59521例CT检查辐射剂量分析

侯超， 张晓东， 刘建新， 王霄英

·影像信息学专题·

59521例CT检查辐射剂量分析

侯超， 张晓东， 刘建新， 王霄英

目的：分析59521例CT检查的辐射剂量数据，建立医院水平的CT诊断剂量参考水平。方法：使用CT辐射剂量计算软件，回顾性分析本院2015年7月-2016年6月共59521例成人的CT检查数据。按照检查部位分别计算CT容积剂量指数(CTDIvol)、体型特异性剂量估计(SSDE)、剂量长度乘积(DLP)和有效剂量(ED)的中位数及四分位数间距(IQR)，取CTDIvol和DLP的第3个四分位数(Q3)为诊断剂量参考水平(DRL)，其中胸部CT的数据分为低剂量、单期、多期和全部扫描分别计算，腹部CT的数据分为单期、多期和全部检查分别计算。结果：各部位CTDIvol的DRL：头部为45.2 mGy；胸部低剂量为1.3 mGy，单期扫描为11.5 mGy，多期扫描为11.4 mGy，总剂量为11.8 mGy；腹部单期扫描为20.6 mGy，多期扫描为20.2 mGy，总剂量为20.6 mGy；冠状动脉为12.9 mGy。各部位DLP的DRL：头部为569.8 mGy·cm；胸部低剂量为42.0 mGy·cm，单期扫描为399.0 mGy·cm，多期扫描为968.5 mGy·cm，总剂量为474.0 mGy·cm；腹部单期扫描为958.0 mGy·cm，多期扫描为2419.1 mGy·cm，总剂量为2045.1 mGy·cm；冠状动脉为328.0 mGy·cm。结论：对临床日常工作中CT检查辐射剂量数据的汇总分析有助于在医院水平评估CT辐射剂量。

体层摄影术，X线计算机； 辐射剂量； 剂量长度乘积； 诊断参考值

辐射剂量是CT检查中的重要问题，对患者辐射剂量的记录和监控备受关注。美国FDA倡议全美放射科记录每例患者的容积CT剂量指数(volume computed tomography dose index，CTDIvol)和剂量长度乘积(dose length product，DLP)[1]，一些欧盟国家已强制实施该政策[2]。欧盟、澳大利亚和日本等国家及地区已建立或正在建立CT诊断剂量参考水平(diagnostic reference level，DRL)[3-5]。为了进一步评估和优化CT辐射剂量，明确当前的辐射剂量水平，在大样本数据的基础上建立DRL尤为重要。本研究回顾性搜集了本单位最近1年成人诊断性CT检查的辐射剂量的连续数据，使用剂量分析软件进行汇总分析，评估该时间段的CT辐射剂量水平，初步建立医院水平的DRL。

材料与方法

搜集2015年7月-2016年6月我院行诊断性CT检查的全部成人(≥18岁)患者的相关数据。实验和介入相关CT检查未纳入本研究。由于儿童CT检查样本量过少，未纳入本研究。所有检查使用4台CT机：GE LightSpeed VCT、GE Discovery CT750 HD、Philips Brilliance 64和Siemens Somatom Definition Flash。将CT数据从PACS分批上传至Radimetrics服务器(Bayer Healthcare)，其作为本院的辐射剂量信息管理平台，对DICOM数据中的辐射剂量相关数据进行综合计算及分析。

表1 不同部位CT辐射剂量相关参数测量结果

从DICOM数据中提取患者的性别、年龄、检查时间、CT设备信息、扫描方案名称、CTDIvol和DLP等数据，计算体型特异性剂量估计(size specific dose estimate，SSDE)值和有效剂量(effective dose，ED)。在扫描范围中部层面的CT图像上计算患者的体部径线，转换成体部直径，进而计算SSDE[6]。计算ED时，使用Cristy体模库[7]，根据年龄、体重或直径将患者匹配至特定的体模。对库中的每一个体模，使用Monte Carlo模拟计算器官剂量，然后根据国际放射防护委员会[8]发表的103号出版物(ICRP 103)中的器官组织权重因子，得到ED值。

本研究将检查部位分为头部、胸部、腹部、冠状动脉和其它，根据扫描期相的不同又将胸部分为低剂量、单期和多期检查，将腹部分为单期和多期检查。使用Radimetrics计算得出的4种参数评估CT辐射剂量：CTDIvol、DLP、SSDE、有效剂量。对于多期和全部检查，CTDIvol、 SSDE为各扫描期相计算值的均值，DLP、有效剂量为各扫描期相计算值之和。SSDE一般仅用于描述腹部的辐射剂量，但因为其应用越来越广泛，本研究也使用SSDE描述胸部和冠状动脉的辐射剂量。取CTDIvol和DLP的第3个四分位数(Q3)为DRL。

4.统计学分析

使用SPSS 13.0统计学软件。按照检查部位分别计算CT辐射剂量相关参数(CTDIvol、DLP、SSDE、有效剂量)的中位数和四分位数间距(interquartile range，IQR)。

结 果

本研究总计纳入了59521例CT检查的数据。检查部位：腹部22120例(37.2%)、胸部18053例(30.3%)、头部9641(16.2%)、冠状动脉2940例(4.9%)，其它部位6767例(11.4%)。所有检查部位CT辐射剂量相关参数的中位数(Q2)和上下四分位数(Q1 、Q3)见表1。

通常取CTDIvol和DLP的第3个四分位数(Q3)为DRL，以此为标准各检查部位的医院水平DRL见表2。

表2 不同检查部位的DRL

讨 论

DRL是国际放射防护委员会在1996年提出的概念，旨在建立一种方法，用来判断某种放射诊断所致受检者的辐射剂量是否过高或低[9]。医院可以将其CT检查的辐射剂量与DRL进行比较，以评估本单位当前扫描方案的合理性，并对扫描方案进行改进。目前DRL倾向于采用CTDIvol和DLP作为量值，通常取其剂量分布的第3个四分位数作为DRL[10]。一般而言，医院、地区和国家都应根据人口和经济因素，并根据本地医用X射线装置的使用频率和医疗水平制定相应的DRL。DRL的推广和应用可以在一定程度上规范检查方案，降低受检者所接收的辐射剂量。

表3 本研究建立的医院水平DRL与其它国家、地区的比较

注：N/A表示不适用。

自上世纪九十年代以来，很多国际组织、国家都在试图建立并完善DRL。欧盟汇总分析了36个国家的辐射剂量数据，针对X线平片、CT和核医学检查制定了典型成年患者[体重(70±15)kg]和代表性年龄组儿童患者的DRL[3]。澳大利亚辐射防护和核安全机构(Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency，ARPANSA)通过组织全国多中心研究，针对CT检查建立了适用于成人和不同年龄组儿童的国家DRL[4]。日本于2010年建立了医疗辐射研究信息网络(Japan Network for Research and Information on Medical Exposures，J-RIME)，2015年发布了国家DRL，包括CT、X线平片、乳腺钼靶X线摄影和核医学的相关数据[5]。美国尚未建立国家层面的DRL，但已有地区性的多中心研究[11]。2012年我国发布了《X射线计算机断层摄影放射防护要求》GBZ 165-2012标准，首次公布了典型 成年患者的DRL(加权CT剂量指数，CTDIw)：头部50 mGy，腰椎35 mGy，腹部25 mGy。但该数据并非基于我国大样本量的CT辐射剂量研究，而是来自于早期国外的研究数据，不一定能反映我国的现状，而且该标准缺少胸部及其它检查部位的数据，推广和应用受到一定限制。我国目前仍缺少建立在大样本量数据基础上的符合我国国情的DRL。

本研究基于本单位1年内连续59521例CT检查的数据，对CT剂量相关数据进行了汇总分析，可以初步建立医院水平的DRL。与欧盟[3]、澳大利亚[4]、日本[5]和美国[11]的DRL数据进行对比(表3)，本研究结果显示，本院的头部、胸部单期和冠状动脉CT检查的DRL处于较低水平，其中冠状动脉的DRL明显低于上述国家，而腹部单期扫描的DRL略高。

建立医院水平DRL的意义：第一，与其它国家、地区或机构水平的DRL进行比较，发现扫描方案中存在的问题并进行优化。例如，本单位腹部CT检查的辐射剂量相对于其它国家、地区的DRL偏高，提示我们需要找出具体原因，进一步对扫描方案进行优化并改进工作流程，以降低辐射剂量。第二，由于目前国内仍缺少广泛接受的DRL，而欧盟、澳大利亚、日本、美国等国家或地区的研究数据可能并不符合本单位的临床需求，本研究建立的DRL可以作为院内质量控制的标准。由于CT设备间存在差异，国内其它机构可谨慎参考本研究的数据。第三，由于我国不同地区和不同级别医院间的疾病谱、CT机的配置和放射科工作流程间存在着较大差异，因此各医院应根据实际情况确定合理的DRL，降低辐射剂量应建立在保证图像质量和诊断效能的基础上[12-13]。第四，随着CT技术的进展和扫描方案的不断优化，CT辐射剂量有逐渐降低的趋势，DRL需要根据情况定期重新计算。

对CT辐射剂量相关数据进行计算和分析涉及到DICOM数据的挖掘，当PACS中存在海量数据时，剂量相关数据的分析就必须依赖软件来完成。目前国外已有一系列商业软件可以实现这一功能，如Radimetrics(Bayer)、DoseWatch Explore(GE)、DoseWise Portal(Philips)、Teamplay(Siemens)和tqm|Dose(AGFA)，国内各单位可根据需要选用。但由于国内外工作流程的差异，部分软件功能尚不完善。协助开发适合于我国国情的CT辐射剂量分析软件，是CT工作人员的一项重要任务。

本研究存在的不足：首先，由于Radimetrics软件处理能力的限制，本研究仅纳入了最近1年的CT检查数据，以后的研究可继续扩大样本量。其次，由于医院服务对象的局限，本研究并未纳入儿童的CT辐射剂量数据。再次， Radimetrics对检查部位和扫描期相的区分取决于DICOM数据中扫描方案的名称，这导致无法详细区分增强扫描的期相数，妨碍了进一步细化CT剂量数据分析。将来应进一步规范扫描方案的定义，对不同检查部位、不同期相的扫描方案进行统一命名，可以显著降低剂量管理的难度，提高数据分析的质量。最后，本研究综合分析了本单位4台CT机的总体辐射剂量数据，但没有具体对比各机型间的差异。通过进一步研究，比较同一部位CT检查在不同设备间的剂量分布，分析剂量较高与较低的扫描方案之间的差异，在此基础上优化工作流程，更多采用低剂量的扫描方案或改进高剂量扫描方案，可以进一步降低辐射剂量。

总之，本研究汇总分析了CT辐射剂量数据，建立了医院水平的DRL，有助于评估目前扫描方案的合理性，并对扫描方案进行改进。

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Analysis of radiation dose in 59521 CT examinations

HOU Chao,ZHANG Xiao-dong,LIU Jian-xin,et al.

Department of Radiology,Peking University First Hospital,Beijing 100034,China

Objective:To establish institutional diagnostic reference level of radiation dose based on CT examination data of 59521 patients.Methods:Radiation dose metrics in diagnostic CT examinations of 59521 adults during July 2015 to June 2016 were retrospectively analyzed by software.The median and interquartile range (IQR) of volume CT dose index (CTDIvol),size specific dose estimate (SSDE),dose-length product (DLP),and effective dose (ED) were calculated according to anatomic region.The CTDIvoland DLP at the 3rd quartile (Q3) were set as the dose reference levels (DRLs).Radiation dose metrics in chest CT were calculated for low-dose,single-phase,multiphase,and whole examination.And in abdomen CT those were calculated for single-phase,multiphase,and whole examination.Results:DRLs of CTDIvolfor all anatomic regions were as follows: 45.2mGy for head;in chest,1.3mGy for low-dose,11.5mGy for single-phase,11.4mGy for multiphase,11.8mGy for whole examination;in abdomen,20.6mGy for single-phase,20.2mGy for multiphase,20.6mGy for whole examination;and 12.9mGy for coronary artery.DRLs of DLP were as follows:569.8mGy·cm for head,42.0mGy·cm for chest of low-dose,399.0mGy·cm for chest of single-phase,968.5mGy·cm for chest of multiphase,474.0mGy·cm for whole chest examination,958.0mGy·cm for abdomen of single-phase,2419.1mGy·cm for abdomen of multiphase,2045.1mGy·cm for whole abdomen examination,and 328.0mGy·cm for coronary artery.Conclusion:Summary and analysis of radiation metrics of CT examination in clinical practice can be helpful for institutional evaluation of CT radiation doses.

Tomography，X-ray computed； Radiation dose； Dose-length product； Diagnostic reference level

100034 北京，北京大学第一医院医学影像科

侯超(1985-)，男，陕西人，博士，主治医师，主要从事影像诊断及CT辐射剂量管理工作。

王霄英，E-mail：cjr.wangxiaoying@vip.163.com

R814.42； R818.7

A

1000-0313(2016)12-1155-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.12.011

2016-10-17

2016-11-01)