中华放射医学与防护杂志  2015, Vol. 35 Issue (9): 705-708   PDF    
引用本文
王风, 赵伟, 赵起超, 张岩, 陈菩芸, 范洋, 杨志. 核医学检查受检者所受辐射剂量分析[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2015, 35(9): 705-708, DOI: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2015.09.017.
核医学检查受检者所受辐射剂量分析
王风, 赵伟, 赵起超, 张岩, 陈菩芸, 范洋, 杨志     
100036 北京大学肿瘤医院暨北京市肿瘤防治研究所核医学科 恶性肿瘤发病机制及转化研究教育部重点实验室
收稿日期: 2015-03-03
基金项目： 国家自然科学基金(81371592,81172083);北京市自然科学基金(7132040)
通信作者：杨志,Email:pekyz@163.com
[摘要]    目的 对核医学检查受检者所受辐射剂量进行测量和分析,以有效剂量表征受检者受到的辐射强度。方法 对核医学检查受检者进行分类,并测量计算所受放射性药物的辐射剂量,受检者所受计算机断层扫描(CT)辐射剂量,通过CT扫描参数和受检者信息等计算得到,上述两者相加换算得到受检者检查所受的有效剂量,并分析受检者所受辐射剂量的影响因素。结果 受检者正电子发射断层计算机成像(PET-CT)检查受到正电子放射性药物18F-氟代脱氧葡萄糖(18F-FDG)、18F-氟代胸苷(18F-FLT)、11C-胆碱(11C-choline)、11C-蛋氨酸(11C-MET)和11C-乙酸盐(11C-Ac)辐射所致有效剂量分别为(5.06±0.73)、(4.74±1.29)、(1.71±0.05)、(3.18±0.69)和(1.08±0.19)mSv;CT常规扫描辐射有效剂量为(8.80±0.58)mSv,若增加诊断CT扫描,接受的有效剂量可增大至27 mSv;单光子发射计算机断层成像(ECT)检查受到单光子放射性药物99Tcm-亚甲基二磷酸盐(99Tcm-MDP)、99Tcm-大颗粒聚合白蛋白(99Tcm-MAA)、99Tcm-二乙基三胺五乙酸(99Tcm-DTPA)、99Tcm-甲氧基异丁基异腈(99Tcm-MIBI)和99Tcm-焦磷酸盐(99Tcm-PYP)辐照所致的有效剂量分别为(4.63±0.01)、(1.71±0.01)、(1.18±0.01)、(7.19±0.03)和(4.18±0.01)mSv。结论 核医学检查受检者受到放射性药物辐射的有效剂量在1.08~7.19 mSv之间,PET-CT检查中CT所致有效剂量是8.80 mSv。
[关键词]     PET-CT    ECT    辐射    吸收剂量    核医学    
Analysis of patient radiation dose from nuclear medicine examinations
Wang Feng, Zhao Wei, Zhao Qichao, Zhang Yan, Chen Puyun, Fan Yang, Yang Zhi     
Key Laboratory of Carcinogenesis and Translational Research, Ministry of Education, Department of Nuclear Medicine, Peking University Cancer Hospital & Institute, Beijing 100036, China
[Abstract]    Objective To measure and analyze the radiation dose for patients undergoing nuclear medicine examination, and to characterize radiation exposure of patients by using the estimated effective dose. Methods Patients undergoing nuclear medicine examinations were classified and the radiation doses from radiopharmaceuticals to patients were measured and calculated. Meanwhile, radiation exposure from computed tomography (CT) procedure was calculated on the basis of CT protocols and patients' information. The effective doses to patient from both the radiopharmaceutical and CT scan radiation were calculated and the factors influencing patient radiation doses were analyzed. Results For the patients undergoing positron emission tomography-computed tomography (PET-CT) examination, the average effective doses from positron radiopharmaceutical 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG), 18F-fluoro-l-thymidine (18F-FLT), 11C-choline,11C-methylmethionine (11C-MET) and 11C-acetate (11C-Ac) were (5.06±0.73), (4.74±1.29), (1.71±0.05), (3.18±0.69) and (1.08±0.19) mSv, respectively. CT scan caused average effective dose was (8.80±0.58) mSv. If a full diagnostic CT investigation was performed, the effective dose might be up to 27 mSv. Whereas for emission computed tomography (ECT) examinations, the average effective dose to the patients irradiated by single photon radiopharmaceutical 99Tcm-methylenediphosphonate (99Tcm-MDP), 99Tcm-macroaggregated albumin (99Tcm-MAA), 99Tcm-diethylentriaminpentaacetic acid (99Tcm-DTPA), 99Tcm-methoxyisobutyl isonitrile (99Tcm-MIBI) and 99Tcm-pyrophosphate (99Tcm-PYP) were (4.63±0.01), (1.71±0.01), (1.18±0.01), (7.19±0.03) and (4.18±0.01) mSv, respectively. Conclusions Radiopharmaceutical irradiation caused effective dose to the patients undergoing nuclear medicine examinations is from 1.08 to 7.19 mSv, while CT scan cause average effective dose is 8.80 mSv in PET-CT examination.
[Key words]     PET-CT    ECT    Radiation    Absorbed dose    Nuclear medicine    

核医学检查是使用标记有放射性核素的药物进行疾病的诊断,具有灵敏度高、特异性强、无不良反应和无创伤等优点,但是受检者将同时受到一定的辐射影响。根据检查仪器将核医学检查分为正电子发射断层计算机成像(PET-CT)检查和单光子发射计算机断层成像(ECT)检查,受检者受到的辐射剂量与注射的放射性药物类型、活度、体内分布和停留时间等因素有关[1, 2]。本研究借鉴医用内照射剂量委员会(MIRD)11、19号报告和国际放射防护委员会(ICRP)53、80、106号报告等建立的标准人体模型,计算受检者受辐照剂量[3, 4, 5, 6, 7]。对PET-CT检查受检者受到的CT扫描辐射,其辐射剂量大小与CT扫描管电流、管电压、层厚等有关,参考欧盟委员会(EUR)16262号报告计算出受检者受到的CT辐射剂量[8],分析不同检查项目对受检者的辐射影响。

材料与方法

1. PET-CT检查:使用荷兰飞利浦公司Gemini TF型PET-CT扫描仪,使用16排CT,具有飞行时间(TOF)技术。PET-CT检查受检者注射的正电子放射性药物主要有18F-氟代脱氧葡萄糖(18F-FDG)、18F-氟代胸苷(18F-FLT)、11C-胆碱(11C-choline)、11C-蛋氨酸(11C-MET)和11C-乙酸盐(11C-Ac)等。各药物对应的受检者人数分别是200、4、5、20和10例,年龄30~79岁,平均体重(65±11) kg。

受检者注射放射性药物后嘱咐多饮水,根据不同的正电子药物选择合适的扫描协议,先进行CT定位和衰减扫描(120 kVp、100 mAs、层厚3 mm),而后进行PET扫描,每位患者约采集9个床位,每个床位扫描1 min。原始数据使用三维行处理最大似然算法(3D RAMALA)方式重建图像。本研究经北京市肿瘤医院伦理委员会讨论批准,受检者均签署知情同意书。

2. ECT检查:使用德国西门子公司生产的eCam机型ECT扫描仪。ECT检查受检者注射的单光子放射性药物以99Tcm标记药物为主,主要有骨扫描显像剂99Tcm-亚甲基二磷酸盐(99Tcm-MDP)、肺血流灌注显像剂99Tcm-大颗粒聚合白蛋白(99Tcm-MAA)、肾动态显像剂99Tcm-二乙基三胺五乙酸(99Tcm-DTPA)、心肌显像剂99Tcm-甲氧基异丁基异腈(99Tcm-MIBI)及血池显像剂99Tcm-焦磷酸盐(99Tcm-PYP)等。各药物对应的受检者人数分别是175、15、75、12和4例,年龄31~82岁,受检者全部为肿瘤患者,受检者注射放射性药物后按医嘱对不同的检查项目行ECT扫描。

3. 放射性药物辐射剂量计算:放射性药物注射入受检者体内后分布于不同的组织器官,每个器官相对于其他器官都将是一个放射源,称为源器官。目标器官即靶器官受到来自体内的所有源器官和自身的辐射,参照标准人体模型,由MIRD 11和ICRP 106号报告计算受检者受到的有效剂量,如公式(1)~(3)所示:

式中,DT为器官吸收剂量,mGy;Ai为源器官累积活度,MBq;Si为靶器官受到源器官吸收剂量因子,不同核素标准人体的Si因子可以查表得到;HT为器官当量剂量,mGy;wR辐射权重因子,光子辐射权重因子为1;E为有效剂量,mSv;wT为组织权重因子,数值由ICRP 103号文献提供[9];A0为初始注射活度,MBq;ΓE为有效剂量计算因子,mSv/MBq。

4. CT辐射剂量计算:参考EUR 16262号报告,PET-CT检查受检者受到CT辐射的有效剂量(ECT,mSv)可由公式(4)计算获得。

式中,CTDIvol为容积CT剂量指数,其数值可由PET-CT扫描计算机获得,mGy;L为扫描长度,cm;k为有效剂量转换因子,头部、颈部、胸部、腹部和盆腔的有效剂量转换因子分别为0.002 3、0.005 4、0.017、0.015和0.019 mSv·mGy-1·cm-1。

5. 统计学处理:数据以x±s 表示。采用Excel软件对不同检查项目受检者受到的有效剂量和受辐射最大器官的吸收剂量进行处理。

结 果

1. PET-CT检查所受辐射剂量:对于PET-CT检查受检者受正电子药物辐射有效剂量以及受辐射最大器官的吸收剂量结果列于表1。正电子放射性药物注射活度是266~388 MBq;受到18F-FDG、18F-FLT、11C-choline、11C-MET和11C-Ac辐射所致有效剂量为1.08~5.06 mSv,分别为(5.06±0.73)、(4.74±1.29)、(1.71±0.05)、(3.18±0.69)和(1.08±0.19) mSv;受辐射最大器官依次为膀胱、肝脏、肾脏、膀胱和肾脏,受到吸收剂量为8.15~41.68 mGy。结果显示受检者受到的有效剂量都较少。

表 1 PET-CT检查受检者受到正电子药物的辐射剂量(x±s)

受检者行PET-CT检查扫描,使用低剂量CT参数,通过体模测量并由扫描计算机读取CT扫描的头部CTDIvol=16.0 mGy,体部CTDIvol=7.0 mGy,55例受检者头部、颈部、胸部、腹部和盆腔长度由图像测量获得,其平均值分别为(15±0)、(12±1)、(21±2)、(20±2)和(24±2) cm,计算受到CT辐射的有效剂量为(8.80±0.58) mSv。部分受检者,如肝胰癌症受检者可能需要进行延时采集显像,肺癌受检者需要增加肺部诊断CT,淋巴癌受检者将增加全身诊断CT扫描,还会受到额外的CT辐射。由体模测量数据得到增加胸部诊断CT受检者受到额外14 mSv有效剂量,而淋巴肿瘤受检者受到CT有效剂量可以达到27 mSv,延时显像的受检者将增加约4 mSv的有效剂量。同时受检者进行CT定位像扫描将受到约0.2 mSv的有效剂量。

2. ECT检查所受辐射剂量:ECT检查受检者受到的单光子药物辐射有效剂量和受辐射最大器官的吸收剂量结果列于表2。单光子放射性药物注射活度在155~799 MBq;受到99Tcm-MDP、99Tcm-MAA、99Tcm-DTPA、99Tcm-MIBI和99Tcm-PYP辐照所致的有效剂量为1.18~7.19 mSv,分别为(4.63±0.01)、(1.71±0.01)、(1.18±0.01)、(7.19±0.03)和(4.18±0.01) mSv;受辐射最大器官依次为骨表面、肺、膀胱、胆囊和骨表面,受到吸收剂量为15.22~46.1 mGy。受检者进行单光子药物的辐射剂量亦比较低,不同的显像剂在受检者体内的分布不同造成其对受检者造成的有效剂量有差异。

表2 ECT检查受检者受到单光子药物的辐射剂量(x±s)
讨 论

核医学检查受检者受到的辐射剂量主要在于注射的放射性药物的类型和活度,11C标记的正电子药物对受检者造成的辐射剂量要低于18F标记的正电子药物,这是由于11C半衰期(20.4 min) < 18F半衰期(109.8 min)。正电子放射性药物对受检者辐射最大的器官主要是膀胱和肾脏,这是由于放射性药物主要通过尿液方式排泄出体内,主要聚集和经过肾脏和膀胱等排泄器官,对这些器官造成的辐射吸收剂量较大。显像剂在受检者体内的分布不同造成其对受检者的有效剂量有差异,骨扫描显像剂99Tcm-MDP主要浓聚于骨表面,骨表面受到的辐射吸收剂量就高一些,但是骨表面的辐射敏感性相对较低,受检者受到的辐射有效剂量就不会太高,这就解释了99Tcm-MIBI和99Tcm-MDP注射的活度相仿,但99Tcm-MIBI对受检者造成的有效剂量是99Tcm-MDP的1.5倍。

产生确定性效应的组织反应阈剂量通常很大(1 000~2 000 mGy)[10]。本研究显示,受检者受到放射性药物辐射的有效剂量在1.08~7.19 mSv之间,受辐射最大器官吸收剂量为8.15~46.15 mGy,相应计算结果要远远小于剂量阈值。同时,根据辐射实践正当性原则[11],进行核医学检查获得的医疗价值要高于所付出的代价,因此,核医学检查是正当的、合理的检查,可以提供高效的诊断和治疗水平,挽救部分检查者的生命。根据辐射防护最优化原则,尤其对于儿童或者年轻受检者其器官辐射敏感性要高于成年人,应该尽可能的降低辐照剂量以防止随机效应的发生。

受检者注射放射性药物的活度可以由活度计精确地测量,但是放射性药物在受检者体内的分布以及停留时间受个体影响较大,如受检者多喝水排尿,将放射性药物排出体外,则膀胱和肾脏受到的辐射剂量就会相应减少,肿瘤区域摄取相应放射药物亦会影响剂量分布,这些都会影响剂量计算结果的不确定度,这需要以后进一步的分析研究。目前,核医学检查亦在开发新型的放射性药物检查,针对不同的个体检查者使用特异性的药物,以满足不同的医学诊断需要,如北京肿瘤医院核医学科在国内首次使用68Ga、64Cu等核素标记奥曲肽用作神经内分泌肿瘤(NET)的PET-CT显像,带来了更好的图像分辨率,及提高了微小病灶的发现能力[12]。这些新型的放射性药物对核医学受检者产生的辐射亦是以后需要研究的课题。

本研究中,核医学检查受检者受到放射性药物辐射的有效剂量在1.08~7.19 mSv之间,PET-CT检查中CT所致有效剂量为(8.80±0.58) mSv。核医学检查是安全可靠的,受检者受到辐射影响十分有限。

参考文献
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[11] 国家质量监督检验检疫总局.GB 188871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].北京:中国标准出版社,2003.
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