多排螺旋CT辐射剂量表征量校正方法初探*

庄静文 白 玫 郑均正

多排螺旋CT辐射剂量表征量校正方法初探*

庄静文①白 玫①郑均正①

目的：探讨多排螺旋CT检查所致辐射剂量的准确值与常用的CT辐射剂量表征量以及扫描参数之间的关系，以校正目前常用的CT辐射剂量表征量。方法：使用长杆电离室测量Siemens SOMATOM Definition Flash CT不同准值宽度、螺距以及管电压下直径16 cm体模内剂量分布曲线，并使用SPSS软件进行分析。结果：测量得到的CTDIw和加权CTDI∞在0.05水平上有显著性差异，经校正后所得的加权CTDI∞与测量所得加权CTDI∞在0.05水平上无显著性差异。结论：多排螺旋CT目前常用的CT辐射剂量表征量缺乏准确性。经验证，根据实验结果得到的校正方法基本准确，可以对西门子Definition Flash CT的CTDIw进行校正，使用其他多排螺旋CT扫描其他部位时CTDIw的校正有待进一步研究。

多排螺旋CT；CT剂量指数；校正方法

[First-author’s address] Xuanwu Hospital of Capital Medical University, Beijing 100053, China.

自1998年4排螺旋CT问世以来，多排螺旋CT的排数迅速增加，4排、8排、16排、32排以及64排CT相继出现，2007年320排锥形束CT也已出现[1]。研究表明，随着多排螺旋CT探测器排数的增加，射线宽度也增加。CT剂量指数(computed tomography dose index，CTDI)是用来衡量CT检查所致辐射剂量的一个量，其最初被定义为CTDI∞，为CT检查所致辐射剂量的准确值，而目前世界公认、通用的CT辐射剂量表征量(CTDI100)已不够准确，导致由CTDI100计算出的CTDIw与CTDIvol也同样不够准确。因此，为了更为准确地估算CT辐射剂量，必须提高常用CT剂量表征量的准确度[2-5]。本研究通过实验测量西门子Definition Flash CT多种扫描条件下直径为16cm体模中的CT剂量，并得到分布曲线，分析CT检查所致辐射剂量的准确值与目前常用的CT辐射剂量表征量以及扫描参数之间的关系，以校正目前常用的CT辐射剂量表征量，优化目前常用的CT辐射剂量表征量CTDI100，使其准确度得到提高。

1 CT辐射剂量表征量

CT不断升级换代提高了疾病的诊断效果并使CT不断普及，然而CT检查对受检者所致的辐射剂量使人们更加关注CT检查所致的辐射安全隐患[6]。

CTDI是为估算CT检查所致辐射剂量而被提出，其中CTDI∞为沿Z轴从-∞～+∞长度上的剂量分布积分，然后除以管球单次扫描产生的断层数和断层厚度的乘积[7-8]。CTDI通常可以通过沿整个分布曲线积分得到，而CTDI100将积分范围改为沿Z轴-50～+50mm，其值可以使用100mm笔形电离室进行测量得到，由于测量方法简单，因此CTDI100成为较常用的CT剂量表征量之一。为了反映扫描范围内不同位置的CTDI100，加权CT剂量指数(CTDIw)被定义，其通过测量CT剂量体模中5个位置的CTDI100，然后加权获得的[9-10]。为了反映多排螺旋CT整个扫描容积的平均剂量，国际电工委员会(IEC)定义了CTDIvol是CTDIw除以螺距所得到的值[11]。由CTDIw和CTDIvol的定义可知，其值均为使用CTDI100的值计算所得，而CTDIw与CTDIvol是目前常用的CT辐射剂量表征量。

有研究表明，随着CT排数不断增加，射线的宽度也在不断增加，在使用排数较多CT的较大准直宽度进行扫描时，CTDI100的准确度已有所降低[12-15]并导致由CTDI100计算得到的CTDIw、CTDIvol准确度有所降低。因此，应找到一种可以提高多排螺旋CT常用辐射剂量表征量准确度的方法。

2 CT辐射剂量表征量的实验方法

2.1 测量体模方法

使用西门子公司SOMATOM Definition Flash CT在不同条件下对直径16cm PMMA体模进行扫描，并使用CT-SD 16长杆电离室探测器依次测量体模的中心位置、12点、3点、6点及9点方向的边缘位置剂量分布曲线。其中固定的扫描参数为160 mAs、球管旋转时间为1.0 s、层厚为5.0mm，改变的扫描参数管电压分别为100 kV、120 kV及140 kV，螺距分别为0.5、1.0及1.5，实际准直宽度分别为4.8mm、6.0mm、12.0mm及38.4mm。通过剂量分布曲线得到CTDI100、CTDI∞的值并计算出CTDIw、加权CTDI∞，通过CT机显示的CTDIvol值计算出相应的CTDIw值。

2.2 统计学方法

使用SPSS软件对通过CT机上显示值计算出的CTDIw、测量得到的CTDIw和加权CTDI∞(CTDIw，∞)进行两两配对t检验，以统计其在0.05水平上是否有差异；对测量得到的CTDIw、CTDIw，∞、管电压以及准直宽度进行多元线性回归分析，以得到他们之间的关系。用相同方法随机测量10个扫描条件下体模中5个位置的剂量分布曲线，并计算出CTDIw、CTDIw，∞，将计算出的CTDIw代入所得关系式，将结果与实际测量的CTDIw，∞进行配对t检验。

3 CT辐射剂量表征量的实验结果

3.1 配对t检验

采用SPSS软件对CT机上显示值计算出的CTDIw与测量得到的CTDIw以及测量得到的CTDIw，∞进行两两配对t检验显示，CT机上显示值计算出的CTDIw与测量得到的CTDIw在0.05水平上无显著性差异(t=0.096，P=0.925＞0.05)；测量得到的CTDIw和CTDIw，∞在0.05水平上有显著性差异(t=-15.729，P=0.000＜0.05)；CT机上显示值计算出的CTDIw与测量得到的CTDIw，∞在0.05水平上有显著性差异(t=-5.186，P=0.000＜0.05)。

测量得到的CTDIw和CTDIw，∞值如图1所示。

图1 测量所得的CTDIw与CTDIw,∞值示图

3.2 多元线性回归分析

应用SPSS软件进行统计学分析，CTDIw与CTDIw，∞的Pearson线性相关系数R=0.998，表明具有较好的线性相关性。应用SPSS软件对CTDIw，∞、CTDIw以及准直宽度、管电压等扫描参数进行多元线性回归分析，结果为公式1：

式中colli为准直宽度，kVp为管电压。在此结果的模型中相关系数R=1.000，决定系数R2=0.999，校正的决定系数为0.999。

为了简化计算过程，使用SPSS软件对CTDIw，∞、CTDIw进行多元线性回归分析，其结果为公式2：

在此结果的模型中相关系数R=0.998，决定系数R2=0.997，校正的决定系数R2=0.997。

3.3 实验结果验证

随机测量10个扫描条件下体模中5个位置的剂量分布曲线，并计算出CTDIw、CTDIw，将CTDIw测量值分别代入公式(1)、(2)两式计算CTDIw，∞，其结果见表1。

表1 在10个扫描条件下测量CTDIw、CTDIw,∞及测量所得CTDIw经公式(1)和(2)校正后结果

进行配对t检验结果显示，公式(1)的CTDIw，∞计算值与CTDIw测量值在0.05水平上无显著差异(t=-1.904，P=0.089＞0.05)；公式(2)的CTDIw，∞计算值与CTDIw测量值在0.05水平上无显著差异(t=-0.838，P=0.424＞0.05)。

4 讨论

本实验研究结果显示，测量得到的CTDIw和加权CTDI∞在0.05水平上有显著性差异，CT机上显示值计算出的CTDIw与加权CTDI∞在0.05水平上有显著性差异，表明对于多排螺旋CT而言，目前常用的CT剂量表征量已不够准确，使医务人员在使用多排螺旋CT时有可能低估检查的辐射剂量，因此应该对目前常用的CT剂量表征量进行校正[15]。而CT机上显示值计算出的CTDIw与测量得到的CTDIw在0.05水平上无显著性差异，表明可以使用CT机上显示值计算出的CTDIw代替测量所得CTDIw对CT剂量表征量进行校正。

在以往的研究中，依照不同扫描条件和机型给出了不同体模中心和边缘CTDI100的校正系数，其中直径16cm体模中心的校正系数均为1.016，边缘的校正系数均为1.009，这一结果与本研究所得结论中CTDIw系数差异不大[16]。

将随机选取10个扫描条件测量的CTDIw分别代入公式(1)、(2)计算CTDIw，∞所得的CTDIw，∞与测量所得的CTDIw，∞均无显著性差异，表明使用公式(1)、(2)对CTDIw，∞进行校正所得结果基本准确。但公式(2)较公式(1)计算过程更为简便，更适用于临床工作中。

5 结语

多排螺旋CT目前常用的CT辐射剂量表征量已不够准确，对于西门子Definition Flash CT使用本研究所得方法校正后得到的CT辐射剂量的值基本准确，表明根据实验结果所得到的校正方法基本正确，该方法可以用于校正西门子Definition Flash CT的CTDIw。而在使用不同机型的多排螺旋CT和不同直径的体模进行扫描时CTDIw如何校正，尚有待进一步研究。

[1] 徐桓，赵庆军.固体切片探测器CT-SD16在CT剂量测量中的应用与研究[J].中国医学装备，2010，7(2)：17-20.

[2] McCollough CH.It is time to retire the computed tomography dose index(CTDI)for CT quality assurance and dose optimization[J].Med Phys，2006，33(5)：1190-1191.

[3] Perisinakis K，Damilakis J，Tzedakis A，et al. Determination of the weighted CT dose index in modern multi-detector CT scanners[J].Phys Med Biol，2007，52(21)：6485-6495.

[4] Boone JM.The trouble with CTD100[J].Med Phys，2007，34(4)：1364-1371.

[5] 白玫，郑均正.多排(层)螺旋CT的辐射剂量表达及其影响因素探讨[J].辐射防护，2008，28(1)：1-12.

[6] 郑均正.加强医疗照射防护的重点工作[J].中华放射医学与防护杂志，2005，25(2)：105-106.

[7] Shope TB，Gagne RM，Johnson GC.A method for describing the doses delivered by transmission x-ray computed tomography[J].Med Phys，1981，8(4)：488-495.

[8] 王晓峰，彭明辰.关于多排螺旋CT剂量的探讨[J].医疗设备信息，2004，19(12)：23-25.

[9] 郭洪涛，刘勇，袁淑华.CT剂量指数(CTDI)测量研究[J].中国测试技术，2007，33(4)：33-36.

[10] 杨珂，吴建，李福生，等.CT剂量指数(CTDI)的使用[J].中国辐射卫生，2005，14(1)：76-77.

[11] 刘海宽，卓维海，郑均正.X射线诊断所致受检者辐射剂量的表征与评估研究进展[J].中国医学物理学杂志，2008，25(2)：547-551.

[12] Ruan C，Yukihara EG，Clouse WJ，et al.Determination of multislice computed tomography dose index(CTDI)using optically stimulated luminescence technology[J].Med Phys，2010，37(7)：3560-3568.

[13] Li X，Zhang D，Liu B.Calculations of two new dose metrics proposed by AAPM Task Group 111 using the measurements with standard CT dosimetry phantoms[J].Med Phys，2013，40(8)：081914.

[14] 刘彬，白玫.宽排CT探测器CT剂量指数应用初探[J].中国医学装备，2013，10(2)：1-4.

[15] 庄静文，白玫，侯艺威.多排螺旋CT剂量效率的体模研究[J].中国医疗设备，2014，29(11)：41-42.

[16] Li X，Zhang D，Liu B.Estimation of the weighted CTDI∞for multislice CT examinations[J].Med Phys，2012，39(2)：901-905.

A method to correct the characterizations of MDCT/ZHUANG Jing-wen, BAI Mei, ZHENG Jun-zheng// China Medical Equipment,2015,12(9)∶5-8.

Objective∶ To correct the characterizations of MDCT radiation dose by exploring the relationship between CTDIw,∞and CTDIw. Methods∶ CTDI100and CTDI∞were measured under the conditions of different collimations, pitches and tube voltages of Siemens Definition Flash CT, and CTDIwand CTDIw,∞were calculated. Results∶ There were significant differences between CTDIwand CTDIw,∞which were measured at 0.05 level. And there were no significant differences between CTDIw,∞after corrected and CTDIw,∞which were measured at 0.05 level. Conclusion∶ The characterizations of MDCT which were commonly used were not accurate enough. The result after correction were very closed to the real CTDIw,∞. This showed that the method to correct CTDIwof Siemens Definition Flash CT was mostly accurate. And methods to correct CTDIwof other MDCT needed to be further studied.

Multislice spiral CT; Computed tomography dose index; Correct method

1672-8270(2015)09-0005-04

R144.1

A

庄静文,女,(1990- ),硕士研究生。首都医科大学宣武医院医学工程处，研究方向：辐射剂量测量。

2014-12-09

国家自然科学基金(81372923)“宽探测器螺旋CT所致辐射剂量评价方法研究”；国家科技支撑计划(2011BAI02B02)“医用光学与放射影像设备计量标准及溯源体系研究”

①首都医科大学宣武医院医学工程处 北京 100053

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.09.002