59521例CT檢查輻射劑量分析

侯超， 張曉東， 劉建新， 王霄英

·影像信息學專題·

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檢查的輻射劑量數據，建立醫院水平的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檢查數據。按照檢查部位分別計算CT容積劑量指數(CTDIvol)、體型特異性劑量估計(SSDE)、劑量長度乘積(DLP)和有效劑量(ED)的中位數及四分位數間距(IQR)，取CTDIvol和DLP的第3個四分位數(Q3)為診斷劑量參考水平(DRL)，其中胸部CT的數據分為低劑量、單期、多期和全部掃描分別計算，腹部CT的數據分為單期、多期和全部檢查分別計算。結果：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。結論：對臨床日常工作中CT檢查輻射劑量數據的匯總分析有助于在醫院水平評估CT輻射劑量。

體層攝影術，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控備受關注。美國FDA倡議全美放射科記錄每例患者的容積CT劑量指數(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]。為了進一步評估和優化CT輻射劑量，明確當前的輻射劑量水平，在大樣本數據的基礎上建立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數據，使用劑量分析軟件進行匯總分析，評估該時間段的CT輻射劑量水平，初步建立醫院水平的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)患者的相關數據。實驗和介入相關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數據從PACS分批上傳至Radimetrics服務器(Bayer Healthcare)，其作為本院的輻射劑量信息管理平臺，對DICOM數據中的輻射劑量相關數據進行綜合計算及分析。

表1 不同部位CT輻射劑量相關參數測量結果

從DICOM數據中提取患者的性別、年齡、檢查時間、CT設備信息、掃描方案名稱、CTDIvol和DLP等數據，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，轉換成體部直徑，進而計算SSDE[6]。計算ED時，使用Cristy體模庫[7]，根據年齡、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，然后根據國際放射防護委員會[8]發表的103號出版物(ICRP 103)中的器官組織權重因子，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(Q3)為DRL。

4.統計學分析

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

結 果

本研究總計納入了59521例CT檢查的數據。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輻射劑量相關參數的中位數(Q2)和上下四分位數(Q1 、Q3)見表1。

通常取CTDIvol和DLP的第3個四分位數(Q3)為DRL，以此為標準各檢查部位的醫院水平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]。醫院可以將其CT檢查的輻射劑量與DRL進行比較，以評估本單位當前掃描方案的合理性，并對掃描方案進行改進。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個四分位數作為DRL[10]。一般而言，醫院、地區和國家都應根據人口和經濟因素，并根據本地醫用X射線裝置的使用頻率和醫療水平制定相應的DRL。DRL的推廣和應用可以在一定程度上規范檢查方案，降低受檢者所接收的輻射劑量。

表3 本研究建立的醫院水平DRL與其它國家、地區的比較

注：N/A表示不適用。

自上世紀九十年代以來，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據，針對X線平片、CT和核醫學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]。澳大利亞輻射防護和核安全機構(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年建立了醫療輻射研究信息網絡(Japan Network for Research and Information on Medical Exposures，J-RIME)，2015年發布了國家DRL，包括CT、X線平片、乳腺鉬靶X線攝影和核醫學的相關數據[5]。美國尚未建立國家層面的DRL，但已有地區性的多中心研究[11]。2012年我國發布了《X射線計算機斷層攝影放射防護要求》GBZ 165-2012標準，首次公布了典型 成年患者的DRL(加權CT劑量指數，CTDIw)：頭部50 mGy，腰椎35 mGy，腹部25 mGy。但該數據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據，不一定能反映我國的現狀，而且該標準缺少胸部及其它檢查部位的數據，推廣和應用受到一定限制。我國目前仍缺少建立在大樣本量數據基礎上的符合我國國情的DRL。

本研究基于本單位1年內連續59521例CT檢查的數據，對CT劑量相關數據進行了匯總分析，可以初步建立醫院水平的DRL。與歐盟[3]、澳大利亞[4]、日本[5]和美國[11]的DRL數據進行對比(表3)，本研究結果顯示，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。

建立醫院水平DRL的意義：第一，與其它國家、地區或機構水平的DRL進行比較，發現掃描方案中存在的問題并進行優化。例如，本單位腹部CT檢查的輻射劑量相對于其它國家、地區的DRL偏高，提示我們需要找出具體原因，進一步對掃描方案進行優化并改進工作流程，以降低輻射劑量。第二，由于目前國內仍缺少廣泛接受的DRL，而歐盟、澳大利亞、日本、美國等國家或地區的研究數據可能并不符合本單位的臨床需求，本研究建立的DRL可以作為院內質量控制的標準。由于CT設備間存在差異，國內其它機構可謹慎參考本研究的數據。第三，由于我國不同地區和不同級別醫院間的疾病譜、CT機的配置和放射科工作流程間存在著較大差異，因此各醫院應根據實際情況確定合理的DRL，降低輻射劑量應建立在保證圖像質量和診斷效能的基礎上[12-13]。第四，隨著CT技術的進展和掃描方案的不斷優化，CT輻射劑量有逐漸降低的趨勢，DRL需要根據情況定期重新計算。

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

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檢查數據，以后的研究可繼續擴大樣本量。其次，由于醫院服務對象的局限，本研究并未納入兒童的CT輻射劑量數據。再次， Radimetrics對檢查部位和掃描期相的區分取決于DICOM數據中掃描方案的名稱，這導致無法詳細區分增強掃描的期相數，妨礙了進一步細化CT劑量數據分析。將來應進一步規范掃描方案的定義，對不同檢查部位、不同期相的掃描方案進行統一命名，可以顯著降低劑量管理的難度，提高數據分析的質量。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據，但沒有具體對比各機型間的差異。通過進一步研究，比較同一部位CT檢查在不同設備間的劑量分布，分析劑量較高與較低的掃描方案之間的差異，在此基礎上優化工作流程，更多采用低劑量的掃描方案或改進高劑量掃描方案，可以進一步降低輻射劑量。

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

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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，北京大學第一醫院醫學影像科

侯超(1985-)，男，陜西人，博士，主治醫師，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)