的年龄、体重等分组方式，选用各分组中的常用扫描条件，对儿童CT剂量模体进行剂量测量。测量过程中未涉及临床检查患儿病例。

1.2 检测模体

选用儿童CT剂量模体套装。模体为质地均匀的聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate，PMMA)无色透明圆柱体，其中儿童头部模体直径10 cm，儿童体部模体直径16 cm，长度均为16 cm。模体四周近表层位置均匀分布4个贯通测试孔，测试孔边缘距模体表面1 cm，中心具有1个贯通测试孔，测试孔可供笔形电离室插入。模体还配有PMMA填充棒，填充非测试孔。

1.3 仪器设备

选择临床常用的两个CT设备厂商(A厂商、B厂商)，分别测量其临床常见的16排探测器CT设备(以下简称“16排CT”)和64排探测器CT设备(以下简称“64排CT”)在儿童扫描协议下的剂量，并记录设备显示剂量。

选用美国Radcal公司的10 cm笔形电离室测量CT剂量指数(computed tomography dose index，CTDI)，电离室经中国计量科学研究院检定合格并且在检定有效期内。

1.4 扫描模式与条件

根据厂商设置的临床儿童扫描协议中的各组默认扫描条件，使用儿童头部、体部模体对应进行CT头部和胸部扫描。若头部和胸部扫描方式有相应的临床成人扫描协议，则仍使用儿童头部模体和体部模体，采用成人扫描协议默认扫描条件分别扫描。利用上述模体，测量各扫描条件的CTDI。

A厂商CT设备的儿童扫描协议中，头部扫描按儿童年龄分为3组，胸部扫描按体重分为8组，各组分别设置不同的管电压(kV)、管电流时间积(mAs)、照射野等默认扫描条件。

B厂商CT设备的儿童扫描协议未按年龄或体重分组，而是针对每个扫描部位设置了若干档管电压。每档kV均可选择CARE Dose剂量处理方式，根据特定算法计算图像和剂量优化后的管电流时间积，也可选择常规剂量处理方式，扫描条件为系统默认管电流时间积。

1.5 剂量计算与比较

由笔形电离室测量同一扫描条件下各测试孔处的CTDI，根据公式1计算得出CTDI100，由各测试孔测得的CTDI100按照公式2计算该扫描条件下的加权CTDI(CTDIw)，进而按公式3计算该次扫描的容积CTDI(CTDIvol)[10-12]。记录扫描条件，将测量值计算得到的CTDIvol值与设备显示的CTDIvol值进行比较。

式中N为单次轴线扫描产生的层面数；T为标称层厚；D(z)为沿标准横断面中心轴线的剂量剖面分布曲线。

式中p为螺距。

2 结果

(1)A厂商CT设备的头部扫描协议中，在儿童各年龄组及成人默认扫描条件下，64排CT的管电流时间积略高于16排CT的相同年龄分组，但实测剂量与设备显示剂量的比值均较为稳定，16排CT实测剂量为显示剂量的1.37～1.39倍，64排CT实测剂量为显示剂量的1.30～1.35倍。A厂商CT设备头部扫描各组默认扫描条件及其实测剂量与设备显示剂量的比较结果见表1。

(2)A厂商CT设备的胸部扫描协议中，相同体重组的扫描条件在16排CT和64排CT中略有不同，64排CT的管电流时间积略低于16排CT，并且在较轻体重分组中(＜22.5 kg各组)，64排CT照射野小于16排CT。各分组间实测剂量与设备显示剂量的比值较为一致，16排CT实测剂量为显示剂量的2.11～2.27倍，64排CT实测剂量为显示剂量的1.95～2.17倍。A厂商CT设备胸部扫描各组默认扫描条件及其实测剂量与设备显示剂量的比较结果见表2。

表1 A厂商不同型号CT设备头部扫描CTDIvol(mGy)实测值与显示值的比较

表2 A厂商不同型号CT设备胸部扫描CTDIvol(mGy)实测值与显示值的比较

(3)对于B厂商同一型号的CT设备，儿童头部扫描协议各档管电压在常规剂量处理方式下管电流时间积均相同，CARE Dose处理方式下管电流时间积各有不同。实测剂量与设备显示剂量的比值较为稳定，16排CT中该比值在1.18～1.26之间，64排CT中该比值为1.21～1.24。B厂商CT设备头部不同扫描条件下实测剂量与设备显示剂量的比较结果见表3。

(4)B厂商CT设备胸部扫描测量结果与头部扫描结果趋势相似，但实测剂量与设备显示剂量的比值波动较头部扫描大，表现为16排CT其比值分布在1.58～1.97，64排CT其比值分布于1.75～1.95。B厂商CT设备胸部扫描各条件下实测剂量与设备显示剂量的比较结果见表4。

与A厂商相比，B厂商头部和胸部扫描的实测剂量更接近设备显示剂量。A、B两厂商头部扫描实测剂量较胸部扫描实测剂量均更接近设备显示剂量。

3 讨论

研究结果中涉及的所有数据均来自于CT轴向扫描结果，即螺距p=1，此时CTDIvol与CTDIw在数值上相等。两个厂商的儿童扫描协议虽然分组方式不同，但与成人扫描条件相比均降低了曝光参数，从而显著降低剂量。这提示在临床使用过程中，对于儿童患者，应优先选用儿童扫描协议，若CT设备未设置儿童扫描协议，应在成人扫描模式的基础上酌情降低曝光参数，满足辐射防护最优化的要求。

现场测量结果显示，两个厂商的16排CT和64排CT的实测剂量值均高于设备显示剂量值。其中一个原因是，头部和胸部剂量的设备显示值分别是以16 cm和32 cm直径剂量模体为参考得出，对于儿童患者，尤其是婴幼儿患者而言，上述16 cm和32 cm剂量模体并不能很好的模拟患者实际体型。因此实验中分别采用10 cm和16 cm直径剂量模体测量并计算头部和胸部剂量，作为儿童CT检查实测剂量的参考值。实测剂量高于设备显示剂量，也反映了由于儿童体型较小，相同曝光条件下会比成人接受更高剂量的事实。

表3 B厂商不同型号CT设备头部扫描CTDIvol(mGy)实测值与显示值的比较

表4 B厂商不同型号CT设备胸部扫描CTDIvol(mGy)实测值与显示值的比较

同一设备在不同扫描条件下，实测剂量与设备显示剂量的比值在头部扫描中较为稳定，在胸部扫描中稍有变化。该比值的变化与扫描条件相关。以A厂商CT设备胸部扫描剂量为例，对于同一设备，照射野越大，该比值越小，相同照射野下该比值较为一致。照射野越小，实测剂量越显著高于设备显示剂量，这提示在婴幼儿CT扫描中，若只参考设备显示剂量，会显著低估患者实际接受的辐射剂量。B厂商CT设备的胸部扫描中，相同管电压下CARE Dose剂量处理方式与常规方式相比，实测值与显示值更接近。这提示若使用常规剂量处理模式扫描，根据显示剂量更容易低估儿童患者的实际剂量，同时相同管电压下常规剂量模式的辐射剂量均高于CARE Dose剂量处理模式的辐射剂量，因此临床中应优先采用优化的剂量处理方式。

研究结果显示，A、B两厂商16排和64排CT在不同扫描条件下，实测剂量与设备显示剂量的比值分别保持了较好的一致性。因此，儿童CT检查中患者实际接受的辐射剂量可以根据设备显示剂量按照一定的系数计算得出，但不能简单地使用设备显示的剂量数值，否则将明显地低估儿童受照剂量。

上述研究结果仅覆盖了两个CT厂商的16排CT和64排CT设备，下一步将对临床使用的更多品牌、型号的CT设备进行测试研究，建立多品牌型号、多扫描条件下实测剂量与设备显示剂量关系的表格或曲线，实现儿童患者CT扫描实际受照剂量的快速估算，为患者受照剂量水平调查方法的选择提供重要依据。

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