中國(guó)人民解放軍第二炮兵司令部禮士路門(mén)診部，北京 100085

放射診斷過(guò)程中患者放射劑量的控制

孫鳳彥

中國(guó)人民解放軍第二炮兵司令部禮士路門(mén)診部，北京 100085

以X射線成像、計(jì)算機(jī)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(guò)程中扮演了極為重要的角色，為醫(yī)護(hù)人員的診斷和治療提供了詳實(shí)而準(zhǔn)確的患者信息。然而放射診斷過(guò)程中，患者需要接受X射線的照射，難免會(huì)受到放射威脅。本文分析了放射診療過(guò)程中各個(gè)參數(shù)對(duì)于患者放射劑量的影響，并對(duì)控制患者放射劑量提出了一些建議和意見(jiàn)。

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(qiáng)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(chēng)為吸收劑量。吸收劑量的單位是戈瑞（Gray, Gy）。1戈瑞相當(dāng)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(dòng)能（Kerma）

X射線照射單位質(zhì)量的介質(zhì)后，在其中通過(guò)電離效應(yīng)產(chǎn)生的帶電粒子的能量。比釋動(dòng)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(dòng)能與組織因子（f-factor）相乘所得。對(duì)于放射診斷領(lǐng)域所涉及的X射線能量和波長(zhǎng)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(guò)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(duì)于胚胎和胎兒的放射劑量控制也是一項(xiàng)需要特別注意的內(nèi)容。

2 放射診斷過(guò)程

放射診斷過(guò)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(shí)，入射體表劑量與球管電流、照射時(shí)間和球管峰值電壓的平方成正比。同時(shí)，在上述3個(gè)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(shí)也與進(jìn)行照射時(shí)的射線方位有關(guān)，比如說(shuō)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(lái)估算。特定器官在特定照射方位下的轉(zhuǎn)換系數(shù)可參見(jiàn)Rosenstein手冊(cè)[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(guò)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(jué)射線的平均能量，進(jìn)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(guò)患者被照射部位進(jìn)而到達(dá)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(shí)間，從而降低患者接收的放射劑量。

2. 2 射線過(guò)濾

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

2.3 X射線準(zhǔn)直[8]

X射線準(zhǔn)直器是用來(lái)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(huì)比周?chē)M織高出數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)，因此在放射診斷過(guò)程中，醫(yī)護(hù)人員應(yīng)當(dāng)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(zhǔn)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(zhǔn)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(jìn)而提高最終成像結(jié)果的對(duì)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(jìn)而提高放射影像的對(duì)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(zhǔn)確性。但X射線濾線柵同時(shí)也降低了攝入X射線接收器的射線強(qiáng)度，因而可能會(huì)導(dǎo)致照射時(shí)間的延長(zhǎng)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(duì)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(duì)于不同的照射部位和患者體型，醫(yī)護(hù)人員應(yīng)當(dāng)定制不同的照射方案和劑量選擇。

2.6 圖像信號(hào)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(duì)X射線的接收和信號(hào)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(hào)處理速度被定義為100。目前工藝和材料學(xué)可以達(dá)到的最快速度大約為600。

提高射線信號(hào)接收和處理速度可以降低照射時(shí)間，從而降低患者接收的放射劑量，但同時(shí)也會(huì)損失信號(hào)細(xì)節(jié)。因此在選擇X射線接收器的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)考慮成像結(jié)果的精細(xì)程度及患者放射劑量[9-11]。

3 患者在放射診斷過(guò)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(duì)象是對(duì)X射線非常敏感的組織，因此研究人員引入了一個(gè)新的參數(shù)—平均腺體劑量（Average Glandular Dose, AGD）來(lái)計(jì)算和判斷放射射線給患者帶來(lái)的危害和風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.1 射線能量

乳腺成像技術(shù)的成像對(duì)象是低密度組織，其對(duì)于X射線的吸收能力較弱，因此對(duì)其進(jìn)行成像時(shí)，需要進(jìn)行一些調(diào)整以獲得足夠的圖像對(duì)比度。一般情況下，醫(yī)護(hù)人員可以通過(guò)降低球管電壓來(lái)實(shí)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(duì)比度的同時(shí)提高球管電壓。使用較高的球管電壓可以縮短照射時(shí)間，進(jìn)而降低患者接收的放射劑量。

3.1.2 X射線過(guò)濾器

X射線過(guò)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(guò)濾器的角色有所不同，它既要消除低能量部分，同時(shí)也需要減少高能量部分對(duì)圖像對(duì)比度的影響，因此乳腺成像使用的過(guò)濾器材質(zhì)會(huì)與普通X射線成像系統(tǒng)有所不同。

乳腺成像的過(guò)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(jìn)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(hào)增強(qiáng)措施

由于乳腺囊腫對(duì)X射線的吸收能力與周?chē)M織差別很小，因此醫(yī)護(hù)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(dòng)，以及去除濾線柵等。這些手段可以將圖像信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng)1.5～2倍，但同時(shí)也會(huì)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(duì)X射線的吸收能力，較厚或密度較大的組織對(duì)X射線的吸收較強(qiáng)，因此需要更高的球管電壓和更長(zhǎng)的曝光時(shí)間來(lái)保證成像結(jié)果，從而增加患者的平均腺體劑量。

在進(jìn)行乳腺成像的過(guò)程中，醫(yī)護(hù)人員會(huì)人為壓縮患者乳腺，從而減少乳腺的厚度，同時(shí)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(lái)獲取實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)透視影像的技術(shù)，該技術(shù)可以用來(lái)診斷疾病及為其他醫(yī)療操作進(jìn)行導(dǎo)航。由于該技術(shù)會(huì)對(duì)患者造成大量的放射照射，政府部門(mén)對(duì)其的臨床使用制定了嚴(yán)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(duì)患者在成像過(guò)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(shí)成像結(jié)果的對(duì)比度會(huì)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(hù)人員應(yīng)當(dāng)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(zhǔn)直

醫(yī)護(hù)人員可以通過(guò)X射線準(zhǔn)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?chē)M織受到的多余放射。同時(shí)，使用X射線準(zhǔn)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(yuǎn)，其身體所接收的放射密度就越小。因此在實(shí)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(gè)可以用來(lái)計(jì)算和判斷放射威脅的重要因素。在放射診斷過(guò)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(guò)濾與準(zhǔn)直、患者體型以及圖像處理過(guò)程。在傳統(tǒng)的放射診斷過(guò)程中，對(duì)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(kuò)大，患者全身接收的放射劑量也會(huì)隨之增加。

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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