放射设备诊疗过程中放射剂量的控制研究

孙洪涛

(浙江大学医学院附属邵逸夫医院，浙江杭州310020)

放射设备诊疗过程中放射剂量的控制研究

孙洪涛

(浙江大学医学院附属邵逸夫医院，浙江杭州310020)

目前，计算机断层扫描(CT)、X射线成像等为代表的放射诊断设备，已在现代医院的诊疗过程中扮演了极为重要的角色，为医护人员的诊断和治疗提供了详实而准确的病人信息。然而放射诊断过程中，病人需要接受X射线的照射，难免会受到放射威胁。本文分析了放射诊疗过程中各个参数对于病人放射剂量的影响，并对控制病人放射剂量提出了一些建议。

放射设备；X射线成像；剂量控制

1 衡量放射剂量的物理量

1.1 吸收剂量(Absorbed Dose)

在一定辐射强度下，放射射线在单位质量的组织内传递的电离能量称为吸收剂量。吸收剂量的单位是戈瑞(Gray, Gy)。1 戈瑞相当于在 1 kg 组织中传递 1 J 能量的辐射剂量。

1.2 入射体表剂量(Entrance Skin Dose, ESD)

入射体表剂量指的是病人被照射部位的皮肤所吸收的放射能量。

1.3 比释动能(Kerma)

X 射线照射单位质量的介质后，在其中通过电离效应产生的带电粒子的能量。比释动能只包括 X 射线向带电粒子的能量传递，而不包括其后的能量传递效应。

1.4 组织剂量(Tissue Dose)

组织剂量能用比释动能与组织因子(f-factor)相乘所得。对于放射诊断领域所涉及的 X 射线能量和波长范围，组织因子数值大约为 1.06。

1.5 器官剂量(Organ Dose)

器官剂量指的是被某特定器官吸收的放射能量。在放射诊断过程中，需要注意的器官包括骨髓、甲状腺、乳腺、生殖腺和眼球晶状体。除此之外，对于胚胎和胎儿的放射剂量控制也是一项需要特别注意的内容。

2 放射诊断过程

放射诊断过程通指一切使用 X 射线获取病人身体某部位平面影像的操作。使用 X 射线照射病人身体时，入射体表剂量与球管电流、照射时间和球管峰值电压的平方成正比。同时，在上述 3 个参数均保持恒定的情况下，入射体表剂量还与被照射部位与球管之间的距离的平方成反比关系，即平方反比定律。特定器官吸收的放射剂量与入射体表剂量有关，同时也与进行照射时的射线方位有关，比如说从前向后，从后向前，和侧向照射。

2.1 射线能量

放射射线的能量主要与球管峰值电压和射线过滤装置有关。首先，入射体表剂量与球管峰值电压的平方成正比。提高球管峰值电压，能增加 X 射线的平均能量，进而提高 X 射线的穿透性。具有更高穿透性的 X 射线将更容易穿过病人被照射部位进而到达 X 射线接收器。所以，使用更高球管峰值电压能降低球管电流，缩短照射时间，从而降低病人接收的放射剂量。

2.2 射线过滤

按照规定，球管峰值电压超过 70 kVp 时，诊断用放射设备必须安装射线过滤装置，且过滤效果应当至少等同于2.5 mm 铝板。射线过滤装置能优先吸收射线束中的低能 X 射线，尤其是光子能量低于 40 keV 的射线。其中能量低于 10 keV 的 X 射线将被完全吸收。若没有过滤装置，上述低能 X 射线会被病人组织全部吸收，在不能提升图像质量的同时对病人健康造成不利影响。

2.3 X射线准直

X 射线准直器是用来将 X 射线束限制在规定范围内的装置。在照射区域内的组织接受的放射剂量会比周围组织高出数个数量级，所以在放射诊断过程中，医护人员应当将射线束范围限制在需要照射的区域。另外，利用 X 射线准直器限制射线束的照射范围还能降低病人身体组织散射的 X 射线，进而提高最终成像结果的对比度。

2.4 X射线滤线栅

X 射线滤线栅的作用是减少入射 X 射线接收器的折射X 射线，进而提高放射影像的对比度。X 射线滤线栅能选择性地筛除折射 X 射线，而保留大多数非折射和主光束X 射线。

使用 X 射线滤线栅能提高成像质量，从而降低再次成像的必要性，提高医生诊断的准确性。但 X 射线滤线栅同时也降低了摄入 X 射线接收器的射线强度，因而可能会导致照射时间的延长和病人照射剂量的增加。

2.5 照射部位及病人体型

按照照射部位和病人体型的不同，病人组织对 X 射线的吸收程度也有差异。为了保证足量的 X 射线能够射入接收器，从而生成符合要求的成像结果，医护人员对于不同的照射部位和病人体型应当定制不同的照射方案和剂量选择。

2.6 图像信号接收与处理

目前，常用的 X 射线接收原件均由稀土元素化合物构成，不同的稀土化合物对 X 射线的接收和信号转化速度也有所不同。其中一种常用的化合物为钨酸钙(Calcium Tungstate)，用该化合物制成的 X 射线接收器的信号处理速度被定义为 100，其目前工艺和材料学能达到的最快速度大约为 600。提高射线信号接收和处理速度能降低照射时间，可以降低病人接收的放射剂量，但同时也会损失信号细节，所以在选择 X 射线接收器的时候，应当考虑成像结果的精细程度及病人放射剂量。

3 病人在放射诊断过程中接收的放射剂量

3.1 乳腺成像

乳腺 X 射线成像技术的成像对象是对 X 射线非常敏感的组织，所以研究人员引入了一个新的参数——平均腺体剂量(Average Glandular Dose, AGD)来计算和判断放射射线给病人带来的危害和风险。

3.1.1 射线能量

乳腺成像技术的成像对象是低密度组织，其对于 X 射线的吸收能力较弱，所以对其进行成像时，需要进行一些调整以获得足够的图像对比度。一般情况下，医护人员能通过降低球管电压来实现这一目的。乳腺成像常用的球管电压范围是 24～30 kVp。乳腺成像技术的发展主要包括探索新的X射线接收材料，从而在保证图像对比度的同时提高球管电压。使用较高的球管电压能缩短照射时间，进而降低病人接收的放射剂量。

3.1.2 X射线过滤器

X 射线过滤器通常用于修正 X 射线的能量分布。在普通的 X 射线成像中，其作用主要是减少低能量部分以降低病人接受的放射剂量。但在乳腺成像技术中，过滤器的角色有所不同，它既要消除低能量部分，同时也需要减少高能量部分对图像对比度的影响，所以乳腺成像使用的过滤器材质会与普通 X 射线成像系统有所不同。乳腺成像的过滤器常用材料为钼或铑。钼能吸收20 keV 以上的 X 射线，而铑能吸收的阈值为 23 keV。

斯宾诺莎幸福观的现代阐释…………………………………………………………………………………………尹 健（4.51）

3.1.3 滤线栅

如上文所述，滤线栅的作用是减少进入 X 射线接收器的散射射线。乳腺成像技术中使用的滤线栅的滤线栅因子(Bucky factor)为 2～3。

3.1.4 图像信号增强措施

因为乳腺囊肿对 X 射线的吸收能力与周围组织差别很小，所以医护人员需要采取各种措施保证成像的质量，例如将病人向球管一侧移动和去除滤线栅等。这些手段能将图像信号强度增强 1.5～2 倍，但同时也会增加病人的平均腺体剂量。

3.1.5 乳腺组织的厚度与密度

乳腺组织的厚度与密度直接决定了其对 X 射线的吸收能力，较厚或密度较大的组织对 X 射线的吸收较强，所以需要更高的球管电压和更长的曝光时间来保证成像结果，从而增加病人的平均腺体剂量。在进行乳腺成像的过程中，医护人员会人为压缩病人乳腺，从而减少乳腺的厚度，同时提高组织密度的均一性，从而减少病人接收的平均腺体剂量。

3.2 X射线透视

3.2.1 射线能量和球管电流

X 射线球管的峰值电压决定了射线能量，而球管电流决定了光子密度，这两者均对病人在成像过程中接收的放射剂量有重要的影响。使用较高的球管电压意味着 X 射线的穿透性得到提高，从而降低球管电流，但同时成像结果的对比度会有所降低；使用较低的球管电压则需要提高球管电流。所以，医护人员应当在保证成像质量的前提下尽可能提高球管电压。

3.2.2 X射线准直

医护人员能通过X射线准直操作，将射线的照射范围固定于最小的必要范围内，从而减少病灶周围组织受到的多余放射。同时，使用 X 射线准直器还能减少折射的X射线。

3.2.3 球管-病人距离

按照平方反比定律，病人距离球管越远，其身体所接收的放射密度就越小，所以，在实际操作中保持最大的病人-球管距离是降低病人放射剂量的有效手段。

4 结论

病人受到的放射剂量是一个能用来计算和判断放射威胁的重要因素。在放射诊断过程中，影响病人放射剂量的主要因素有：X 射线能量、X 射线过滤与准直、病人体型和图像处理过程。在传统的放射诊断过程中，对放射剂量影响最大的因素是射线球管的峰值电压 ；数字化放射成像和 CT 技术中，因为成像区域的扩大，病人全身接收的放射剂量也会随之增加。

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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