腹部X射线摄影主要用于泌尿系统结石、腹腔脏器钙化、消化道穿孔、肠梗阻等疾病的检查，是数字X射线检查的常规项目。根据腹部脏器的组织密度特征和腹部X射线摄影的临床需求，密度分辨力是主要关注点。为了提高密度分辨力，一般的做法是使用较低的管电压以产生较低能量的射线，从而提高影像的对比度。X射线属于连续能谱，低能成分大部分被皮肤和表浅组织吸收，增加受检者的皮肤照射量^[1-2]。生殖腺尤其是男性睾丸位于人体表面，所受辐射剂量会受到线束能量的影响，有必要对腹部摄影的适宜能量进行探讨。附加滤过置于X射线管窗口可吸收线束低能成分，是提高线束平均能量的方式。可否在达到腹部X射线摄影图像质量要求的前提下降低受检者的辐射风险和敏感器官的剂量，是需要探讨的问题。本研究通过不同附加滤过条件下，对腹部数字X射线摄影图像质量和受检者辐射剂量的估算进行对比分析，探讨适宜的附加滤过在腹部X射线摄影中的应用。

荷兰飞利浦Digital Diagnost DR设备，荷兰Artinis公司CDRAD 2.0模体，CDRAD analyser软件，德国IBA公司KermaX-plus DDP TinO剂量计(每年一检)，芬兰STUK公司PCXMC Dose Calculations 2.0剂量估算软件，10 mm厚度有机玻璃(polymethyl methacrylate，PMMA)板20块(自制)。

回顾性分析首都医科大学附属复兴医院行腹部仰卧位前后位摄影的患者病例10例。摄影参数，照射野为35 cm×43 cm，大焦点(1.2 mm)，摄影距离110 cm，采用自动曝光控制(automatic exposure control, AEC), 管电压77 kV，曝光感度为S400，电离室等级为0，固有滤过2.5 mmAl。排除体位不正与过胖过瘦患者，平均体质量指数(body mass index, BMI)为(22.86±2.13)kg/m²。10例患者曝光的平均管电流为(9.26±2.58)mAs。将该数据设为实验标准人群参考水平，用于确定实验所用PMMA板数量。

使用相同DR设备和曝光参数，对PMMA板进行摄影。在AEC模式下，PMMA板的厚度逐渐递增，记录对应的mAs值。结果显示，18 cm厚的PMMA板(包含10 mm厚度的CDRAD 2.0模体)所得曝光量与患者腹部的一致性最好。确定采用18 cm厚度的PMMA板模拟人体腹部进行进一步的实验研究。

将CDRAD 2.0模体置于检查床上，居中覆盖17 cm厚度的PMMA板，电离室等级分别选用-2、-1、0、1、2，附加滤过分别选用无附加滤过、2 mmAl、0.1 mmCu+1 mmAl、0.1 mmCu+2 mmAl，其余摄影参数同临床腹部摄影。按照附加滤过不同^[3-4]，采集4组数据，每组包括不同电离室等级的图像5幅，共计20幅。采用CDRAD 2.0模体的图像分析软件对所得原始图像进行处理。使用PCXMC Dose Calculations Version 2.0剂量估算软件对不同摄影条件下的成年男性有效剂量和器官剂量进行蒙特卡罗模拟估算。

采用CDRAD 2.0模体和CDRAD analyser软件进行图像采集与数据分析。CDRAD 2.0模体和CDRAD analyser软件可用于测定影像质量，对不同对比度下的图像细节可见度进行量化，适用于诊断成像系统的全部范围。最终测得影像质量因子(image quality factor，IQF)。其中，IQF_inv定义为影像行和列上能识别的最小孔洞的深度与直径乘积的总和的倒数，即：

式中，C_i为第i横轴向能识别的最小孔洞的深度(mm)；D_i, _th为第i纵轴向能识别的最小孔洞的直径(mm)。IQF_inv值越大，表明图像的密度分辨力和空间分辨力越高。

使用剂量计测量每次曝光时模体表面的入射空气比释动能。采用PCXMC Dose Calculations Version 2.0剂量估算软件和成年患者的数学模型，使用国际放射防护委员会(ICRP)103号出版物的组织权重因子，输入曝光参数和入射空气比释动能后估算出有效剂量和器官剂量，剂量的估算对象为成年男性。

采用SPSS 19.0软件对研究数据进行统计分析，计量资料符合正态分布，方差齐性检验，以$\overline x $±s表示，采用方差分析对多组数据进行比较，以P＜0.05为差异有统计学意义。皮肤入射剂量与有效剂量、性腺有效剂量的关系采用线性回归。

腹部数字X射线摄影PMMA板成像实验中，皮肤入射剂量、有效剂量、性腺剂量呈相同趋势，当附加滤过不变时，三者随电离室等级的增加而增加，当电离室不变时，三者随附加滤过的增加而减少；但使用最大附加滤过时，三者剂量反而增加；在不同电离室等级与不同附加滤过下，有效剂量、性腺有效剂量与皮肤入射剂量呈线性相关即表面入射剂量增加则有效剂量增加。见表 1、图 1，2。不同附加滤过皮肤入射剂量比较差异有统计学意义(F=3.804，P < 0.05)，有效剂量和性腺剂量差异均无统计学意义(P>0.05)。有效剂量和性腺剂量与皮肤入射剂量均呈高相关(r＝0.884、0.895)。

表 1(Table 1)

表 1 附加滤过方式在不同电离室等级时(5例模体)皮肤入射剂量、有效剂量和性腺剂量的变化($\overline x $±s) Table 1 The changes of skin incident dose, effective dose and gonadal dose in different ionization chamber grades with additional filtration method (5 models)($\overline x $±s) 附加滤过 皮肤入射剂量(mGy) 有效剂量(mSv) 性腺剂量(mGy) 无附加滤过 0.546 1±0.200 8 0.079 6±0.029 2 0.058 1±0.020 8 2 mmAl 0.376 2±0.133 8 0.071 0±0.025 6 0.050 0±0.018 0 0.1 mmCu+1 mmAl 0.285 3±0.100 1 0.063 6±0.022 2 0.044 8±0.015 6 0.1 mmCu+2 mmAl 0.289 9±0.099 2 0.067 6±0.023 1 0.047 7±0.016 3 F值 3.804 0.368 0.519 P值 < 0.05 >0.05 0.05

表 1 附加滤过方式在不同电离室等级时(5例模体)皮肤入射剂量、有效剂量和性腺剂量的变化($\overline x $±s) Table 1 The changes of skin incident dose, effective dose and gonadal dose in different ionization chamber grades with additional filtration method (5 models)($\overline x $±s)

图 1 不同附加滤过下模体皮肤入射剂量与有效剂量的关系 Figure 1 Relationship between skin incident dose and effective dose under different additional filtration of module

图 2 不同附加滤过下模体皮肤入射剂量与性腺器官剂量的关系 Figure 2 Relationship between dose of skin incident and dose of gonadal organs under different additional filtration of module

在附加滤过不变时，图像IQF_inv值随电离室等级的增大而增加，无附加滤过、2 mmAl、0.1 mmCu+1 mmAl、0.1 mmCu+2 mmAl时IQF_inv值分别为4.70±0.60、4.80±0.84、4.60±0.55、4.60±0.60(图 3)，各附加滤过IQF_inv值差异无统计学意义(P>0.05)，表明在电离室等级相同时图像质量不受附加滤过影响。

图 3 不同附加滤过下电离室等级与影像质量因子(IQFinv)值的关系 Figure 3 The relationship between the ionization chamber grade and the value of image quality factor (IQFinv) under different additional filtration

辐射防护最优化是指对于来自一项实践中的任一特定源的照射，应使防护与安全最优化，因此在满足临床诊断需求的前提下，应尽可能优化辐射剂量是对放射工作人员的基本要求^[5-6]。数字化X射线摄影具有动态范围大、量子检测效率高等特点，结合自动曝光控制(AEC)技术的运用，使得数字化X射线摄影可以在保证图像质量的情况下降低辐射剂量^[7-8]，且适用于不同体型人群。考虑到在管电压固定情况下，对图像质量与辐射剂量影响较大的是电离室的设置与附加滤过的选择，因此本研究通过调整附加滤过与自动曝光等级，应用18 cm PMMA板模拟腹部体模厚度，根据不同曝光参数采集4组共20幅图像。医用X射线属于连续能谱。这种X射线通过人体时，绝大部分低能成分都被皮肤和表浅的组织吸收。由于低能光子不能透过人体，对形成X射线影像起不到任何作用，但却大大增加了被检者的皮肤照射量。为了获得最佳影像质量，同时尽量减少无用的低能光子对人体皮肤和表浅组织的伤害，就需要根据连续X射线在物质中的衰减规律，采用恰当的滤过措施，兼顾应用与防护的双重目的。本研究结果显示，当电离室不变时，有效剂量、性腺剂量与皮肤入射剂量均随附加滤过的增加而减少；随着附加滤过的增加，X射射线平均能量增加，低能射线迅速衰减，趋近于单能射线，导致皮肤入射剂量减少进而减少了器官辐射剂量与有效剂量。但使用最大附加滤过时，有效剂量反而增加。分析其原因在于，当附加滤过过度增加的情况下，射线的平均能量的穿透性能已完全满足腹部摄影需要，但X射线光子能量的增加却大幅提升器官的授予能，使得器官剂量与有效剂量反而有一定程度的增加。

腹部数字化X射线摄影注重密度分辨力IQF_inv。实验数据显示，不同附加滤过图像的低对比分辨力无显著差异均可满足诊断需求，未出现因平均能量增加而导致密度分辨力减低。但表面入射剂量、有效剂量受不同附加滤过的影响较大，临床工作中在不影响图像质量的情况下应适当增加附加滤过。本研究通过比较不同附加滤过的有效剂量发现，无附加滤过至0.1 mmCu+1 mmAl时有效剂量随附加滤过的增加而减少, 在保证图像质量的前提下0.1 mmCu+1 mmAl的有效剂量最低不同附加滤过图像质量分析结果显示，IQF_inv值与辐射剂量的变化趋势一致性较差，图像质量差异不显著，可考虑在附加滤过变大的情况下，射线束平均能量提高，康普顿散射增多，滤线栅对高能散射线的吸收效率降低，图像质量并未得到有效提升。因此，本研究中腹部X射线摄影最佳的附加滤过为0.1 mmCu+1 mmAl，此时图像质量能满足临床诊断需求，辐射剂量得到合理降低，达到了摄影参数最优化的目的。

辐射防护的目的是防止有害的确定性效应，限制随机效应的发生率，因此当考虑不同组织或器官对辐射的敏感度不同时，必须采用有效剂量准确反映辐射剂量的损害效应大小^[9]。腹部的厚度与成像所需剂量都高于其他摄影部位，内部多为实质性器官，各器官对于X射线的敏感度各不相同，即入射剂量的少量变化有效剂量会有很大的变化。相较于其他研究，如胸部所需成像剂量与对辐射的敏感度远低于腹部，当滤除的高能射线过多时，随曝光时间增加的剂量，将超过本身原发低能射线的剂量，使得器官辐射剂量与有效剂量增加。本研究采用DR平板探测器材质为碘化铯，附加滤过为4种选择，本实验所得结果不一定适用于对于其他DR品牌的探测器类型以及附加滤过，可根据本实验的方法探索最佳的附加滤过，使影像质量达到最优化。

综上所述，腹部数字化X射线摄影时应选择适宜的附加滤过，既能保证满足临床诊断的图像质量，又可以有效降低受检者辐射剂量。

利益冲突  全体作者无利益冲突，排名无争议，未因进行该研究而接受任何不正当的职务或财务利益，所写内容均中立客观，不存在任何利益冲突

作者贡献声明  隋岩负责实验设计、操作及撰写论文；杨德武负责数据采集、分析，统计分析；李迅茹、宋俊峰负责技术、材料支持；刘康、陈钊睿协助实验；牛延涛负责实验设计，并在论文写作及修稿过程中给予指导