放射設備診療過程中放射劑量的控制研究

孫洪濤

(浙江大學醫(yī)學院附屬邵逸夫醫(yī)院，浙江杭州310020)

放射設備診療過程中放射劑量的控制研究

孫洪濤

(浙江大學醫(yī)學院附屬邵逸夫醫(yī)院，浙江杭州310020)

目前，計算機斷層掃描(CT)、X射線成像等為代表的放射診斷設備，已在現(xiàn)代醫(yī)院的診療過程中扮演了極為重要的角色，為醫(yī)護人員的診斷和治療提供了詳實而準確的病人信息。然而放射診斷過程中，病人需要接受X射線的照射，難免會受到放射威脅。本文分析了放射診療過程中各個參數(shù)對于病人放射劑量的影響，并對控制病人放射劑量提出了一些建議。

放射設備；X射線成像；劑量控制

1 衡量放射劑量的物理量

1.1 吸收劑量(Absorbed Dose)

在一定輻射強度下，放射射線在單位質(zhì)量的組織內(nèi)傳遞的電離能量稱為吸收劑量。吸收劑量的單位是戈瑞(Gray, Gy)。1 戈瑞相當于在 1 kg 組織中傳遞 1 J 能量的輻射劑量。

1.2 入射體表劑量(Entrance Skin Dose, ESD)

入射體表劑量指的是病人被照射部位的皮膚所吸收的放射能量。

1.3 比釋動能(Kerma)

X 射線照射單位質(zhì)量的介質(zhì)后，在其中通過電離效應產(chǎn)生的帶電粒子的能量。比釋動能只包括 X 射線向帶電粒子的能量傳遞，而不包括其后的能量傳遞效應。

1.4 組織劑量(Tissue Dose)

組織劑量能用比釋動能與組織因子(f-factor)相乘所得。對于放射診斷領域所涉及的 X 射線能量和波長范圍，組織因子數(shù)值大約為 1.06。

1.5 器官劑量(Organ Dose)

器官劑量指的是被某特定器官吸收的放射能量。在放射診斷過程中，需要注意的器官包括骨髓、甲狀腺、乳腺、生殖腺和眼球晶狀體。除此之外，對于胚胎和胎兒的放射劑量控制也是一項需要特別注意的內(nèi)容。

2 放射診斷過程

放射診斷過程通指一切使用 X 射線獲取病人身體某部位平面影像的操作。使用 X 射線照射病人身體時，入射體表劑量與球管電流、照射時間和球管峰值電壓的平方成正比。同時，在上述 3 個參數(shù)均保持恒定的情況下，入射體表劑量還與被照射部位與球管之間的距離的平方成反比關系，即平方反比定律。特定器官吸收的放射劑量與入射體表劑量有關，同時也與進行照射時的射線方位有關，比如說從前向后，從后向前，和側(cè)向照射。

2.1 射線能量

放射射線的能量主要與球管峰值電壓和射線過濾裝置有關。首先，入射體表劑量與球管峰值電壓的平方成正比。提高球管峰值電壓，能增加 X 射線的平均能量，進而提高 X 射線的穿透性。具有更高穿透性的 X 射線將更容易穿過病人被照射部位進而到達 X 射線接收器。所以，使用更高球管峰值電壓能降低球管電流，縮短照射時間，從而降低病人接收的放射劑量。

2.2 射線過濾

按照規(guī)定，球管峰值電壓超過 70 kVp 時，診斷用放射設備必須安裝射線過濾裝置，且過濾效果應當至少等同于2.5 mm 鋁板。射線過濾裝置能優(yōu)先吸收射線束中的低能 X 射線，尤其是光子能量低于 40 keV 的射線。其中能量低于 10 keV 的 X 射線將被完全吸收。若沒有過濾裝置，上述低能 X 射線會被病人組織全部吸收，在不能提升圖像質(zhì)量的同時對病人健康造成不利影響。

2.3 X射線準直

X 射線準直器是用來將 X 射線束限制在規(guī)定范圍內(nèi)的裝置。在照射區(qū)域內(nèi)的組織接受的放射劑量會比周圍組織高出數(shù)個數(shù)量級，所以在放射診斷過程中，醫(yī)護人員應當將射線束范圍限制在需要照射的區(qū)域。另外，利用 X 射線準直器限制射線束的照射范圍還能降低病人身體組織散射的 X 射線，進而提高最終成像結果的對比度。

2.4 X射線濾線柵

X 射線濾線柵的作用是減少入射 X 射線接收器的折射X 射線，進而提高放射影像的對比度。X 射線濾線柵能選擇性地篩除折射 X 射線，而保留大多數(shù)非折射和主光束X 射線。

使用 X 射線濾線柵能提高成像質(zhì)量，從而降低再次成像的必要性，提高醫(yī)生診斷的準確性。但 X 射線濾線柵同時也降低了攝入 X 射線接收器的射線強度，因而可能會導致照射時間的延長和病人照射劑量的增加。

2.5 照射部位及病人體型

按照照射部位和病人體型的不同，病人組織對 X 射線的吸收程度也有差異。為了保證足量的 X 射線能夠射入接收器，從而生成符合要求的成像結果，醫(yī)護人員對于不同的照射部位和病人體型應當定制不同的照射方案和劑量選擇。

2.6 圖像信號接收與處理

目前，常用的 X 射線接收原件均由稀土元素化合物構成，不同的稀土化合物對 X 射線的接收和信號轉(zhuǎn)化速度也有所不同。其中一種常用的化合物為鎢酸鈣(Calcium Tungstate)，用該化合物制成的 X 射線接收器的信號處理速度被定義為 100，其目前工藝和材料學能達到的最快速度大約為 600。提高射線信號接收和處理速度能降低照射時間，可以降低病人接收的放射劑量，但同時也會損失信號細節(jié)，所以在選擇 X 射線接收器的時候，應當考慮成像結果的精細程度及病人放射劑量。

3 病人在放射診斷過程中接收的放射劑量

3.1 乳腺成像

乳腺 X 射線成像技術的成像對象是對 X 射線非常敏感的組織，所以研究人員引入了一個新的參數(shù)——平均腺體劑量(Average Glandular Dose, AGD)來計算和判斷放射射線給病人帶來的危害和風險。

3.1.1 射線能量

乳腺成像技術的成像對象是低密度組織，其對于 X 射線的吸收能力較弱，所以對其進行成像時，需要進行一些調(diào)整以獲得足夠的圖像對比度。一般情況下，醫(yī)護人員能通過降低球管電壓來實現(xiàn)這一目的。乳腺成像常用的球管電壓范圍是 24～30 kVp。乳腺成像技術的發(fā)展主要包括探索新的X射線接收材料，從而在保證圖像對比度的同時提高球管電壓。使用較高的球管電壓能縮短照射時間，進而降低病人接收的放射劑量。

3.1.2 X射線過濾器

X 射線過濾器通常用于修正 X 射線的能量分布。在普通的 X 射線成像中，其作用主要是減少低能量部分以降低病人接受的放射劑量。但在乳腺成像技術中，過濾器的角色有所不同，它既要消除低能量部分，同時也需要減少高能量部分對圖像對比度的影響，所以乳腺成像使用的過濾器材質(zhì)會與普通 X 射線成像系統(tǒng)有所不同。乳腺成像的過濾器常用材料為鉬或銠。鉬能吸收20 keV 以上的 X 射線，而銠能吸收的閾值為 23 keV。

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3.1.3 濾線柵

如上文所述，濾線柵的作用是減少進入 X 射線接收器的散射射線。乳腺成像技術中使用的濾線柵的濾線柵因子(Bucky factor)為 2～3。

3.1.4 圖像信號增強措施

因為乳腺囊腫對 X 射線的吸收能力與周圍組織差別很小，所以醫(yī)護人員需要采取各種措施保證成像的質(zhì)量，例如將病人向球管一側(cè)移動和去除濾線柵等。這些手段能將圖像信號強度增強 1.5～2 倍，但同時也會增加病人的平均腺體劑量。

3.1.5 乳腺組織的厚度與密度

乳腺組織的厚度與密度直接決定了其對 X 射線的吸收能力，較厚或密度較大的組織對 X 射線的吸收較強，所以需要更高的球管電壓和更長的曝光時間來保證成像結果，從而增加病人的平均腺體劑量。在進行乳腺成像的過程中，醫(yī)護人員會人為壓縮病人乳腺，從而減少乳腺的厚度，同時提高組織密度的均一性，從而減少病人接收的平均腺體劑量。

3.2 X射線透視

3.2.1 射線能量和球管電流

X 射線球管的峰值電壓決定了射線能量，而球管電流決定了光子密度，這兩者均對病人在成像過程中接收的放射劑量有重要的影響。使用較高的球管電壓意味著 X 射線的穿透性得到提高，從而降低球管電流，但同時成像結果的對比度會有所降低；使用較低的球管電壓則需要提高球管電流。所以，醫(yī)護人員應當在保證成像質(zhì)量的前提下盡可能提高球管電壓。

3.2.2 X射線準直

醫(yī)護人員能通過X射線準直操作，將射線的照射范圍固定于最小的必要范圍內(nèi)，從而減少病灶周圍組織受到的多余放射。同時，使用 X 射線準直器還能減少折射的X射線。

3.2.3 球管-病人距離

按照平方反比定律，病人距離球管越遠，其身體所接收的放射密度就越小，所以，在實際操作中保持最大的病人-球管距離是降低病人放射劑量的有效手段。

4 結論

病人受到的放射劑量是一個能用來計算和判斷放射威脅的重要因素。在放射診斷過程中，影響病人放射劑量的主要因素有：X 射線能量、X 射線過濾與準直、病人體型和圖像處理過程。在傳統(tǒng)的放射診斷過程中，對放射劑量影響最大的因素是射線球管的峰值電壓 ；數(shù)字化放射成像和 CT 技術中，因為成像區(qū)域的擴大，病人全身接收的放射劑量也會隨之增加。

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Research on the radiation dose control in the diagnosis and treatment process of radiation equipment

SUN Hong-tao

(Sir Run Run Shaw Hospital affiliated to the School of Medicine of Zhejiang University, Hangzhou,310020)

Currently, radiology diagnostic equipment such as computed tomography(CT)、X-Ray imaging have played an extremely important role in the process of diagnosis and treatment in modern hospital and provided full and accurate patient information for medical staff who make diagnosis and treatment. However, in the process of radiation diagnosis, patients need to receive X-Ray irradiation, that will inevitably be a radiological threat. We analyze the influence of various parameters in the process of radiation diagnosis on patient radiation dose, and provide some suggestions on how to control it.

radiation equipment; X-ray imaging; dose control

2014-02-10

TH774

A

1002-2376(2014)07-0001-03