行PET-CT检查的食管癌患者及相关人员受辐射剂量的估算*

张晓锋，杨建伟，李 鹏，赵卫威，赵书俊

1)郑州大学附属肿瘤医院PET-CT中心 郑州 450008 2)郑州大学物理工程学院核物理和核生物研究所 郑州 450001

行PET-CT检查的食管癌患者及相关人员受辐射剂量的估算*

张晓锋1,2)，杨建伟1)，李 鹏1)，赵卫威1)，赵书俊2)#

1)郑州大学附属肿瘤医院PET-CT中心 郑州 450008 2)郑州大学物理工程学院核物理和核生物研究所 郑州 450001

#通信作者，男，1960年8月生，博士，教授，研究方向：核技术及应用，E-mail:zhaosj@zzu.edu.cn

PET-CT；18F-FDG；辐射防护；有效剂量；辐射剂量

目的：估算食管癌患者PET-CT显像中相关人员受辐射剂量(RD)。方法：100例食管癌患者接受18F-FDG PET-CT全身显像检查，每个患者由一名家属全程陪同。利用剂量长度乘积值估算受检者因CT扫描所受辐射有效剂量(EDCT)，依据ICRP出版物推荐方法估算受检者EDPET。检测陪同家属和病房病友在不同防护策略下的初始剂量当量率，估算所受的RD。结果：100例食管癌患者单次PET-CT显像中，EDCT为(15.50±1.24) mSv，EDPET为(5.37±1.03) mSv，ED总为(20.87±2.06) mSv，EDCT占ED总的比例为(0.74±0.03)。患者BMI为(23.64±3.89) kg/m2，BMI与EDCT有相关性(r=0.780，P<0.05)。8 mm铅当量铅屏风可以将陪同家属所受RD减少约50%，1 mm铅当量铅衣可以减少约10%,铅屏风可将病友所受RD降低约40%(P均<0.05)。结论：增强防护措施在PET-CT检查流程中具有重要作用。

PET-CT将PET的功能成像和CT的解剖结构显像有机融合，可提供靶器官的功能和解剖双重信息。在PET-CT显像过程中，放射性药物会对受检者及其接触者产生辐射危害。如何全面准确评估PET-CT受检者及相关人群所受的辐射剂量是非常重要的问题。研究[1]表明河南是食管癌高发地区，PET-CT受检者中食管癌患者比例很大。该研究追踪食管癌患者18F-FDG PET-CT显像过程，对受检者及其接触者接受的辐射剂量进行估算与评价，以期为临床防护及放射评价提供客观依据。

1 对象与方法

1.1 病例资料 收集2015年3月至2016年5月在郑州大学附属肿瘤医院PET-CT中心行18F-FDG PET-CT检查的食管癌患者100例，男56例，女44例，年龄23～81(54.7±14.3)岁，BMI为15.61～33.33(23.64±3.89) kg/m2。入组标准为经病理确诊且PET-CT显像无转移患者。研究经郑州大学附属肿瘤医院伦理委员会批准，受检者均签署知情同意书。

1.2 设备与测量仪器 采用美国GE公司Discovery STE PET-CT及MINItrac型回旋加速器。防护屏蔽有8 mm铅当量铅屏风和0.5 mm铅当量铅衣。辐射剂量检测仪器为451P射线检测仪(美国FLUKE公司)，仪器测量范围为0～50 mSv/h，测量误差在10%以内，仪器在法定计量检定有效期内。

1.3 PET-CT显像18F-FDG无菌、无热源、放化纯度>98%，pH值及内毒素检测结果均合格。所有患者检查前禁食并禁用含有葡萄糖的静脉注射液6 h以上。注射18F-FDG前测量患者身高、体重及血糖(血糖在11.1 mmol/L以下)，以4.44 MBq/kg剂量注射18F-FDG，注射后患者回候诊室内静卧休息并饮水约600 mL，45 min后进行体部PET-CT显像，嘱咐患者检查前排空尿液并迅速饮水100～200 mL以充盈胃腔。

使用自动曝光技术进行体部CT扫描，扫描参数：管电压120 kV，自动毫安秒60～180 mAs，层厚3.75 mm。CT扫描结束后即刻行PET 3D模式扫描，扫描范围自颅底至股骨上段，每位患者需6～8个床位，每个床位15.7 cm，每床位扫描时间2 min。应用CT数据对PET图像进行衰减校正，用Iterative滤波法进行PET图像重建，最后将CT图像与PET图像融合，得到PET-CT融合图像。

1.4 受检者受辐射有效剂量(effective dose,ED)的估算

1.4.1 CT扫描 患者因CT扫描所受辐射属于外照射。ED估算方法是利用剂量长度乘积(dose length product,DLP)乘以特定的转换系数[2]:EDCT=DLP×k。式中：DLP可以从患者扫描序列dose report中读取；k(mSv-1·mGy-1·cm-1)为剂量转换因子[3]，取值与身体部位有关，头、颈、胸、腹、骨盆k值分别取0.002 3、0.005 4、0.017 0、0.015 0、0.019 0。

1.4.3 总有效剂量 ED总=EDCT+EDPET。

1.5 相关人员受辐射剂量(radiation dose,RD)的估算

1.5.1 估算方法 依据刘斌等[6]给出的辐射剂量计算方法：

1.5.2 IDR的测定 测量在候诊室进行，房间内无其他放射源，受检者平躺床上，挺胸抬头，闭目休息，床高70 cm。分别用8 mm铅当量铅屏风及1 mm铅当量铅衣作为防护屏蔽材料。铅屏风距床30 cm放置，陪同家属身穿铅衣，检测放置和撤去铅屏风条件下，铅衣内外距受检者体表不同距离处的IDR。检测距离取100、150和200 cm，检测时间点取注射后0 min和75 min。测量前15 min，451P射线检测仪开机预热，测量时测量仪的探测器端平行于受检者冠状面。重复测量3次取平均值作为当次测得的IDR。

1.5.3 陪同家属所受RD的估算 患者注射18F-FDG后由一名家属全程陪同(除CT扫描期间防止陪同家属遭受CT球管曝光，陪同家属进入操作间)。陪同家属所受RD按1.5.1中的公式计算，其中，IDR取注射后0 min距离患者100、150、200 cm处的剂量当量率，OF=1(24 h/24 h)，t1=0 h，t2=24 h。

1.5.4 病友所受RD的估算 患者检查结束返回病房后，会对同病房病友产生照射，患者与同病房病友病床距离150 cm。病友所受RD可按1.5.1中的公式计算，其中，IDR取注射后75 min时距离患者150 cm处的空气剂量率，OF=0.95(22.75 h/24 h)，t1=0.75 h，t2=24 h。

1.6 统计学处理 数据采用SPSS 22.0处理；对患者BMI与EDCT进行Pearson相关分析；不同防护条件下家属所受RD的比较采用重复测量数据的方差分析，病友所受RD的比较采用配对t检验，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 食管癌患者所受的ED 100例食管癌患者，EDCT为11.01～20.64(15.50±1.24) mSv。18F-FDG 注射活度为170.57～403.67(282.57±54.33) MBq，EDPET为3.64～7.67(5.37±1.03) mSv。单次PET-CT显像中，患者ED总为15.24～26.94(20.87±2.06) mSv；EDCT占ED总的比例为0.67～0.80(0.74±0.03)。Pearson相关分析结果显示，EDCT与患者BMI有相关性(r=0.780,P<0.001)。

2.2 陪同家属所受的RD 在不同防护策略下，陪同家属所受RD测定结果见表1。结果表明，距患者距离增加，陪同家属所受的RD降低；8 mm铅当量铅屏风和1 mm铅当量铅衣可使陪同家属所受的RD分别减少50%和10%。

表1 不同防护策略下陪同家属所受的RD(n=100) μSv

2.3 病友所受的RD 因为肿瘤患者身体原因，不考虑铅衣作为病友屏蔽防护材料。在没有铅屏风防护情况下，病友所受RD 为19.14～45.39(31.01±6.09) μSv；如两床之间平行放置铅屏风且距受检患者病床30 cm，病友所受RD为11.27～26.75(18.26±3.59) μSv。结果表明铅屏风可有效降低病友所受RD(t配对=50.950，P<0.001)。

3 讨论

随着医疗水平的提高，采用PET-CT显像患者越来越多。18F-FDG是目前PET-CT显像中应用最多的放射性核素可产生511 keV高能光子，使PET-CT受检者本人及与其接触的公众都会受到辐射，因而给辐射防护带来了新的挑战。

该研究结果显示，食管癌患者单次PET-CT检查中CT所致ED约为15.50 mSv；PET所致ED约为5.37 mSv，EDCT占总ED比例达0.74，这与Khamwan 等[7]及Willowson等[8]的研究结果相似，可见受检患者所受辐射主要源于CT。降低受检者受辐射剂量可以从两方面入手： 通过采用低管电压、缩短扫描时间及增加螺距等[9]减少来自CT扫描的辐射； 通过在不影响疾病诊断的同时尽量减少18F-FDG的注射剂量减少来自PET方面的辐射。该研究发现受检者的BMI与EDCT间有强相关性，相关系数为0.780，因而BMI可以作为评估受检者EDCT的一个重要指标。

该研究依据ICRP等相关报告，将18F-FDG在受检患者体内的生理代谢考虑在内，依据与相关公众人群的接触时间和防护策略，估算了相关公众人群所受的RD。研究结果表明距离患者越远陪同家属受到的辐射越少；铅衣可以屏蔽约10%的辐射，这与李卫国等[10]认为铅衣可以将受照射剂量减少8%接近。该研究中还引入8 mm铅当量铅屏风作为屏蔽防护材料，结果显示其可屏蔽约50%的辐射。这表明在PET-CT检查过程中在使用铅衣进行常规屏蔽防护的前提下，陪同家属与患者间加装铅屏风具有非常重要的意义。该研究发现，即使在没有任何屏蔽防护情况下，全程陪同家属距离患者100 cm处所受RD为(183.30±36.34) μSv，远低于ICRP提出的公众人群RD不超过1 mSv/a的剂量限值[11]。这表明全程陪同家属只要与受检者保持适当距离，所受辐射剂量在安全范围内，不必过度忧虑恐慌。建议在PET-CT检查流程中尽量采用铅当量高的铅屏风及铅衣进行综合屏蔽防护，并尽量增加接触距离，达到减少辐射的目的。在未放置和放置铅屏风条件下，病友所受RD分别为19.14～45.39 μSv、11.27～26.75 μSv，均远低于公众人群RD不超过1 mSv/a的剂量限值[11]。铅屏风可明显减少病友所受的辐射。考虑到临床实践工作及电离辐射的不确定效应，使用铅屏风对病友进行防护仍然具有非常重要的意义。

该研究未对注射药物护理人员及PET-CT操作技师所受辐射进行分析，也没有对食管癌伴有转移患者相关剂量的估算进行探讨。考虑到上述因素在临床实践工作中仍然非常重要，这将是下一步研究的方向。

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(2016-10-18收稿 责任编辑王 曼)

Estimation of radiation dose of the related personnel during PET-CT scanning of patients with esophageal cancer

ZHANGXiaofeng1,2),YANGJianwei1),LIPeng1),ZHAOWeiwei1),ZHAOShujun2)

1)PET-CTCenter,theAffiliatedCancerHospital,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450008 2)InstituteofNuclearPhysicsandNuclearBiology,SchoolofPhysicalScienceandEngineering,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001

PET-CT;18F-FDG;radiation protection;effective dose;radiation dose

Aim: To evaluate the radiation dose(RD) of the related personnel during PET-CT scanning of patients with esophageal cancer. Methods: A total of 100 esophageal cancer patients underwent whole-body18F-FDG PET-CT scanning were selected. Each patient was accompanied by one family member. The effective doses from CT scan(EDCT) were calculated based on dose-length product, and EDPETwas calculated based on International Commission on Radiological Protection recommendations. The RD of the family members and wardpatients were calculated based on the initial dose-equivalent rate(IDR). Results: EDCTof the patients was (15.50±1.24) mSv，EDPETwas (5.37±1.03) mSv，EDtotalwas (20.87±2.06) mSv，EDCT/EDtotalwas (0.74±0.03).BMI of the patients was (23.64±3.89) kg/m2, which was positively related to EDCT(r=0.780，P<0.05). The 8 mm Pb lead screen could reduce the RD of the accompanied family members by about 50%, and the 1 mm Pb lead screen could reduce it by about 10%, and the lead screen could reduce the RD of the wardmates by about 40%(P<0.05). Conclusion: The enhanced protection methods would play an important role in the PET-CT examination.

10.13705/j.issn.1671-6825.2017.04.002

*国家自然科学基金资助项目 81171410

R735.1