随着医学的发展,CT对疾病诊断和治疗方案实施时的定位等应用越来越广泛,但其带来临床医学价值的同时,也存在辐射对健康的潜在危害,如何在医学影像价值与辐射剂量之间找到平衡,是医学影像工作者长期关注的话题。
Radimetrics系统由德国拜耳公司开发,通过大数据形式对辐射剂量、造影剂等进行分析,来评估患者接受X射线与造影剂剂量等情况。我们利用该系统对头颅、胸部、腹部、盆腔CT检查患者辐射剂量进行分析,评估我院CT扫描方案是否满足辐射防护上的要求。
1 资料与方法 1.1 一般资料选取2015年1月至2016年10月在我院行头颅、胸部、腹部、盆腔CT检查的患者3980例,其中,男性1963例、女性2017例,年龄18~78岁、平均(50.41±6.12)岁。其中行头颅检查者1010例(头颅组:平扫684例、增强扫描326例);行胸部检查者1123例(胸部组:平扫409例、增强扫描714例);行腹部检查者1032例(腹部组:平扫404例、增强628例);行盆腔检查者815例(盆腔组:平扫308例、增强扫描507例)。本研究经过我院医学伦理委员会的同意,所有受检者均在检查前签署了知情同意书。
1.2 仪器与方法德国Siemens Emotion 16排、日本Toshiba Aquilion 64排螺旋CT各一台,工作时间为08 : 00 : 00到21 : 00 : 00,实行二班倒,16排CT仪偏重平扫,64排CT仪偏重增强扫描。两台CT机均接受广东省医疗设备管理质控中心每年一次的状态和稳定性检测,主要是从10 cm范围CT剂量指数(CT dose index 100, CTDI100)、水的CT值、CT值均匀性、噪声、空间分辨率、密度分辨率、层厚偏差、CT值线性、床位移精度等方面进行检测,确保机器在合格状态下进行临床CT检查。
在扫描参数设定上,以满足临床诊断需要为前提条件,不能片面地以牺牲图像质量来降低辐射剂量,由扫描技术员、写片医师、审片医师三方采用三盲法,通过信噪比、对比度、分辨率、伪影、病灶检出等评价指标,对图像进行打分,分值为1~10。16排与64排CT的管电压分别为120、110 kV,管电流采用自动毫安调节技术,层厚1 mm,平扫与增强扫描参数相同。(1)头颅CT从第二颈椎往上扫到颅顶,增强扫描在平扫基础上,注射造影剂后50~60 s扫静脉期,螺距为1。(2)胸部CT从肺底下2 cm一直往上扫到肺尖,增强扫描在平扫基础上,注射造影剂后45~55 s扫静脉期,螺距为1.5。(3)腹部CT从右侧肝顶上2 cm往下扫到右肾底2 cm,增强扫描在平扫基础上,注射造影剂后30~35 s扫动脉期,60~70 s扫静脉期,螺距为1.5。(4)盆腔CT从髂前上棘往下扫到耻骨联合下3 cm,增强扫描在平扫基础上,注射造影剂后70 ~ 85 s扫静脉期,螺距为1.5。
所有原始扫描数据自动上传到Radimetrics平台,由该系统生成不同机型下不同受检部位敏感组织的辐射剂量的各项数据报告书。辐射敏感性是指机体对电离辐射的抵抗能力,即随着时间快慢对辐射产生反应的强弱程度,辐射敏感性高的组织容易受损伤。人体高敏感组织主要有淋巴、性腺、胸腺、骨髓、胚胎组织、唾液腺、晶状体、甲状腺等。在Radimetrics中,能显示辐射剂量的敏感组织主要有红骨髓、唾液腺、甲状腺、睾丸、卵巢等。
1.3 统计学分析采用SPSS 17.0统计学软件,对同组辐射剂量样本,剔除最高、最低的一部分(5%),其余95%样本作为有效研究对象,求出中位值,进一步对不同部位中同一敏感器官的有效样本辐射剂量、不同机型中同一器官有效样本辐射剂量进行t检验,原始数据均符合正态分布。P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结果头颅平扫剂量约2.31 mSv,增强约4.58 mSv,敏感器官剂量红骨髓>唾液腺>甲状腺>睾丸(卵巢);胸部平扫剂量约4.82 mSv,增强约9.58 mSv,敏感器官剂量红骨髓>甲状腺>唾液腺>睾丸(卵巢);腹部平扫剂量约3.65 mSv,增强约10.51 mSv,敏感器官剂量红骨髓>甲状腺>睾丸(卵巢)>唾液腺;盆腔平扫剂量约4.48 mSv,增强约8.71 mSv,敏感器官剂量红骨髓>睾丸(卵巢)>甲状腺>唾液腺(表 1)。单期辐射剂量胸部>盆腔>腹部>头部,身体质量指数头部、胸部、腹部、盆腔无统计学差异,图像质量头部>盆腔>胸部>腹部(表 2);敏感器官越接近受检部位,接受的辐射剂量越大;越远离受检部位,辐射剂量越少(表 3)。在相同的扫描参数前提下,不同机型图像质量辐射剂量比有差异(表 4)。1010例头颅CT中(图 1),有27例辐射剂量超出了ICRP103报告书范围,占2.67%;1123例胸部CT中(图 2),有19例辐射剂量超出了ICRP103报告书范围,占1.69%;1032例腹部CT中(图 3),有24例辐射剂量超出了ICRP103报告书范围,占2.33%;815例盆腔CT中(图 4),有10例辐射剂量超出了ICRP103报告书范围,占1.23%。
医疗照射是人工照射的主要来源。螺旋CT可对病变部位逐层分解,成像快且清晰度高,临床价值已被广泛认可,但受检者接受的辐射剂量大,而人体受到一定剂量的辐射后,可能产生各种有害健康的效应。
国际放射防护委员会在2007年推出《国际放射防护委员会2007建议书》,即ICRP第103号出版物,简称ICRP103,系统阐述了医疗照射的范围、正当性、有效剂量、潜在照射控制等。ICRP103定义了能达到诊断要求的CT图像,受检部位所能接受最低辐射剂量作为ICRP103的下限值;在增加辐射剂量,图像质量不断改善的过程中,将持续增加辐射剂量直至图像质量不但得不到改善,甚至有下降趋势时的辐射剂量作为ICRP103的上限值。只要辐射剂量处于ICRP下限值与上限值的范围内,就被认为是合理的,符合辐射防护的要求。
Radimetrics是一款能有效统计辐射剂量的系统平台,可以统计同一受检者在不同时期接受CT辐射剂量的情况、同种扫描方案所有受检者辐射剂量情况、同一受检者不同机型辐射剂量情况等,并可以生成Excel报表,进行统计学分析处理。它通过提取CT机生成的dose文件(包括身体质量指数、管电压、管电流、扫描野、层厚、层间距、螺距、旋转时间等信息),通过加工,生成各种类型辐射剂量报表,其ICRP103报告书既可通过红、橙、绿颜色来表示该次检查是否符合辐射防护要求(红色表示已超标,不符合辐射防护;橙色表示即将超标;绿色表示符合辐射防护要求),还可以通过描绘该次检查辐射剂量的上、下限范围的曲线图,看这次检查是否在范围内。我们可以通过这些数据,来评估CT检查方案的合理性。
喻建军等[1]在头颅16排螺旋CT检查中发现,管电压为120 kV,管电流为200 mA时,辐射剂量为35.47 mGy,一旦降低管电压10 kV,辐射剂量显著下降。在Radimetrics评估系统中,头颅CT平扫辐射剂量95%可信区间为1.93~2.78 mSv,全部患者辐射剂量中位值为2.31 mSv;头颅CT增强扫描辐射剂量95%可信区间为4.35~4.90 mSv,全部患者辐射剂量中位值为4.58 mSv,与Mulkens等[2]的研究结果较接近,处于ICRP103曲线图中点偏右,多数病例处于ICRP103报告书范围内,只有2.67%超出,主要原因在于外伤和不清醒患者较多,很难在患者保持静止的小段时间内完成扫描,为达到诊断要求,需重复扫描,使得头颅辐射剂量超标的比例高于胸部、腹部和盆腔。
李传旺等[3]在胸部64排CT检查中发现,管电压110 kV,管电流自动调节,平均辐射剂量为12.5 mGy。在本研究的Radimetrics评估系统中,胸部CT平扫辐射剂量95%可信区间为4.33~5.42 mSv,全部患者辐射剂量中位值为4.82 mSv;胸部CT增强扫描辐射剂量95%可信区间为9.01~11.02 mSv,全部患者辐射剂量中位值为9.58 mSv,与Nair等[4]及邹利光等[5]的研究结果较接近,处于ICRP103曲线图中点偏左,多数病例处于ICRP103报告书范围内,只有1.69%超出,主要原因在于患者的呼吸运动与心脏搏动使得定位范围不够,必须要进行补扫,导致辐射剂量增大,但超标的比例低于腹部,原因是胸部的呼吸运动幅度低于腹部。
Zamboni等[6]发现降低管电压可明显提高肝脏强化程度、增加肝脏正常组织与病变的对比度,还能降低辐射剂量。在本研究的Radimetrics评估系统中,腹部CT平扫辐射剂量95%可信区间为3.03~4.18 mSv,全部患者辐射剂量中位值为3.65 mSv;腹部CT增强扫描辐射剂量95%可信区间为9.15~13.23 mSv,全部患者辐射剂量中位值为10.51 mSv,与Yamamura等[7]及Schabel等[8]的报道结果较接近,处于ICRP曲线图中点偏右,多数病例处于ICRP103报告书范围内,只有2.33%超出,原因在于患者因呼吸运动定位范围不够,必须要进行补扫,使得辐射剂量增大,但超标的比例高于胸部,原因是腹部的呼吸运动幅度大于胸部。
陈锋等[9]在盆腔CT血管成像中发现,当管电流从250 mA降至100 mA时,辐射剂量明显降低,由8.7降至3.4 mSv时,图像质量变化不大。在本研究的Radimetrics评估系统中,盆腔CT平扫辐射剂量95%可信区间为3.91~5.08 mSv,全部患者辐射剂量中位值为4.48 mSv;盆腔CT增强扫描辐射剂量95%可信区间为7.23~10.12 mSv,全部患者辐射剂量中位值为8.71 mSv,与杨子峰等[10]的研究结果一致,处于ICRP103曲线图中点偏左,多数病例处于ICRP103报告书范围内,只有1.23%超显低于头颅、胸部和腹部CT,原因在于不合作患者数明显低于头颅CT的,盆腔受呼吸运动影响低于胸部、腹部。
对于红骨髓、唾液腺、甲状腺、睾丸或卵巢等敏感器官,当其越邻近检查部位时,受到的辐射剂量越大,越远离检查部位则受到的辐射剂量越小。以唾液腺为例,头颅CT检查时的辐射剂量最高,依次为胸部、腹部和盆腔;在睾丸或卵巢CT检查时,盆腔辐射剂量最高,依次为腹部、胸部和头颅。因此,在CT扫描时,应控制好扫描野,使用铅衣、铅围脖和铅围巾等个人防护用品对非检部位进行覆盖或包裹,避免邻近器官或组织受到射线伤害,特别是性腺、骨髓和淋巴组织等敏感组织。
从表 4结果中我们发现,不同CT机型产生的辐射剂量不一样,同部位在64排CT获取的图像质量要高于16排CT,但无统计学差异,而64排CT的辐射剂量却低于16排CT,因此我们有理由相信,在获得同等图像质量条件下,高端CT的辐射剂量低于低端CT。另外从表 1结果可以看出,在头颅、胸部和盆腔行增强CT扫描时的辐射剂量小于2倍平扫CT剂量;在腹部行增强CT扫描时的辐射剂量小于3倍平扫CT剂量,也就是说,平扫、动脉、静脉期的辐射剂量有微小差异,动脉期或静脉期的辐射剂量略低于平扫,可能与碘对比剂的K边缘效应有关。
我们发现,3980例CT受检者中,仅有80例超出ICRP103报告书范围,且多数是患者配合性差所造成的,说明目前使用的CT扫描方案是可行的,能达到辐射防护的要求。
Radimetrics软件通过大数据CT辐射剂量的分析,可以评估扫描方案的合理性,使患者在享受CT医学价值时,受到的辐射伤害降至最低水平。
利益冲突 本文由署名作者按以下贡献声明独立开展,不涉及任何利益冲突。
作者贡献声明 李伟负责命题的提出、设计,过程实施,数据获取、提供与分析,论文起草和修订;龙晚生负责提出具体观点和方法,过程实施,数据获取、提供与分析;张朝桐负责提出具体方法,过程实施,数据获取、提供;胡茂清、梁启堂和赖婵负责过程实施,数据获取、提供与分析。
[1] |
喻建军, 樊勤莲, 刘富广, 等.
16排螺旋CT头部扫描参数的优化[J]. 医学信息, 2016, 29(9): 363–364.
DOI:10.3969/j.issn.1006-1959.2016.09.288 Yu JJ, Fan QL, Liu FG, et al. Parameters optimization of head scan in 16 slice spiral CT[J]. Med Inf, 2016, 29(9): 363–364. DOI:10.3969/j.issn.1006-1959.2016.09.288 |
[2] | Mulkens TH, Marchal P, Daineffe S, et al. Comparison of low-dose with standard-dose multidetector CT in cervical spine trauma[J]. AJNR Am J Neuroradiol, 2007, 28(8): 1444–1450. DOI:10.3174/ajnr.A0608 |
[3] |
李传旺, 熊贤杭, 陈茶金, 等.
宝石能谱CT低剂量扫描对早期肺癌诊断的临床价值[J]. 中国现代医生, 2016, 54(22): 103–107.
Li CW, Xiong XH, Chen CJ, et al. Clinical value of gem energy spectrum CT low dose scanning in the diagnosis of early lung cancer[J]. Chin Modern Doctor, 2016, 54(22): 103–107. |
[4] | Nair A, Klusmann MJ, Jogeesvaran KH, et al. Revisions to the TNM staging of Non-Small cell lung cancer:rationale, clinicoradiologic implications, and persistent limitations[J]. Radiographics, 2011, 31(1): 215–238. DOI:10.1148/rg.311105039 |
[5] |
邹利光, 孙清荣, 刘卫金, 等.
多层螺旋CT肺容积与肺密度指标与肺通气功能的相关性[J]. 中国医学影像技术, 2008, 24(11): 1785–1788.
DOI:10.3321/j.issn:1003-3289.2008.11.034 Zou LG, Sun QR, Liu WJ, et al. Pulmonary density and pulmonary volume indices measured with MSCT:correlative study with pulmonary ventilation function test[J]. Chin J Med Imaging Technol, 2008, 24(11): 1785–1788. DOI:10.3321/j.issn:1003-3289.2008.11.034 |
[6] | Zamboni GA, Ambrosetti MC, Guariglia S, et al. Single-energy lowvoltage arterial phase MDCT scanning increases conspicuity of adenocarcinoma of the pancreas[J/OL]. Eur J Radiol, 2014, 83(3):e113-e117[2017-02-02]. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24447420. DOI:10.1016/j.ejrad.2013.12.022. |
[7] | Yamamura S, Oda S, Utsunomiya D, et al. Dynamic computed tomography of locally advanced pancreatic cancer:effect of low tube voltage and a hybrid iterative Reconstruction algorithm on image quality[J]. J Comput Assist Tomogr, 2013, 37(5): 790–796. DOI:10.1097/RCT.0b013e318296db2b |
[8] | Schabel C, Fenchel M, Schmidt B, et al. Clinical evaluation and potential radiation dose reduction of the novel sonogram affirmed iterative Reconstruction technique(SAFIRE) in abdominal computed tomography angiography[J]. Acad Radiol, 2013, 20(2): 165–172. DOI:10.1016/j.acra.2012.08.015 |
[9] |
陈锋, 潘旭红, 崔程凯, 等.
64层CT盆腔动脉成像质量及辐射剂量的研究[J]. 医学影像学杂志, 2014, 24(2): 279–282.
Chen F, Pan XH, Cui CK, et al. Optimized imaging quality and radiation dose for pelvic angiography using 64-slice CT[J]. J Med Imaging, 2014, 24(2): 279–282. |
[10] |
杨子峰, 王锡明, 唐军, 等.
结直肠癌T分期评估中双源CT个体化低剂量扫描可行性测试探讨[J]. 医学影像学杂志, 2012, 22(6): 941–945.
DOI:10.3969/j.issn.1006-9011.2012.06.024 Yang ZF, Wang XM, Tang J, et al. Feasibility investigation of individualized low-dose scan in evaluation of T-staging of colorectal cancer with dual-source computed tomography[J]. J Med Imaging, 2012, 22(6): 941–945. DOI:10.3969/j.issn.1006-9011.2012.06.024 |