经最新流行病学研究证实，低剂量照射会增加患白内障的风险，辐射诱发的眼晶状体白内障被看作是一种有阈剂量的组织反应。国际放射防护委员会(ICRP)118号报告明确将眼晶状体迟发型组织反应的剂量阈值降为0.5 Gy^[1]，与108号报告相比，降至1/10。另有调查表明，重复头颈部CT扫描可以显著增加受检者患白内障的风险^[2]。值得关注的是，婴幼儿CT检查频率也在不断增加。国际原子能机构(IAEA)报告指出，亚洲婴幼儿CT检查已占CT检查总数的12.2%^[3]。ICRP 102号报告提出，在许多医学检查中心，接受CT检查的15岁以下儿童占到了所有CT检查的15%~20%，并且CT检查的重复率亦在持续增加^[4]。本课题组的初步调查显示，婴幼儿CT扫描又以头颈部扫描为主，所占比例可达80%以上，而3岁以下的婴幼儿占所有15岁以下儿童CT检查的60%。

考虑到眼晶状体作为CT头颈部扫描的必然受照或毗邻组织，及婴幼儿相对于成人更长的期望寿命、更大的受照剂量和更小的身体尺寸，婴幼儿CT头颈部扫描所致眼晶状体辐射危害更应得到重视^[5]。联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)报告也指出，儿童期受照相比成人期受照，白内障的辐射风险增加近2倍^[6]。

目前，对CT检查所致眼晶状体剂量估算的研究主要集中在两个方面，一是利用模体，应用蒙特卡罗技术估算剂量并进行测量验证^[7-9]；二是通过调查不同医院CT检查的实际扫描参数，现场测量受检者眼晶状体的典型剂量，分析应用状况并根据临床提出最优化措施以降低剂量^[10-13]。然而，现有的研究对于扫描方案的分类，仅简单分为头、胸、腹、四肢等几类方案，缺少针对眼晶状体扫描方案的细化和个体化，更为重要的是，目前的剂量估算较复杂，不适于大规模的人群调查和回顾性剂量重建。

本实验即基于仿真模体，通过设置不同部位的临床CT标准扫描参数，利用热释光探测器(TLD)测量眼晶状体吸收剂量，并试图找到一种快速估算眼晶状体吸收剂量的实用方法，以便临床上更好地执行辐射防护最优化原则。

1.仪器：Discovery 750 HD型64排宝石能谱CT(美国GE公司)；Harshaw 3500型热释光阅读器(美国Thermo公司)；CTLD-1000(LiF：Mg, Cu, P)型热释光探测器(北京瑞辐特公司)，规格为ϕ4.5 mm×0.8 mm，分散性≤±1.0%。

2. CT扫描参数设置：不同部位扫描成人及儿童关键参数，见表 1，2。包括头部(轴向扫描和螺旋扫描)、副鼻窦(同眼眶)、内耳、颈部和胸部5个部位的7种临床标准扫描方案，其中根据CT系统自带的扫描方案，每个部位仅分为儿童和成人扫描方案两种。本实验采用扫描条件均为临床实际条件，采用0°角，均未采用自动mA调制，除头部轴向扫描外，其他部位均为螺旋扫描。测量时，每次需重复定位扫描。

表 1(Table 1)

表 1 成人不同部位各扫描方案关键参数 Table 1 Key parameters for body different locations for adults 扫描方案 kV mA 扫描时间(s) 转速(s/转) 层数 层厚(mm) 螺距 CTDIvol DLP 模体 头部轴向 120 260 2.00 2.0 24 5×4ia 0 103.81 1 245.71 Head 16 头部螺旋 120 480 3.56 0.5 24 5.000 0.969 47.51 654.68 Head 16 副鼻窦、眼眶 120 220 6.78 1.0 30 3.750 0.969 43.59 572.59 Head 16 内耳高分辨 120 350 3.68 0.5 191 0.625 0.531 65.76 514.60 Head 16 颈部软组织 120 260 4.90 0.8 40 5.000 0.984 36.14 871.30 Head 16 颈部颈椎 120 220 8.16 0.8 36 5.000 0.969 13.68 270.39 Body 32 胸部常规 120 100 4.28 0.6 48 5.000 0.984 4.65 130.75 Body 32   注：CTDIvol.容积CT剂量指数；DLP.剂量长度乘积。a5 mm×4层图像

表 1 成人不同部位各扫描方案关键参数 Table 1 Key parameters for body different locations for adults

表 2(Table 2)

表 2 儿童不同部位各扫描方案关键参数 Table 2 Key parameters for different body locations for children 扫描方案 kV mA 扫描时间(s) 转速(s/转) 层数 层厚(mm) 螺距 CTDIvol DLP 模体 头部轴向 80 150 1.00 1.0 20 5×4ia 0 10.80 108.01 Head 16 头部螺旋 80 200 3.04 0.5 20 5.00 0.969 7.07 83.33 Head 16 副鼻窦、眼眶 80 200 5.59 0.5 40 2.50 0.531 13.06 155.11 Head 16 内耳高分辨 80 200 5.59 0.5 40 2.50 0.531 13.06 155.11 Head 16 颈部软组织 80 200 1.92 0.5 17 5.00 0.984 5.95 75.18 Head 16 颈部颈椎 80 200 6.41 0.5 24 5.00 0.531 4.71 64.24 Body 32 胸部常规 80 100 2.84 0.5 34 3.75 1.375 2.21 34.57 Body 32   注：CTDIvol.容积CT剂量指数；DLP.剂量长度乘积。a5 mm×4层图像

表 2 儿童不同部位各扫描方案关键参数 Table 2 Key parameters for different body locations for children

3.仿真模体：美国CIRS公司1岁年龄组婴幼儿仿真模体(ATOM 704-D型)，主要由5种不同组织等效材料组成，包括软组织、脊髓组织、骨组织、肺组织和软骨组织。模体高75 cm，重10 kg，胸腔尺寸12 cm×14 cm，为分段式模体，由26个断层组成，每断层25 mm厚。模体设置多处TLD(热释光剂量计)放置插孔(直径5 mm，长25 mm通孔和组织等效插件)，插孔的位置最优化满足20种内脏器官(包含眼睛)的剂量测量。

4. TLD布放与测量：模体眼部左、右各设置了1个插孔位置，分别布放5片TLD，测量时将TLD片夹在两根约10 mm长的组织等效插件中后放入插孔内；左、右眼睑和左、右眼外眦体表处各放置2片TLD，同一位置的2片TLD用塑料薄膜包装，贴在模体体表相应位置，读数取均值，见图 1。分别采用表 1和表 2所列的临床实际扫描参数，对1岁年龄组仿真模体进行扫描。重复使用的TLD退火条件为240℃、10 min。

图 1 模体上TLD布放位置 Figure 1 Locations of TLDs on phantom

5.眼晶状体吸收剂量估算(插孔内剂量转换)：此方法用于模体内眼晶状体位置的TLD测量。插孔内剂量按空气比释动能刻度系数计算，得到眼部(本文统称为眼晶状体)位置的空气比释动能K，在假定带电粒子平衡条件下，数值上等于该点的空气吸收剂量D，由于眼晶状体组织的等效材料与空气不同，眼晶状体吸收剂量需按公式(1)进行转换计算：

式中，D_eye为眼晶状体吸收剂量，mGy；D_air为TLD测得的眼晶状体位置的空气吸收剂量，mGy；(μ_en/ρ)_{eye, air}为眼晶状体与空气的质能吸收系数比。

6.眼晶状体吸收剂量估算(个人剂量当量转换)：此方法用于模体表面眼睑和眼外眦位置的TLD测量。模体体表相应位置剂量乘以个人剂量当量H_p(10)的刻度系数，计算得到个人剂量当量H_p(10)，眼晶状体吸收剂量需按公式(2)进行转换计算^[14]：

式中，D_eye为眼晶状体吸收剂量；K_e为空气比释动能到眼晶状体吸收剂量的转换系数，mGy/mGy；K_p为空气比释动能到个人剂量当量的转换系数，mSv/mGy；K_c为入射方式(CT转动入射相对于垂直入射)修正因子。

7.统计学处理：采用SPSS 23.0软件进行数据分析。经正态性检验数据符合正态分布。以眼晶状体吸收剂量为关注变量，7种不同扫描方案所致眼晶状体吸收剂量比较，经方差齐性检验，采用随机区组方差分析，多个样本均数的两两比较采用最小显著差异法(LSD法)，儿童和成人扫描条件所致眼晶状体吸收剂量比较采用配对样本t检验，两种剂量估算方法结果的一致性采用配对样本t检验，对不同扫描部位，眼晶状体吸收剂量与CT剂量指数(CTDI)进行Pearson相关分析和线性回归分析。P < 0.05为差异有统计学意义。

1.儿童CT扫描方案婴幼儿眼晶状体吸收剂量：结果列于表 3。由表 3可知，从总体上，儿童CT扫描条件下，不同部位扫描所致婴幼儿眼晶状体吸收剂量差异有统计学意义(F=846.826，P < 0.05)，两两比较，副鼻窦和内耳扫描两组以及颈部软组织和胸部扫描两组剂量差异无统计学意义(P>0.05)，其余各组之间剂量差异均有统计学意义(t=4.222~49.943，P < 0.05)。从绝对剂量看，副鼻窦和内耳扫描两组剂量最高，而颈部软组织和胸部扫描两组剂量明显降低。

表 3(Table 3)

表 3 儿童CT扫描条件不同扫描方案所致婴幼儿眼晶状体吸收剂量(mGy) Table 3 Absorbed dose to eye lens of infants from children scanning using different protocols(mGy) 扫描方案 眼晶状体 眼外眦 眼睑 x±s 左 右 左 右 左 右 头部轴向 9.27 9.19 10.15 9.86 10.20 11.05 9.96±0.69 头部螺旋 6.60 6.47 7.01 7.42 7.52 7.07 7.01±0.42a 副鼻窦、同眼眶 11.90 11.72 12.56 12.17 14.39 12.88 12.60±0.97ab 内耳高分辨 12.78 12.73 12.72 12.59 13.50 13.51 12.97±0.42ab 颈部软组织 0.64 0.59 0.66 0.63 0.66 0.62 0.63±0.03abcd 颈部颈椎 8.99 8.64 8.57 9.03 9.64 8.44 8.89±0.44abcde 胸部常规 0.33 0.33 0.34 0.33 0.34 0.34 0.34±0.01abcdf   注：7种不同扫描方案剂量总体比较，F=846.826，P < 0.05；a与头部轴向方案比较，t=11.613、10.473、11.929、36.835、4.222、38.014，P < 0.05；b与头部螺旋方案比较，t=22.086、23.542、25.222、7.391、26.401，P < 0.05；c与副鼻窦方案比较，t=47.309、14.696、48.487，P < 0.05；d与内耳方案比较，t=48.764、16.081、49.943，P < 0.05；e与颈部软组织方案比较，t=32.613，P < 0.05；f与颈部颈椎方案比较，t=33.792，P < 0.05

表 3 儿童CT扫描条件不同扫描方案所致婴幼儿眼晶状体吸收剂量(mGy) Table 3 Absorbed dose to eye lens of infants from children scanning using different protocols(mGy)

2.成人CT扫描方案婴幼儿眼晶状体吸收剂量：鉴于临床实际情况下，存在使用成人CT扫描条件，进行儿童CT检查的可能，本研究给出了成人CT扫描方案下的测量结果，列于表 4。由表 4可知，从总体上，成人CT扫描条件下，不同部位扫描所致婴幼儿眼晶状体吸收剂量存在统计学差异(F=875.274，P < 0.05)，两两比较，各组之间剂量差异均有统计学意义(t=5.067~46.316，P < 0.05)。4种不同扫描方案，眼晶状体吸收剂量范围为30.65~116.56 mGy，而同样儿童扫描方案下，相应部位的眼晶状体吸收剂量范围为0.59~11.05 mGy。

表 4(Table 4)

表 4 成人CT扫描条件不同扫描方案所致婴幼儿眼晶状体吸收剂量(mGy) Table 4 Absorbed dose to eye lens of infants from adults scanning using different protocols(mGy) 扫描方案 眼晶状体 眼外眦 眼睑 x±s 左 右 左 右 左 右 头部轴向 111.75 102.09 110.54 103.61 116.56 107.16 108.62±5.41 头部螺旋 52.89 49.60 51.37 49.39 50.34 47.76 50.22±1.77a 颈部软组织 42.84 42.40 42.26 41.92 39.19 43.02 41.94±1.40ab 颈部颈椎 35.60 32.72 33.12 31.28 33.89 30.65 32.87±1.79abc   注：4种不同扫描方案剂量总体比较，F=875.274，P < 0.05；a与头部轴向方案比较，t=35.707、40.775、46.316，P < 0.05；b与头部螺旋方案比较，t=5.067、10.608，P < 0.05；c与颈部软组织方案比较，t=5.541，P < 0.05

表 4 成人CT扫描条件不同扫描方案所致婴幼儿眼晶状体吸收剂量(mGy) Table 4 Absorbed dose to eye lens of infants from adults scanning using different protocols(mGy)

3.儿童和成人扫描条件下眼晶状体吸收剂量比较：考察儿童和成人扫描条件下各组剂量均值，见图 2。从总体上，儿童和成人扫描，两组剂量差异有统计学意义(t=8.804，P < 0.05)。图 2显示，比较同一扫描部位的眼晶状体吸收剂量，均是成人条件下的剂量高，比较所列4种扫描方案，分别是儿童条件下剂量的10.9、7.2、66.6和3.7倍。

图 2 儿童和成人扫描条件CT检查所致眼晶状体吸收剂量比较 Figure 2 Comparison of absorbed doses to eye lens from CT scanning using children and adults parameters

4.眼晶状体吸收剂量与CT剂量指数(CTDI)的相关性：图 3给出了管电压80 kV，不同扫描部位，不同CTDI_vol下的眼晶状体吸收剂量结果。经线性相关分析，各部位扫描，CTDI_vol与眼晶状体吸收剂量均呈线性相关关系(r=0.986~0.999, P < 0.05)，同时，以CTDI_vol为自变量，眼晶状体吸收剂量为因变量，给出了直线回归方程。

图 3 CT检查不同扫描方案所致眼晶状体吸收剂量与CTDIvol的相关性A.头部轴向；B.头部螺旋；C.副鼻窦；D.颈部软组织；E.颈椎 Figure 3 Correlation between absorbed doses to eye lens and CTDIvol from CT scanning using different protocols A.Head axis; B.Head helical; C.Sinus; D.Neck soft tissue; E.Cervical vertebra

本研究关注的是辐射引起的组织损伤，而评估组织反应(确定性效应)的发生，主要重点是提供阈剂量的估算，阈剂量的确定首先依赖于组织受照剂量的精确测量与模拟计算。对于导致敏感组织(如眼晶状体)反应(即确定性效应)的剂量应该用吸收剂量表示，因此本研究用眼晶状体吸收剂量作为眼晶状体剂量估算目标量^{[1, 14-15]}。而对于眼晶状体吸收剂量估算，由于TLD分别布放在模体眼部和体表相应位置，本研究采用了组织因子转换和个人剂量当量转换两种方法。按照儿童和成人CT检查分别使用80 kV和120 kV扫描以及剂量转换要求，热释光测量系统由中国计量科学研究院检定，分别给出了N80和N120 2种X射线质的空气比释动能K和个人剂量当量H_p(10)的刻度系数。另有文献报道，前后入射和后前入射可以使眼晶状体吸收剂量相差近50%^[16]。考虑到射线入射角度对剂量的影响，本研究对CT转动入射引入了修正因子。

本研究结果显示，儿童CT扫描条件下7组眼晶状体吸收剂量的变异系数(CV)在2.9%~7.7%之间，成人CT扫描条件下4组眼晶状体吸收剂量的变异系数(CV)为3.3%~5.4%。临床上无法直接体内测量，以上结果表明，直接测量相应位置体表剂量以估算眼晶状体吸收剂量是可行的。同时，本研究结果提供了另一种快速估算眼晶状体吸收剂量的实用方法，即通过读取CT控制台显示的CTDI值，利用线性关系，快速估算眼晶状体吸收剂量。

CT扫描属于低剂量电离辐射，本研究结果表明，婴幼儿眼晶状体吸收剂量，单次剂量范围一般不会超过阈剂量。而随着年龄组的增高，眼晶状体吸收剂量有增长的趋势。有文献报道，0.8~1岁，2.0~4.9岁和5.5~15.5岁3个年龄组的儿童CT头部检查所致眼晶状体吸收剂量分别为10.5、29.9和34.2 mGy^[11]，这可能主要是因为随着年龄组的增高，其临床扫描条件提高对剂量的影响远远超过了身体尺寸增长对剂量的影响。另外有文献报道，CT扫描范围内外可造成眼晶状体剂量的显著影响^[12]。本研究结果表明，儿童和成人扫描条件下，颈椎和颈部软组织扫描造成的眼晶状体剂量比值不同，两者剂量相比分别是14.1倍和0.78倍。儿童扫描条件下，颈部软组织扫描造成的眼晶状体剂量与胸部扫描相近，分析原因也可能是眼晶状体避开了扫描范围。

有文献报道，重复儿童CT检查造成的眼晶状体累积剂量可超过100 mGy^[13]。本研究结果显示，采用成人扫描条件进行婴幼儿CT检查，可使眼晶状体吸收剂量明显提高，甚至头部轴向扫描，单次剂量均值达108.62 mGy。考虑到婴幼儿更长的期望寿命，各种原因造成的CT重复扫描使超过辐射诱发的眼晶状体白内障阈剂量成为可能，此问题值得关注。

目前对于CT检查所致眼晶状体剂量的研究，主要缺陷在于现有的研究采用的扫描方案，大多仅简单地分为头、颈、胸、腹等几大类方案，不够细化和个体化，而实际临床上仅头部扫描就包括头常规、眼眶、内耳、副鼻窦等多种扫描方案，因此对眼晶状体剂量的测量还有待进一步深入。本研究即从临床实际出发，细化头部扫描部位及扫描方式，同时考虑到婴幼儿更小的身体尺寸、扫描部位之间易重叠的因素，补充了颈部和胸部扫描，共选择了眼晶状体最易受到辐射影响的5个部位的7种扫描方案进行剂量测量，以上体模实验的投照条件均为各部位典型的婴幼儿CT扫描条件，基本满足了眼晶状体剂量测量的要求。尽管如此，因为条件所限，本研究仅选取了1台CT，1种尺寸的模体，不同厂家/不同型号CT、不同年龄组儿童的眼晶状体剂量存在差异，还有待进一步扩展研究。因此，本研究结果(如快速剂量估算系数)尚不能直接应用到其他设备，但作为方法学研究，提供了两种眼晶状体吸收剂量的估算方法，并利用剂量结果找到了一种快速估算眼晶状体吸收剂量的实用模式，对于临床上开展后续研究和组织大规模眼晶状体回顾性剂量调查，具备一定的推广应用价值。