数字化X射线摄影所致受检者辐射剂量估算研究

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[目的]在医用X射线诊断中,数字化X射线摄影已逐渐取代传统的屏片式X射线摄影。本课题旨在通过研究数字化X射线摄影装置中的剂量指示值与受检者入射体表剂量、器官剂量和全身有效剂量之间的定量关系,建立用于快速估算数字化X射线摄影中受检者剂量的模式与方法,为开展医疗照射的剂量调查与集体剂量评估提供有效手段。[方法]基于数字化X射线摄影(CR)装置中的剂量指示值,提出数字化X射线摄影中受检者入射体表剂量估算的理论模型,进一步重点探讨CR系统中管电压、总滤过和受检部位体厚这三个因素对估算模型的影响,建立剂量指示值与受检者入射体表剂量之间的定量关系模式;通过水模体实验测量和蒙特卡罗模拟计算确定模型中包括体厚衰减函数和成像板能量响应在内的相关参数。模型的普适性验证在三台X射线发生装置不同的摄影系统上进行,主要运用热释光剂量元件测量腹部正位摄影中受检者入射体表剂量;此外,还将本研究所建立的剂量指示值模型与曝光参数法、剂量面积乘积法比较,对比不同估算模式之间的差异。运用最新版本的MIRD数学模型和蒙特卡罗模拟计算软件MCNP5,开展受检者器官剂量和有效剂量的模拟计算,以取得不同摄影检查、不同管电压、不同总滤过条件下,受检者入射体表剂量-器官剂量的转换因子;并通过与已有入射体表剂量-器官剂量转换因子的比较,验证本研究所得转换因子的有效性。在此转换因子的基础上,结合最新的组织权重因子,进一步计算受检者的有效剂量,得出入射体表剂量-有效剂量的转换因子。最后,结合本研究所建立的入射体表剂量估算模型和入射体表剂量-有效剂量转换因子,给出通过剂量指示值估算有效剂量的方法。[结果]本研究建立了利用剂量指示值估算数字化X射线摄影所致受检者入射体表剂量和有效剂量的数学模式。验证实验结果表明,利用本研究建立的方法估算得到的受检者入射体表剂量与实际测量值的相对偏差介于-16.9%到至18.1%之间,且该方法的估算值与其他方法的计算结果也相近。本研究计算得到的入射体表剂量与器官剂量的转换因子,对主射线束内器官而言与已有文献报道值的相对偏差在-28.6%到24.8%之间。在组织权重因子相同的条件下,本研究所得出的入射体表剂量与有效剂量的转换因子与已有文献报道值相对偏差在-12.5%到3.2%之间,两者吻合良好。[结论]本研究所建立的数字化X射线摄影所致受检者剂量估算模式的计算结果,基本能满足辐射防护剂量学评价的精度要求。该估算模式可借助剂量指示值,管电压及受检部位厚度,直接估算某类数字化X射线摄影检查中受检者的入射体表剂量、主要器官的吸收剂量和全身有效剂量。可为数字化X射线诊断中受检者剂量的现状或回顾性调查提供了一种便捷且有效的方法与手段。
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