中华放射医学与防护杂志  2019, Vol. 39 Issue (1): 68-72   PDF    
我国X射线摄影程序受检者入射体表剂量调查结果与分析
徐辉 , 岳保荣 , 尉可道 , 王建超 , 范瑶华     
中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所 辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室, 北京 100088
[摘要] 目的 通过调查全国15个省市不同级别医疗机构使用数字和屏片设备开展X射线摄影时受检者的入射体表剂量(ESD),为制定适合我国国民体质特征的X射线摄影诊断参考水平提供数据。方法 按照《医用辐射危害评价与控制技术研究》实施方案的要求,选择年龄在20~70岁的受检者,男性体重在55~80 kg,女性体重在50~70 kg;采用热释光探测器(TLD)测量不同X射线摄影程序中成人受检者ESD,每台设备同一体位患者应不少于10名受检者;测量部位包含头颅、胸部的后前位(PA)和侧位(LAT),腹部、骨盆、腰椎、胸椎的前后位(AP)和腰椎、胸椎的LAT等。结果 共在全国15个省的342家医院调查了19 975例X射线摄影受检者,1 813台不同类型X射线摄影设备,包括屏片X射线摄影、计算机X射线摄影(CR)和直接数字化X射线摄影(DR)设备,对于这3种类型的设备,不同摄影体位时受检者ESD的平均值分别为头颅PA:1.75、1.90、1.15 mGy;头颅LAT:1.69、1.46、1.03 mGy;胸部PA:0.75、0.65、0.36 mGy;胸部LAT:1.81、1.26、0.88 mGy;腹部AP:4.37、3.77、2.15 mGy;骨盆AP:3.73、3.56、2.75 mGy;腰椎AP:5.49、5.84、4.17 mGy;腰椎LAT:12.01、9.37、6.82 mGy;胸椎AP:4.53、3.65、2.49 mGy;胸椎LAT:6.91、6.43、4.15 mGy。结论 不同照射部位X射线摄影致受检者ESD有较大的差异。DR设备致受检者的ESD均低于屏片设备;除胸椎AP外,DR设备致受检者ESD均低于CR设备。在所有检查部位中,CR和屏片设备所致受检者ESD的差异均无统计学意义。
[关键词] 屏片X射线摄影     计算机X射线摄影(CR)     直接数字化X射线摄影(DR)     入射体表剂量(ESD)     诊断参考水平    
Investigation and analysis on entrance surface dose of patients in radiography procedures in China
Xu Hui, Yue Baorong, Wei Kedao, Wang Jianchao, Fan Yaohua     
Key Laboratory of Radiological Protection and Nuclear Emergency, China CDC, National Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Prevention, 100088 Beijing, China
Fund programs: National Health Industry Research and special Projects(201002009)
Corresponding author: Yue Baorong, Email:bryue@163.com
[Abstract] Objective To investigate the entrance surface dose to the examined patients in radiography using digital and screen-film system in hospitals at different levels in 15 provinces and municipalities in China, in order to provide data for developing diagnostic reference level of radiography suitable for our national physical characteristics. Methods According to the requirements of the Technical Study on Medical Radiation Hazard Assessment and Control, the examined patients aged 20-70 years were selected, with body weight ranging from 55 to 80 kg for male and 50 to 70 kg for female. TLDs were used to measure the entrance surface dose to adult patients in radiography. No less than 10 examined patients were required at each body position, with examined locations including head (PA, LAT), chest (PA, LAT), abdomen (AP), pelvis (AP), lumbar (AP, LAT), and thoracic vertebra (AP, LAT). Results A total of 19 975 individuals undergoing radiography and 1 813 radiographic equipment of different types including screen-film radiography, computed radiography (CR) and digital radiography (DR), were investigated in 342 hospitals in 15 provinces and municipalities throughout the country. For these three types of equipment, the average entrance surface dose to the examined were 1.75, 1.9, and 1.15 mGy in head (PA), 1.69, 1.46 and 1.03 mGy in head (LAT), 0.75, 0.65 and 0.36 mGy in chest (PA), 1.81, 1.26 and 0.88 mGy in chest (LAT), 4.37, 3.77 and 2.15 mGy in abdomen (AP), 3.73, 3.56 and 2.75 mGy in pelvis (AP), 5.49, 5.84 and 4.17 mGy in lumbar (AP), 12.01, 9.37 and 6.82 mGy in lumbar (LAT), 4.53, 3.65 and 2.49 mGy in thoracic vertebra (AP), and 6.91, 6.43 and 4.15 Gy in thoracic vertebra (LAT). Conclusions Entrance surface dose caused by radiography examination varies dependent on different exposure locations. Entrance surface doses caused by digital radiography are all lower than by screen-film radiography; those caused by digital radiography are lower than by computed radiography, except for thoracic vertebra (AP). In all examinations, no difference of statistical significance is found between CR and screen-film radiography in entrance surface dose.
[Key words] Screen-film radiography     Computed radiography (CR)     Digital radiography (DR)     Entrance surface dose (ESD)     Diagnostic reference level    

联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)指出,医疗照射是全世界公众所受最大的、并且不断增加的人工电离辐射照射来源[1-2]。医用X射线诊断是医疗照射的最主要来源[3]。医用X射线诊断中的X射线摄影设备主要分为屏片X射线摄影设备、计算机X射线摄影(CR)设备和数字X射线摄影(DR)设备, 近年来随着计算机技术的发展,DR、CR设备逐步取代了屏片摄影设备,受检者剂量的评估和优化成为国际上医疗照射辐射防护的热点,不同国家相继开展了数字摄影致受检者剂量的相关研究[4-5]

受检者剂量测量对辐射防护和质量保证计划至关重要,表征X射线摄影程序中受检者接受剂量的最合适剂量学指标是入射体表剂量(ESD)[6]。为了比较不同类型摄影设备进行诊断时受检者接受的剂量,掌握我国X射线摄影医疗照射现状及趋势,为制定适合我国国民体质特征的X射线摄影诊断参考水平提供参考数据,本研究对全国部分省市不同设备类型的X射线摄影中受检者ESD进行了调查。

材料与方法

1.调查对象:按照《医用辐射危害评价与控制技术研究》实施方案要求,共在全国15个省的不同级别医疗机构开展X射线摄影受检者剂量调查。项目中的省级监测单位在监测医院中随机挑选合适的受检者。要求受检者选择年龄在20~70岁,男性体重在55~80 kg,女性体重在50~70 kg。监测部位包括头颅、胸部的后前位(PA)和侧位(LAT),腹部、骨盆、腰椎、胸椎的前后位(AP)和腰椎、胸椎的LAT等。

2.元件和仪器:选用LiF(Mg,Cu,P)热释光探测器(TLD),规格为直径4.5 mm、厚0.8 mm的圆片。筛选分散性 < 5%的TLD,3片TLD元件为1个剂量计,由黑纸包裹,以减少探测器对受检者影像质量的影响。每个剂量计内的TLD元件不能重叠。

3.测量方法:在受检者体表射线主射野内布放2个热释光剂量计,记录实验中受检者实际的曝光参数。照射结束后回收TLD采用热释光剂量仪进行测量并处理数据,计算受检者ESD。每台设备同一照射部位的受检者不少于10例,取该台设备同一摄影体位多例受检者的平均剂量作为该设备剂量[7]

4.质量控制:由中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所(下称组织单位)统一制定项目实施方案。为保证监测数据的前后一致,要求使用同一批次的TLD,在特殊情况下中途更换TLD元件的批次,必须重新进行刻度。组织单位开展TLD盲样质量控制比对,要求结果合格,以保证受检者ESD测量的准确性。各监测单位的TLD由组织单位统一刻度,分别用80、100和120 kV的诊断X射线ESD标准辐射场照射3条标准曲线,每种标准刻度曲线的量值范围均为:0.10、0.20、0.50、1.00、3.00、5.00、10.00、20.00、30.00、50.00 mGy共10个剂量点,TLD照射的ESD标准值的扩展不确定度为5.0%(k=2)[8]

5.统计学处理:使用Stata 12.0软件,按照上述所有监测部位,对DR、CR和屏片摄影3类设备的受检者入射体表剂量分别进行Kruskal-Wallis秩和检验,观察3类设备所致受检者ESD差异。P < 0.05为差异有统计学意义。

结果

1. X射线摄影调查例数:本研究共在全国15个省的342家医疗机构开展X射线摄影受检者剂量调查,其中三级医院105家,二级医院128家,一级及其他医院共109家。共调查了19 975例有效的受检者ESD,其中屏片X射线摄影5 330例,CR摄影3 284例,DR摄影11 361例。共调查X射线摄影设备1 813台次,其中屏片X射线摄影设备500台次,CR设备304台次,DR设备1 009台次。表 1列出了全国开展调查的地区X射线摄影ESD受检者检查例数及设备数。

表 1 各省开展X射线摄影受检者入射体表剂量调查例数及设备数 Table 1 Patients entrance surface dose and number of equipment in provinces involved

2. X射线摄影受检者剂量:不同X射线摄影设备照射参数调查结果列于表 2。不同X射线摄影设备致受检者ESD的平均值及第75百分位数(P75)列于表 3。由表 3可见,不同照射部位X射线诊断致受检者ESD有较大的差异,其中,屏片X射线摄影腰椎LAT位所致受检者ESD最大(12.01 mGy),DR摄影胸部PA位致受检者ESD最小(0.36 mGy)。

表 2 不同X射线摄影设备照射参数比较(x±s) Table 2 Comparison of exposure parameters for different types of radiographic equipment(x±s)

表 3 不同X射线摄影设备致受检者入射体表剂量调查结果(mGy) Table 3 Patients entrance surface dose caused by different radiographic equipment(mGy)

3.与“九五”期间调查结果比较:本次研究结果与我国“九五”期间全国医疗照射剂量调查结果[9]比较列于表 4。“九五”期间我国摄影设备均是屏片摄影设备,从表 4可以看出,本次屏片摄影受检者剂

表 4 不同类型X射线摄影设备致受检者剂量与“九五”调查结果比较(mGy) Table 4 Comparison between the dose of different types of radiographic equipment and the "Ninth Five-Year" survey results(mGy)

讨论

从此次全国调查的设备台数可以看到,随着放射诊断技术不断地发展,数字X射线摄影已经逐步取代了屏片X射线摄影,部分地区CR台数较少,经济发达地区的医院中DR已经基本全面取代了CR和屏片摄影。特别是头颅和胸椎这两个部位的影像诊断,大部分医院已不采用X射线摄影,而采用CT诊断检查。调查这两个部位的受检者受照剂量比较困难,需消耗大量的人力成本和时间成本,本研究中部分头颅X射线摄影采集的数据为头颈部检查受检者数据。

本研究中屏片摄影中受检者ESD分布最宽,DR摄影剂量分布最窄,其原因可能是屏片摄影和CR摄影这两类系统并没有全部配备自动曝光控制(AEC)组件或者系统改造后未重新校准AEC系统[4]。不同放射科技师使用的曝光参数差异较大导致受检者剂量分布较大。而DR多采用AEC曝光,可以很好地控制ESD。从统计结果也可以看到,DR设备剂量低于屏片设备;除胸椎(AP)外,DR剂量低于CR剂量;不同体位的CR和屏片的剂量差异均无统计学意义。

本研究调查结果可以看出,屏片成像方式的剂量比“九五”期间普遍要高,其原因可能是因为当时全国普遍使用屏片系统,各个大型医院是构成当年调查数据的单位,大医院的质量控制和辐射剂量优化意识较高,暗室冲洗胶片的药水使用规范、加上成像设备较为先进、屏片系统大都为高速增感屏和胶片,而现阶段,大医院普遍使用数字成像设备代替了胶片成像设备,使用屏片成像系统的大部分是最基层的医院,各个方面都比较落后,导致受检者的剂量高。

放射诊断剂量指导水平(诊断参考水平)通常是由大规模调查的不同医疗机构不同设备所致受检者剂量,然后取设备剂量分布的某一百分位数剂量值作为诊断参考水平,国际上通常采用第75百分位数[10-11]。我国的GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》[12]中规定的典型成年受检者X射线摄影的剂量指导水平,但是其数据为等效引用1996年国际原子能机构(IAEA)的115号出版物[13],其数据为20世纪欧美典型成年受检者接受屏片X射线摄影所致的入射体表剂量。但是通常认为中国典型成人体型要小于欧美人。受检者剂量与设备的输出量、常用曝光参数、自动曝光设置等多方因素有关[14],因此,对放射科的工作人员进行相关辐射防护最优化的教育和培训至关重要[15]。对于临床X射线摄影设备,每年应该依据我国不同类型X射线摄影设备的质量控制检测规范(WS 76-2017、WS 520-2017、WS 521-2017)[16-18], 加强X射线诊断设备的质量控制检测, 确保各项指标满足标准要求。

测量ESD的方法有TLD法,剂量仪结合照射参数推算法,以及剂量面积乘积(DAP)法[6, 14], 后两种方法需要登记临床受检者体厚、X射线野、焦皮距等临床不易获得且误差较大的参数,因此使用TLD直接测试受检者体表的剂量数据更加准确,但也最繁琐。今后的大范围受检者剂量调查将重点关注使用临床较为容易实现的方法。

我国上一次的大规模剂量调查只给出了屏片摄影剂量的平均值,并没有给出第75百分位数[8]。此次调查覆盖了我国15个省市不同级别医疗机构使用数字和屏片设备开展X射线摄影时受检者接受的入射体表剂量,首次获得了我国CR、DR摄影中受检者剂量数据,并初步给出了第75百分位数的水平,反映了当前我国X射线摄影致受检者剂量水平,有助于建立国家受检者剂量数据库,对修制订我国放射防护标准,制定适合我国国民体质特征的X射线摄影剂量指导水平提供了基础数据。

利益冲突
作者贡献声明 徐辉负责论文的撰写、数据的采集和统计学处理;岳保荣、尉可道负责数据的审核;王建超、范瑶华参与课题设计和方案制定
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