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CT辐射剂量诊断参考水平(DRL)及相关术语(二)

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CT辐射剂量诊断参考水平(DRL)及相关术语(二)

诊断参考水平(DRL)是医学影像诊断中使用的一个水平,表明在常规条件下一个给定的放射学程序给予受检者的剂量是否异常高或异常低,是实现医疗照射患者防护最优化、合理优化患者剂量的重要工具。

反映DRL的剂量学参数包括CTDIw、CTDIvol、DLP以及美国医学物理学家协会(AAPM) 第204号报告(2011年)提出的一种CT检查患者辐射剂量评估新方法:体型特异性剂量估算(SSDE)。

CT剂量指数(CT dose index,CTDI):表示沿Z轴方向产生1层图像的辐射剂量值,该值等于单次横断面扫描时轴面吸收剂量除以总X线束宽度,反映了CT机输出的相对辐射剂量水平。CTDI 的物理学原理和数学表达式是由Shope等于1981年提出,表述为沿垂直于断层平面方向(z轴)从-∞~+∞长度区间上的剂量剖面曲线积分, 表示CT轴向多层扫描平均剂量(MSAD),为后来CT剂量测量奠定了理论基础。1984年美国食品和药品监督管理局(FDA)将积分长度区间修改并固定为-7T~+7T(T为标称层厚),共14个标称层厚长度。DRL 2018把公式中剂量剖面曲线积分长度区间从-7T~+7T变为-50~50 mm (即CTDI100)。CTDI包括3个参数:CTDI100、加权CTDI(weighted CT dose index,CTDIw)和容积CTDI(volume CT dose index,CTDIvol)。

CTDI100由Leilz等于1995年采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 制成的圆柱形模体(头模和体模直径分别为16和32cm, 长度均为15cm), 在有效长度100mm的笔形电离室测量CTDI, 提出在-50~50 mm区间剂量剖面曲线积分是较实用的方法。我国标准GBZ 165-2005引入了CTDI100和CTDIw的术语和测量方法。

CTDI100指CT的X线管旋转1周将平行于旋转轴(Z轴,垂直于断层平面)的剂量分布D(Z)沿Z轴从-50mm到+50mm积分除以层厚T与扫描断层数N的乘积之商,反映的是在标准甲基丙烯酸甲酯模体中测得某点空气中沉积的X线能量。

CTDIw是从CTDI100这个基本概念延伸出的更加完善的CT剂量表述量,是电离辐射在辐射中心和边缘的加权平均值,即在辐射中心计算的CTDI值的1/3与在外围计算的CTDI值的2/3之和。CTDIw描述CT扫描某一断层平面上的平均剂量状况,反映多层连续扫描的平均剂量(螺距=1时),但对于不连续的多层扫描,CTDIw不能准确反映其平均剂量。

CTDIvol描述多层螺旋CT在整个扫描容积范围内的平均辐射剂量,考虑了X线在Z轴方向上层面边缘产生的“尾部区域”。CTDIvol是在CTDI100的基础上衍生出的剂量表述量, 即CTDIvol等于CTDIw与螺距的比值。

剂量长度乘积(dose length product,DLP):DLP为CTDIvol与扫描范围的乘积,反映一定扫描范围内的辐射剂量。CTDIvol相同的患者由于扫描范围不同,DLP不同。

体型特异性剂量估算值(size-specific dose estimate,SSDE):人体吸收剂量不仅与设备输出剂量有关,还与患者体型有关。SSDE即经过体型校正的患者吸收的CT辐射剂量,可通过体宽、体厚、有效直径通过查表或公式计算得到,消除了体型变化对辐射剂量的影响, 对于评估儿童的辐射剂量和DRL的制定尤为适用。但由此获得的SSDE仅考虑了体型大小,而忽略了身体组织成分的影响。2014年AAPM又提出了根据水等效直径计算的水等效SSDE的概念,既考虑了不同组织的密度,又考虑了患者体型,比SSDE更精确,尤其适用于胸部CT。吸收剂量及有效剂量(effective dose,ED):吸收剂量是X线沉积在受检者单位质量组织或器官内的能量。ED指当所考虑的效应是随机性效应(如辐射诱发的癌症等)时,在全身非均匀照射的情况下,人体所有组织或器官当量剂量的加权总和。螺旋CT的ED是DLP与扫描组织特定的转换系数(k)的乘积。DRL 2018在标准GBZ 165-2012的基础上对CTDIvol、DLP和pitch的定义进行了完善, 将原CTDIvol定义中“整个扫描容积中的平均剂量” 修改为“整个扫描范围内的平均剂量”, 将DLP 定义中“沿z 轴扫描长度的乘积”修改为“沿人体长轴的扫描长度的乘积”, 同时考虑到了pitch与探测器排数及探测器宽度的因素。这些小的变化都体现了现代MDCT检查剂量水平测量和DRL建立的新的内涵。注: 75th:第3个四分位数; ACR:美国放射学会; EC:欧盟委员会; CTDIvol:容积CT剂量指数; DLP:剂量长度乘积;a为加权剂量指数;b为增强扫描数据;“—”为原文无数据。中国基于60kg≤体重≤80kg成年男性和60kg≤体重≤70kg成年女性患者;加拿大基于平均体重50~90kg成年患者;ACR基于成人体形尺寸(横径或水当量直径);EC源自被调查成员国具有普遍体型特征的成年患者;英国原文无患者体型尺寸数据;日本基于标准体重50~60kg的成年患者。

参考文献:

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