中华放射医学与防护杂志  2016, Vol. 36 Issue (1): 74-77   PDF    
对比分析容积CT剂量指数与体型特异性的剂量评估在估算腹部CT扫描辐射剂量中的差异
袁肖娜1, 高知玲2, 马文东2, 周娣1, 王海燕1, 陈宇欣3, 陈勇2     
1. 750004 银川, 宁夏医科大学临床医学院;
2. 750004 银川, 宁夏医科大学总医院放射科;
3. 550025 贵阳, 贵州医科大学医学影像学院
[摘要]    目的 比较容积CT剂量指数(CTDIvol)及体型特异性剂量评估(SSDE)在估算腹部CT扫描时患者所受辐射剂量的差异。方法 采用Philips 256螺旋CT扫描仪对180例患者进行上腹部CT增强扫描,在左肾静脉主干层面测量每例患者的左右径(LAT)、前后径(AP),计算有效直径(ED),同时记录每例被检者的CTDIvol值及体模的扫描直径,计算SSDE。将患者按照体质量指数(BMI)分为3组:A组,BMI<20.0 kg/m2;B组,BMI介于20.0~24.9 kg/m2之间;C组,BMI>24.9 kg/m2。分别比较180例被检者及不同体质量指数组CTDIvol与SSDE之间的差异。结果180例被检者CTDIvol和SSDE分别为(9.91±2.91)和(14.01±2.82)mGy,差异有统计学意义(t=-13.354, P<0.01)。A组CTDIvol和SSDE分别为(7.96±1.83)和(12.83±2.52)mGy (t=-8.417, P<0.01);B组分别为(9.28±1.76)和(13.62±2.18)mGy(t=-15.051,P<0.01);C组分别为(12.19±3.65)和(15.39±3.47)mGy(t=-4.535,P<0.01)。此外,3组SSDE分别较CTDIvol平均增加了62.83%、 47.80%和28.40%,即CTDIvol过低估算被检者的辐射剂量,且随着体质量指数的增加,CTDIvol与SSDE之间的差值越小。结论 SSDE能够反映特定体型的被检者进行腹部CT扫描时所接受的辐射剂量。
[关键词]     容积CT剂量指数    体型特异性剂量评估    辐射剂量    
Comparison of CTDIvol and SSDE in evaluating the radiation dose of abdominal CT scan
Yuan Xiaona1, Gao Zhiling2, Ma Wendong2, Zhou Di1, Wang Haiyan1, Chen Yuxin3, Chen Yong2     
1. Clinical Medicine School of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, China;
2. Department of Radiology, The General Hospital of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, China;
3. Medical Imaging Collage of Guizhou Medical University, Guiyang 550025, China
[Abstract]    Objective To compare the difference between volume computed tomography dose index (CTDIvol) and size-specific dose estimates (SSDE) in evaluating the radiation dose of abdominal CT scan. Methods Abdominal CT scan were performed on 180 patients with a Philips 256-slices spiral CT. The anterior-posterior dimension (AP) and lateral dimension (LAT) of each patients were measured at the level of left renal vein, and the effective diameter (ED) and SSDE were calculated with recorded CTDIvol Patients were categorized into 3 groups depending on body mass index(BMI): group A, BMI<20.0 kg/m2; group B, 20.0-24.9 kg/m2; group C, BMI>24.9 kg/m2. The differences between CTDIvol and SSDE of 180 patients and three different BMI groups were compared respectively. ResultsThere was a significant difference between CTDIvol and SSDE of the 180 patients (t=-13.354, P<0.01), CTDIvol and SSDE were (9.91±2.91) and (14.01±2.82) mGy, respectively. For group A, CTDIvol and SSDE were (7.96±1.83) and (12.83±2.52) mGy, respectively (t=-8.417, P<0.01). Group B, CTDIvol and SSDE were (9.28±1.76) and (13.62±2.18) mGy, respectively (t=-15.051, P<0.01). Group C, CTDIvol and SSDE were (12.19±3.65) and (15.39±3.47) mGy, respectively (t=-4.535, P<0.01). In addition, the mean percentage values of difference between CTDIvol and SSDE for the three groups were 62.83%, 47.80%, 28.40%, respectively, which meant CTDIvol underestimated the radiation dose compared to SSDE. With the BMI increasing, the values of difference between CTDIvol and SSDE decreased. Conclusions SSDE can be used to estimate the radiation dose of abdominal CT scan for a given size person.
[Key words]     CTDIvol    Size-specific dose estimates    Radiation dose    

随着放射学技术的快速发展,CT检查次数不断增加,公众接受的医疗辐射也持续增加[1, 2]。目前,被用来评估CT检查辐射剂量的参数包括容积CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)等,但 CTDIvol是标准参考体模的辐射剂量,体模的扫描直径是16或32 cm,实际扫描中,不同的被检者其扫描直径、衰减系数也不同。此外,被检者所接受的辐射剂量与CT扫描仪的输出值及被检者的体型有关,而 CTDIvol只是设备的输出值,并没有考虑到被检者的体型因素。因此,对于某个特定的人体来说,CTDIvol不能对人体所接受的CT辐射剂量进行评估[3, 4]。体型特异性剂量评估(SSDE)是由美国医学物理师协会(AAPM)工作组第204号文件提出的[5],SSDE考虑到被检者体型的因素,它是对所测量的被检者线性尺寸的一个校正,本研究旨在比较CTDIvol及SSDE在评价辐射剂量的差异。

资料与方法

1.一般资料:收集本院2014年11月至2015年5月因不同病因行上腹部CT增强扫描的患者180例。其中,男98例,女82例,年龄18~84岁,平均(52.3±13.4)岁,体质量指数(BMI)18.3~35.1 kg/m2,平均(23.7±3.7)kg/m2。所有患者及家属检查前均签署检查知情同意书。

2.扫描方法:采用256层螺旋CT扫描仪(荷兰Philips公司,Brilliance iCT)进行扫描。患者取仰卧位,足先进,扫描范围自肝顶部至双肾下极,扫描中嘱患者屏气。扫描参数如下:采用自动管电流调制技术(DoseRight:Z-DOM),扫描时mAs为81~372 mAs,管电压120 kV,探测器准直128×0.625 mm,螺距0.993,X射线管旋转时间0.75 s,床速为105.9 mm/s。扫描时,使用高压注射器经肘/前臂静脉注射碘佛醇注射液(320或370 mgI/ml) 80~90 ml,注射速度2.5~2.7 ml/s,分别于注射造影剂前和后30、60、120 s分别采集平扫、动脉期、门静脉期、平衡期图像,采集矩阵512×512,层厚5 mm,层间距5 mm。

3.数据的采集与测量:将所有扫描图像传至同机Extended BrillianceTM Workspace工作站进行测量,采用工作站测量软件,在左肾静脉主干层面测量每位被检者的前后径(AP,cm)、左右径(LAT,cm),同时计算有效直径(ED),参考文献[5]如下:

记录剂量报告单中的CTDIvol,计算SSDE,SSDE的计算参考文献[5]:

式中,fsize为某一特定有效直径对应的转换因子。

此次检查中,所有被检者扫描时除定位像采用16 cm的体模,其余4期增强扫描均采用32 cm的标准体模获取CTDIvol值。为了比较不同体质量指数下CTDIvol与SSDE的差异,将180例患者分成3组,BMI<20 kg/m2记为A组,共29例,BMI介于20~24.9 kg/m2记为B组,共100例,BMI>24.9 kg/m2记为C组,共51例。

4. 统计学处理:计量资料以x±s表示。采用SPSS 17.0软件进行统计分析,采用单因素方差分析分别比较3组间LAT、AP、ED、fsize的差异;采用t检验分别比较所有被检者、不同BMI组CTDIvol与SSDE的差异;采用Pearson相关分析分别对被检者BMI与LAT、AP、ED进行相关性分析。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1. 被检者各径线的测量结果:180例被检者中,5.56%的被检者ED分布在18~21 cm,21.67%分布在21~24 cm,38.89%分布在24~27 cm,24.44%分布在27~30 cm,8.33%分布在30~33 cm,1.11%分布在33~36 cm。A组被检者ED分布范围为18.3~27.2 cm,B组为20.4~29.7 cm,C组为25.0~35.1 cm。

3组被检者LAT、AP、ED差异均具有统计学意义(F=85.209~110.897,P<0.05),3组间转换因子差异有统计学意义(F=100.322,P<0.05),A组ED的平均值与体模的扫描直径(32 cm)差距最大,C组ED的平均值与体模的扫描直径(32 cm)差距最小(表 1)。被检者BMI与LAT、AP、ED之间均存在相关性(r=0.780~0.830,P<0.01)。

表1 不同体质量指数被检者各径线测量值(x±s)

2. 被检者的CTDIvol与SSDE测量结果:180例被检者CTDIvol和SSDE分别为(9.91±2.91)和(14.01±2.82)mGy,差异有统计学意义(t=-13.354,P<0.01)。3组CTDIvol及SSDE结果列于表 2。3组不同体质量指数组间CTDIvol与SSDE差异均有统计学意义(t=-15.051、-8.417、-4.535,P<0.01),其中,BMI<20 kg/m2时,SSDE较CTDIvol增加37%~89%,平均增加62.83%;BMI介于20~24.9 kg/m2之间时,SSDE较CTDIvol增加25%~88%,平均增加47.80%;BMI>24.9 kg/m2时,SSDE较CTDIvol增加2%~60%,平均增加28.40%。

表2 不同BMI组被检者CTDIvol与SSDE值测量结果(x±s)
讨 论

CTDI为沿旋转轴(z)的平行线上的单层扫描剂量分布曲线下的面积,除以层厚时,CTDI变为剂量值[6, 7]。由于其测量时存在一定的局限性,随后衍生出了CTDI100、CTDIw、CTDIvol,可以采用CTDIvol对不同CT扫描仪输出的辐射剂量进行比较。CTDIvol与扫描的长度无关,而DLP的出现克服了这一缺陷(DLP=CTDIvol×扫描的长度[8])。无论是CTDIvol还是DLP,对于扫描参数(如管电压、管电流、X射线管旋转时间等)的变化很敏感,国内外报道的有关不同扫描方案间辐射剂量的比较,主要是通过对比CTDIvol和DLP[8, 9]。这两个剂量参数均与被检者的体型无关[10, 11],原因是CTDIvol及DLP是在对标准体模进行扫描时得到的,体模的扫描直径为16或32 cm,而对于不同的人体,其扫描直径不同,而SSDE参数的出现克服了这一难题。

SSDE是在CTDIvol的基础上得到的,这个过程需要转换因子对其进行标准化,而转换因子与被检者的体型有关,同时,与被采用体模的扫描直径有关,不同的被检者有效直径不同时,其转换因子不同。扫描所选取的体模不同,其转换因子亦不同。转换因子由4个独立的小组进行计算得到[5],虽然标准化的过程没有考虑到扫描仪及扫描时管电压的差异,但是,它对于SSDE的获取至关重要,原因是SSDE可以根据检查的类型对被检者的辐射剂量进行评估[3, 4]。目前,国内外报道较多的是比较不同扫描方案间SSDE的差异[12, 13],而有关比较不同体质量指数之间CTDIvol与SSDE差异的报道少见。

本组试验表明,由于CTDIvol仅仅能反映标准体模进行CT扫描时辐射剂量的大小,此次研究中,扫描时选取的是腹部体模,即扫描直径32 cm,而本组试验中仅8.33%(15例)的被检者有效直径在30~33 cm内,有效直径的达峰是24~27 cm,这与体模直径间存在差异。此外,3组不同体质量指数组中,仅体质量指数>24.9 kg/m2组有效直径在32 cm左右波动,因此,如果采用CTDIvol来评价被检者的辐射剂量存在一定的缺陷。

通过比较CTDIvol与SSDE值,无论体质量指数为多少,CTDIvol值均小于SSDE值,并且BMI<20 kg/m2时,两个参数间的差值最大,而BMI>24.9 kg/m2时,两个参数之间的差值最小。随着体质量指数的增加,被检者的有效直径也在增加,无论是采用16还是32 cm的体模,转换因子随着有效直径的增加而减小。因此,CTDIvol与SSDE的差值减小。此外,采用16 cm的体模进行扫描时,当有效直径≥16.4 cm时,转换因子<1;而采用32 cm的体模进行扫描时,当有效直径≥36 cm时,转换因子<1,此时,CTDIvol值大于SSDE值,即CTDIvol值高于被检者实际接受的辐射剂量。Valeri等[14]认为,对于体质量较小者及儿童被检者来说,CTDIvol值低于其实际所接受的辐射剂量;相反,CTDIvol会过高估算体质量较大的被检者所接受的实际辐射剂量。而本组试验中,被检者有效直径最大值为35.1 cm,此时转换因子为1.02,因此,本组试验不存在CTDIvol过高估算辐射剂量的现象。

总之,在计算SSDE时,由于考虑到被检者体型的因素,因此,SSDE能够反映某个特定体型的被检者在进行腹部CT检查时所接受的辐射剂量,但是,SSDE不能用来反映不同器官辐射剂量分布的差异[15]。本试验的不足之处:首先,试验对象为180例,但分布在3个不同体质量指数组的病例数仍偏少,由于样本量有限,被检者体质量指数、有效直径值范围较窄,仍需要更大的样本量来支持试验结果。其次,本组试验仅对接受腹部CT检查的被检者辐射剂量进行评估,而其他检查部位其辐射剂量未进行评估,需更进一步进行探索。

利益冲突   本研究接受宁夏留学人员创新创业项目资助,进行“容积CT剂量指数与体型特异性剂量评估估算腹部CT扫描辐射剂量”的相关研究,本人与本人家属、其他研究者,未因进行该研究而接受任何不正当的职务或财务利益,在此对研究的独立性和科学性予以保证。本文全体作者声明不存在任何利益冲突

作者贡献声明   袁肖娜负责文章设计方案的、文章的撰写,数据的测量、分析;陈勇负责文章设计方案的提出,帮助笔者完成数据的测量,文章撰写完成之后的校正;高知玲、马文东负责帮助笔者完成病例的收集;周娣、王海燕、陈宇欣负责帮助笔者完成数据的记录、整理

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