侯超， 張曉東， 劉建新， 王霄英

·影像信息學(xué)專題·

59521例CT檢查輻射劑量分析

侯超， 張曉東， 劉建新， 王霄英

目的：分析59521例CT檢查的輻射劑量數(shù)據(jù)，建立醫(yī)院水平的CT診斷劑量參考水平。方法：使用CT輻射劑量計算軟件，回顧性分析本院2015年7月-2016年6月共59521例成人的CT檢查數(shù)據(jù)。按照檢查部位分別計算CT容積劑量指數(shù)(CTDIvol)、體型特異性劑量估計(SSDE)、劑量長度乘積(DLP)和有效劑量(ED)的中位數(shù)及四分位數(shù)間距(IQR)，取CTDIvol和DLP的第3個四分位數(shù)(Q3)為診斷劑量參考水平(DRL)，其中胸部CT的數(shù)據(jù)分為低劑量、單期、多期和全部掃描分別計算，腹部CT的數(shù)據(jù)分為單期、多期和全部檢查分別計算。結(jié)果：各部位CTDIvol的DRL：頭部為45.2 mGy；胸部低劑量為1.3 mGy，單期掃描為11.5 mGy，多期掃描為11.4 mGy，總劑量為11.8 mGy；腹部單期掃描為20.6 mGy，多期掃描為20.2 mGy，總劑量為20.6 mGy；冠狀動脈為12.9 mGy。各部位DLP的DRL：頭部為569.8 mGy·cm；胸部低劑量為42.0 mGy·cm，單期掃描為399.0 mGy·cm，多期掃描為968.5 mGy·cm，總劑量為474.0 mGy·cm；腹部單期掃描為958.0 mGy·cm，多期掃描為2419.1 mGy·cm，總劑量為2045.1 mGy·cm；冠狀動脈為328.0 mGy·cm。結(jié)論：對臨床日常工作中CT檢查輻射劑量數(shù)據(jù)的匯總分析有助于在醫(yī)院水平評估CT輻射劑量。

體層攝影術(shù)，X線計算機； 輻射劑量； 劑量長度乘積； 診斷參考值

輻射劑量是CT檢查中的重要問題，對患者輻射劑量的記錄和監(jiān)控備受關(guān)注。美國FDA倡議全美放射科記錄每例患者的容積CT劑量指數(shù)(volume computed tomography dose index，CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product，DLP)[1]，一些歐盟國家已強制實施該政策[2]。歐盟、澳大利亞和日本等國家及地區(qū)已建立或正在建立CT診斷劑量參考水平(diagnostic reference level，DRL)[3-5]。為了進(jìn)一步評估和優(yōu)化CT輻射劑量，明確當(dāng)前的輻射劑量水平，在大樣本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立DRL尤為重要。本研究回顧性搜集了本單位最近1年成人診斷性CT檢查的輻射劑量的連續(xù)數(shù)據(jù)，使用劑量分析軟件進(jìn)行匯總分析，評估該時間段的CT輻射劑量水平，初步建立醫(yī)院水平的DRL。

材料與方法

搜集2015年7月-2016年6月我院行診斷性CT檢查的全部成人(≥18歲)患者的相關(guān)數(shù)據(jù)。實驗和介入相關(guān)CT檢查未納入本研究。由于兒童CT檢查樣本量過少，未納入本研究。所有檢查使用4臺CT機：GE LightSpeed VCT、GE Discovery CT750 HD、Philips Brilliance 64和Siemens Somatom Definition Flash。將CT數(shù)據(jù)從PACS分批上傳至Radimetrics服務(wù)器(Bayer Healthcare)，其作為本院的輻射劑量信息管理平臺，對DICOM數(shù)據(jù)中的輻射劑量相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計算及分析。

表1 不同部位CT輻射劑量相關(guān)參數(shù)測量結(jié)果

從DICOM數(shù)據(jù)中提取患者的性別、年齡、檢查時間、CT設(shè)備信息、掃描方案名稱、CTDIvol和DLP等數(shù)據(jù)，計算體型特異性劑量估計(size specific dose estimate，SSDE)值和有效劑量(effective dose，ED)。在掃描范圍中部層面的CT圖像上計算患者的體部徑線，轉(zhuǎn)換成體部直徑，進(jìn)而計算SSDE[6]。計算ED時，使用Cristy體模庫[7]，根據(jù)年齡、體重或直徑將患者匹配至特定的體模。對庫中的每一個體模，使用Monte Carlo模擬計算器官劑量，然后根據(jù)國際放射防護(hù)委員會[8]發(fā)表的103號出版物(ICRP 103)中的器官組織權(quán)重因子，得到ED值。

本研究將檢查部位分為頭部、胸部、腹部、冠狀動脈和其它，根據(jù)掃描期相的不同又將胸部分為低劑量、單期和多期檢查，將腹部分為單期和多期檢查。使用Radimetrics計算得出的4種參數(shù)評估CT輻射劑量：CTDIvol、DLP、SSDE、有效劑量。對于多期和全部檢查，CTDIvol、 SSDE為各掃描期相計算值的均值，DLP、有效劑量為各掃描期相計算值之和。SSDE一般僅用于描述腹部的輻射劑量，但因為其應(yīng)用越來越廣泛，本研究也使用SSDE描述胸部和冠狀動脈的輻射劑量。取CTDIvol和DLP的第3個四分位數(shù)(Q3)為DRL。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

使用SPSS 13.0統(tǒng)計學(xué)軟件。按照檢查部位分別計算CT輻射劑量相關(guān)參數(shù)(CTDIvol、DLP、SSDE、有效劑量)的中位數(shù)和四分位數(shù)間距(interquartile range，IQR)。

結(jié) 果

本研究總計納入了59521例CT檢查的數(shù)據(jù)。檢查部位：腹部22120例(37.2%)、胸部18053例(30.3%)、頭部9641(16.2%)、冠狀動脈2940例(4.9%)，其它部位6767例(11.4%)。所有檢查部位CT輻射劑量相關(guān)參數(shù)的中位數(shù)(Q2)和上下四分位數(shù)(Q1 、Q3)見表1。

通常取CTDIvol和DLP的第3個四分位數(shù)(Q3)為DRL，以此為標(biāo)準(zhǔn)各檢查部位的醫(yī)院水平DRL見表2。

表2 不同檢查部位的DRL

討 論

DRL是國際放射防護(hù)委員會在1996年提出的概念，旨在建立一種方法，用來判斷某種放射診斷所致受檢者的輻射劑量是否過高或低[9]。醫(yī)院可以將其CT檢查的輻射劑量與DRL進(jìn)行比較，以評估本單位當(dāng)前掃描方案的合理性，并對掃描方案進(jìn)行改進(jìn)。目前DRL傾向于采用CTDIvol和DLP作為量值，通常取其劑量分布的第3個四分位數(shù)作為DRL[10]。一般而言，醫(yī)院、地區(qū)和國家都應(yīng)根據(jù)人口和經(jīng)濟(jì)因素，并根據(jù)本地醫(yī)用X射線裝置的使用頻率和醫(yī)療水平制定相應(yīng)的DRL。DRL的推廣和應(yīng)用可以在一定程度上規(guī)范檢查方案，降低受檢者所接收的輻射劑量。

表3 本研究建立的醫(yī)院水平DRL與其它國家、地區(qū)的比較

注：N/A表示不適用。

自上世紀(jì)九十年代以來，很多國際組織、國家都在試圖建立并完善DRL。歐盟匯總分析了36個國家的輻射劑量數(shù)據(jù)，針對X線平片、CT和核醫(yī)學(xué)檢查制定了典型成年患者[體重(70±15)kg]和代表性年齡組兒童患者的DRL[3]。澳大利亞輻射防護(hù)和核安全機構(gòu)(Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency，ARPANSA)通過組織全國多中心研究，針對CT檢查建立了適用于成人和不同年齡組兒童的國家DRL[4]。日本于2010年建立了醫(yī)療輻射研究信息網(wǎng)絡(luò)(Japan Network for Research and Information on Medical Exposures，J-RIME)，2015年發(fā)布了國家DRL，包括CT、X線平片、乳腺鉬靶X線攝影和核醫(yī)學(xué)的相關(guān)數(shù)據(jù)[5]。美國尚未建立國家層面的DRL，但已有地區(qū)性的多中心研究[11]。2012年我國發(fā)布了《X射線計算機斷層攝影放射防護(hù)要求》GBZ 165-2012標(biāo)準(zhǔn)，首次公布了典型 成年患者的DRL(加權(quán)CT劑量指數(shù)，CTDIw)：頭部50 mGy，腰椎35 mGy，腹部25 mGy。但該數(shù)據(jù)并非基于我國大樣本量的CT輻射劑量研究，而是來自于早期國外的研究數(shù)據(jù)，不一定能反映我國的現(xiàn)狀，而且該標(biāo)準(zhǔn)缺少胸部及其它檢查部位的數(shù)據(jù)，推廣和應(yīng)用受到一定限制。我國目前仍缺少建立在大樣本量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的符合我國國情的DRL。

本研究基于本單位1年內(nèi)連續(xù)59521例CT檢查的數(shù)據(jù)，對CT劑量相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯總分析，可以初步建立醫(yī)院水平的DRL。與歐盟[3]、澳大利亞[4]、日本[5]和美國[11]的DRL數(shù)據(jù)進(jìn)行對比(表3)，本研究結(jié)果顯示，本院的頭部、胸部單期和冠狀動脈CT檢查的DRL處于較低水平，其中冠狀動脈的DRL明顯低于上述國家，而腹部單期掃描的DRL略高。

建立醫(yī)院水平DRL的意義：第一，與其它國家、地區(qū)或機構(gòu)水平的DRL進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)掃描方案中存在的問題并進(jìn)行優(yōu)化。例如，本單位腹部CT檢查的輻射劑量相對于其它國家、地區(qū)的DRL偏高，提示我們需要找出具體原因，進(jìn)一步對掃描方案進(jìn)行優(yōu)化并改進(jìn)工作流程，以降低輻射劑量。第二，由于目前國內(nèi)仍缺少廣泛接受的DRL，而歐盟、澳大利亞、日本、美國等國家或地區(qū)的研究數(shù)據(jù)可能并不符合本單位的臨床需求，本研究建立的DRL可以作為院內(nèi)質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)。由于CT設(shè)備間存在差異，國內(nèi)其它機構(gòu)可謹(jǐn)慎參考本研究的數(shù)據(jù)。第三，由于我國不同地區(qū)和不同級別醫(yī)院間的疾病譜、CT機的配置和放射科工作流程間存在著較大差異，因此各醫(yī)院應(yīng)根據(jù)實際情況確定合理的DRL，降低輻射劑量應(yīng)建立在保證圖像質(zhì)量和診斷效能的基礎(chǔ)上[12-13]。第四，隨著CT技術(shù)的進(jìn)展和掃描方案的不斷優(yōu)化，CT輻射劑量有逐漸降低的趨勢，DRL需要根據(jù)情況定期重新計算。

對CT輻射劑量相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和分析涉及到DICOM數(shù)據(jù)的挖掘，當(dāng)PACS中存在海量數(shù)據(jù)時，劑量相關(guān)數(shù)據(jù)的分析就必須依賴軟件來完成。目前國外已有一系列商業(yè)軟件可以實現(xiàn)這一功能，如Radimetrics(Bayer)、DoseWatch Explore(GE)、DoseWise Portal(Philips)、Teamplay(Siemens)和tqm|Dose(AGFA)，國內(nèi)各單位可根據(jù)需要選用。但由于國內(nèi)外工作流程的差異，部分軟件功能尚不完善。協(xié)助開發(fā)適合于我國國情的CT輻射劑量分析軟件，是CT工作人員的一項重要任務(wù)。

本研究存在的不足：首先，由于Radimetrics軟件處理能力的限制，本研究僅納入了最近1年的CT檢查數(shù)據(jù)，以后的研究可繼續(xù)擴大樣本量。其次，由于醫(yī)院服務(wù)對象的局限，本研究并未納入兒童的CT輻射劑量數(shù)據(jù)。再次， Radimetrics對檢查部位和掃描期相的區(qū)分取決于DICOM數(shù)據(jù)中掃描方案的名稱，這導(dǎo)致無法詳細(xì)區(qū)分增強掃描的期相數(shù)，妨礙了進(jìn)一步細(xì)化CT劑量數(shù)據(jù)分析。將來應(yīng)進(jìn)一步規(guī)范掃描方案的定義，對不同檢查部位、不同期相的掃描方案進(jìn)行統(tǒng)一命名，可以顯著降低劑量管理的難度，提高數(shù)據(jù)分析的質(zhì)量。最后，本研究綜合分析了本單位4臺CT機的總體輻射劑量數(shù)據(jù)，但沒有具體對比各機型間的差異。通過進(jìn)一步研究，比較同一部位CT檢查在不同設(shè)備間的劑量分布，分析劑量較高與較低的掃描方案之間的差異，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化工作流程，更多采用低劑量的掃描方案或改進(jìn)高劑量掃描方案，可以進(jìn)一步降低輻射劑量。

總之，本研究匯總分析了CT輻射劑量數(shù)據(jù)，建立了醫(yī)院水平的DRL，有助于評估目前掃描方案的合理性，并對掃描方案進(jìn)行改進(jìn)。

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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，北京大學(xué)第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科

侯超(1985-)，男，陜西人，博士，主治醫(yī)師，主要從事影像診斷及CT輻射劑量管理工作。

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)