数字化X射线摄影系统(digital radiology，DR)应用于床边摄影后，其曝光宽容度大，采集速度快的优点得到充分发挥^[1]。但是床边X射线摄影系统通常不带自动曝光控制系统(automatic exposure control，AEC)，临床应用时为了追求成功率，可能使用过大的辐射剂量。同时由于X射线是波长不同的混合能量射线，增加了受检者的无效受照剂量。而附加滤过板，可有效滤除低能射线，使X射线谱线变窄，降低受检者入射体表剂量^[2]。这种方法对于放射敏感性更高的婴幼儿具有更大的临床意义^[3]。本研究以临床最常用摄影条件所获得的图像质量作为参照，通过测量不同附加滤过和摄影条件下的入射体表剂量及图像质量，探讨小儿床边X射线摄影的最佳滤过与摄影条件组合。

1.设备与材料：X射线投照设备为无线平板移动DR机(MobileDaRt Evolution Wireless)(日本岛津制作所)及随机所配佳能CXDI—70C Wireless型无线非晶硒平板探测器(日本佳能公司，上海市计量测试技术研究院检定证书号：2017H22-21-1176501003)。附加滤过材料为厚度为1、2、1+2 mm的铝和0.3 mm的铜。质量检测体模为CDRAD 2.0体模(荷兰Artinis公司)与配套分析软件(https://www.artinis.com/radiology/)。体模参数：265 mm×265 mm×10 mm, 具有多个不同深度和直径变化的孔洞，深度与直径按指数规律从0.3~8.0 mm变化。诊断水平辐射剂量仪为Barracuda BC1-11120021型诊断水平剂量仪(瑞典RTI电子公司，上海市计量测试技术研究院校准证书号：2018H00-10-1462743001)。

2.模体制作方法与临床最常用摄影条件图像质量测定：参考Honey等^[4]的方法，用4 cm厚度有机玻璃自制胸部等效衰减体模，模拟小儿胸部，将CDRAD 2.0体模置于有机玻璃和平板探测器之间。焦片距100 cm，采用小儿床边日常工作的50 kV管电压、1.4 mAs管电流曝光10次，将生成的图像用体模配套的软件分析，得到图像质量因子反数值(image quality figure inverse，IQFInv)。根据分析软件的标定，IQFInv值越高，图像质量越好^[5]。将IQFInv值输入SPSS 19.0软件，发现其符合正态分布，算术均数为6.03。

3.不同滤过与摄影条件组合(含临床最常用摄影条件)图像质量测定：于束光器开口处附加1 mm铝、2 mm铝、1+2 mm铝和0.3 mm铜4种滤过组合，并分别采用50、66、83、100 kV 4种管电压与不同的管电流组合对平板探测器之上的CDRAD 2.0体模曝光。所有曝光后图像用配套软件分析得到IQFInv值，用以明确无AEC系统下各种附加滤过和管电压、管电流组合的图像质量。并画出折线图，与日常工作所得图像IQFInv值的对应直线比较，得到与日常无滤过条件下图像质量相一致的不同附加滤过和管电压(kV)、管电流(mAs)组合，具体数值列于表 1。

表 1(Table 1)

表 1 与日常无滤过图像IQFInv值相近并对应的不同附加滤过与管电压、管电流组合 Table 1 Corresponding to IQFInv values of normal unfiltered images by different additional filters and combinations of tube voltage and current 附加滤过 50 kV 66 kV 83 kV 100 kV IQFInv值 管电流(mAs) IQFInv值 管电流(mAs) IQFInv值 管电流(mAs) IQFInv值 管电流(mAs) 无滤过 6.03 1.40 — — — — — — 1 mm铝 6.16 2.00 6.18 0.56 6.13 0.45 6.11 0.32 2 mm铝 6.26 2.00 6.09 0.56 6.27 0.32 6.77 0.32 1+2 mm铝 6.61 2.00 5.95 0.80 6.16 0.45 6.34 0.32 0.3 mm铜 — — 5.92 2.00 6.26 0.56 6.23 0.45 注：“—”为无数据; IQFInv.图像质量因子反数值。无滤过只检测了日常工作管电压、管电流组合。0.3 mm铜滤过时50 kV管电压下各管电流条件图像质量均未能达到日常摄影质量要求，故0.3 mm铜滤过没有50 kV管电压所对应的管电流条件

表 1 与日常无滤过图像IQFInv值相近并对应的不同附加滤过与管电压、管电流组合 Table 1 Corresponding to IQFInv values of normal unfiltered images by different additional filters and combinations of tube voltage and current

4.辐射剂量检测：移动DR机与有机玻璃自制胸部等效衰减体模按照质量检测方法同样摆放。将Barracuda剂量仪置于X射线管正下方，胸部等效衰减体模之上。根据质量检测方法所得出的日常摄影质量水平所对应的各种滤过与管电压、管电流组合(表 1)。每一种组合曝光20次，并记录剂量数据。

5.临床对照研究：经医院伦理委员会批准[批件号：【2018】研预审第(098)号]，本研究对同济大学附属东方医院20名先天性心脏病手术患儿术后床边摄影分别采用常规无滤过(摄影条件50 kV、1.40 mAs)和0.3 mm铜滤过83 kV管电压、0.56 mAs管电流条件各拍摄1次。20名儿童中15名男性，5名女性；年龄(5.09±3.75)岁。

6.图像评分方法：图像由两位高年资医师采用盲法比较。图像质量评分采用5分法，即5分：图像灰度适中主要结构可辨、无屏气不良和运动模糊、无设备原因所致伪影和其他异物伪影、整个胸廓及肺野全部包含于胸片内、胸片内所包含全部胸椎显示、肺门结构显示清晰、心影后肺纹理基本可见、胸廓外带肺纹理显示良好和全部肺纹理清晰可辨；4分：以上除肺纹理清晰可辨项外，任何两项不符者；3分：以上除肺纹理清晰可辨项外，任何4项不符者；2分：任何两项不符+肺纹理未达到清晰可辨者；1分：任何4项不符+肺纹理未达到清晰可辨者。评分中如遇意见不一致时，通过讨论协商确定。

7.统计学处理：将所有剂量数据采用SPSS 19.0软件进行统计分析。各种滤过条件下(包括无滤过)管电压、管电流组合的皮肤入射剂量数据均符合正态分布。采用Pearson相关及回归分析管电压、管电流对IQFInv值的影响。无滤过下皮肤入射剂量与各种滤过条件下皮肤入射剂量比较采用配对样本t检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

1.各种滤过及管电压、管电流组合摄影条件图像质量比较：在研究设置条件范围内，管电压与IQFInv值呈正相关(r=0.49，P < 0.05)；管电流也与IQFInv值呈正相关(r=0.36，P < 0.05)。即管电压、管电流越大，图像质量越好。随着附加滤过的增加，需要更大的管电流才能与无滤过时的常用条件所摄图像质量接近。同时附加滤过的增加，各级管电压之间图像质量IQFInv值差距加大。以本研究为例：0.3 mm铜滤过时随着管电压从50 kV上升至100 kV的过程中，相同管电流(1.0 mAs)下IQFInv值从2.53上升至7.11不等。0.3 mm铜滤过，管电压固定为83 kV时，管电流从0.32 mAs上升到4.50 mAs时IQFInv值也从5.03上升为7.18。当管电压和管电流分别固定为83 kV和1.00 mAs时，随着附加滤过的厚度增加和原子序数的升高，IQFInv值从6.99下降至6.36(图 1~4)。

图 1 1 mm铝附加滤过各管电压、管电流组合后IQFInv值与日常无滤过摄影IQFInv值比较 Figure 1 Comparison the IQFInv value of each tube voltage and current combination by 1 mm aluminum additional filtrated with non-infiltration normal photography

图 2 2 mm铝附加滤过各管电压、管电流组合后IQFInv值与日常无滤过摄影IQFInv值比较 Figure 2 Comparison the IQFInv value of each tube voltage and current combination by 2 mm aluminum additional filtrated with non-infiltration normal photography

图 3 1+2 mm铝附加滤过各管电压、管电流组合后IQFInv值与日常无滤过摄影IQFInv值比较 Figure 3 Comparison the IQFInv value of each tube voltage and current combination by 1+2 mm aluminum additional filtrated with non-infiltration normal photography

图 4 0.3 mm铜附加滤过各管电压、管电流组合后IQFInv值与日常无滤过摄影IQFInv值比较 Figure 4 Comparison the IQFInv value of each tube voltage and current combination by 0.3 mm copper additional filtrated with non-infiltration normal photography

2.各种滤过及管电压、管电流组合摄影条件入射体表剂量比较：采用附加滤过后入射体表剂量变化范围为(30.58±0.21)~(10.49±0.09)μGy(图 5)。各组之间差异均有统计学意义(t=-15.306~514.585，P < 0.05)。尤其以0.3 mm铜滤过的各管电压、管电流组合辐射剂量与日常无滤过比较，减少更为明显(表 2)。

图 5 各附加滤过组合在不同管电压下的入射体表剂量比较 Figure 5 Comparison of skin incident dosage at different tube voltage for different additional filtration combination

表 2(Table 2)

表 2 0.3 mm铜滤过下不同管电压与管电流组合与日常无滤过摄影剂量比较(x±s) Table 2 Comparison the X-ray dose of different tube voltage and current combination by 0.3 mm copper additional filtrated with non-infiltration normal photography (x±s) 附加滤过 曝光 次数 66 kV 2.00 mAs 83 kV 0.56 mAs 100 kV 0.45 mAs 有滤过 20 17.14±0.10 10.49±0.09 13.48±0.13 日常无滤过 20 29.46±0.14 29.46±0.14 29.46±0.14 t值 336.377 419.499 274.123 P值 0.000 0.000 0.000 注：日常无滤过统一采用50 kV管电压，1.40 mAs管电流条件。0.3 mm铜滤过时50 kV管电压下各管电流条件图像质量均未能达到日常摄影质量要求，故0.3 mm铜滤过下没有50 kV管电压对应比较

表 2 0.3 mm铜滤过下不同管电压与管电流组合与日常无滤过摄影剂量比较(x±s) Table 2 Comparison the X-ray dose of different tube voltage and current combination by 0.3 mm copper additional filtrated with non-infiltration normal photography (x±s)

各附加滤过均能有效减少入射体表剂量。同时随滤过增加和管电压增加，入射体表剂量减少更为明显。但超过83 kV管电压后，各种附加滤过的入射体表剂量呈上升趋势(图 5)。

3.临床对照研究结果:由两位高年资医师对常规无滤过(摄影条件50 kV、1.40 mAs)和0.3 mm铜滤过83 kV管电压、0.56 mAs管电流两种条件拍摄的图像采用盲法比较。铜滤过的20例图像有18例达到5分，2例为4分，常规无滤过的20例图像均能达到5分。铜滤过图像均能达到临床诊断图像质量要求，两者之间无明显差异，但铜滤过图像在肺纹理末梢的细节上稍有损失，图像对比度略差。

诊断用X射线是由波长不同的混合能量射线组成，其射线谱范围较广。其中的低能射线部分，在成像过程中大部分由受照体吸收，对图像形成和质量提高没有贡献，却增加了患者的辐射风险^[2]。当采用附加滤过后，根据滤过板材质和厚度，很大部分低能射线会被滤过板吸收。所以本研究探索在不同附加滤过下选择何种管电压、管电流组合能最大限度降低患儿辐射风险。当管电压为60~100 kV，摄影时随着kV的增加，mAs下降的更加明显^[6]。因此本研究的管电压设置为50~100 kV的等距条件：50、66、83、100 kV，以及各挡kV条件下的滤过与mAs组合。

讨论降低辐射风险的同时应该在保持图像质量可被临床接受的水平下。图像质量的提高与受照剂量相关，在诊断用管电压范围内，照射剂量越大，图像质量越好，但患者的辐射风险越大。而随着照射剂量的减少，图像质量也随之降低，虽然辐射风险降低了，但临床诊断的风险却提高了。因此考虑到平衡图像质量与辐射风险的同时，在此次研究前，用CDRAD 2.0体模，评价常规摄影条件下的图像质量作为参照。然后在此图像质量水平下，测量各附加滤过的实际入射体表剂量。

实际工作中，由于平板探测器对高能射线的响应曲线更为平稳^[7]，故而增加X射线中的高能射线部分是一种有效降低辐射风险的办法。而高原子序数的附加滤过能有效滤过低能射线和散射线，使X射线中的高能部分相对增加，从而实现既保证图像质量又降低受检者辐射剂量的双重目的^[8]。本研究中的管电压在83 kV以下的各个组合，均遵循了滤过厚度增加、滤过原子序数增加、管电压增加，入射体表剂量减少的规律。尤其在0.3 mm铜滤过情况下，83 kV管电压、0.56 mAs管电流条件所致入射体表剂量为日常无滤过拍摄入射体表剂量的1/3，具有明显降低患者辐射剂量的临床价值。

但是本研究发现，管电压在83 kV以上时，辐射剂量反而有增加的现象，与文献[8]报道不符。本研究中的小儿床边摄影没有使用滤线栅，而使用滤线栅后会提高所需管电压的上限^[9]。反映在本研究的入射体表剂量从83 kV、0.56 mAs的(10.49±0.09)μGy增加到100 kV、0.45 mAs的(13.48±0.13)μGy。不使用滤线栅后，较高管电压产生的高能射线使得辐射损伤增加^[10]。所以无滤线栅的小儿床边摄影时附加滤过对高管电压的辐射防护作用反而不及次高管电压，需要引起注意。同时这一点完全符合GB 16348-2010《医用X射线诊断受检者放射卫生防护标准》^[11]所提，对婴幼儿进行X射线摄影时一般不应使用滤线栅。需要说明的是，本研究所得的辐射剂量是入射体表剂量，而不是有效剂量。限于试验方法，对于患者受照的有效剂量，将在下一步的人体仿真体模中加以明确与分析。

综上所述，附加滤过是有效降低小儿床边X射线摄影的方法，尤其是高原子序数的附加滤过，但是使用中需仔细设置管电压与管电流条件。在保证图像质量的前提之下，一定厚度的高原子序数附加滤过与次高千伏的管电压以及匹配的管电流组合是最优的小儿床边X射线摄影条件。