放射检查剂量实时动态监测

李 克 谷守欣 张国福 张 鹤 王雪珍

放射检查技术应用现状

放射线成像因其检查无创、使用方便、可及早发现病变以及对恶性病变临床分期提供影像证据等优点而得到临床医生的重视和广泛应用。目前，临床实践中常用到的放射检查技术包括X射线透视、X射线摄影、CT 和核医学诊断技术等。放射线检查是把“双刃剑”，它为临床医生提供影像诊断的同时，也存在因滥用或使用不合理而使受检者患癌风险增加的问题。反复低剂量的常规放射诊断成像也会对受检者构成潜在的致癌风险[1]。有报道证实，CT检查的低剂量辐射与以后肿瘤的发生，尤其是儿童、青少年头部肿瘤和白血病的发生相关[2]。据统计，诊断性辐射剂量约占美国人口全部辐射量的1/2。其中，CT扫描的辐射剂量占比最大，约占成人医用辐射曝光量的1/2 和儿童医用辐射曝光量的2/3[3]。医用X射线CT作为一种医用辐射源，虽然占医学放射检测的份额较少，大约为4%(NRPB估计)，但是对医学检查剂量的贡献却占到40%[4]。中国是CT应用大国，其CT的拥有量仅次于日本和美国。CT机更新换代，随着探测器排数不断增加以及对图像分辨率的要求不断提高，必然会导致病人实际受照剂量增加。如果扫描技术人员不予重视，将导致患者辐射剂量极大增加，也就增加了辐射损伤随机效应的危险度。在实践工作中，采取合理措施有效降低病人所受辐射剂量，是放射检查技术得到良好应用所必须要解决的问题。

医源性放射防护的发展

近年来，许多美国学者纷纷呼吁关注受检者的医源性放射防护。事实上，自2000年，英国已经通过法律条例来管理控制医源性辐射剂量，《电离辐射（医源性曝光）条例》[Ionizing Radiation (Medical Exposure) Regulations，IRMER]规定必须采集、监测受检者的辐射剂量，并且建立能和国家级辐射剂量水平做比较的地方性参照资料。IRMER的审查过程已经成功实现大部分放射检查的优化扫描。2006年，关注儿童的放射学家们发起儿童放射成像辐射安全联盟的倡议活动。活动主要目的是减少儿童成像时的辐射剂量，实现放射防护的三个关键原则：合理、优化和剂量限值。2009年6月，美国放射学会（the American College of Radiology，ACR)和北美放射学会（the Radiological Society of North America，RSNA)成立了联合任务小组，致力于如何最好地实现成人放射检查防护[5]。2010年，美国加州法律规定，放射成像设备必须报告患者CT检查时的曝光剂量，从而判断受检者是否存在过度曝光的情况；特别强调容积CT剂量指数(CTDIvol)和剂量-长度积(DLP)两个指标也必须包含在放射报告中。对于多排螺旋CT,这两个概念能很好反映其剂量特性。CTDIvol描述每层的平均剂量,并且反映了扫描器的技术(探测器的效率),以及扫描时选择的参数(kV，mAs，pitch，等)；DLP则反映了扫描的长度及所采集的层数，以及一次扫描的总剂量。此后，为了更好地理解和控制曝光剂量，加州大学开展了UC剂量项目（the University of California dose project），发表了一份关于剂量报告的指导性文件，并开始使用商业的辐射测量软件(Radiometrics，Bayer Health Care)实时监测剂量。2012年12月12日，我国发布了《关于规范健康体检应用放射检查技术的通知》(卫办监督发[2012]148号)，规定强调了放射检查的正当性原则、防护最优化原则，禁止不分性别和年龄采用统一的放射检查项目，检查时有效控制受检者受照剂量，切实保护广大人民群众健康。

放射检查剂量实时监测及相关研究

放射性辐射损害是可以管控和改善的风险因素。只有具备可以跟踪记录患者受照剂量、受检时的扫描参数的工具才能真正实现降低扫描剂量、优化扫描参数的目标。商业用途的辐射剂量自动监测软件应运而生，并不断发展，这些软件可以实现剂量监测和分析。其中，Radiometrics（Bayer HealthCare）软件经牛津大学与医院内部开发的软件对比调查后发现：该软件的数据集以更快速、更复杂的方式实现了辐射剂量和图像质量的优化。并且软件的系统操作简单，可通过鼠标操作轻松实现动态监测辐射剂量的功能。为提高技术人员剂量审慎的意识，软件采用订制式仪表面板，提供多种功能，例如剂量的自动采集和分析、意外情况时的对话方式、患者定位时自动提醒降低扫描剂量等（图1）。软件协议的管理能力强大：可多部门优化协议、联合DRL建立合适的剂量范围、自动提醒剂量超限或存在违规协议、随时可读取器官剂量供同行评审讨论；可以跟踪和标准化操作协议，确保同类比较。将Radiometrics软件集成到PACS/RIS工作流程后，可以保证相关部门连续跟踪监测患者医源性辐射剂量。英国就是通过国家剂量注册的方式，实现全民覆盖的实时剂量监测。辐射剂量实时监测软件可以从该患者扫描前提供你有用参考建议，帮你估算特异性扫描剂量，优化扫描技术和扫描参数，最终实现患者辐射安全的目的。

图1 Radiometrics软件的高剂量提醒界面：包括自动监测和实时分析剂量、感兴趣项目指导、剂量提醒及纠正允许、高剂量识别和调查功能。

临床实践中，大多数CT检查估算的剂量都是通用的，其算法本身并未体现不同患者体型不同所致的剂量差异。而Radiometrics软件采用美国医学物理师协会(AAPM)第204号报告中提出的最新算法，即体型特异性扫描剂量评估（size-specific dose estimates ，SSDE）[6]。SSDE可以帮助评估受检者体型特异性的扫描剂量，“量身定制”扫描条件，降低不必要的曝光剂量。Radiometrics软件产品最新版(2.1版本）已经运用含水当量直径（water equivalent diameter，WED）法进行体型特异性扫描剂量评估（SSDE），其测算来源于扫描图像和定位数据。SSDE并不等于器官吸收剂量，也不能用于估算全身有效剂量。它用于解释说明设备和机构间剂量参考水平进行对比时，可能因人口统计学特征存在显著差别(影响体型、体重)所致的体型特异性差别。器官（吸收)剂量是由测量软件经过复杂的计算和统计方法得出的。这款软件产品是市场上唯一可以计算出器官吸收剂量的分析软件[7]。全身有效剂量是唯一可以和其他放射检查剂量相对比的测量值，因此对建立患者医疗辐射暴露病史非常关键。旧的软件版本是利用DICOM数据（轴向阈值法）来计算有效直径。该法利用横截面面积的估值(横截面可能是圆形或非圆形)，来计算成像部位的直径。有效直径可用于查阅美国医学物理师协会第204号报告中关于SSDE相对应的转换系数。转换系数再用于容积CT剂量指数(CTDIvol)，最后得出SSDE。但该方法的不足：计算有效直径时并未考虑器官结构差异的影响因素。举例：身体Z轴方向上有效直径相同的两个部位，其衰减系数可能并不相同。而含水当量直径(WED或Dw)，将体厚差别考虑在内，可用于测算具有相同衰减系数的体部直径。

AAPM第204号报告中提供了儿童CT检查SSDE的5种方法。Brady等[8]比较研究后得出结论：应尽可能结合前后径（AP）和横径(LAT)来确定SSDE的校正系数。对于儿童采用32cm体模计算的CTDIvol值需要SSDE转换才能更准确地评估病人的剂量；采用16cm体模，对体质量≤36kg的患儿进行的CTDIvol值计算则不需要进行SSDE校正。Christner等[9]研究了成人躯干CT扫描时体型大小、扫描曝光剂量与SSDE 之间的关系，结论指出：对于自动曝光控制的CT设备，CTDIvol（输出剂量）与病人的体型大小呈线性正相关，然而病人的剂量（SSDE表示）与体型大小无关。

放射检查技术质量控制任重道远

放射检查技术因为能发现早期病变，检查无损、结果直观等原因被临床广泛应用；现代医疗诊治和发展也越来越多的依赖影像检查技术。不可否认，放射诊断依靠电离辐射成像，具有潜在致癌风险，它是一把“双刃剑”。临床工作中，只有较强专业技术水平的质量控制方法，才能有效控制放射性辐射损害。

[1] Applegate KE,Lost NU. Image Gently: a campaign to reduce children's and adolescents' risk for cancer during adulthood. The Journal of adolescent health : official publication of the Society for Adolescent Medicine, 2013, 52(5 Suppl): 93-97.

[2] Pearce MS, Salotti JA, Little MP, et al. Radiation exposure from CT scans in childhood and subsequent risk of leukaemia and brain tumours: A retrospective cohort study. Lancet,2012,380:499-505.

[3] Schauer DA, Linton OW. NCRP Report No. 160, Ionizing Radiation Exposure of the Population of the United States, medical exposureare we doing less with more, and is there a role for health physicists?Health Phys ,2009, 97:1-5.

[4] 萨师煊, 王 珊. 数据库系统概论. 第三版. 北京: 高等教育出版社, 2000.

[5] Brink J A, Amis ES. Image Wisely: A Campaign to Increase Awareness about Adult Radiation Protection. RADIOLOGY, 2010,257: 601-602.

[6] Pourjabbar S, Singh S, Padole A, et al. Size-specific dose estimates:Localizer or transverse abdominal computed tomography images?World Journal of Radiology, 2014, 5: 210-217.

[7] Deak P, van Straten M, Shrimpton PC, et al. Validation of a Monte Carlo tool for patient-specific dose simulations in multi-slice computed tomography. Eur Radiol Apr, 2008, 18: 759-772.

[8] Brady SL,Kautmon RA. Investigation of American Association of Physicists in Medicine Report 204 size-specific dose estimates for pediatric CT implementation. Radiology, 2012, 265: 832-840.

[9] Christer JA, Braun NN,Jacobsen MC, et al. Size-specific dose estimates for adult patients at CT of the torso. Radiology, 2012, 265:841-847.