不同扫描定位及防护方法在胸部CT敏感器官辐射剂量的体模研究

王杰，李信友，彭刚，孙静坤

重庆医科大学附属第一医院 放射科，重庆 400016

引言

CT检查是医学辐射的最大来源，医学电离辐射应该符合防护与安全最优化原则（as Low as Reasonably Achievable，ALARA）[1]。胸部CT作为一项常规影像学检查在患者诊疗及体检中大规模应用，人体的眼晶状体、甲状腺、乳腺、性腺对辐射有高敏感性，相同照射剂量下更易受损伤而诱发生物学改变。胸部CT检查时，为防止扫描区域内屏蔽物对图像造成金属伪影干扰及便于临床应用，常规不对甲状腺、乳腺、眼晶状体进行防护，仅主要对性腺进行180°铅屏蔽。目前，大量研究集中于采用改变管电压、管电流、后处理方式等扫描参数的方式来降低单次胸部CT扫描患者的辐射剂量[2-6]，而胸部CT扫描这部分参数已基本达成共识。但实际工作中，部分受检者更关注敏感器官受到的辐射剂量及相关防护，尤其是有相关疾病的患者，如有眼晶状体变性、甲状腺结节、乳腺结节及近期有生育需求的患者。本实验主要通过仿真人体模，研究胸部CT扫描定位像、侧位定位中心的改变对人体主要辐射敏感器官辐射剂量的影响，找出最佳的定位像方式及侧位定位中心，并探寻敏感器官的最佳屏蔽方式。

1 材料与方法

1.1 一般资料

试验设备包括德国西门子双源炫速CT 及Kyotokagaku CT Torsophantom CTU-41型头颈躯干仿真体模（图1）。由重庆市疾病控制中心剂量实验室（经过国家质控论证）提供热释光剂量仪（Thermoluminescence Dosimetry，TLD）并进行测量值读取。铅围脖及铅围裙的铅当量为0.5 mmPb。

图1 CTU-41型头颈躯干仿真体模正面观

1.2 扫描方法

仿真人体模置于检查床左右中心，仰卧位头先进。管电压120 kV，采用自动管电流调制Care-Dose 4D技术，参考毫安秒为120 mAs。定位像分别采用前后位、前后位+侧位。侧位定位分别采用腋前线、腋中线、腋后线。扫描范围从肺尖到肺底。FOV 325 mm，层厚5 mm，探测器准直64×0.6 mm，旋转时间0.5 s/周，螺距1。胸部低剂量CT的管电压为100 kV，自动管电流调制，其余扫描参数相同。分别结合无防护，甲状腺、性腺前面180°铅防护，性腺360°铅防护的防护模式进行试验。

1.3 辐射剂量测量方法

胸部CT定位像扫描完成后，再将TLD分别布置在仿真人体模的体表，其中左、右眼晶状体位置各2个，甲状腺左叶、右叶、峡部各2个，左、右乳腺各4个，分别位于其四个象限，性腺4个。每组均以胸部CT扫描条件扫描测量两次，减去辐射本底值求得的平均值即为器官辐射剂量。

1.4 统计学分析

使用SPSS 22.0统计分析软件进行统计学分析。器官剂量以±s表示。采用独立样本t检验进行前后位定位像与前后位+侧位的比较。不同侧位定位中心之间及不同防护方式之间的器官辐射剂量均采用Turkey法进行两两比较。P＜0.05认为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 胸部CT不同定位像下敏感器官的辐射剂量

行常规剂量胸部CT扫描仿真人体模，采用自动管电流技术，腋中线定位，定位像分别采用前后位（图2a）、前后位+侧位（图2b）。前后位+侧位与前后位比较，乳腺、晶状体、性腺的辐射剂量均降低，差异均有统计学意义（P＜0.05）；甲状腺辐射剂量差异无统计学意义（表1）。

图2 常规剂量胸部CT扫描仿真人体模时的前后位定位像及侧位定位像

表1 常规剂量胸部CT扫描不同定位像的辐射敏感器官剂量（mGy，±s）

表1 常规剂量胸部CT扫描不同定位像的辐射敏感器官剂量（mGy，±s）

定位像 乳腺 甲状腺 晶状体 性腺前后位 3.28±0.16 2.32±0.25 0.11±0.04 0.04±0.01前后位+侧位 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不同侧位定位中心下敏感器官的辐射剂量

行常规胸部CT扫描仿真人体模，采用自动管电流技术，定位像为前后位+侧位，侧位定位分别采用腋前线、腋中线和腋后线。腋中线与腋前线比较，乳腺、甲状腺、性腺辐射剂量均降低；腋后线与腋前线比较，乳腺、甲状腺辐射剂量降低；腋中线与腋后线比较，晶状体辐射剂量降低，以上差异均有统计学意义（P＜0.05），其余比较差异均无统计学意义（表2）。

表2 常规剂量胸部CT扫描不同定位中心的辐射敏感器官剂量（mGy，±s）

表2 常规剂量胸部CT扫描不同定位中心的辐射敏感器官剂量（mGy，±s）

注：a表示与腋前线比较，P＜0.05；b表示与腋中线比较，P＜0.05。

定位线 乳腺 甲状腺 晶状体 性腺腋前线 3.58±0.20 2.32±0.09 0.09±0.12 0.033±0.01腋中线 3.01±0.24a2.18±0.04a0.07±0.02 0.010±0.01a腋后线 3.02±0.10a2.20±0.06a0.10±0.01b0.027±0.02

2.3 胸部CT不同防护条件下敏感器官辐射剂量

行胸部CT扫描仿真人体模，采用自动管电流，以及前后位、腋中线定位。120 kV常规剂量下分别测定甲状腺无防护和180°铅防护，性腺无防护、180°铅防护和360°铅防护条件下的器官辐射剂量。100 kV低剂量下测定甲状腺、性腺无防护条件下的器官辐射剂量。

甲状腺的辐射剂量：120 kV下180°铅防护＜无防护；无防护下100 kV＜120 kV；差异均有统计学意义（P＜0.05）。

性腺的辐射剂量：120 kV下360°铅防护＜120 kV下180°铅防护、120 kV下无防护及100 kV下无防护，差异均有统计学意义（P＜0.05）；后三种方式性腺的辐射剂量差异无统计学意义（表3）。

表3 不同条件胸部CT扫描结合不同防护方式辐射敏感器官剂量（mGy，±s）

表3 不同条件胸部CT扫描结合不同防护方式辐射敏感器官剂量（mGy，±s）

注：a表示与甲状腺120 kV、无防护下比较，P＜0.05；b表示与性腺120 kV、360°铅防护下比较，P＜0.05。

防护方式120 kV 100 kV甲状腺 性腺 甲状腺 性腺无防护 2.32±0.25 0.044±0.01b 1.15±0.13a0.042±0.02b 180°铅防护 1.12±0.04a0.038±0.01b — —360°铅防护 — 0.020±0.01 — —

3 讨论

胸部CT在临床中普遍采用，检查时受检者受到的辐射也越来越为人们所重视。生物体不同组织、器官、细胞及不同阶段和生理状态下的辐射敏感性均有明显差异，对辐射敏感器官的辐射剂量的监测尤为重要[7-10]。本研究显示，行胸部CT扫描时乳腺的辐射剂量最高，甲状腺其次，晶状体、性腺较低。目前临床胸部CT检查主要对性腺进行180°屏蔽，其余三种敏感器官未行屏蔽，这是由于部分甲状腺及女性乳腺通常包含在扫描范围内，若进行屏蔽会产生金属伪影影响图像质量。但是本研究显示甲状腺的辐射剂量也比较高，加上伴有甲状腺结节的患者对甲状腺的防护需求更高，甚至部分患者会不顾金属伪影对肺尖影像的影响。因此，本研究除了探讨定位像及侧位定位中心对辐射敏感器官辐射剂量的影响外，还探讨了不同防护方式对甲状腺、性腺的防护作用。

常规胸部CT扫描，Care Dose 4D技术，前后位+侧位定位像与前后位相比，乳腺、晶状体、性腺辐射剂量均降低，其中乳腺下降8.23%。Care Dose 4D技术[11-12]可在小范围内根据上一层扫描数据估算下一层 X射线的输出量，从而减少辐射。常规胸部CT通常只采用正位定位像，无法评估受检者左右方向上的射线衰减差异，采用前后位+侧位定位像则可为辐射剂量的精确调控提供参考依据[13]。李健等[14]的研究表明胸部CT扫描的有效剂量由正位定位像扫描的2.31 mSv下降到正侧位定位像的1.96 mSv，下降约15.15%，同时不影响图像质量，这与本研究结果相符。甲状腺的辐射剂量差异无统计学意义可能是由于甲状腺位于肺尖，该处软组织较多，双侧肩关节也在侧位重叠，Care Dose 4D技术补偿了部分管电流。

本研究显示常规胸部CT扫描，前后位+侧位定位，乳腺的辐射剂量腋中线比腋前线降低15.92%，甲状腺降低6.03%，性腺也明显降低。这是由于腋中线床位比腋前线高，乳腺、甲状腺、性腺距离能量最高的中心线束相较于腋前线远[15]。腋后线与腋中线比较，晶状体位置更高，器官受辐射剂量却有少许升高，乳腺、甲状腺、性腺受辐射剂量差异无统计意义，这可能是检查床高度的变化使得被检体进行定位像扫描时，定位像的尺寸发生相应变化的原因，腋后线定位像尺寸大于腋中线，增加了管电流的自动选择，抵消掉了部分腋后线高床位对于辐射敏感器官的保护作用。晶状体在人体水平面的位置最高，性腺距离最远，中心线束、管电流参考定位像自动调节等因素综合影响了其辐射剂量，所以常规胸部CT扫描时以腋中线定位，器官的辐射剂量效果最优，可继续延用。

对比常规剂量、低剂量胸部CT可以看出，低剂量扫描可以有效降低甲状腺的辐射剂量。结合不同防护方式可以看出，常规剂量下甲状腺180°防护可以降低约一半的辐射剂量。而对于性腺来说，唯有360°防护可以有效显著降低其辐射剂量，180°防护或低剂量扫描对降低性腺辐射剂量无统计学意义。有关于儿童的体模研究表明[16]，单次胸部CT扫描，0.35 mm铅衣正面覆盖可降低腹腔内主要器官剂量18.3%～55.9%，铅衣包裹可降低28.4%～71.2%。无屏蔽时，非扫描部位既接受外部散射同时还接受体内散射，所以剂量最大。覆盖时，体内散射基本相同，但因CT扫描时X射线球管做螺旋运动，虽然正面的外部散射大多被屏蔽，而背面外散射依然存在；而包裹时，外部散射基本被屏蔽所以剂量最小，故而本研究认为性腺360°铅包裹防护效果最优。

本研究使用的是胸部男性仿真体模，存在一定的局限性，除了性别差异以外，其结构与人体组织也不完全一致，对射线的衰减特性也可能存在相应差异，且本实验正位定位像常规采用了前后位，未考虑后前位的情况，本研究结果还需进一步的临床验证。

4 结论

目前胸部CT扫描常规采用自动管电流、前后位定位像、腋中线定位，建议采用前后位+侧位定位像以明显降低乳腺、晶状体、性腺的器官辐射剂量，侧位定位依然推荐使用腋中线。目前胸部CT扫描仅常规对性腺进行180°铅防护，其对性腺的保护意义不大，建议对性腺采取360°包裹防护，另外可根据实际情况对甲状腺进行180°铅防护。