醫學影像應用中 X射線輻射危害的處理對策

蔣 瑾

醫學影像應用中 X射線輻射危害的處理對策

蔣 瑾

醫學影像學中 X射線檢查如 X射線攝片、透視 (目前已處于淘汰之中)、數字減影血管造影 (digital subtraction angiongraphy,DSA)檢查或治療、X射線計算機斷層掃描 (computer tomography,CT)在目前的醫學實踐中的應用已非常普遍,使用范圍已越來越廣。X射線穿透人體后除對醫學影像學有意義的感光效應與光學密度差等外,還有一個重要的 X射線所致生物效應。人體接受過量的 X射線可以引起人體組織細胞發生一些不可逆的輻射損害如染色體變異或畸形變,受輻射的個體或后代均有染色體受到變異的可能。降低 X射線輻射劑量不僅是關系到患者的健康,更關系到 X射線檢查這一影像學的發展,同時也是研發、制造、使用和防護人員應當關心的大事。另外,也不能因為降低 X射線輻射劑量而不做本應需要 (醫療過程中非常重要的 CT或 X射線攝片檢查)的各種影像學檢查。正確認識降低 X射線輻射劑量的意義明顯。只要重視降低 X射線輻射劑量這項工作,就能大大降低對受檢者的 X射線輻射危害并造福人類。

醫學影像學;X射線;輻射危害

醫學影像學中 X射線檢查如 X射線攝片、透視(目前已處于淘汰之中)、數字減影血管造影 (digital subtraction angiongraphy,DSA)檢查或治療、X射線計算機斷層掃描 (computer tomography,CT)在目前的醫學實踐中的應用非常普遍,使用范圍越來越廣。正是應用范圍和使用的廣泛,也帶來一些問題及 X射線(人工電離輻射)輻射對受檢人體超標的社會現實。有研究認為用于醫學影像診斷和治療的 X射線所產生的世界人口年有效X射線輻射劑量占所有人工輻射源總年有效劑量的 95%以上[1]。正確認識X射線輻射劑量在醫學影像學應用中的危害對每個醫務人員已顯得非常重要和必要。

1 X射線對人體的危害

X射線穿透人體后除對醫學影像學有意義的感光效應與光學密度差等外,還有一個重要的 X射線所致生物效應。人體接受過量的 X射線可以引起人體組織細胞發生一些不可逆的輻射損害如染色體變異或畸形變,受輻射個體或后代均有染色體受到變異的可能。有研究顯示,用于 CT診斷 (如多期掃描、血管成像或多次 CT掃描檢查)所產生的有效輻射劑量,甚至可與第二次世界大戰中日本廣島原子彈爆炸時,距離爆炸中心數英里(約 10公里)的幸存者所接受的輻射劑量相接近 (雖然受照射方式和射線種類不盡相同)[2]。一項長期回顧性研究發現,接受過 X射線檢查的人,當其壽命達到或超過 75歲時,體內腫瘤發生的概率將增加 0.6%左右,主要以膀胱、結腸腫瘤和白血病為主。兒童尤其是低年齡的小兒由于正處于生長發育期,體內細胞分裂更新速度和范圍明顯高于成年人。所以對X射線的敏感性也遠遠高于成年人。兒童受 X射線輻射年齡越小,發生癌癥和腫瘤的危險越大[3]。研究顯示,CT檢查時相同掃描X射線劑量輻射條件下引發兒童余生腫瘤致死率,1歲兒童是成人的 10～15倍;然而,如兒童余生繼續接受 X射線檢查,還會導致嚴重的X射線劑量累積[4]。隨著 CT應用越來越廣泛,其引起的X射線電離輻射損傷現已成為一個醫學和社會問題。流行病學調查顯示[5,6],CT檢查的 X射線輻射劑量可增加患癌癥的風險。如按現在 CT在美國應用量計算,估計美國有 1.5%～2.0%的腫瘤患者是由 CT檢查所致[7]。有一個簡單的比較,即一次常規 CT掃描所用的 X射線劑量大約相當于攝 300張普通胸部 X射線平片,相對危險相當于 1年內每天抽吸 10支高焦油含量的香煙。另外,有研究發現在接受 X射線檢查的實驗動物如每天增加 10 mSv的輻射劑量,其致死率將增加 0.04%。上述實驗數據如換算成吸煙情況,即相當于一個從不吸煙的人突然接受 6個月每天抽吸 20支高焦油含量的煙,或一個才學會駕駛的人行駛 10000公里所承受的風險[8]。

2 X射線檢查的應用現狀與國際相關組織的措施

經過 30年的快速發展,到目前為止,CT已突破了如滑環螺旋藻掃描、寬探測器 (高靈敏度探測器)、金屬零兆球管 (超大容量球管)與后處理計算機超高速運算等多項技術瓶頸,現在的CT發展已進入后 64層螺旋 CT時代。目前最先進的如雙源 CT (德國西門子公司)、寬探測器 320層 (目前最先進640層)螺旋 CT(日本東芝公司)、高靈敏探測器(寶石)CT等,使得CT掃描后處理的圖像清晰度大大提高,同時成像速度越來越快,適應范圍越來越廣。CT應用和普及率的大幅度提高也帶來一個后果,即過度應用或濫用現象增加。就目前為止,我國有統計的 5萬個各類醫療機構所擁有的 CT機數量 (CT裝機量)已達到 5000臺左右(居世界第三),其中 64層螺旋或以上的 CT約 400臺以上,每年約有 2.5億人次接受 CT檢查[9]。由于多層螺旋 CT機大量使用,假如掃描參數控制不當或掃描層厚很薄,必然導致X射線輻射劑量過量的后果。另外一個嚴重的事實及調查顯示[10],在我國,有 16.8%的 CT機操作人員或專業技術人員表示不知道有 X射線輻射劑量限定值或標準的存在;70%的放射職業人員不能夠準確回答什么叫“隨機效應”或“確定效應”。研究發現,在目前的 CT檢查中如不改變掃描條件的情況下,兒童患者所接受的有效 X射線輻射劑量要比成年人高得多。以頭顱 CT掃描為例,兒童[15]所受 X射線輻射劑量是成人的 2.5倍[11,12]。調查顯示我國多數的兒童醫院 CT掃描參數或條件仍沿用成人標準。還有多數被調查醫院在做 CT檢查時目前仍選用或常規應用多期掃描,而有研究顯示多期掃描意味著接受檢查的患者接受 X射線輻射劑量的多倍增加。問題的關鍵是這樣做卻并不能使患者獲得成倍增加的診斷準確率[13]。目前多數被調查醫院中 CT掃描眼眶、鼻竇、中耳等部位時根本無法避開眼球晶狀體;胸部檢查中不能避開乳腺;骶髂關節、髖關節或骨盆掃描中無法避開生殖系統,而眼球晶狀體、乳腺和生殖系統卻對 X射線輻射最為敏感!

國際放射防護委員會 (International Commission on Radiological Protection,I CRP)在 1997年就指定了X射線檢查輻射防護三原則[4]:①X射線實踐的正當性原則;②X射線輻射防護最優化原則;③個人接受X射線劑量限制值原則。此外放射檢查中還應遵循“合理使用低劑量”(as low as reasonably achievable,ALARA)原則,即使用最低 X射線劑量獲取滿足臨床診療所需的診斷性影像學檢查原則[10,14]。

3 降低 X射線輻射劑量的對策和方法

面對較為普遍的現實,降低 X射線輻射劑量不僅是關系到患者的健康,更關系到 X射線檢查這一影像學(放射診斷學)的發展,同時也是研發、制造、使用和放射防護人員應當關心的大事[15～17]。同時,也不能因為降低X射線輻射劑量而不做本應需要做(醫療過程中非常需要的 CT或 X射線攝片檢查)的各種影像學檢查,正確認識降低 X射線輻射劑量意義明顯。ICRP提出的“X射線實踐的正當性原則”即強調 X射線檢查的有必要或需要原則。X射線輻射劑量降低的定義:是指被檢者所接受的 X射線輻射劑量必須比常規劑量降低 20%以上才能確定為劑量降低。X射線照射人體后與人體組織發生光電效應 (Photoelectric effect)或康普頓散射效應 (Ccmpton effect)及影響 X射線衰減程度。物體對 X射線的吸收劑量的大小是由 X射線的質和量所決定的。X射線管的管電壓決定陰極燈絲發射電子的能量(X射線的質或 X射線的穿透能力),X射線管電流決定陰極燈絲發射電子的數量 (X射線輻射劑量或X射線的量)。假如在管電壓不變的情況下,在一定范圍內 X射線輻射劑量 (管電流)就決定圖像的質量,如果 X射線劑量超過一定范圍后 (或管電流大到規定值后),過高的劑量對提高圖像質量并無明顯幫助。所以在目前,降低 X射線輻射劑量最佳方法是降低 X射線球管管電流。

目前普遍存在的一個問題是,對 X射線攝片或CT影像質量 (特別是對 CT影像)要求高于實際診斷的需要。CT掃描劑量的不足或降低可能使 CT圖像質量受到一定影響 (即圖像的噪聲增加)。在不影響診斷的前提下,同時又能使受檢者少接受 X射線輻射劑量,正是我們現在需要倡導或努力的結果。用低劑量 CT掃描給受檢者帶來減少 X射線輻射劑量的好處明顯,也在另一個方面傳遞出一個信息:現在的影像診斷醫師要學會接受一些有“影響”的 CT圖像或接受圖像中一些不影響診斷質量的圖像噪聲,不要過度追求 CT圖像的完美,因為這樣的“完美”是在受檢者多接受 X射線輻射劑量的前提下完成的。實施降低 X射線輻射劑量這項有意義的工作,首先需要在進行 X射線攝片或 CT掃描前事先告知受檢者X射線輻射對人體的影響。在檢查中應最大化的遵守醫療檢查照射正當化防護最優化原則,具體的做法如設定掃描參數 (CT中適當增加螺距[18]),控制照射劑量 (降低 X射線球管管電流[19,20]、管電壓),控制不必要的多期掃描,嚴格控制掃描照射范圍。特別是受檢者在接受多次 X射線攝片或 CT檢查時,一定要高度遵循最優化原則,注意 CT掃描層厚、層間距,因為 X射線輻射劑量與掃描層厚、層間距有關。選擇適當的掃描視野也可以減少 X射線輻射劑量。只要重視降低 X射線輻射劑量這項工作,就將大大降低對受檢者的 X射線輻射危害,這也是造福人類的工作。

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

(四川省醫學科學院·四川省人民醫院放射科,四川成都 610072)

J IANG Jin

R818.74

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1672-6170(2011)01-0134-03

2010-04-29)