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等效水直径和体型特异性辐射剂量对CT管电压的依赖性

2022-02-21 22:04     来源:中国网医疗频道     CT扫描仪 CT管电压 CT扫描X射线

CT剂量指数及其衍生物,如容积CT剂量指数(CTDI vol ),是代表CT扫描仪输出的常用剂量指标。但它们并不代表患者的剂量。体型特异性辐射剂量(SSDE)估计是以患者为中心的CT剂量度量(参见:CT辐射剂量相关知识入门),是在扫描范围的中心处对特定尺寸的患者的平均吸收剂量。SSDE计算为CTDI vol 与尺寸相关转换因子(fsize)的乘积。

等效水直径(WED)是具有与特定患者相同的X射线吸收的水模的直径,用于确定吸收剂量并为了计算SSDE。将相同的辐射输出(即CTDIvol)输送到等效吸收物体(即WED)将获得等效的吸收剂量(即SSDE)。然而,X射线吸收取决于光子能量。因此,即使患者的身体尺寸和质量与检查参数无关,患者的WED也取决于管电压。

在临床实践中,使用一系列管电位设置(例如,70-150kV)。然而,使用患者数据尚未确定使用120kV以外的管电压对WED和SSDE的影响,这使得这些指标是否适用于当前临床实践的问题悬而未决。

来自梅奥诊所的学者最近在Radiology上发表文章,对这一问题进行了研究,目的是确定不同的管电压用于头部,胸部和腹部患者CT扫描时对WED和SSDE的影响。

(A)大型成人拟人腹部模型的横截面CT图像显示填充有骨等效插入物(顶行)的圆柱形腔和填充有组织等效插入物(底行)的圆柱形腔。大的白色圆圈是模体的骨等效脊柱。左侧图像是原始图像;右侧图像是骨分割后的图像。(B) 用于扫描胸部的模体配置。将电离室纵向放置在胸部体模中的扫描范围的中心(箭头)。将类似大小的模型放置在每个胸部模型旁边以提供足够的散射介质以适应适合于每个尺寸和年龄类别中的典型患者的扫描长度。

这项回顾性研究使用了2013年3月至2017年6月期间获得的250次CT平扫。所有CT检查在SOMATOM Definition AS+,SOMATOM Definition Flash及SOMATOM Force(西门子医疗,福希海姆,德国)上完成。 对骨结构进行分割,并修改它们的CT值以反映70、90、110、130和150kV下的骨衰减。 由于可忽略的能量依赖性,软组织CT数值未改变。 在拟人模型中测量每个管电压的尺寸并拟合指数函数。 在所有管电压下确定每位患者的WED和SSDE,相对于120kV的WED和SSDE进行回归分析,并计算相对于120kV的平均差异。

成人和小儿头部(A)等效水直径(WED)值和(B)体型特异性辐射剂量估计 (SSDE)值,与120kV时的相应值作对比。

结果显示, 在250名患者(中位年龄21.5岁; 四分位间距44岁; 130名女性)中,所有管电压的WED与所有身体区域120kV的WED呈线性相关(R2=0.995-1.000)。 对于躯干检查,管电压对WED的影响可以忽略不计(Cohen d < 0.05)。 在头部,在70kV下观察到中等效应尺寸; 然而,WED的平均绝对差异很小(-0.49 ±0.08[SD]cm; P<0.001)。 对于管电压和患者大小的常用组合,替代管电压下SSDE相对于120kV SSDE的平均差异小于5%。

(A)成人胸部,(B)成人腹部,(C)儿童胸部和(D)儿童腹部在120kV下相对于相应值绘制的替代管电压的成人和儿童体型特异性辐射剂量(SSDE)值。

研究发现,在250名成人和儿童患者中,管电压对WED的影响可以忽略不计。对胸部和腹部CT的WED的影响可以忽略不计。在胸部和腹部CT中对WED的影响可以忽略不计,而在70kV的头部CT中则影响很小(0.7cm)。此外,管电压对体型特异性辐射剂量的影响很小。此外,管电压对SSDE的影响很小,120kV的SSDE与70kV的SSDE之间的差异小于5%。在120kV的SSDE和普通CT方案的替代管电压的SSDE之间的差异小于5%。

因此,作者认为,美国医学物理学家协会报告204和293中公布的与尺寸有关的转换系数的值适合CT扫描仪制造商使用,以计算临床实践中使用的光谱范围的WED和SSDE。未来需要对造影剂增强检查中的碘量百分比和碘衰减百分比进行研究,以确认这些发现适用于增强CT检查。

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