医学影像应用中 X射线辐射危害的处理对策

蒋 瑾

医学影像应用中 X射线辐射危害的处理对策

蒋 瑾

医学影像学中 X射线检查如 X射线摄片、透视 (目前已处于淘汰之中)、数字减影血管造影 (digital subtraction angiongraphy,DSA)检查或治疗、X射线计算机断层扫描 (computer tomography,CT)在目前的医学实践中的应用已非常普遍,使用范围已越来越广。X射线穿透人体后除对医学影像学有意义的感光效应与光学密度差等外,还有一个重要的 X射线所致生物效应。人体接受过量的 X射线可以引起人体组织细胞发生一些不可逆的辐射损害如染色体变异或畸形变,受辐射的个体或后代均有染色体受到变异的可能。降低 X射线辐射剂量不仅是关系到患者的健康,更关系到 X射线检查这一影像学的发展,同时也是研发、制造、使用和防护人员应当关心的大事。另外,也不能因为降低 X射线辐射剂量而不做本应需要 (医疗过程中非常重要的 CT或 X射线摄片检查)的各种影像学检查。正确认识降低 X射线辐射剂量的意义明显。只要重视降低 X射线辐射剂量这项工作,就能大大降低对受检者的 X射线辐射危害并造福人类。

医学影像学;X射线;辐射危害

医学影像学中 X射线检查如 X射线摄片、透视(目前已处于淘汰之中)、数字减影血管造影 (digital subtraction angiongraphy,DSA)检查或治疗、X射线计算机断层扫描 (computer tomography,CT)在目前的医学实践中的应用非常普遍,使用范围越来越广。正是应用范围和使用的广泛,也带来一些问题及 X射线(人工电离辐射)辐射对受检人体超标的社会现实。有研究认为用于医学影像诊断和治疗的 X射线所产生的世界人口年有效X射线辐射剂量占所有人工辐射源总年有效剂量的 95%以上[1]。正确认识X射线辐射剂量在医学影像学应用中的危害对每个医务人员已显得非常重要和必要。

1 X射线对人体的危害

X射线穿透人体后除对医学影像学有意义的感光效应与光学密度差等外,还有一个重要的 X射线所致生物效应。人体接受过量的 X射线可以引起人体组织细胞发生一些不可逆的辐射损害如染色体变异或畸形变,受辐射个体或后代均有染色体受到变异的可能。有研究显示,用于 CT诊断 (如多期扫描、血管成像或多次 CT扫描检查)所产生的有效辐射剂量,甚至可与第二次世界大战中日本广岛原子弹爆炸时,距离爆炸中心数英里(约 10公里)的幸存者所接受的辐射剂量相接近 (虽然受照射方式和射线种类不尽相同)[2]。一项长期回顾性研究发现,接受过 X射线检查的人,当其寿命达到或超过 75岁时,体内肿瘤发生的概率将增加 0.6%左右,主要以膀胱、结肠肿瘤和白血病为主。儿童尤其是低年龄的小儿由于正处于生长发育期,体内细胞分裂更新速度和范围明显高于成年人。所以对X射线的敏感性也远远高于成年人。儿童受 X射线辐射年龄越小,发生癌症和肿瘤的危险越大[3]。研究显示,CT检查时相同扫描X射线剂量辐射条件下引发儿童余生肿瘤致死率,1岁儿童是成人的 10～15倍;然而,如儿童余生继续接受 X射线检查,还会导致严重的X射线剂量累积[4]。随着 CT应用越来越广泛,其引起的X射线电离辐射损伤现已成为一个医学和社会问题。流行病学调查显示[5,6],CT检查的 X射线辐射剂量可增加患癌症的风险。如按现在 CT在美国应用量计算,估计美国有 1.5%～2.0%的肿瘤患者是由 CT检查所致[7]。有一个简单的比较,即一次常规 CT扫描所用的 X射线剂量大约相当于摄 300张普通胸部 X射线平片,相对危险相当于 1年内每天抽吸 10支高焦油含量的香烟。另外,有研究发现在接受 X射线检查的实验动物如每天增加 10 mSv的辐射剂量,其致死率将增加 0.04%。上述实验数据如换算成吸烟情况,即相当于一个从不吸烟的人突然接受 6个月每天抽吸 20支高焦油含量的烟,或一个才学会驾驶的人行驶 10000公里所承受的风险[8]。

2 X射线检查的应用现状与国际相关组织的措施

经过 30年的快速发展,到目前为止,CT已突破了如滑环螺旋藻扫描、宽探测器 (高灵敏度探测器)、金属零兆球管 (超大容量球管)与后处理计算机超高速运算等多项技术瓶颈,现在的CT发展已进入后 64层螺旋 CT时代。目前最先进的如双源 CT (德国西门子公司)、宽探测器 320层 (目前最先进640层)螺旋 CT(日本东芝公司)、高灵敏探测器(宝石)CT等,使得CT扫描后处理的图像清晰度大大提高,同时成像速度越来越快,适应范围越来越广。CT应用和普及率的大幅度提高也带来一个后果,即过度应用或滥用现象增加。就目前为止,我国有统计的 5万个各类医疗机构所拥有的 CT机数量 (CT装机量)已达到 5000台左右(居世界第三),其中 64层螺旋或以上的 CT约 400台以上,每年约有 2.5亿人次接受 CT检查[9]。由于多层螺旋 CT机大量使用,假如扫描参数控制不当或扫描层厚很薄,必然导致X射线辐射剂量过量的后果。另外一个严重的事实及调查显示[10],在我国,有 16.8%的 CT机操作人员或专业技术人员表示不知道有 X射线辐射剂量限定值或标准的存在;70%的放射职业人员不能够准确回答什么叫“随机效应”或“确定效应”。研究发现,在目前的 CT检查中如不改变扫描条件的情况下,儿童患者所接受的有效 X射线辐射剂量要比成年人高得多。以头颅 CT扫描为例,儿童[15]所受 X射线辐射剂量是成人的 2.5倍[11,12]。调查显示我国多数的儿童医院 CT扫描参数或条件仍沿用成人标准。还有多数被调查医院在做 CT检查时目前仍选用或常规应用多期扫描,而有研究显示多期扫描意味着接受检查的患者接受 X射线辐射剂量的多倍增加。问题的关键是这样做却并不能使患者获得成倍增加的诊断准确率[13]。目前多数被调查医院中 CT扫描眼眶、鼻窦、中耳等部位时根本无法避开眼球晶状体;胸部检查中不能避开乳腺;骶髂关节、髋关节或骨盆扫描中无法避开生殖系统,而眼球晶状体、乳腺和生殖系统却对 X射线辐射最为敏感!

国际放射防护委员会 (International Commission on Radiological Protection,I CRP)在 1997年就指定了X射线检查辐射防护三原则[4]:①X射线实践的正当性原则;②X射线辐射防护最优化原则;③个人接受X射线剂量限制值原则。此外放射检查中还应遵循“合理使用低剂量”(as low as reasonably achievable,ALARA)原则,即使用最低 X射线剂量获取满足临床诊疗所需的诊断性影像学检查原则[10,14]。

3 降低 X射线辐射剂量的对策和方法

面对较为普遍的现实,降低 X射线辐射剂量不仅是关系到患者的健康,更关系到 X射线检查这一影像学(放射诊断学)的发展,同时也是研发、制造、使用和放射防护人员应当关心的大事[15～17]。同时,也不能因为降低X射线辐射剂量而不做本应需要做(医疗过程中非常需要的 CT或 X射线摄片检查)的各种影像学检查,正确认识降低 X射线辐射剂量意义明显。ICRP提出的“X射线实践的正当性原则”即强调 X射线检查的有必要或需要原则。X射线辐射剂量降低的定义:是指被检者所接受的 X射线辐射剂量必须比常规剂量降低 20%以上才能确定为剂量降低。X射线照射人体后与人体组织发生光电效应 (Photoelectric effect)或康普顿散射效应 (Ccmpton effect)及影响 X射线衰减程度。物体对 X射线的吸收剂量的大小是由 X射线的质和量所决定的。X射线管的管电压决定阴极灯丝发射电子的能量(X射线的质或 X射线的穿透能力),X射线管电流决定阴极灯丝发射电子的数量 (X射线辐射剂量或X射线的量)。假如在管电压不变的情况下,在一定范围内 X射线辐射剂量 (管电流)就决定图像的质量,如果 X射线剂量超过一定范围后 (或管电流大到规定值后),过高的剂量对提高图像质量并无明显帮助。所以在目前,降低 X射线辐射剂量最佳方法是降低 X射线球管管电流。

目前普遍存在的一个问题是,对 X射线摄片或CT影像质量 (特别是对 CT影像)要求高于实际诊断的需要。CT扫描剂量的不足或降低可能使 CT图像质量受到一定影响 (即图像的噪声增加)。在不影响诊断的前提下,同时又能使受检者少接受 X射线辐射剂量,正是我们现在需要倡导或努力的结果。用低剂量 CT扫描给受检者带来减少 X射线辐射剂量的好处明显,也在另一个方面传递出一个信息:现在的影像诊断医师要学会接受一些有“影响”的 CT图像或接受图像中一些不影响诊断质量的图像噪声,不要过度追求 CT图像的完美,因为这样的“完美”是在受检者多接受 X射线辐射剂量的前提下完成的。实施降低 X射线辐射剂量这项有意义的工作,首先需要在进行 X射线摄片或 CT扫描前事先告知受检者X射线辐射对人体的影响。在检查中应最大化的遵守医疗检查照射正当化防护最优化原则,具体的做法如设定扫描参数 (CT中适当增加螺距[18]),控制照射剂量 (降低 X射线球管管电流[19,20]、管电压),控制不必要的多期扫描,严格控制扫描照射范围。特别是受检者在接受多次 X射线摄片或 CT检查时,一定要高度遵循最优化原则,注意 CT扫描层厚、层间距,因为 X射线辐射剂量与扫描层厚、层间距有关。选择适当的扫描视野也可以减少 X射线辐射剂量。只要重视降低 X射线辐射剂量这项工作,就将大大降低对受检者的 X射线辐射危害,这也是造福人类的工作。

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Counter measures against X-ray radiation in the application ofmedical imaging

(四川省医学科学院·四川省人民医院放射科,四川成都 610072)

J IANG Jin

R818.74

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1672-6170(2011)01-0134-03

2010-04-29)