行PET-CT檢查的食管癌患者及相關人員受輻射劑量的估算*

張曉鋒，楊建偉，李 鵬，趙衛威，趙書俊

1)鄭州大學附屬腫瘤醫院PET-CT中心 鄭州 450008 2)鄭州大學物理工程學院核物理和核生物研究所 鄭州 450001

行PET-CT檢查的食管癌患者及相關人員受輻射劑量的估算*

張曉鋒1,2)，楊建偉1)，李 鵬1)，趙衛威1)，趙書俊2)#

1)鄭州大學附屬腫瘤醫院PET-CT中心 鄭州 450008 2)鄭州大學物理工程學院核物理和核生物研究所 鄭州 450001

#通信作者，男，1960年8月生，博士，教授，研究方向：核技術及應用，E-mail:zhaosj@zzu.edu.cn

PET-CT；18F-FDG；輻射防護；有效劑量；輻射劑量

目的：估算食管癌患者PET-CT顯像中相關人員受輻射劑量(RD)。方法：100例食管癌患者接受18F-FDG PET-CT全身顯像檢查，每個患者由一名家屬全程陪同。利用劑量長度乘積值估算受檢者因CT掃描所受輻射有效劑量(EDCT)，依據ICRP出版物推薦方法估算受檢者EDPET。檢測陪同家屬和病房病友在不同防護策略下的初始劑量當量率，估算所受的RD。結果：100例食管癌患者單次PET-CT顯像中，EDCT為(15.50±1.24) mSv，EDPET為(5.37±1.03) mSv，ED總為(20.87±2.06) mSv，EDCT占ED總的比例為(0.74±0.03)。患者BMI為(23.64±3.89) kg/m2，BMI與EDCT有相關性(r=0.780，P<0.05)。8 mm鉛當量鉛屏風可以將陪同家屬所受RD減少約50%，1 mm鉛當量鉛衣可以減少約10%,鉛屏風可將病友所受RD降低約40%(P均<0.05)。結論：增強防護措施在PET-CT檢查流程中具有重要作用。

PET-CT將PET的功能成像和CT的解剖結構顯像有機融合，可提供靶器官的功能和解剖雙重信息。在PET-CT顯像過程中，放射性藥物會對受檢者及其接觸者產生輻射危害。如何全面準確評估PET-CT受檢者及相關人群所受的輻射劑量是非常重要的問題。研究[1]表明河南是食管癌高發地區，PET-CT受檢者中食管癌患者比例很大。該研究追蹤食管癌患者18F-FDG PET-CT顯像過程，對受檢者及其接觸者接受的輻射劑量進行估算與評價，以期為臨床防護及放射評價提供客觀依據。

1 對象與方法

1.1 病例資料 收集2015年3月至2016年5月在鄭州大學附屬腫瘤醫院PET-CT中心行18F-FDG PET-CT檢查的食管癌患者100例，男56例，女44例，年齡23～81(54.7±14.3)歲，BMI為15.61～33.33(23.64±3.89) kg/m2。入組標準為經病理確診且PET-CT顯像無轉移患者。研究經鄭州大學附屬腫瘤醫院倫理委員會批準，受檢者均簽署知情同意書。

1.2 設備與測量儀器 采用美國GE公司Discovery STE PET-CT及MINItrac型回旋加速器。防護屏蔽有8 mm鉛當量鉛屏風和0.5 mm鉛當量鉛衣。輻射劑量檢測儀器為451P射線檢測儀(美國FLUKE公司)，儀器測量范圍為0～50 mSv/h，測量誤差在10%以內，儀器在法定計量檢定有效期內。

1.3 PET-CT顯像18F-FDG無菌、無熱源、放化純度>98%，pH值及內毒素檢測結果均合格。所有患者檢查前禁食并禁用含有葡萄糖的靜脈注射液6 h以上。注射18F-FDG前測量患者身高、體重及血糖(血糖在11.1 mmol/L以下)，以4.44 MBq/kg劑量注射18F-FDG，注射后患者回候診室內靜臥休息并飲水約600 mL，45 min后進行體部PET-CT顯像，囑咐患者檢查前排空尿液并迅速飲水100～200 mL以充盈胃腔。

使用自動曝光技術進行體部CT掃描，掃描參數：管電壓120 kV，自動毫安秒60～180 mAs，層厚3.75 mm。CT掃描結束后即刻行PET 3D模式掃描，掃描范圍自顱底至股骨上段，每位患者需6～8個床位，每個床位15.7 cm，每床位掃描時間2 min。應用CT數據對PET圖像進行衰減校正，用Iterative濾波法進行PET圖像重建，最后將CT圖像與PET圖像融合，得到PET-CT融合圖像。

1.4 受檢者受輻射有效劑量(effective dose,ED)的估算

1.4.1 CT掃描 患者因CT掃描所受輻射屬于外照射。ED估算方法是利用劑量長度乘積(dose length product,DLP)乘以特定的轉換系數[2]:EDCT=DLP×k。式中：DLP可以從患者掃描序列dose report中讀?。籯(mSv-1·mGy-1·cm-1)為劑量轉換因子[3]，取值與身體部位有關，頭、頸、胸、腹、骨盆k值分別取0.002 3、0.005 4、0.017 0、0.015 0、0.019 0。

1.4.3 總有效劑量 ED總=EDCT+EDPET。

1.5 相關人員受輻射劑量(radiation dose,RD)的估算

1.5.1 估算方法 依據劉斌等[6]給出的輻射劑量計算方法：

1.5.2 IDR的測定 測量在候診室進行，房間內無其他放射源，受檢者平躺床上，挺胸抬頭，閉目休息，床高70 cm。分別用8 mm鉛當量鉛屏風及1 mm鉛當量鉛衣作為防護屏蔽材料。鉛屏風距床30 cm放置，陪同家屬身穿鉛衣，檢測放置和撤去鉛屏風條件下，鉛衣內外距受檢者體表不同距離處的IDR。檢測距離取100、150和200 cm，檢測時間點取注射后0 min和75 min。測量前15 min，451P射線檢測儀開機預熱，測量時測量儀的探測器端平行于受檢者冠狀面。重復測量3次取平均值作為當次測得的IDR。

1.5.3 陪同家屬所受RD的估算 患者注射18F-FDG后由一名家屬全程陪同(除CT掃描期間防止陪同家屬遭受CT球管曝光，陪同家屬進入操作間)。陪同家屬所受RD按1.5.1中的公式計算，其中，IDR取注射后0 min距離患者100、150、200 cm處的劑量當量率，OF=1(24 h/24 h)，t1=0 h，t2=24 h。

1.5.4 病友所受RD的估算 患者檢查結束返回病房后，會對同病房病友產生照射，患者與同病房病友病床距離150 cm。病友所受RD可按1.5.1中的公式計算，其中，IDR取注射后75 min時距離患者150 cm處的空氣劑量率，OF=0.95(22.75 h/24 h)，t1=0.75 h，t2=24 h。

1.6 統計學處理 數據采用SPSS 22.0處理；對患者BMI與EDCT進行Pearson相關分析；不同防護條件下家屬所受RD的比較采用重復測量數據的方差分析，病友所受RD的比較采用配對t檢驗，檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 食管癌患者所受的ED 100例食管癌患者，EDCT為11.01～20.64(15.50±1.24) mSv。18F-FDG 注射活度為170.57～403.67(282.57±54.33) MBq，EDPET為3.64～7.67(5.37±1.03) mSv。單次PET-CT顯像中，患者ED總為15.24～26.94(20.87±2.06) mSv；EDCT占ED總的比例為0.67～0.80(0.74±0.03)。Pearson相關分析結果顯示，EDCT與患者BMI有相關性(r=0.780,P<0.001)。

2.2 陪同家屬所受的RD 在不同防護策略下，陪同家屬所受RD測定結果見表1。結果表明，距患者距離增加，陪同家屬所受的RD降低；8 mm鉛當量鉛屏風和1 mm鉛當量鉛衣可使陪同家屬所受的RD分別減少50%和10%。

表1 不同防護策略下陪同家屬所受的RD(n=100) μSv

2.3 病友所受的RD 因為腫瘤患者身體原因，不考慮鉛衣作為病友屏蔽防護材料。在沒有鉛屏風防護情況下，病友所受RD 為19.14～45.39(31.01±6.09) μSv；如兩床之間平行放置鉛屏風且距受檢患者病床30 cm，病友所受RD為11.27～26.75(18.26±3.59) μSv。結果表明鉛屏風可有效降低病友所受RD(t配對=50.950，P<0.001)。

3 討論

隨著醫療水平的提高，采用PET-CT顯像患者越來越多。18F-FDG是目前PET-CT顯像中應用最多的放射性核素可產生511 keV高能光子，使PET-CT受檢者本人及與其接觸的公眾都會受到輻射，因而給輻射防護帶來了新的挑戰。

該研究結果顯示，食管癌患者單次PET-CT檢查中CT所致ED約為15.50 mSv；PET所致ED約為5.37 mSv，EDCT占總ED比例達0.74，這與Khamwan 等[7]及Willowson等[8]的研究結果相似，可見受檢患者所受輻射主要源于CT。降低受檢者受輻射劑量可以從兩方面入手： 通過采用低管電壓、縮短掃描時間及增加螺距等[9]減少來自CT掃描的輻射； 通過在不影響疾病診斷的同時盡量減少18F-FDG的注射劑量減少來自PET方面的輻射。該研究發現受檢者的BMI與EDCT間有強相關性，相關系數為0.780，因而BMI可以作為評估受檢者EDCT的一個重要指標。

該研究依據ICRP等相關報告，將18F-FDG在受檢患者體內的生理代謝考慮在內，依據與相關公眾人群的接觸時間和防護策略，估算了相關公眾人群所受的RD。研究結果表明距離患者越遠陪同家屬受到的輻射越少；鉛衣可以屏蔽約10%的輻射，這與李衛國等[10]認為鉛衣可以將受照射劑量減少8%接近。該研究中還引入8 mm鉛當量鉛屏風作為屏蔽防護材料，結果顯示其可屏蔽約50%的輻射。這表明在PET-CT檢查過程中在使用鉛衣進行常規屏蔽防護的前提下，陪同家屬與患者間加裝鉛屏風具有非常重要的意義。該研究發現，即使在沒有任何屏蔽防護情況下，全程陪同家屬距離患者100 cm處所受RD為(183.30±36.34) μSv，遠低于ICRP提出的公眾人群RD不超過1 mSv/a的劑量限值[11]。這表明全程陪同家屬只要與受檢者保持適當距離，所受輻射劑量在安全范圍內，不必過度憂慮恐慌。建議在PET-CT檢查流程中盡量采用鉛當量高的鉛屏風及鉛衣進行綜合屏蔽防護，并盡量增加接觸距離，達到減少輻射的目的。在未放置和放置鉛屏風條件下，病友所受RD分別為19.14～45.39 μSv、11.27～26.75 μSv，均遠低于公眾人群RD不超過1 mSv/a的劑量限值[11]。鉛屏風可明顯減少病友所受的輻射?？紤]到臨床實踐工作及電離輻射的不確定效應，使用鉛屏風對病友進行防護仍然具有非常重要的意義。

該研究未對注射藥物護理人員及PET-CT操作技師所受輻射進行分析，也沒有對食管癌伴有轉移患者相關劑量的估算進行探討。考慮到上述因素在臨床實踐工作中仍然非常重要，這將是下一步研究的方向。

[1]王立東.河南省食管癌研究的理解和思考[J].鄭州大學學報(醫學版),2006,41(1):1

[2]INOUE Y,NAGAHARA K,TANKA Y,et al.Methods of CT dose estimation in whole-body18F-FDG PET/CT[J]. J Nucl Med,2015,56(5):695

[3]王風,楊志,張巖,等.18F-氟代脫氧葡萄糖PET/CT檢查患者所受輻射劑量的測量分析[J].中華放射醫學與防護雜志,2013,33(6):662

[4]廖鳳翔,金愛芳,駱柘璜,等.18F-FDG PET/CT全身顯像受檢患者輻射劑量研究[J].南昌大學學報(醫學版)，2013,53(10):44

[5]ICRP.Radiation dose to patients from radiopharmaceuticals.Addendum 3 to ICRP Publication 53.ICRP Publication106.Approved by the Commission in October 2007[J].Ann ICRP,2008,38(1/2):1

[6]劉斌,蔣麗莎,楊曉川,等.18F-FDG顯像患者對公眾人群及核醫學技師輻射劑量的估算[J].中國醫學影像技術，2016,32(1):134

[7]KHAMWAN K,KRISANACHINDA A,PASAWANG P.The determination of patient dose from18F-FDG PET/CT examination[J].Radiat Prot Dosimetry,2010,141(1):50

[8]WILLOWSON KP,BAILEY EA,BAILEY DL.A retrospective evaluation of radiation dose associated with low dose FDG protocols in whole-body PET/CT[J].Australas Phys Eng Sci Med,2012,35(1):49

[9]ETARD C,CELIERD,ROCH P,et al.National survey of patient doses from whole-body FDG PET-CT examinations in France in 2011[J].Radiat Prot Dosimetry,2012,152(4):334

[10]李衛國，楊國仁，李全太，等.PET/CT放射性核素的分裝和注射人員受照劑量[J].中國輻射衛生,2012,21(2):181

[11]CHEN MY.Radiation protection and regulations for the nuclear medicine physician[J].Semin Nucl Med,2014,44(3):215

(2016-10-18收稿 責任編輯王 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

*國家自然科學基金資助項目 81171410

R735.1