李 帥 晁 勇 李天然 徐啟明 李 勤#*

1(北京理工大學(xué)生命學(xué)院，工業(yè)和信息化部融合醫(yī)工系統(tǒng)與健康工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)2(解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院，北京 100048)

引言

隨著多排螺旋CT(multi-detector computed tomography, MDCT)的普及，CT檢查功能的逐漸拓展，患者接受CT檢查的次數(shù)逐漸增多，使得患者的受照劑量逐漸增大。CT球管的漏射線，檢查床、周邊墻面和物體的反射線以及人體組織內(nèi)部散射等引起的散射射線劑量顯著增加[1-2]，使研究者們逐漸關(guān)注人體照射野外敏感部位(如晶狀體、甲狀腺、胸腺等)的輻射吸收劑量。Su等的研究發(fā)現(xiàn)，接受胸部CT掃描的兒童患者甲狀腺吸收劑量為2.63～5.76 mGy。據(jù)此推算，每100 000例患者中有2.1個(gè)男孩、14.1 個(gè)女孩會(huì)出現(xiàn)患甲狀腺癌的風(fēng)險(xiǎn)[3]。甲狀腺結(jié)節(jié)患者進(jìn)行CT檢查后，甲狀腺結(jié)節(jié)有很高概率轉(zhuǎn)化為甲狀腺腫瘤[4]。根據(jù)本課題組前期統(tǒng)計(jì)，解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院3年內(nèi)胸部CT檢查項(xiàng)目占全部CT常規(guī)檢查的61%。甲狀腺是人體淺表的輻射敏感器官，是靠近胸部CT掃描的檢查區(qū)域，因此對(duì)其防護(hù)不容忽視，研究胸部CT檢查時(shí)甲狀腺的防護(hù)方案具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)CT掃描中甲狀腺的防護(hù)進(jìn)行了許多研究。Ngaile等的研究表明，0.125 mm鉛當(dāng)量的防護(hù)護(hù)具可以減少甲狀腺吸收劑量的37%，0.25 mm鉛當(dāng)量的防護(hù)護(hù)具可以減少甲狀腺吸收劑量的51%[5]。Hopper等使用0.25 mm厚的金屬鉍材料，將其覆蓋在胸部CT檢查患者的甲狀腺皮膚表面，使患者的吸收劑量減少了74.2%[6]。Iball等的研究表明，相比鉍、鎢、鋇等金屬，鉛是一種有效而經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的防護(hù)材料；且0.7 mm鉛當(dāng)量的鉛圍裙足夠阻擋肺部X線血管造影檢查中的外散射[7]。由于CT掃描過程中球管做圓周運(yùn)動(dòng)，直射射線和散射射線來自各個(gè)方向，與覆蓋式防護(hù)相比，將護(hù)具完全包裹住擬防護(hù)器官，能夠取得更好的防護(hù)效果[8-9]。

身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)是目前國際上常用的衡量人體胖瘦程度的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。已有研究表明，BMI是影響CT輻射劑量的重要因素之一[10]。CT輻射劑量與患者的BMI有關(guān)，且輻射劑量隨患者的BMI增大而增大[11]，對(duì)BMI較大的患者進(jìn)行掃描區(qū)域外器官的防護(hù)尤為重要?！禭射線計(jì)算機(jī)斷層攝影放射防護(hù)要求》(GBZ165—2012)中規(guī)定，開展CT檢查時(shí)，應(yīng)使用鉛圍裙、鉛圍脖等防護(hù)用品和輔助防護(hù)設(shè)施，做好非檢查部位的輻射防護(hù)，但該標(biāo)準(zhǔn)未明確規(guī)定如何使用防護(hù)護(hù)具和防護(hù)護(hù)具的具體指標(biāo)，且在已有的研究中，防護(hù)護(hù)具對(duì)不同BMI患者的防護(hù)效果探究較為欠缺。

筆者基于前人的研究成果，采用自制的1.0 mm鉛當(dāng)量的鉛圍脖作為護(hù)具，使用光致發(fā)光(optically stimulated luminescent，OSL)劑量計(jì)，監(jiān)測(cè)胸部CT掃描模式下不同BMI患者甲狀腺表面的吸收劑量，對(duì)比佩戴和不佩戴鉛圍脖時(shí)吸收劑量的差異性，探討鉛圍脖對(duì)不同BMI患者的防護(hù)效果，以評(píng)估防護(hù)圍脖在胸部CT掃描中對(duì)甲狀腺防護(hù)的有效性。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

1.1.1鉛圍脖制作方法

使用蘇州市恒康醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn)的0.25 mm鉛當(dāng)量、厚度為0.5 mm的輕型乙烯鉛橡膠材料，裁制成500 mm×50 mm的長方形橡膠條，將4 個(gè)橡膠條上下疊放后，以快速膠黏貼，制作成1.0 mm鉛當(dāng)量的鉛橡膠材料；使用牛津尼龍綢制作保護(hù)套，將鉛橡膠材料包裹固定；在保護(hù)套兩端縫上尼龍黏結(jié)墊，用來將鉛圍脖固定于患者頸部。醫(yī)務(wù)人員在使用一次性醫(yī)用墊單包裹患者頸部后，再為其佩戴鉛圍脖，以防止皮膚致敏反應(yīng)及皮膚病傳染。實(shí)驗(yàn)用鉛圍脖結(jié)構(gòu)及擺放位置如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)所用鉛圍脖示意。(a)鉛圍脖結(jié)構(gòu)；(b)鉛圍脖擺放位置

1.1.2劑量測(cè)試儀器

在實(shí)驗(yàn)中，采用美國藍(lán)道爾公司生產(chǎn)的nanoDot OSL劑量計(jì)，測(cè)量患者的甲狀腺吸收劑量。它是一種基于Al2O3粉末的OSL劑量計(jì)，能量響應(yīng)范圍為5 keV～20 MeV，劑量響應(yīng)范圍為0.01 mGy～10 Gy。在實(shí)驗(yàn)前，使用美國藍(lán)道爾公司提供的120 kV空氣中照射的刻度劑量片對(duì)Microstar讀數(shù)儀進(jìn)行校準(zhǔn)，而該劑量片可溯源至美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(National Institute of Standards and Technology, NIST)的電離室RadCal Model。校準(zhǔn)后，讀數(shù)儀在25℃環(huán)境下讀數(shù)誤差小于5%，重復(fù)讀數(shù)誤差小于1%。

1.2 胸部CT掃描方法

實(shí)驗(yàn)采用美國GE公司能譜CT(Discovery CT750)設(shè)備對(duì)患者進(jìn)行螺旋CT胸部掃描。CT掃描條件統(tǒng)一設(shè)定如下：管電壓為120 kV，管電流為自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式，掃描層厚為5 mm，準(zhǔn)直器寬度為40 mm，螺距為1.375，機(jī)架轉(zhuǎn)速為0.5 s/rot。

1.3 數(shù)據(jù)采集方法

根據(jù)中華人民共和國國家衛(wèi)生與計(jì)劃生育委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《成人體重判定》(WS/T 428—2013)，按照BMI的高低，將實(shí)驗(yàn)組(該組患者佩戴1.0 mm鉛當(dāng)量的鉛圍脖)和對(duì)照組(該組患者不佩戴任何防護(hù)護(hù)具)，受試患者的入選標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為偏瘦組、正常組、超重組和肥胖組4組，每組各15 名患者。按實(shí)驗(yàn)入選標(biāo)準(zhǔn)，選擇解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院2 個(gè)月內(nèi)符合入選標(biāo)準(zhǔn)的胸部CT檢查患者120 例，隨機(jī)將患者分入對(duì)照組(該組患者不佩戴任何防護(hù)護(hù)具)和實(shí)驗(yàn)組。本實(shí)驗(yàn)獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

患者平躺于CT掃描床上，將3 個(gè)OSL劑量計(jì)并排放置在對(duì)照組受檢患者的甲狀腺皮膚表面，實(shí)驗(yàn)組佩戴鉛圍脖。分別對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的患者進(jìn)行仰臥位螺旋胸部CT掃描，掃描范圍從肺尖至肺底，并使患者雙手手臂上舉。掃描結(jié)束后，記錄患者的性別、身高、體重以及機(jī)器自動(dòng)生成的劑量長度乘積(dose length product，DLP)。

掃描結(jié)束后回收劑量計(jì)，使用Micro Star讀數(shù)儀進(jìn)行劑量讀數(shù)。讀數(shù)結(jié)果均需扣除測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)劑量計(jì)的本底，并取3 個(gè)劑量計(jì)的讀數(shù)平均值作為該患者的甲狀腺吸收劑量值。鉛圍脖應(yīng)盡量貼合患者身體，減少空氣縫隙和褶皺，以保證實(shí)驗(yàn)一致性和檢測(cè)準(zhǔn)確率。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

對(duì)兩組患者的DLP以及甲狀腺表面吸收劑量進(jìn)行均值比較，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組患者DLP比較

盡管大多數(shù)的研究表明，使用防護(hù)護(hù)具能夠有效減少敏感器官的輻射劑量，但仍有學(xué)者對(duì)防護(hù)護(hù)具的安全性持懷疑態(tài)度，認(rèn)為佩戴防護(hù)護(hù)具會(huì)影響掃描部位的X射線衰減特性，增大CT機(jī)的出線量，導(dǎo)致患者的輻射劑量增大[12]。因此，本研究首先比較了實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組患者CT機(jī)的出線量，以證明防護(hù)圍脖的安全性。DLP是掃描結(jié)束后CT機(jī)自動(dòng)計(jì)算生成的，表征患者受檢區(qū)域內(nèi)所受輻射劑量的物理量。在本研究中，用DLP表征CT掃描過程中機(jī)器的總出線量。

實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組患者的DLP見表1。應(yīng)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)對(duì)兩組患者的DLP進(jìn)行均值比較，顯著性均大于0.05，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的DLP沒有顯著性差異。

本研究中，鉛圍脖位于患者的檢查區(qū)域外，不會(huì)影響檢查區(qū)域內(nèi)患者身體組織對(duì)X射線的衰減，不會(huì)增加CT機(jī)的出線量。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組患者的DLP無顯著性差異，表明佩戴鉛防護(hù)圍脖不會(huì)增加CT機(jī)的出線量，日常胸部CT檢查中佩戴鉛防護(hù)圍脖是安全可行的。

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組患者的DLP比較

2.2 對(duì)照組患者DLP與甲狀腺吸收劑量比較

對(duì)照組患者的DLP和甲狀腺表面吸收劑量見表2。單因素方差分析結(jié)果表明，不同BMI分組患者的DLP值和甲狀腺表面吸收劑量具有顯著性差異(P<0.05)，胸部掃描患者的DLP值和甲狀腺表面吸收劑量均隨BMI的增大而增大。

表2 不同BMI分組患者的DLP值和甲狀腺表面吸收劑量

本研究中，采用管電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)曝光技術(shù)。計(jì)算機(jī)通過掃描前預(yù)先得到的受檢者掃描部位的X射線衰減特性，估算并控制在掃描部位上不同層面間及同一層面不同投射方向所需管電流的大小[13-14]。諸多研究表明，管電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)技術(shù)能夠在不降低圖像質(zhì)量的前提下，有效地減少輻射劑量，減少受檢者的有效劑量，提高檢查的安全性[15-16]。本研究的結(jié)果顯示，患者的DLP值和甲狀腺表面吸收劑量均隨BMI值線性增大。這主要是由于BMI值較大的患者其掃描層面所需管電流較大，曝光條件較高，導(dǎo)致其受檢區(qū)域內(nèi)的輻射劑量和受檢區(qū)域外的輻射劑量都較大。因此，在日常CT檢查中，應(yīng)注意對(duì)肥胖患者的電離輻射防護(hù)，對(duì)其掃描區(qū)域外敏感器官的防護(hù)更不容忽視。

2.3 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組患者甲狀腺表面吸收劑量比較

實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組患者的甲狀腺表面吸收劑量如表3所示。其中，吸收劑量變化率等于對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組吸收劑量的差值除以對(duì)照組的吸收劑量。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，兩組患者甲狀腺表面吸收劑量有顯著性差異(P<0.05)。佩戴防護(hù)圍脖后，BMI為偏瘦類別的患者甲狀腺皮膚表面吸收劑量下降83.5%，BMI為正常類別的患者甲狀腺皮膚表面吸收劑量下降91.7%；BMI為超重類別的患者甲狀腺皮膚表面吸收劑量下降92.3%，BMI為肥胖類別的患者甲狀腺皮膚表面吸收劑量下降92.8%。

表3 兩組患者甲狀腺表面吸收劑量

盡管本研究中CT設(shè)備采用管電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)曝光技術(shù)，由于甲狀腺與胸部CT掃描起點(diǎn)間的距離較小，在未佩戴防護(hù)圍脖時(shí)，肥胖患者的甲狀腺皮膚表面吸收劑量高達(dá)40 mGy，且甲狀腺皮膚表面吸收劑量隨患者的BMI升高而增大。

3 討論

患者接受CT掃描時(shí)，甲狀腺受到的電離輻射主要由三部分組成：一是CT球管泄露射線在掃描區(qū)域外形成的照射線，二是經(jīng)受檢部位高密度組織反射而進(jìn)入患者甲狀腺的內(nèi)散射線，三是穿透鉛圍脖并在皮膚和屏蔽層之間形成的二次散射。鉛圍脖能夠阻擋外部X射線的外散射，但不能阻擋內(nèi)散射和二次散射。因此，鉛圍脖衰減患者甲狀腺表面吸收劑量的能力是有限的。由于BMI較大的患者身體組織厚度較大，對(duì)該類患者掃描時(shí)管電流較大，由受檢部位進(jìn)入甲狀腺的X射線內(nèi)散射線較大，故在相同的防護(hù)條件下，患者甲狀腺表面吸收劑量仍隨BMI的升高而增大。

本研究中，在防護(hù)外散射線方面，參照相關(guān)文獻(xiàn)，鉛圍脖只選用了1.0 mm鉛當(dāng)量一種規(guī)格的材料，故而實(shí)驗(yàn)存在一定的局限性。在今后的研究中，應(yīng)考慮選用不同厚度和材質(zhì)的防護(hù)材料制作鉛圍脖，從而確定最優(yōu)防護(hù)材料厚度，減輕佩戴重量和壓迫感，提高患者舒適度。

4 結(jié)論

本研究采用自制的1.0 mm鉛當(dāng)量的鉛橡膠材料制作鉛圍脖護(hù)具，應(yīng)用OSL劑量計(jì)，對(duì)比胸部CT掃描模式下不同BMI患者甲狀腺表面在有無佩戴鉛圍脖時(shí)吸收劑量的差異。對(duì)符合入選標(biāo)準(zhǔn)的120例胸部CT掃描患者的DLP及甲狀腺表面吸收劑量測(cè)量，結(jié)果表明這些指標(biāo)均隨BMI升高而增大；佩戴防護(hù)圍脖不會(huì)增加CT機(jī)的出線量，并且能夠明顯降低甲狀腺表面的吸收劑量。

基于本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在日常胸部CT檢查中，醫(yī)務(wù)人員應(yīng)提醒患者佩戴防護(hù)圍脖，普及防護(hù)圍脖的使用知識(shí)，提高對(duì)患者甲狀腺的防護(hù)水平。同時(shí)，有甲狀腺結(jié)節(jié)的患者和肥胖患者更應(yīng)佩戴防護(hù)圍脖，從而將甲狀腺的射線吸收劑量降到最小值。

(致謝：感謝解放軍總醫(yī)院第一附屬放射科及醫(yī)學(xué)工程科全體技師對(duì)本研究所做出的貢獻(xiàn))

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