CT是近年来兴起的X射线检查装置，在临床上具有其他X射线装置所不可比拟的优势，但CT扫描所致辐射剂量较大也是一个不争的事实。联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)在其2008年的报告中指出，尽管全世界CT检查仅占所有医用诊断X射线检查的7.9％，但其所致公众集体剂量却高达43％左右^[1]。国际放射防护委员会(ICRP)在其第102号出版物中引述文献指出，CT所致器官组织的吸收剂量常常可以接近或超过已知增加癌症概率的水平^[2]。

双源CT由两个X射线球管和两组128层探测器构成，且均相互呈95°角，可同时以两套球管和探测器对受检者进行扫描，其采集时间窗比传统扫描模式缩短50%。双源CT出现时间较晚，其球管布置及扫描模式特殊，国内外对其扫描所致有效剂量报道较少。本研究采用两种方法估算其有效剂量，即在仿真人体内布放热释光剂量计(TLD)估算有效剂量和在CT显示终端上读取剂量长度乘积(DLP)，经美国医学物理师协会(AAPM)推荐K值法估算有效剂量。

一、 材料与方法

1.主要仪器设备：本研究测试所用双源CT为德国西门子公司生产，型号为Somatom Definition Flash。仿真人体模由美国奥尔德森公司生产，模拟身高175 cm，体重73.5 kg成年男性。该体模采用组织等效材料制成，其质量密度对应于人体相应组织。模体分为头颈、胸腹和臀部，水平分为34个部分，每部分厚2.5 cm，均分布有小圆孔，用于布放热释光剂量计。热释光剂量监测系统读出器为北京防化研究院生产的RGD-3B型热释光剂量仪。热释光剂量计为BR-1000，成分LiF(Mg, Cu, P)，片状。分散性厂家标称为＜1%，经实测为3%。退火炉为TLD2000B远红外精密退火炉, 由北京康科洛电子有限公司生产。读出器和剂量计均经中国计量科学院检定，并在检定有效期内。

2.测试方法与步骤

(1)扫描模式：直接读取DLP法采用胸部双源双能模式：条件为80 kV/205 mAs和140 kV/87 mAs, 扫描时间5.02 s，旋转时间0.28 s，探测器准直64×0.6 mm，螺距1.15，扫描体模部位9~21节，扫描体模长度32.5 cm，经放射科技师确认为常用胸部扫描范围。体模法将双源双能分开为两次扫描，即第1次条件为80 kV/205 mAs，第2次140 kV/87 mAs，余相同。扫描模式均启用care dose模式，即根据受检者体型自动调节辐射剂量。

(2)热释光剂量计的布放：参照ICRP 103号出版物建议的组织、器官，在体模横断面的小孔中放入经过退火的热释光剂量片，每孔1个^[3]。唾液腺部位预留孔上面无覆盖物，故以胶布覆盖。具体分布情况为：脑4个、唾液腺2个、甲状腺2个、肺10个、食管1个、乳腺2个、肝5个、胃3个、结肠2个、膀胱2个、睾丸2个、骨骼54个(头颅骨11个、颌骨3个、颈椎2个、肱骨3个、肩胛骨3个、胸骨3个、肋骨10个、胸椎4个、腰椎4个、骶椎3个、下肢骨4个及骨盆4个)、其他组织9个(眼晶状体2个、胸腺1个、脾1个、胰腺1个、肾2个、小肠2个)、皮肤5个(面部、后颈部、胸部、背部及臀部各1个)，共计103个。另外，实验前预留3个作为本底。

(3)体模估算实验过程：将布放好热释光剂量计的成年男性奥尔德森体模平放在双源CT诊断床上，面部朝上。按照上述条件分别进行扫描，每种扫描模式以相同条件扫描3次，给热释光剂量计足够能量，以得到充足和可靠的结果，两种模式共6次。扫描完毕后取回剂量计，编号，带回实验室测量。

(4)体模有效剂量估算

①仿真人体模器官或组织的吸收剂量D_T

$ {D_{\rm{T}}} \approx {X_i} \cdot Cf \cdot \frac{{{{\left( {{\mu _{{\rm{en}}}}/\rho } \right)}_{\rm{T}}}}}{{{{\left( {{\mu _{{\rm{en}}}}/\rho } \right)}_{{\rm{air}}}}}} $

(1)

式中，D_T为仿真人体模内器官或组织T的吸收剂量，Gy；$ \frac{{{{\left( {{\mu _{{\rm{en}}}}/\rho } \right)}_{\rm{T}}}}}{{{{\left( {{\mu _{{\rm{en}}}}/\rho } \right)}_{{\rm{air}}}}}} $为对于单能光子，肌肉、骨骼、脂肪与空气的质量能量吸收系数比^[4]，有用线束能量估计值(keV)取有用线束管电压平均值(kVp)的1/2^[5]；C_f为刻度因子，X_i为仪器测量值减去本底后除以3(每一扫描模式3次曝光)。

②骨髓吸收剂量

$ {D_{\rm{红骨髓}}} = \sum {{D_{\rm{T}}} \cdot {F_{\rm{i}}}} $

(2)

式中，D_T为骨组织的吸收剂量，Gy；F_i为骨组织内红骨髓占全部红骨髓的百分含量，根据文献[6]，头颅骨13.1%、上肢带8.3%、胸骨2.3%、肋骨7.9%、颈椎3.4%、胸椎14.1%、腰椎10.9%、骶骨13.9%、下肢带26.1%。

③有效剂量

$ E = \sum {{\omega _{\rm{T}}}{H_{\rm{T}}} = \sum {{\omega _{\rm{T}}}{\omega _{\rm{R}}}{D_{\rm{T}}}} } $

(3)

式中，E为有效剂量，Sv；ω_T是与组织、器官相对应的组织权重因子，见表 1；ω_R为辐射R的辐射权重因子，本实验体模置于X射线辐射场中，在X射线能量范围内，ω_R=1。

(5)机读DLP估算有效剂量：美国医学物理师协会(AAPM)推荐有效剂量估算方法^[7]：E=DLP×K，DLP为CT扫描的剂量长度乘积，由CT机自显示，K值为AAPM推荐值，成年人胸部扫描取0.014。双源双能模式对体模扫描完毕后在工作站对图像进行测量，得到胸部断层面的前后径(AP, cm)、左右径(LAT, cm), 根据AAPM 204号报告^[8]表一查得转换系数f_size。则E=DLP×f_size×K。

二、 结果

两次分开扫描模式下不同器官组织的吸收剂量列于表 1。将不同组织器官的吸收剂量乘以相应的权重因子，加权后得到各自扫描模式的有效剂量，将两种分开扫描模式的有效剂量相加即得到双源双能的有效剂量为8.08 mSv。一次双源双能扫描完毕后在工作站上读取DLP为457 mGy ·cm。在图像工作站中使用测量工具测得模体前后径为36 cm，左右径为22 cm，查文献[8]得修正因子为1.30。则E=457×1.3×0.014，结果为8.32 mSv。两种方法估算有效剂量(在仿真人体内布放热释光剂量计、CT显示终端上读取DLP经AAPM推荐K值法估算有效剂量)结果较接近。

三、 讨论

CT扫描所致受检者不同器官的吸收剂量目前尚难以直接测量，大部分的研究是通过建立数字人体模型或CT扫描所得体素模型用蒙特卡罗(MC)运算方法来间接估算^{[4, 9]}，但运算前需要对模型进行相对复杂的数学及图像处理，运算时还需要相应的专业软件。计算出的有效剂量仍需使用仿真体模在相同曝光条件下验证，其结果存在明显较大偏差^[3]。本研究通过在组织等效的仿真人体模内布放剂量计来测量双源CT扫描所致受检者的器官吸收剂量, 并进一步计算有效剂量，该方法相对直接且准确可靠^[10]。

由于双源双能扫描时两套射线装置同时启用，产生两种能量的X射线，而有效剂量的估算只能针对单能光子，本研究将双源双能分开为两种扫描模式，分别对应双源双能中的一种能量，较好地解决了这一问题。本研究同时采用了两种方法估算有效剂量，从结果看出，由机读DLP经K值估算得到的有效剂量与体模法得到的有效剂量十分接近。

DLP同时考虑了CTDI_vol和扫描长度，是CT检查中估算受检者剂量的重要参数，并和CTDI_vol一起被ICRP推荐作为设定CT诊断参考剂量(DRL)的两个指标，目前欧洲国家如法国在设定DRL时即将DLP包括在内^[11]。DLP乘以K值法估算有效剂量是AAPM及欧盟的放射防护专家们提出的估算有效剂量简化经验法^{[7, 12]}，在扫描部位固定的情况下，不同扫描模式下的有效剂量与DLP之间存在线性关系，因此，提出了不同扫描部位的K值用于估算有效剂量，DLP乘以K值法简单且相对可靠，在实际操作中应用广泛。但是DLP乘以K值法是建立在大量实验数据基础上的，而双源CT是近几年出现的新型CT机，AAPM及欧盟的K值建议值分别于2008年和2004年提出，并未将双源CT列入，本文采用体模法验证DLP乘以K值法，且考虑了体模的有效直径对有效剂量的影响。目前，常用的容积CT剂量指数(CTDI_vol)和剂量长度乘积(DLP)是标准参考体模的辐射剂量，体模的扫描直径是32 cm(胸部)，实际检查中，受检者的扫描直径、衰减系数各不相同。另外，受检者所受辐射剂量与CT的输出值及受检者的体型有关，而CTDI_vol和DLP未考虑受检者的体型因素。对此，AAPM提出了有效直径的概念并提供了转换因子，较好地解决了这一问题。

本研究结果显示，针对双源CT，DLP乘以K值法仍能较好地估算其扫描所致受检者的有效剂量，但必须针对受检者体型计算有效直径并进行修正。

利益冲突 作者无利益冲突，排名无争议。作者的配偶、工作伙伴或子女不存在影响研究结果的财务关系
作者贡献声明 王强负责本论文的设计及撰写，数据收集和整理，热释光剂量计的准备及数据读出；付强、林琳参与现场实验