大量研究及调查表明，CT检查是目前医疗照射电离辐射剂量的最主要贡献者，尽管CT检查只占医学放射检查的6%，但其所致电离辐射剂量却占医学放射检查的60%^[1-4]。电离辐射可导致受检者细胞DNA双链断裂，在偶然情况下可经错误修复引发癌症^[5]。CT检查能否增加人群癌症发病的风险，令人关注。在儿科患者中这一风险尤为重要，在电离辐射致癌方面，儿童对约25%的癌症(如白血病、甲状腺癌、皮肤癌、乳腺癌及脑癌等)具有比成人更高的辐射敏感性^[6]。另外，由于儿童的生命周期长，早期辐射暴露造成的长期危害效应更有可能发生。儿童CT扫描的终生癌症风险越来越成为人们关注的热点。目前，国际上较常见的对CT扫描所致癌症风险的预测模型主要基于日本原爆幸存者的资料^[7-8]。近年，部分研究通过流行病学回顾性队列研究估算CT扫描的癌症风险，结果均显示CT扫描增加了随后癌症发生的风险^[9-10]。我国缺乏对接受CT检查患者的长期系统资料，无法用流行病学方法估算CT检查可能导致的癌症风险。

本研究拟以胸部CT扫描水当量直径计算体型特异性评估剂量(SSDE)^[11]进一步计算得到相应器官的器官剂量，再以此结合美国科学院电离辐射生物效应委员会(BEIR)于2006年开发出的最新低剂量辐射诱发癌症风险预测模型^[12]、我国人口相应肿瘤的发病率和人口寿命表来估算相应肿瘤的终生归因风险。

1.研究对象选取及水当量直径计算：选择某三级儿童医院为对象，利用医院放射科影像归档和通信系统(PACS)在近两年的胸部CT影像档案中随机选取受检者档案，1、5和10岁各60例，男女各半。在CT机工作站打开CT图像，读取容积CT剂量指数(CTDI_vol)、剂量长度乘积(DLP)、kV、mAs、层厚、螺距、准直等信息并记录。在未经重建前的原始扫描图像中取垂直于Z轴最中间一幅图像使用图像测量工具在图像横切面上圈定感兴趣区域(ROI)并测定其CT值和面积，圈定ROI时尽量将身体部分全部圈入，其他严重影响CT值的部分如空气及检查床不得圈入。本研究使用图像测量工具中的Polygon选项，较好地解决了ROI的圈定。根据测量值计算每名受检儿童的水当量直径(D_W)^[11]：

式中，D_W为水当量直径，cm；${\overline {{\rm{CT}}\left({x, y} \right)} _{{\rm{ROI}}}}$为ROI的平均CT值，HU；A_ROI为感兴趣区的面积，cm²。

2.体型特异性评估剂量(SSDE)：参考文献[11]，计算公式如下：

式中，D_W为水当量直径，cm；CTDI_vol(z)为z轴的容积CTDI值，mGy；根据AAPM 220报告，a取1.874 799，b取0.038 713 13；e为自然常数，取2.178。

3.吸收剂量的估算：汇总每组30名男孩和30名女孩的SSDE，按性别计算SSDE均值并进一步计算器官吸收剂量D_T。根据文献[13]，胸部扫描时肺部剂量D_LU=0.91SSDE，甲状腺剂量D_TH=0.27SSDE，女性乳腺剂量1岁受检者D_BR=0.8SSDE，5岁受检者D_BR=1.3SSDE，10岁受检者D_BR=1.1SSDE，血液剂量T_BL=0.41SSDE，胃部剂量D_ST=0.65SSDE，肝脏剂量D_LI=0.64SSDE。

5.计算超额相对危险度(ERR)

甲状腺癌的公式^[12]为：

式中，e为受照年龄，岁。

女性乳腺癌的公式^[12]为：

式中，β对于美国女性取0.51，对于亚洲女性取1.46；a为到达年龄，本公式中等于受照年龄e+5。

白血病的公式^[12]为：

式中，D为器官当量剂量，mSv; e^*的取值为受照年龄＜30岁时，e^*取(e-30)/10；β男性取1.1/Sv，女性取1.1/Sv，γ取-0.40/10年，δ取-0.48，ϕ取0.42，θ取0.87/Sv。

其他实体癌即肺癌、肝癌和胃癌的公式^[12]为：

式中各符号取值应癌症种类不同取相应的值，具体参考BEIR Ⅶ报告272页表 12-2^[12]e^*取值参照公式(6)。

6.计算终生癌症风险：终生癌症风险以LAR表示，计算公式为^[12]：

式中，D为器官当量剂量，mSv；e为受检者受照时的年龄；a是到达年龄，为e+L(在辐射危险的潜伏期，年)，L对于实体癌为5，白血病为2；S(a)是存活到年龄a的生存概率，S(a)/S(e)是以年龄e存活为条件的存活到年龄a的生存概率(%)。其中，

式中，M(D, e, a)是超额绝对危险；ERR(D, e, a)是不同剂量、受照年龄和到达年龄的超额相对危险；λ_I^c(a)是各个癌症部位在到达年龄时的性别全人口的基线癌症发病率，其数据来自《2012年中国肿瘤登记年报》或根据最新版肿瘤登记年报^[14]。

7.统计学处理：采用SPSS 19.0软件进行统计分析。定量资料经正态性检验符合正态分布，用x±s表示，定性资料用频率表示。CT扫描剂量SSDE性别和年龄组之间比较采用t检验和秩和检验，年龄和性别对儿童CT检查SSDE值的影响采用多元线性回归。自变量筛选采取向前逐步选择法(forward LR)，入选标准0.05，剔除标准为0.10。P < 0.05为差异有统计学意义。

1.SSDE结果：在CT工作站上读取每个受检者CT图像的平均CT值、ROI面积，代入公式(1)计算每个受检者胸部CT扫描的SSDE，并分别计算每个年龄组不同性别的SSDE平均值，结果列于表 1。经多元线性回归分析，不同年龄对儿童胸部CT检查SSDE值差异有统计学意义(t=24.28，P < 0.05)，而不同性别对儿童胸部CT检查SSDE值差异无统计学意义(P>0.05)。

表 1(Table 1)

表 1 1岁、5岁及10岁组SSDE计算结果(mGy) Table 1 SSDE for examinees at age 1, 5 and 10 years old(mGy) 性别 1岁 5岁 10岁 男 2.332±0.196 4.388±0.628 5.747±0.802 女 2.539±0.215 4.411±0.703 5.328±0.852 注：每个年龄组男女各30例

表 1 1岁、5岁及10岁组SSDE计算结果(mGy) Table 1 SSDE for examinees at age 1, 5 and 10 years old(mGy)

2.器官剂量：以表 1中的不同年龄组不同性别的SSDE平均值为基础，经文献提供的计算器官剂量的线性回归公式分别计算各年龄组不同性别受检者的平均器官剂量，结果列于表 2。由于BEIR模型中乳腺癌仅指女性乳腺癌，本研究仅计算女性乳腺器官剂量。由表 2可见儿童胸部CT检查致器官剂量在0.629至5.229之间，且随年龄增大有逐渐增大趋势，最大值见于10岁男孩的肺器官剂量。

表 2(Table 2)

表 2 1岁、5岁及10岁组受检者各器官剂量计算结果(mSv) Table 2 Organ doses to CT examinees at age 1, 5 and 10 years old(mSv) 年龄 性别 肺 血液 肝 胃 甲状腺 乳腺 1岁 男 2.122 0.956 1.492 1.516 0.629 — 女 2.310 1.041 1.625 1.650 0.686 2.031 5岁 男 3.993 1.799 2.808 2.852 1.185 — 女 4.014 1.809 2.823 2.867 1.191 5.734 10岁 男 5.229 2.356 3.678 3.736 1.552 — 女 4.848 2.184 3.409 3.463 1.439 5.861 注：“—”为本研究未考虑

表 2 1岁、5岁及10岁组受检者各器官剂量计算结果(mSv) Table 2 Organ doses to CT examinees at age 1, 5 and 10 years old(mSv)

3.肿瘤终生归因风险：各年龄组儿童胸部CT检查所致各器官肿瘤终生归因风险计算结果列表 3。其中白血病、肺癌、肝癌和胃癌是先经平均器官剂量计算出超额相对危险度后再计算肿瘤终生归因风险；甲状腺癌和女性乳腺癌是先计算出超额相对危险度再经平均器官剂量求得肿瘤终生归因风险。从表 3可见儿童胸部CT检查引起肺癌和乳腺癌的风险较高；胸部CT检查所致甲状腺癌的终生归因风险女性均高于男性；女性乳腺癌5岁组和10岁组均高于1岁组。

表 3(Table 3)

表 3 1岁、5岁及10岁组受检者各器官肿瘤终生归因风险LAR(1/10万) Table 3 LAR for CT examinees at age 1, 5 and 10 years old (cancer cases per 100 000 exposed persons) 年龄 性别 肺癌 白血病 肝癌 胃癌 甲状腺癌 乳腺癌 1岁 男 13.7 7.8 5.4 4.3 0.9 — 女 31.7 6.6 2.1 4.6 6.1 10.9 5岁 男 22.8 11.1 9.0 7.2 1.3 — 女 48.8 8.5 3.3 7.1 7.6 30.8 10岁 男 25.7 9.9 10.2 8.1 1.1 — 女 50.7 7.1 3.4 7.3 6.1 34.5 注：“—”为本研究未考虑

表 3 1岁、5岁及10岁组受检者各器官肿瘤终生归因风险LAR(1/10万) Table 3 LAR for CT examinees at age 1, 5 and 10 years old (cancer cases per 100 000 exposed persons)

目前低剂量电离辐射致癌机制尚无定论，可能的机制包括基因非稳态、旁观者效应和远位效应、适应性反应、活性氧代谢和线粒体功能、DNA序列分析和基因多态的影响、基因和蛋白表达等^[15]。在此情况下，以流行病学模型预测辐射致肿瘤有较大现实意义。

美国电离辐射生物效应委员会于2006年开发出最新的低剂量辐射诱发癌症风险预测模型^[12]，该模型是建立在日本原爆幸存者和其他医疗照射队列合并分析的基础上，采用的是目前国际公认的辐射致癌低剂量无阈值模型，假设癌症的发病率与辐射剂量即各器官组织的吸收剂量成线性相关。该委员会发现在估计辐射致癌线性风险时剂量和剂量率因子(DDREF)的置信区间为1.1~2.3，为方便起见，推荐在估算辐射致实体癌风险时DDREF取1.5。本模型中实体癌的潜伏期为5年，白血病为2年。

器官吸收剂量是对受检者进行CT扫描所致终生癌症风险预测时最关键的剂量学参数。目前对临床CT检查的器官吸收剂量估算主要是依靠剂量估算软件，如德国的CT-expo剂量估算软件^[16]和英国的CTDosimetry软件等。这些剂量估算软件主要基于对以往的CT设备调查的数据资料，并利用蒙特卡罗技术模拟开发而来，估算接受CT扫描者的辐射有效剂量和器官剂量。其缺点是所用CT设备较陈旧，对最新的设备无法开展剂量估算；针对人群较窄，如CT-expo剂量估算软件仅适用于成年人、7岁儿童和2个月的婴儿。

Franck等^[13]通过PET/CT收集不同年龄儿童的体格参数并结合蒙特卡罗计算方法研究发现，SSDE与辐射所致器官剂量高度线性相关，提示可以通过CTDI_vol结合有效直径或水当量直径计算出SSDE，进而通过其推荐的公式计算出不同器官的器官吸收剂量。这个方法同时考虑了自动毫安秒对器官吸收剂量的影响。自动毫安秒模式由于其对低剂量CT检查的贡献，目前在CT检查中正被越来越广泛地应用。本研究中的CT检查均采用固定千伏和自动毫安秒模式，因此，该方法具有较好的适用性。

目前常用的CTDI_vol和DLP是标准参考体模的辐射剂量，体模的扫描直径是32 cm(成人胸部)和16 cm(儿童胸部)，实际检查中，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工作组第204号报告^[17]提出了有效直径(ED)的概念并由其来进一步计算体型特异性评估剂量(SSDE)，较好地解决了这一问题。在其后续的第220号报告中又针对胸部尤其是肺的特殊解剖结构提出了水当量直径(DW)的概念，使对胸部CT扫描的剂量估算更合理也更准确^[11]。AAPM指出水当量直径计算应包含z轴中的多个位置的图像，间距最好不超过5 mm，但也提出选取垂直于z轴最中间一幅图像计算的水当量直径也可较好代表SSDE^[11]。本研究采用后者。

本研究采用经水当量直径估算的SSDE来估算胸部CT受检者各器官辐射剂量，并使用BEIR Ⅶ第二阶段的最新的低剂量辐射诱发癌症风险预测模型估算不同年龄受检者各器官的肿瘤终生归因风险。本研究涉及肿瘤种类较多，实体癌如肺癌、胃癌、甲状腺癌、肝癌、乳腺癌，也有非实体癌如白血病，且考虑了人群差异，采取了我国最近的肿瘤发病率和人群寿命基础数据，为辐射防护和放射诊断正当化判定提供了较详实的数据。本研究中儿童胸部CT检查所致甲状腺癌的终生归因风险女性均高于男性，差异主要来自于BEIR模型中对男女的不同赋值，其显示女性辐射致甲状腺癌的敏感性约为男性的2倍，另外可能还来自男女甲状腺癌的基线发病率和男女寿命差异；女性乳腺癌终生归因风险5岁组和10岁组均显著高于1岁组，主要原因是5岁组与10岁组的SSDE高于1岁组且在计算女性乳腺器官剂量时5岁组与10岁组的系数均高于1岁组。本研究结果略高于BEIR文献[12]附录中的计算结果，可能与不同人群肿瘤发病率和平均寿命有关，乳腺癌略高于BEIR计算结果还与计算ERR时采用的β数值不同有关(美国女性取0.51，亚洲女性取1.46)。目前国内类似研究较少，苏垠平等^[18]对胸部CT扫描致甲状腺癌进行了研究，其结果明显高于本研究结果，差异主要来自于器官剂量的不一致，如苏垠平等^[18]研究的1岁女性组甲状腺剂量为34.8 mGy，远高于本研究的0.686 mSv，原因主要是本研究采用的是自动毫安秒模式且CT扫描条件低于苏垠平等^[18]的研究，另外剂量估算方法的不一致可能也是原因之一。

杜翔和王进^[19]的调查显示，江苏省全省2015年普通放射诊断频度达到303次/千人口，CT扫描频度达到173次/千人口，CT检查已经占普通放射诊断频度的一半以上，且其剂量远高于后者。本研究估算了儿童胸部CT检查所致部分实体癌和白血病的肿瘤终生归因风险，其中肺癌与女性乳腺癌发病率较高，与其辐射致癌敏感性及其在胸部CT检查中接受较大的器官剂量有关，提示儿童CT检查尤其是女童CT检查的正当性判断以及检查中的辐射防护应该得到高度重视。

本研究未考虑扫描长度的影响，因为首先，从AAPM报告^[17]可知，SSDE的计算是基于容积CT剂量指数，后者表示一个标准CT模型单位扫描容积内或一系列扫描成像扫描覆盖容积的平均剂量。其次，本研究采用的Franck等^[13]的方法是基于SSDE求得器官吸收剂量，且经过了蒙特卡罗验证。AAPM工作组第204号报告^[17]在其局限性部分指出经CTDI_vol计算SSDE可略高估受检者的剂量, 而且指出不可以经SSDE计算受检者器官剂量；但近期Franck等^[13]的研究进一步证实SSDE与器官剂量呈高度线性相关，同时也指出其相关性在扫CT扫描范围之外回有所降低。