基于身体质量指数的铅围脖防护效果评估

李 帅 晁 勇 李天然 徐启明 李 勤#*

1(北京理工大学生命学院，工业和信息化部融合医工系统与健康工程重点实验室，北京 100081)2(解放军总医院第一附属医院，北京 100048)

引言

随着多排螺旋CT(multi-detector computed tomography, MDCT)的普及，CT检查功能的逐渐拓展，患者接受CT检查的次数逐渐增多，使得患者的受照剂量逐渐增大。CT球管的漏射线，检查床、周边墙面和物体的反射线以及人体组织内部散射等引起的散射射线剂量显著增加[1-2]，使研究者们逐渐关注人体照射野外敏感部位(如晶状体、甲状腺、胸腺等)的辐射吸收剂量。Su等的研究发现，接受胸部CT扫描的儿童患者甲状腺吸收剂量为2.63～5.76 mGy。据此推算，每100 000例患者中有2.1个男孩、14.1 个女孩会出现患甲状腺癌的风险[3]。甲状腺结节患者进行CT检查后，甲状腺结节有很高概率转化为甲状腺肿瘤[4]。根据本课题组前期统计，解放军总医院第一附属医院3年内胸部CT检查项目占全部CT常规检查的61%。甲状腺是人体浅表的辐射敏感器官，是靠近胸部CT扫描的检查区域，因此对其防护不容忽视，研究胸部CT检查时甲状腺的防护方案具有重要意义。

国内外学者对CT扫描中甲状腺的防护进行了许多研究。Ngaile等的研究表明，0.125 mm铅当量的防护护具可以减少甲状腺吸收剂量的37%，0.25 mm铅当量的防护护具可以减少甲状腺吸收剂量的51%[5]。Hopper等使用0.25 mm厚的金属铋材料，将其覆盖在胸部CT检查患者的甲状腺皮肤表面，使患者的吸收剂量减少了74.2%[6]。Iball等的研究表明，相比铋、钨、钡等金属，铅是一种有效而经济实惠的防护材料；且0.7 mm铅当量的铅围裙足够阻挡肺部X线血管造影检查中的外散射[7]。由于CT扫描过程中球管做圆周运动，直射射线和散射射线来自各个方向，与覆盖式防护相比，将护具完全包裹住拟防护器官，能够取得更好的防护效果[8-9]。

身体质量指数(body mass index, BMI)是目前国际上常用的衡量人体胖瘦程度的一个标准指标。已有研究表明，BMI是影响CT辐射剂量的重要因素之一[10]。CT辐射剂量与患者的BMI有关，且辐射剂量随患者的BMI增大而增大[11]，对BMI较大的患者进行扫描区域外器官的防护尤为重要。《X射线计算机断层摄影放射防护要求》(GBZ165—2012)中规定，开展CT检查时，应使用铅围裙、铅围脖等防护用品和辅助防护设施，做好非检查部位的辐射防护，但该标准未明确规定如何使用防护护具和防护护具的具体指标，且在已有的研究中，防护护具对不同BMI患者的防护效果探究较为欠缺。

笔者基于前人的研究成果，采用自制的1.0 mm铅当量的铅围脖作为护具，使用光致发光(optically stimulated luminescent，OSL)剂量计，监测胸部CT扫描模式下不同BMI患者甲状腺表面的吸收剂量，对比佩戴和不佩戴铅围脖时吸收剂量的差异性，探讨铅围脖对不同BMI患者的防护效果，以评估防护围脖在胸部CT扫描中对甲状腺防护的有效性。

1 材料和方法

1.1 实验材料及仪器

1.1.1铅围脖制作方法

使用苏州市恒康医疗器械有限公司生产的0.25 mm铅当量、厚度为0.5 mm的轻型乙烯铅橡胶材料，裁制成500 mm×50 mm的长方形橡胶条，将4 个橡胶条上下叠放后，以快速胶黏贴，制作成1.0 mm铅当量的铅橡胶材料；使用牛津尼龙绸制作保护套，将铅橡胶材料包裹固定；在保护套两端缝上尼龙黏结垫，用来将铅围脖固定于患者颈部。医务人员在使用一次性医用垫单包裹患者颈部后，再为其佩戴铅围脖，以防止皮肤致敏反应及皮肤病传染。实验用铅围脖结构及摆放位置如图1所示。

图1 实验所用铅围脖示意。(a)铅围脖结构；(b)铅围脖摆放位置

1.1.2剂量测试仪器

在实验中，采用美国蓝道尔公司生产的nanoDot OSL剂量计，测量患者的甲状腺吸收剂量。它是一种基于Al2O3粉末的OSL剂量计，能量响应范围为5 keV～20 MeV，剂量响应范围为0.01 mGy～10 Gy。在实验前，使用美国蓝道尔公司提供的120 kV空气中照射的刻度剂量片对Microstar读数仪进行校准，而该剂量片可溯源至美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology, NIST)的电离室RadCal Model。校准后，读数仪在25℃环境下读数误差小于5%，重复读数误差小于1%。

1.2 胸部CT扫描方法

实验采用美国GE公司能谱CT(Discovery CT750)设备对患者进行螺旋CT胸部扫描。CT扫描条件统一设定如下：管电压为120 kV，管电流为自适应调节模式，扫描层厚为5 mm，准直器宽度为40 mm，螺距为1.375，机架转速为0.5 s/rot。

1.3 数据采集方法

根据中华人民共和国国家卫生与计划生育委员会标准《成人体重判定》(WS/T 428—2013)，按照BMI的高低，将实验组(该组患者佩戴1.0 mm铅当量的铅围脖)和对照组(该组患者不佩戴任何防护护具)，受试患者的入选标准设定为偏瘦组、正常组、超重组和肥胖组4组，每组各15 名患者。按实验入选标准，选择解放军总医院第一附属医院2 个月内符合入选标准的胸部CT检查患者120 例，随机将患者分入对照组(该组患者不佩戴任何防护护具)和实验组。本实验获得医院伦理委员会批准。

患者平躺于CT扫描床上，将3 个OSL剂量计并排放置在对照组受检患者的甲状腺皮肤表面，实验组佩戴铅围脖。分别对实验组和对照组的患者进行仰卧位螺旋胸部CT扫描，扫描范围从肺尖至肺底，并使患者双手手臂上举。扫描结束后，记录患者的性别、身高、体重以及机器自动生成的剂量长度乘积(dose length product，DLP)。

扫描结束后回收剂量计，使用Micro Star读数仪进行剂量读数。读数结果均需扣除测量现场剂量计的本底，并取3 个剂量计的读数平均值作为该患者的甲状腺吸收剂量值。铅围脖应尽量贴合患者身体，减少空气缝隙和褶皱，以保证实验一致性和检测准确率。

1.4 统计学方法

对两组患者的DLP以及甲状腺表面吸收剂量进行均值比较，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 实验组与对照组患者DLP比较

尽管大多数的研究表明，使用防护护具能够有效减少敏感器官的辐射剂量，但仍有学者对防护护具的安全性持怀疑态度，认为佩戴防护护具会影响扫描部位的X射线衰减特性，增大CT机的出线量，导致患者的辐射剂量增大[12]。因此，本研究首先比较了实验组与对照组患者CT机的出线量，以证明防护围脖的安全性。DLP是扫描结束后CT机自动计算生成的，表征患者受检区域内所受辐射剂量的物理量。在本研究中，用DLP表征CT扫描过程中机器的总出线量。

实验组与对照组患者的DLP见表1。应用独立样本t检验对两组患者的DLP进行均值比较，显著性均大于0.05，实验组与对照组的DLP没有显著性差异。

本研究中，铅围脖位于患者的检查区域外，不会影响检查区域内患者身体组织对X射线的衰减，不会增加CT机的出线量。实验组与对照组患者的DLP无显著性差异，表明佩戴铅防护围脖不会增加CT机的出线量，日常胸部CT检查中佩戴铅防护围脖是安全可行的。

表1 实验组与对照组患者的DLP比较

2.2 对照组患者DLP与甲状腺吸收剂量比较

对照组患者的DLP和甲状腺表面吸收剂量见表2。单因素方差分析结果表明，不同BMI分组患者的DLP值和甲状腺表面吸收剂量具有显著性差异(P<0.05)，胸部扫描患者的DLP值和甲状腺表面吸收剂量均随BMI的增大而增大。

表2 不同BMI分组患者的DLP值和甲状腺表面吸收剂量

本研究中，采用管电流自适应调节曝光技术。计算机通过扫描前预先得到的受检者扫描部位的X射线衰减特性，估算并控制在扫描部位上不同层面间及同一层面不同投射方向所需管电流的大小[13-14]。诸多研究表明，管电流自适应调节技术能够在不降低图像质量的前提下，有效地减少辐射剂量，减少受检者的有效剂量，提高检查的安全性[15-16]。本研究的结果显示，患者的DLP值和甲状腺表面吸收剂量均随BMI值线性增大。这主要是由于BMI值较大的患者其扫描层面所需管电流较大，曝光条件较高，导致其受检区域内的辐射剂量和受检区域外的辐射剂量都较大。因此，在日常CT检查中，应注意对肥胖患者的电离辐射防护，对其扫描区域外敏感器官的防护更不容忽视。

2.3 实验组与对照组患者甲状腺表面吸收剂量比较

实验组与对照组患者的甲状腺表面吸收剂量如表3所示。其中，吸收剂量变化率等于对照组与实验组吸收剂量的差值除以对照组的吸收剂量。独立样本t检验结果显示，两组患者甲状腺表面吸收剂量有显著性差异(P<0.05)。佩戴防护围脖后，BMI为偏瘦类别的患者甲状腺皮肤表面吸收剂量下降83.5%，BMI为正常类别的患者甲状腺皮肤表面吸收剂量下降91.7%；BMI为超重类别的患者甲状腺皮肤表面吸收剂量下降92.3%，BMI为肥胖类别的患者甲状腺皮肤表面吸收剂量下降92.8%。

表3 两组患者甲状腺表面吸收剂量

尽管本研究中CT设备采用管电流自适应调节曝光技术，由于甲状腺与胸部CT扫描起点间的距离较小，在未佩戴防护围脖时，肥胖患者的甲状腺皮肤表面吸收剂量高达40 mGy，且甲状腺皮肤表面吸收剂量随患者的BMI升高而增大。

3 讨论

患者接受CT扫描时，甲状腺受到的电离辐射主要由三部分组成：一是CT球管泄露射线在扫描区域外形成的照射线，二是经受检部位高密度组织反射而进入患者甲状腺的内散射线，三是穿透铅围脖并在皮肤和屏蔽层之间形成的二次散射。铅围脖能够阻挡外部X射线的外散射，但不能阻挡内散射和二次散射。因此，铅围脖衰减患者甲状腺表面吸收剂量的能力是有限的。由于BMI较大的患者身体组织厚度较大，对该类患者扫描时管电流较大，由受检部位进入甲状腺的X射线内散射线较大，故在相同的防护条件下，患者甲状腺表面吸收剂量仍随BMI的升高而增大。

本研究中，在防护外散射线方面，参照相关文献，铅围脖只选用了1.0 mm铅当量一种规格的材料，故而实验存在一定的局限性。在今后的研究中，应考虑选用不同厚度和材质的防护材料制作铅围脖，从而确定最优防护材料厚度，减轻佩戴重量和压迫感，提高患者舒适度。

4 结论

本研究采用自制的1.0 mm铅当量的铅橡胶材料制作铅围脖护具，应用OSL剂量计，对比胸部CT扫描模式下不同BMI患者甲状腺表面在有无佩戴铅围脖时吸收剂量的差异。对符合入选标准的120例胸部CT扫描患者的DLP及甲状腺表面吸收剂量测量，结果表明这些指标均随BMI升高而增大；佩戴防护围脖不会增加CT机的出线量，并且能够明显降低甲状腺表面的吸收剂量。

基于本研究的实验结果，在日常胸部CT检查中，医务人员应提醒患者佩戴防护围脖，普及防护围脖的使用知识，提高对患者甲状腺的防护水平。同时，有甲状腺结节的患者和肥胖患者更应佩戴防护围脖，从而将甲状腺的射线吸收剂量降到最小值。

(致谢：感谢解放军总医院第一附属放射科及医学工程科全体技师对本研究所做出的贡献)

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