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CT辐射剂量诊断参考水平专家共识

时间: 2018-03-27 【打印页面】 【关闭窗口

随着CT的广泛应用,电离辐射问题愈来愈受到关注,降低CT的辐射剂量是临床研究的热点问题,低辐射剂量CT检查是大势所趋。采用降低管电压、降低管电流、增加螺距等方法可以降低CT辐射剂量[1,2,3,4],但过度追求低辐射剂量势必会对图像质量产生影响。为了应对日益增加的CT检查而带来的累积高辐射剂量问题,进而平衡辐射剂量与图像质量间的关系,国际相关机构,如联合国原子辐射影响科学委员会、国际放射防护委员会(International Commission on Radiological Protection,ICRP)、国际原子能机构和WHO,通过合作来获得医疗辐射防护的循证医学证据,建立并使用CT辐射剂量诊断参考水平(diagnostic reference levels,DRL)以取得辐射剂量和图像质量间的最佳平衡。目前,建立DRL已成为CT辐射防护的普遍性需求。

2012年我国卫生部颁布的《X线计算机断层摄影放射防护要求》中,首次使用了DRL的概念[5],但公布的数据是利用模体测量后推导得出或总结国外调查的数据,无法反映我国CT检查辐射剂量分布的实际情况。2013年,中华人民共和国国家职业卫生标准(GBZ-130-2013)中进一步提出,应遵循辐射防护最优化的原则[6],在保证获得足够影像诊断信息的前提下尽可能降低受检者的辐射剂量。目前,我国仍缺少建立在大样本量数据基础上符合我国国情的DRL。中华医学会放射学分会质量管理与安全管理学组牵头组织相关专家,在汇总国内多中心CT辐射剂量研究数据的基础上,对国内外DRL研究的现状进行总结,对CT辐射剂量诊断参考水平达成了一致意见,旨在推进国内对DRL的推广和使用,从而最大限度地优化辐射剂量与图像质量的平衡,达到从人群层面降低CT辐射剂量的目的。

一、与DRL相关的辐射剂量术语

1CT剂量指数(CT dose indexCTDI):

表示沿Z轴方向产生1层图像的辐射剂量值,该值等于单次横断面扫描时轴面吸收剂量除以总X线束宽度,反映了CT机输出的相对辐射剂量水平。CTDI包括3个参数:CTDI100、加权CTDI(weighted CT dose index,CTDIw)和容积CTDI(volume CT dose index,CTDIvol)。CTDI100指CT的X线管旋转1周将平行于旋转轴(Z轴,垂直于断层平面)的剂量分布D(Z)沿Z轴从-50 mm到+50 mm积分除以层厚T与扫描断层数N的乘积之商,反映的是在标准甲基丙烯酸甲酯模体中测得某点空气中沉积的X线能量。CTDIw是电离辐射在辐射中心和边缘的加权平均值,即在辐射中心计算的CTDI值的1/3与在外围计算的CTDI值的2/3之和。CTDIw描述CT扫描某一断层平面上的平均剂量状况,反映多层连续扫描的平均剂量(螺距=1时),但对于不连续的多层扫描,CTDIw不能准确反映其平均剂量。CTDIvol描述多层螺旋CT在整个扫描容积范围内的平均辐射剂量,考虑了X线在Z轴方向上层面边缘产生的"尾部区域"。CTDIvol等于CTDIw与螺距的比值。

2.剂量长度乘积(dose length productDLP):

DLP为CTDIvol与扫描范围的乘积,反映一定扫描范围内的辐射剂量。CTDIvol相同的患者由于扫描范围不同,DLP不同。

3.体型特异性剂量估算值(size-specific dose estimateSSDE):

人体吸收剂量不仅与设备输出剂量有关,还与患者体型有关。美国医学物理学家协会第204号报告提出了SSDE的概念[7,8,9,10],即经过体型校正的患者吸收的CT辐射剂量,可通过体宽、体厚、有效直径通过查表或公式计算得到。SSDE消除了体型变化对辐射剂量的影响,对于评估儿童的辐射剂量尤为重要。但由此获得的SSDE仅考虑了体型大小,而忽略了身体组织成分的影响。2014年美国医学物理学家协会又提出了根据水等效直径计算的水等效SSDE的概念[11],该参数既考虑了不同组织的密度,又考虑了患者体型,比SSDE更精确,尤其适用于胸部CT[12,13]。

4.吸收剂量及有效剂量(effective doseED):

吸收剂量是X线沉积在受检者单位质量组织或器官内的能量。ED指当所考虑的效应是随机性效应(如辐射诱发的癌症等)时,在全身非均匀照射的情况下,人体所有组织或器官当量剂量的加权总和。螺旋CT的ED是DLP与扫描组织特定的转换系数(k)的乘积[14]。

二、低辐射剂量CT研究

降低管电压或管电流、增加螺距、新型探测器材料及图像重建算法均可有效降低辐射剂量[1,2,3,4],联合使用不同方法能使CT扫描辐射剂量进一步降低[15,16,17,18,19]。低辐射剂量胸部CT检查已用于肺癌筛查中。标准体型患者多层CT全肺扫描ED的参考值上限为9.1 mSv[20],我国《低剂量螺旋CT肺癌筛查专家共识》中推荐采用管电压120 kVp、有效管电流30~50 mAs的扫描参数[21],联合使用迭代重建算法可将ED降低至0.6~1.5 mSv。肺癌CT筛查联合使用基于模型的迭代重组算法、低管电压(100 kV)、低有效管电流(15 mAs)技术,ED可低至0.43 mSv[15]。

心血管领域降低CT辐射剂量的最主要方法是降低管电压,在联合应用迭代重建算法的前提下,管电压由120 kV降至90 kV,辐射剂量可降低60.6%,且对图像质量无明显影响[16]。在主动脉CT成像中,联合应用低管电压(70 kV)与迭代重建方法不仅降低了90%的辐射剂量,还减少了25%的对比剂用量[17]。低管电压(70 kV)、大螺距的冠状动脉CT成像能大幅降低辐射剂量至0.2 mSv,但对受检者的体型和心率有较严格的要求[18]。我国也在2016年出台了《心血管CT成像辐射剂量优化中国专家共识》,进一步规范了心血管CT成像辐射剂量优化的技术方案[22]。

鼻窦低辐射剂量(100 kV、40 mAs)CT扫描,与标准CT扫描方案(120 kV、100 mAs)相比,辐射剂量降低了22%,是接受内窥镜鼻窦手术患者最佳且最低的辐射剂量[19]。婴幼儿颅脑由于颅骨与脑组织的组织对比较好,适合采用低辐射剂量扫描方案。根据年龄与适应证调整扫描方案,可使辐射剂量降低约50%,较低年龄儿童辐射剂量降低更显著[23]。

三、CT辐射剂量DRL相关概念

为了在辐射剂量和图像质量间寻找最佳的平衡点,DRL的概念应运而生,DRL为在常规条件下某种特定检查程序对患者产生的辐射剂量水平[24]。DRL包括全国DRL、地区及机构DRL。全国DRL的确定基于对全国大规模受检者的剂量学调查,通常选取全国调查数据中典型患者辐射剂量分布的第75个百分位数作为全国DRL[25]。地区DRL为地区受检者辐射剂量分布的第75个百分位数[25]。医疗机构应根据其特定的CT检查设备及扫描部位制定相应的机构DRL,即医疗机构内CT辐射剂量分布的均数(或中位数)[26]。DRL的3类参考水平均应随着CT设备的更新或CT扫描方案的优化进行必要的修订[27]。制定DRL需要遵循的原则是:(1)确定国家、地区或机构DRL的目标,如规范扫描技术;(2)根据国家、地区或机构相应的数据确定DRL值;(3)DRL的测量方法应简单易行;(4)DRL值度量患者所接受的射线量与相应变化的危险度;(5)需明确阐述用于实践中的DRL方式[28]。

除了DRL,还需要了解以下几个辐射防护优化的重要参数:(1)可达剂量(achievable doses,AD):AD定义为在实践调研中辐射剂量分布的第50个百分位数[25],辐射剂量在DRL范围内的设备,其进一步优化应以AD为目标。(2)诊断参考范围(diagnostic reference range,DRR):DRR提供了辐射剂量的参考范围,其上、下限分别设置为辐射剂量分布的第75个百分位数和第25个百分位数。超过上限辐射剂量过高,需要调整扫描方案或优化扫描设备;而低于下限则可能会影响图像质量[29]。(3)剂量限值:指从事辐射相关的人员不应超过的辐射剂量值[30]。在实际工作中,不应将DRL和剂量限值混淆。DRL用于描述职业辐射暴露和公共人群辐射暴露,而不针对医疗辐射暴露,是不能超过的数值;有时可根据临床需要选择超过DRL;DRL是根据标准体型制定的,不能用于个体。剂量限值可应用于个体。

四、CT辐射剂量DRL的意义和重要性

国家、地区及机构间扫描设备及扫描方案各不相同,建立相匹配的DRL有利于评估实际工作中辐射剂量是否过高或过低[31]。当一台CT设备在并非出于临床需求的前提下,常规辐射剂量超过DRL,需要进行回顾性分析来确定是否可以进行优化。通常需要通过对CT设备状态和扫描方案进行调查分析,找到辐射剂量过高的原因,并进行改进。改进后需要再次评估设备的常规辐射剂量,确保其低于DRL。美国辐射防护委员会建议,需要定期回顾CT扫描方案和操作方法(如至少每年1次)[32]。应在患者检查前对新设备的扫描方案进行初始评估,在使用一段时间后(如3~6个月)再次进行评估。在所有步骤中,虽然应充分考虑到图像质量的需求,但不应该一味追求较高的图像质量。

建立DRL的目的不是最大限度地降低CT检查的辐射剂量,而是优化辐射剂量与图像质量的平衡。如果一个合理的CT检查,因辐射剂量过低导致图像质量欠佳,不能提供必要的临床信息,也就意味着接受了不必要的辐射暴露。通过DRL对辐射剂量进行调整,应使图像质量和辐射剂量均达到最优化。

五、CT辐射剂量DRL的研究现状

建立DRL用于医疗照射的防护已成为一种趋势,全球多个国家已开始进行CT辐射剂量DRL的研究。在广泛调查的基础上,欧盟、美国的有关机构已制定了典型成年和代表性年龄组儿童受检者的DRL[32,33],并按照年龄[34]、体宽[35]、体型[25,36]及适应证[37]提出了进一步细化的DRL。为了获得儿童辐射剂量的全国DRL,澳大利亚于2012年按年龄分为0~4岁和5~14岁组,分析了儿童头部、胸部及腹盆腔的辐射剂量[38]。2010年,日本成立了日本医学研究与信息网收集医疗照射的相关资料,并建立了日本第一个全国DRL[39]。其他亚洲国家如新加坡、韩国等也相继建立了相应的DRL[40,41]。这些DRL多以地区DRL和机构DRL为主。埃及首个全国DRL研究中发现,尽管CTDIvol的DRL较低,但DLP的DRL却高于其他国家的标准,这主要与扫描范围较长有关[42]。

根据其他国家的数据制定我国的DRL无法反映我国的实际情况,近年国内学者也开展了一些研究尝试建立全国和机构的CT辐射剂量DRL。侯超等[43]利用剂量管理软件汇总分析了2015年7月至2016年6月共59 521例成人CT检查数据,建立机构DRL,有助于评估该医院CT扫描方案的合理性。牛延涛等[44]调查了2015年9月至2016年3月全国30个省、自治区、直辖市的168家医院,收集12个检查项目共15 970个病例检查数据,获得常见CT扫描部位CTDIvol和DLP的分布,提供了CT辐射剂量DRL。然而该数据中缺乏我国儿童CT辐射剂量DRL数据。

为了调研全国范围的CT辐射剂量DRL并建立中国的DRL,中华医学会放射学分会质量管理与安全管理学组于2015年6月成立中国CT辐射剂量管理项目工作组,利用专业辐射剂量管理软件,采集、管理和分析全国不同地域的CT辐射剂量数据,并于2017年中华医学会放射学分会学术年会上发布了该研究结果[45]。该多中心研究的数据来自中国北部、中部及南部区域的5家综合性医院,采集数据时间跨度为2016年2月至2017年1月,采集部位包括头部、颈部、胸部、腹部、盆腔和冠状动脉,纳入的CT检查数为448 684人次,其中成人425 763人次,儿童22 921人次,获得成人及儿童各部位的DRL[45]。不同国家成人和儿童CT辐射剂量DRL见表1,表2。为利于和国外相关数据进行比较,表1,2中我国的数据仅列出了CTDIvol和DLP数据。

六、推荐意见

DRL不是个体接受CT检查辐射剂量的参考,而是一个大样本调查后得出的整体水平上某一区域或全国范围内的辐射剂量参考水平。建议根据国家、地区或机构内的CT辐射剂量数据制定相应的DRL,首先应建立机构DRL以优化本机构CT检查的辐射剂量水平;有条件者,应按患者年龄、体型、适应证、扫描设备等进一步细化DRL。建议日常CT检查的辐射剂量在遵守国家主管部门相关规定的基础上,根据实际情况考虑本共识所列的全国DRL或机构DRL,对超过DRL者应分析原因,及时调整以便降低辐射剂量。CT扫描设备和扫描方案不断更新,也需对相应的DRL进行实时更新。在进行低辐射剂量CT研究时,应以达到辐射剂量分布的第25个百分位数为目标,如果辐射剂量低于该目标值,要特别考虑图像质量能否达到诊断要求。在实践中,辐射剂量的优化要同时将DRL和辐射剂量的第25个百分位数纳入考虑范围,达到辐射剂量和图像质量的最佳平衡。

专家共识委员会成员

专家共识委员会成员(按照姓氏拼音顺序排序)白人驹(天津医科大学总医院放射科);崔进国(石家庄白求恩国际和平医院放射诊断科);董丹丹(哈尔滨医科大学附属第四医院医学影像科);高宏(中华放射学杂志编辑部);郭顺林(兰州大学第一医院放射科);韩萍(华中科技大学同济医学院附属协和医院放射科);洪楠(北京大学人民医院放射科);胡道予(华中科技大学同济医学院附属同济医院放射科);焦俊(贵阳医学院附属医院放射科);李澄(东南大学附属中大医院放射科);李建军(海南省人民医院放射科);李明利(中国医学科学院 北京协和医学院北京协和医院放射科);林竹潇(南京军区南京总医院 南京大学医学院附属金陵医院医学影像科);刘挨师(内蒙古医学院附属医院医学影像科);刘含秋(复旦大学附属华山医院放射科);刘士远(海军军医大学附属长征医院影像科);刘文亚(新疆医科大学第一附属医院影像中心);卢光明(南京军区南京总医院 南京大学医学院附属金陵医院放射科);罗天友(重庆医科大学附属第一医院放射科);马林(解放军总医院放射科);彭卫军(复旦大学附属肿瘤医院放射诊断科);史大鹏(河南省人民医院影像科);王骏(南京军区南京总医院 南京大学医学院附属金陵医院医学影像科);王维(中南大学湘雅三医院放射科);萧毅(海军军医大学附属长征医院影像科);徐凯(徐州医学院附属医院医学影像科);许乙凯(南方医科大学南方医院影像诊断科);严福华(上海交通大学医学院附属瑞金医院放射科);杨维竹(福建医科大学附属协和医院放射科);银武(西藏自治区人民医院影像科);袁建华(浙江省人民医院放射科);张辉(山西医科大学第一医院放射科);张龙江(南京军区南京总医院 南京大学医学院附属金陵医院医学影像科);张敏鸣(浙江大学医学院附属第二医院放射科);张明(西安交通大学第一附属医院影像科);张永海(青海省人民医院医学影像科);赵卫(昆明医科大学第一附属医院放射科);周纯武(中国医学科学院肿瘤医院医学影像科);周顺科(中南大学湘雅二医院放射科);朱力(宁夏医科大学总医院放射科);朱文珍(华中科技大学同济医学院附属同济医院放射科);曾献军(南昌大学第一附属医院影像科);詹松华(上海中医药大学曙光医院放射科)

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