联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)报告指出,医疗照射已逐渐成为全世界公众所受的最大的,同时又是不断增加的电离辐射照射来源,其中CT检查所致人均年有效剂量已到1.5 mSv[1]。国际放射防护委员会(ICRP)第87号出版物指出:CT已迅速成为全世界一种最重要的X射线检查类型,CT检查可能使患者受到相对高的剂量,所致组织吸收剂量(10~100 mGy)接近或超过已知增加癌症概率的水平[2]。同时亦有统计表明,CT为医疗诊断照射所致集体有效剂量的34%[3]。CT所致受检者辐射剂量的迅速增加和罹患癌症的潜在概率已成为国际放射医学、辐射防护与剂量学等相关领域学科共同关注的热点问题。河南省CT设备从1998年底287台增加至2016年底1 141台,增加了近4倍。CT检查频度由1998年15.55人次/千人口增加至2016年285人次/千人口,增长了18倍[4]。设备类型由原先的轴向断层扫描发展成多层螺旋扫描占主导地位。因此,随着设备的更新,检查技术的日益进步以及医疗照射防护监督管理的不断加强,尤其是临床放射工作人员防护意识、观念和技术素质的不断提高,迫切需要适时修订更新适用于我国、我省实际情况的放射诊断医疗照射参考(指导)水平,才能真正促进实现医疗照射防护最优化。
为了解河南省CT检查所致儿童和成人受检者剂量水平,优化资源配置,控制和降低受检者的受照剂量,本研究采用分层配额抽样调查的方法,主要从CT设备医学影像系统直接采集获取受检者相关扫描信息,进而对河南省CT主要检查类型所致受检者剂量水平进行估算与评价。
资料与方法1.调查对象:参照《2016年河南省国民经济和社会发展统计公报》[5],按人口GDP水平高低和地理位置的差异,综合考虑被调查医疗机构的依从性,采用分层配额抽样方法选取河南省郑州、信阳、周口、许昌、南阳、平顶山、新乡7个地市(占总地市数的39%,其中郑州、新乡、许昌代表河南省中北部地区,周口、平顶山分别代表河南省东西部地区、信阳和南阳代表河南南部地区)30家医疗机构共计31台CT进行调查(每家医疗机构至少选取1台CT设备)。抽样调查样本医院性质包括公立医院和私营医院,类型包括综合性医院、中医医院、肿瘤医院、妇幼保健院、体检机构、基层卫生院等,设备品牌包括美国通用电气公司、德国西门子、荷兰飞利浦、日本东芝、沈阳东软、上海联影,抽样具有一定的代表性。
本课题组对河南省2016年CT检查频度调查结果显示,头部、胸部、腹部、脊柱检查分别占CT各类检查总数的30.4%、32.9%、17.4%、8.0%,共计88.7%[4]。同时考虑,儿童受检者比成人对X射线更为敏感,更应作为辐射剂量评估的重点。因此本研究每台CT按儿童头部、胸部、腹部3个检查部位,成人按头部、胸部、腹部、脊柱4个检查部位以及儿童0~1岁、>1~5岁、>5~10岁、>10~15岁、成人>15岁5个年龄组进行划分,共分为16个组,每组采用简单随机抽样方法至少选取5~10例受检者,不对受检者体型、扫描方式(平扫或增强扫描)进行限制。存在多个序列时统一按1次进行记录。
2.调查方法与内容:采用从CT设备的医学影像系统直接采集受检者实际接受的相关扫描信息的方法。调查内容包括受检者基本信息如年龄、性别、检查类型等;设备基本信息包括生产厂家、型号等;扫描条件包括管电压(kVp)、曝光量(mAs)、螺距因子(Pitch)、扫描长度(L);剂量学参数包括加权CT剂量指数(CTDIw)或容积CT剂量指数(CTDIvol)以及剂量长度乘积(DLP)等参数。
受检者有效剂量(E)可以由各类型检查的剂量长度乘积(DLP)值与其相应的转换因子(k)相乘求得[2, 6-7], 公式为E=k·DLP。若现场无法直接读取DLP值时,用相应的CTDIvol与L相乘求得,公式为DLP=CTDIvol×L。若现场记录的是CTDIw,则用公式CTDIvol=CTDIw/Pitch计算。
3.质量控制措施:召开所选取医疗机构相关负责人动员会,宣讲剂量调查的目的和意义,讲解调查方案和研究方法,布置调查任务,争取相关人员最大的配合。调查前对现场调查人员进行规范化培训;要求原始记录清晰,对现场调取的剂量报告进行拍照保存。调查过程中对开展调查情况进行督导,协助调查人员解决调查当中出现的问题。对调查数据进行整理审核,对出现逻辑错误或有遗漏的数据及时核实。
4.统计学处理:使用SPSS 22.0软件分析CT剂量调查结果,计算x ± s、75%分位值等统计学指标。
结果1.调查基本情况:本次调查样本涉及河南省7个地市共计30家医疗机构,其中三级医院14家,包括1家儿童医院、1家妇幼保健医院、1家肿瘤医院和两家中医院和9家综合医院,二级医院14家,包括1家妇幼保健院,1家肿瘤医院、两家中医院和10家综合医院,一级及以下医院两家,其中1家为体检机构,1家综合医院。三级医院占全部医院的46.7%,二级医院占46.7%,一级医院以下医院占6.6%。本次共调查31台CT设备,其中美国通用电气公司8台,德国西门子股份公司9台,荷兰皇家飞利浦电子公司9台,日本东芝株式会社2台,沈阳东软集团股份有限公司2台,上海联影医疗科技有限公司1台,分别占总调查设备的25.8%、29.0%、29.0%、6.5%、6.5%和3.2%。本次调查受检者共1 113例,其中儿童(0~15岁)432例,成人(>15岁)681例,头部、胸部、腹部和脊柱检查分别为313、324、329和147例。
2. CT主要检查类型主要扫描参数分析:表 1汇总了本次调查儿童和成人主要检查类型所用主要扫描参数。由表 1可见,不同年龄组受检者和不同检查类型,CT检查所使用的管电压变化范围相对较小(均值在112~123 kV),但曝光量、螺距因子和扫描长度因受检者年龄、个体差异以及检查类型的不同而存在较大的变化。就平均值而言,儿童头部扫描(除0~1岁年龄组)以及成人的头部、腹部和脊柱扫描所用的曝光量均>200 mAs,成人头部扫描甚至达到285 mAs。头部扫描所用的螺距因子较小,为0.65~0.78,胸腹部扫描所用的螺距因子接近1.0,或>1.0。扫描长度因检查类型的不同而不同,且同一类型因其诊断目的要求的不同而差异较大,其中脊柱中椎间盘的扫描长度最短。
3. CT检查的CTDIw和DLP值分析:表 2汇总了本次调查CT检查主要检查类型CTDIw和DLP值。由表 2可见,不同检查类型的CTDIw无论均值还是75%分位值都有较大差异,就本次调查而言,无论对于成人还是儿童,头部检查CTDIw值最大,胸部检查的CTDIw值最小,成人各类CT检查的CTDIw均高于相应的儿童检查。对于本次调查,DLP均值的变化范围和标准差较大,不同检查类型DLP值差异较大,无论对于成人还是儿童,头部检查DLP值最大。儿童胸部检查DLP值最小,成人脊柱检查DLP值最小。成人各类CT检查的DLP均高于相应的儿童检查。
4. CT检查所致儿童和成人受检者的有效剂量:表 3针对各年龄段主要检查类型计算出受检者所受有效剂量水平的典型值。由表 3可见,儿童各年龄组及成人组腹部检查所致受检者有效剂量最大,胸部次之,头部最小。儿童0~1岁组CT头部、胸部、腹部检查所致受检者有效剂量较其他组高。
讨论
本次调查结果显示,儿童0~1岁组头部CTDIw的75%分位值高于Shrimpton等[8] 2005年研究结果(28 mGy),其余各年龄组头部和胸部CTDIw的75%分位值均低于Shrimpton等[8] 2005年的研究结果。各年龄组头部DLP的75%分位值均高于Shrimpton等[8] 2005年儿童患者诊断参考水平,胸部DLP的75%分位值均低于其儿童患者诊断参考水平。估算结果显示,河南省儿童0~1岁年龄组儿童有效剂量高于其他年龄组儿童,头部和腹部高于成年人。各年龄组儿童受检者头部有效剂量明显高于英国[9]和欧洲[10]相应年龄阶段受检者有效剂量(英国0~1岁、5岁组、10岁组儿童头部有效剂量分别为2.5、1.5、1.6 mSv;欧洲0~1岁、5岁组分别为2.0、1.5 mSv),最高可达2.6倍。路鹤晴等[11] 2008年的研究结果显示,采用笔形电离室检测的方法,头部常规CT扫描中,0~1岁、5岁、10岁组儿童受到的有效剂量分别为2.2、1.3、1.1 mSv,在胸部常规扫描中,0~1岁、5岁、10岁组儿童受到的有效剂量分别为5.3、3.1、3.4 mSv。本研究与其相比,除>10~15岁儿童胸部检查外,其余各年龄组头部和胸部有效剂量均较高,最高可达2.4倍。对于成人CT扫描,头部CTDIw值略高于我国基本标准推荐的成年受检者CT检查头部的剂量指导水平。成人腹部和脊柱(大部分为腰椎)的CTDIw值均明显低于相应的剂量指导水平[12]。成人头部和胸部检查DLP第75%分位值均明显低于英国、欧洲推荐的诊断参考水平,但高于国际原子能机构(IAEA)相关研究数据,成人腹部检查DLP第75%分位值略高于英国推荐的诊断参考水平,但低于欧洲推荐的诊断参考水平和IAEA相关研究数据[9-10, 13]。与2014年北京市报道的数据[14]比较,头部和胸部结果略高,相差7%以内,但腹部结果比其低近17%。与2018年广东的研究数据[15]比较,河南省成人CT检查头部、胸部、腹部DLP分别比其低10%、7%和36%。估算结果显示,河南省成人受检者头部、胸部、腹部CT检查所致有效剂量分别为1.72、7.07和8.57 mSv,均小于英国相应检查类型所致受检者有效剂量(头部、胸部、腹部分别为2、8、10 mSv[9])。
本研究CT受检者剂量调查结果与各国机构的参考水平值及国内近期报道值相比有高有低,尤其儿童各年龄组头部、胸部有效剂量大部分比较高,分析原因:①扫描条件的差异。扫描条件通常与受检者身高、年龄、体型等个人因素、检查目的、设备操作者的习惯和优化技术设定有关。调查发现,部分综合医院CT操作人员进行儿童检查时使用与成人相同的扫描条件,导致儿童受照剂量明显增高。根据ICRP 1997年提出的X射线防护原则[16]:提高kV可提高图像的分辨率,降低图像的噪声,但受检者剂量与kV的幂指数成正比。因此在CT扫描时应选择合适的kV。受检者剂量和mAs呈线性关系,而mAs主要影响图像信噪比,应在满足临床诊断的情况下尽可能降低mAs。螺距与患者受照剂量成反比,在扫描长度一定的情况下增加螺距可降低受检者剂量,而增加螺距会使图像沿z轴方向的空间分辨率下降,增加病灶的漏检率,因此对于螺距的选择应适当。本研究结果表明,我省儿童CT扫描条件应做进一步优化,应严格遵循儿童CT检查适应征,合理选择CT扫描参数,限制扫描长度范围,选择低剂量优化技术,减少同一区域的重复扫描,尽可能降低儿童受到的辐射剂量。②CT设备间的差异。例如宝石CT成像速度比传统CT提高100倍,心脏成像细节提高47%,心脏成像剂量最多降低83%[17]。设备之间性能、质量管理、操作人员的应用等方面的不同,将导致辐射剂量较大的差异。③受检者剂量估算方法的不同。目前使用较多的3种估算受检者剂量的方法:一种为本调查所采用DLP估算有效剂量的模式,一种是用蒙特卡罗方法估算器官和组织剂量的模式,一种为仿真模体内布放探测器的测量方法。调查中绝大多数CT设备已具备剂量报告功能临床操作人员可实时掌握CT的辐射剂量学特征和所致受检者剂量,更有利于促进开展CT检查的医疗照射的防护[18],此种方法更为简单便捷,但会存在一定的不确定度。
由于客观条件的限制,本研究存在一定的局限性:①本次调查采取分层配额抽样研究,会存在一定的抽样误差。②儿童CT受检者剂量调查样本量较少,主要集中在妇幼医院,由此可能造成一定的误差。③选取的扫描类型不够细化,如头部扫描包括头颅、耳道、眼部、副鼻窦等,脊柱包括颈椎、胸椎、腰椎、椎间盘等,扫描部位的差异会造成扫描条件,特别是扫描长度的差异较大,因此导致有效剂量的误差。
针对本次调查的局限性,本省将在本次调查研究的基础上进一步扩大调查范围,细化扫描类型,增加对CT扫描的正当性、阳性率的调查,特别细化对儿童CT扫描的研究,探索CT检查所致受检者剂量的估算模式,进一步研究CT检查对人群的剂量负担,为制订典型剂量指导水平与放射诊疗最优化提供数据支持。
致谢 本研究受医疗照射辐射防护与质量控制(131031110000150002)项目支持
利益冲突 文章作者声明不存在学术纷争,且其他作者对发表情况均已知情;不存在与他人的经济利益或非经济利益冲突
作者贡献声明 赵艳芳负责数据整理、统计分析和论文撰写;楚彩芳负责数据收集和整理;张钦富负责组织协调、技术指导;程晓军负责论文修改;李永兴、罗晓芳负责数据收集、现场调查;董柄臣负责数据收集和整理;武丽负责数据整理
[1] |
United Nations Scientific Committee on Effects of Atomic Radiation. UNSCEAR 2008 report. Sources and effects of ionizing radiation[R]. New York: United Nations, 2010.
|
[2] |
International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 87.Managing patient dose in computed tomography[R]. Oxford: Pergamon Press, 2006.
|
[3] |
United Nations Scientific Committee on Effects of Atomic Radiation. UNSCEAR 2000 report to the general assembly with annexes. Sources and effects of ionizing radiation medical radiation exposure, annexe D[R]. New York: United Nations, 2000.
|
[4] |
赵艳芳, 楚彩芳, 张钦富, 等. 河南省医用X射线诊断应用频度调查[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2019, 39(5): 344-351. Zhao YF, Chu CF, Zhang QF, et al. Survey on frequency of medical X-ray diagnosis in Henan province[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2019, 39(5): 344-351. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2019.05.005 |
[5] |
河南省统计局. 2016年河南省国民经济和社会发展统计公报[Z].2017. National Bureau of Statistics of Henan. Statistical bulletin for national economic and social development in Henan province in 2016[Z]. 2017. |
[6] |
Nickoloff EL, Alderson PO. Radiation exposures to patients from CT:reality, public perception, and policy[J]. AJR Am J Roentgenol, 2001, 177(2): 285-287. DOI:10.2214/ajr.177.2.1770285 |
[7] |
National Radiological Protection Board. NRPB-PE/1/2004.Assessment of patient dose in CT[R]. Chilton: NRPB, 2004.
|
[8] |
Shrimpton PC, Hillier MC, Lewis MA. Doses from computed tomography(CT)examinations in the UK-2003 review(NRPB-W67)[R].Oxon: National Radiological Protection Board, 2005.
|
[9] |
Shrimpton PC, Hillier MC, Lewis MA, et al. National survey of doses from CT in the UK:2003[J]. Br J Radiol, 2006, 79(948): 968-980. DOI:10.1259/bjr/93277434 |
[10] |
European Commission. FIGMCT 2000-20078-CT-TIP. European guidelines for multislice computed tomography[R].Luxembourg: European Commission, 2004.
|
[11] |
路鹤晴, 朱国英, 卓维海, 等. 单层与多层螺旋CT所致儿童受检者辐射剂量研究[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2008, 28(3): 281-285. Lu HQ, Zhu GY, Zhuo WH, et al. Study on children patient dose in single-detector and multi-detector row helical computed tomography[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2008, 28(3): 281-285. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2008.03.027 |
[12] |
国家质量监督检验检疫总局.GB 18871-2002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. General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China. GB 18871-2002 Basic standards for protection against ionizing radiation and for the safety of radiation sources[S]. Beijing: Standards press of China, 2003. |
[13] |
中华人民共和国卫生部. GBZ 165-2012 X射线计算机断层摄影放射防护要求[S].北京: 中国标准出版社, 2012. Ministry of Health of the People's Republic of China. GBZ 165-2012 Radiological protection requirements for X-ray computed tomography[S]. Beijing: Standards Press of China, 2012. |
[14] |
娄云, 王宏芳, 万玲, 等. 北京市放射诊断受检者剂量调查与分析[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2014, 34(9): 692-695. Lou Y, Wang HF, Wan L, et al. Investigation and analysis of patient dose levels from diagnostic radiology in Beijing[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2014, 34(9): 692-695. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2014.09.013 |
[15] |
谭展, 邹剑明, 黄伟旭, 等. 广东省MDCT机所致受检者剂量水平初探[J]. 中国辐射卫生, 2018, 27(5): 465-467, 471. Tan Z, Zou JM, Huang WX, et al. A preliminary study on the radiation dose levels due to MDCT examination in Guangdong province[J]. Chin J Radiol Health, 2018, 27(5): 465-467, 471. DOI:10.13491/j.issn.1004-714x.2018.05.012 |
[16] |
Pierce DA, Preston DL. Radiation-related cancer risks at low doses among atomic bomb survivors[J]. Radiat Res, 2000, 154(2): 178-186. DOI:10.1667/0033-7587(2000)154[0178:rrcral]2.0.co;2 |
[17] |
黄桂玲, 孙戈新, 刘剑平. 心脏CT成像低辐射剂量技术的进展[J]. 中国老年学杂志, 2010, 30(14): 2081-2083. Huang GL, Sun GX, Liu JP. Advances in low-dose cardiac CT imaging[J]. Chin J Gerontol, 2010, 30(14): 2081-2083. DOI:10.3969/j.issn.1005-9202.2010.14.076 |
[18] |
高林峰, 郑钧正, 卓维海, 等. 医用X射线CT主要检查类型所致成年受检者剂量研究[J]. 辐射防护, 2013, 33(2): 74-81. Gao LF, Zheng JZ, Zhuo WH, et al. Research on the radiation doses to adults receiving from main types of medical X-ray CT examinations[J]. Radiat Prot, 2013, 33(2): 74-81. |