Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Хофер М. - Компьютерная томография. Базовое руководство - 2008.pdf
Скачиваний:
37
Добавлен:
06.10.2023
Размер:
69.62 Mб
Скачать

Доза облучения / Риск злокачественных новообразований

Поглощенная доза излучения D — количество энергии на единицу массы, поглощенное веществом из излучения. Еди­ ница измерения — Грэй (Гр). Используется для измерения дозы любого вида излучения, а также в лучевой терапии зло­ качественных новообразований. Ее следует отличать от эквивалентной дозы Н, измеряемой в Зивертах (Зв), кото­ рая представляет собой поглощенную дозу излучения, уве­ личенную пропорционально фактору радиационной чув­ ствительности каждой отдельной ткани: эпителия, слизистой оболочки органов дыхания и ЖКТ. Подобные ткани с высоким темпом клеточного деления, в том числе кроветворные клетки костного мозга, оказываются более чувствительны к действию ионизирующего излучения, чем

ткани с замедленным клеточным делением.

Еще лучше сравнивать биологический эффект облучения с помощью эффективной дозы Е, которая является суммой полученных доз каждого органа в отдельности с учетом весового коэффициента чувствительности тканей. Единица измерения — также Зиверт (Зв) или миллизиверт (мЗв).

Кроме того, для оценки радиационного риска необхо­ димо учитывать возраст пациента в момент облучения, поскольку латентный период при развитии рентгениндуци­ рованной опухоли может быть достаточно длителен (деся­ тилетия). В таб. 174. 1 приведены коэффициенты риска для разных органов при низкодозовом облучении всего тела человека.

Таб. 174.1. Смертность от рака после воздействия ионизирующего излучения в зависимости от возраста Расчет фактора риска в (%/Зв) для мужчин / женщин

Возраст во время

Общая

Лейкоз

Легкие/

ЖКТ

Молочные

Другие

облучения

 

 

 

 

 

дыхательные пути

 

 

железы

 

 

5 лет

12,8

/ 15,3

1,1

/ 0,8

0,2

/ 0,5

3,6

/ 6,6

1,3

7,8

/ 6,3

15 лет

11,4

/ 15,7

1,1

/ 0,7

0,5

/ 0,7

3,7

/ 6,5

3,0

6,1

/ 4,8

25 лет

9,2

/

11,8

0,4

/ 0,3

1,2

/ 1,3

3,9

/ 6,8

0,5

3,7

/ 2,9

45 лет

6,0

/ 5,4

1,1

/ 0,7

3,5

/ 2,8

0,2 / 0,7

0,2

1,2

/ 1,0

65 лет

4,8 / 3,9

1,9

/ 1,5

2,7 / 1,7

0,1

/ 0,5

0,1

/ 0,2

85 лет

1,1

/ 0,9

1,0

/ 0,7

0,2

/ 0,1

— / 0,04

— / —

Среднее

7,7

/ 8,1

1,1

/ 0,8

1,9

/ 1,5

1,7 / 2,9

0,7

3,0 / 2,2

Из этих данных видно, что риск развития рентгениндуци­

репарационная способность не превышена максимумом

рованных злокачественных новообразований

заметно

индивидуальной дозы. Имеются даже доказательства того,

уменьшается с увеличением возраста пациента в период

что низкодозовое облучение оказывает защитный эффект

облучения. Но дело не только в возрасте, решающую роль

за счет активации факторов защиты клетки (восстановле­

играет величина индивидуальной дозы и продолжительность

ние ДНК и др.). Для лучшей оценки риска, связанного с

времени облучения. Здесь следует упомянуть, что сниже­

медицинским применением ионизирующего излучения, ее

ние индивидуальной дозы и увеличение интервала между

сравнивают с ежедневным облучением от естественных

несколькими облучениями впоследствии снижает риск раз­

подземных источников радиации. Основную часть природ­

вития новообразований. Влияние других факторов опреде­

ного излучения люди получают от радона, инертного газа,

ляется способностью ядер клеток к репарации поврежде­

который выделяется в воздух из строительных материалов

ний ДНК с помощью восстановительных ферментов, пока

жилых домов и квартир. По теоретическим подсчетам ра­

 

 

 

 

 

 

дон и его продукты распада

 

 

 

 

 

 

приводят к 5 — 10 % всех раков

Источники излучения

 

 

Эффективная

%от

легкого. Для сравнения, меди­

 

 

 

доза за год

годовой дозы

цинское использование иони­

Вдыхание радона в помещениях

 

 

 

~1,4

33,3 %

зирующего излучения приво­

 

 

 

дит «только» к менее чем

Грунтовое излучение

 

 

 

~ 0,4

9,5 %

1,5 % всех злокачественных

Космическое излучение

 

 

 

~ 0,3

7,1 %

новообразований.

 

 

 

 

Попадание в организм радиоактивных изотопов

 

 

 

~ 0,3

7,1 %

Среднегодовой уровень облуче­

Доза излучения от природных источников

 

 

~ 2,4 мЗв

57,0 %

 

 

ния от природных источников

Медицинское применение ионизирующего излучения

~ 1,5

35,7 %

составляет около 2,4 мЗв, а свя­

Катастрофа на Чернобыльской АЭС (Европа)

 

 

 

~ 0,02

0,5 %

занный с деятельностью чело­

Выбросы при испытаниях ядерного оружия

 

 

 

~0,01

0,2 %

века - 1,8 мЗв (Таб. 174. 2).

 

 

 

 

Работа ядерных реакторов

 

 

 

~0,01

0,2 %

 

Профессиональная доза облучения

 

 

 

~ 0,01

0,2 %

 

Доза излучения связанная

 

 

 

 

 

 

с деятельностью человека

 

 

~ 1,8 мЗв

43,0 %

 

Ежегодная общая доза излучения,

 

 

 

 

 

 

полученная жителем Германии

 

 

~ 4,2 мЗв

100,0 %

 

Таб.174.2. Вклад разных источников излучения в среднегодовую дозу (Европа)

Доза облучения / Снижение лучевой нагрузки

В общем, «жесткое» рентгеновское излучение, используе­ мое при обычной рентгенографии органов грудной клет­ ки, рассеивается и абсорбируется тканями человека значи­ тельно меньше, чем «мягкое» излучение при маммографии. Рассеянное излучение частично поглощается, и в резуль­

тате существует определенный риск, связанный с проведе­ нием специальных исследований. Дозовая нагрузка на орга­ ны получается различной из-за разной чувствительности тканей к воздействию излучения и разных характеристик всевозможных методов лучевой диагностики (Таб. 175. 1).

Исследование

Орган / ткань

Эквивалентная

Эффективная

 

 

доза

 

доза

 

Рентгенография грудной клетки

Легкие, молочная железа

0,3

мЗв

0,2 мЗв

Рентгенография черепа

Красный костный мозг

4,0

мЗв

0,2 мЗв

Рентгенография шейного отдела позвоночника

Щитовидная железа

4,5

мЗв

2,0

мЗв

Рентгенография грудного отдела позвоночника

Молочная железа, легкие

14,0 мЗв

5,0 мЗв

Рентгенография поясничного отдела позвоночника

Красный костный мозг

1,0 мЗв

0,4

мЗв

ДСА сердца

Легкие

20,0

мЗв

10,0

мЗв

ДСА почек

Красный костный мозг

30,0

мЗв

10,0

мЗв

Рентгеноскопия верхнего отдела ЖКТ

Красный костный мозг

17,0 мЗв

6,0

мЗв

Ирригоскопия

Красный костный мозг

3,0 мЗв

3,0 мЗв

КТ головы

Красный костный мозг

5,0

мЗв

2,0

мЗв

КТ грудной клетки

Легкие, грудная клетка

20,0 мЗв

10,0

мЗв

КТ брюшной полости

Красный костный мозг

10,0

мЗв

7,0 мЗв

Таб. 175.1. Дозы облучения при различных рентгенологических исследованиях

Наряду с ангиографией и рентгеноскопией, КТ вносит су­ щественный вклад в повышение дозы облучения пациен­ тов в лучевой диагностике. Умножение индивидуальных доз облучения на количество различных исследований за год по­

казывает, что КТ ответственно за почти треть обшей кол­ лективной дозы. Разные КТ-исследования имеют следую­ щие средние дозы облучения (Таб. 175. 2).

Тип спирального

2-срезовый

6-срезовый

16-срезовый

64-срезовый

Двухтрубочный

КТ-сканера

 

 

 

 

 

Голова

2,1 / 2,4 мЗв

2,7 / 2,9 мЗв

3,9 / 4,2 мЗв

2,2 / 2,4 мЗв

2,3 / 2,4 мЗв

Грудь

2,9 / 3,6 мЗв

4,0 / 5,2 мЗв

3,7 / 4,8 мЗв

3,6 / 4,6 мЗв

3,6 / 4,6 мЗв

Живот

3,3 / 4,4 мЗв

5,3 / 6,6 мЗв

5,6 / 7,3 мЗв

5,6 / 7,3 мЗв

5,5 / 7,2 мЗв

Таз

4,1 / 7,5 мЗв

5,4 / 9,2 мЗв

6,9 / 8,8 мЗв

5,9 / 8,3 мЗв

6,1 / 8,6 мЗв

Таб. 175. 2. Сравнение лучевой нагрузки (в миллизивертах) для различных КТ-сканеров производства Siemens Medical Systems. Значения приведены для мужчин / женщин (курсив)

Эти цифры даны без учета толщины среза (см. стр. 9-11).

Лучевая нагрузка в аппаратах с уменьшенными разме­

Как правило, чем тоньше срез, тем выше доза облучения

рами и коротким фокусным расстоянием незначительно

(Таб. 175. 3).

повышается (Emotion 6).

Заданное

Somatom Plus 4

Somatom Volume Zoom

Emotion

Sensation

коллимирование

односрезовый

четырехсрезовый

шестисрезовый

шестнадцатисрезовый

4 x 5,0 мм

4,5

4,6

6,8

4 x 2,5 мм

4,3 (3 мм)

5,1

7,2

4,2 (1,5 мм)

4 x 1,0 мм

4,9

6,1

8,4

4,7 (0,75 мм)

Таб. 175. 3. Увеличение дозы облучения по мере истончения срезов при коллимировании для 100 мАс

Доза облучения / Снижение лучевой нагрузки при КТ

Для демонстрации дозы облучения часто используют при­ мер авиаперелетов — во время трансатлантического рейса пассажир самолета получает дополнительную дозу облуче­ ния за счет космического излучения. Так, перелет из Евро­ пы на Западное побережье США практически соответствует лучевой нагрузке КТ-исследования. Часто также сравнивают рентгенографию органов грудной клетки и курение сига­ рет при определении риска развития рака. Один снимок лег­ ких приводит к такому же повышению риска развития рака, как выкуривание семи сигарет. Однако следует помнить, что все математические модели включают несколько аспектов и кофакторов, которые бывает трудно статистически точ­ но обсчитать.

Хотя все сопоставления показывают, что потенциальный риск применения рентгеновской диагностики в медицине

Автоматическое отслеживание болюса KB

Для уменьшения облучения пациента при КТ-исследова­ нии используют ряд методик. Особенно это актуально, когда требуется добиться оптимального контрастирования сосу­ дов. Например, все КТ-ангиографические исследования дол­ жны проводится с автоматическим отслеживанием болюса KB (АОБ), чтобы не проводить повторного сканирования из-за недостаточного контрастного усиления внутри сосу­ да. При установке этого режима исследователь выбирает окошком области интереса ( ) место, в котором будет от­ слеживаться пороговое значение плотности, допустим, в

не катастрофичен, все-таки не следует злоупотреблять ею и преуменьшать ее опасность. Основная установка совре­ менной рентгенологии — избежать излишнего риска для населения путем исключения необязательного облучения при традиционных исследованиях и КТ, а также внедрения всевозможных методик, снижающих дозу облучения паци­ ентов.

Например, при исследованиях ЖКТ импульсная рентгено­ скопия заменила непрерывную. Рентгенолог сам устанав­ ливает режим съемки с частотой 1, 2, 4 или 8 кадров в се­ кунду и соответственно снижает дозу облучения. На следующих страницах описываются возможности для сни­ жения дозы облучения при КТ-исследованиях.

просвете нисходящего отдела аорты (рис. 176.1а). Затем ус­ танавливают определенное пороговое значение плотности аорты, например 100 HU. После начала в/в введения КВ. которое обычно проводят в локтевую вену, сканер каждую секунду автоматически измеряет плотность на установлен­ ном уровне.

Как только болюс KB, пройдя малый круг кровообра­ щения, достигает области исследования — плотность в просвете аорты превышает пороговое значение и начина­ ется сканирование (рис. 176.1b).

Рис. 176.1а. Размещение окошка области

Рис. 176.1b. Схема автоматической

интереса в нисходящем отделе аорты

задержки сканирования до появления болюса КС

 

в зоне исследования.

Кроме того, для получения такого же контрастного усиле­ ния можно уменьшить количество вводимого КВ. Для этого сразу после инъекции контрастного препарата из второго шприца с такой же скоростью вводят стерильный изотони­ ческий раствор NaCl. При этом ускоряется продвижение порции KB высокой концентрации через плечевую вену к сердцу и далее в малый круг кровообращения.

Выбор шага спирали

При более быстром продвижении стола во время спираль­ ного сканирования увеличивается шаг спирали, при этом некоторые односрезовые КТ-сканеры способны снизить эффективную дозу облучения пациентов (см. рис. 8.4).

Программное обеспечение мультисрезового сканирова­ ния использует механизм компенсации, который автома­ тически увеличивает ток трубки всякий раз, когда исследо­ ватель увеличивает шаг спирали. При этом значительно уменьшается общая доза облучения за одно исследование. Для шестнадцатисрезового сканера после выбора краниока­ удального направления Z-оси рентгенолог устанавливает кол­ лимирование и время сканирования, а программа автомати­ чески выставляет оптимальную скорость перемещения стола (фактически, шаг спирали) и ток на трубке.

Снижение лучевой нагрузки

Уменьшение тока трубки при исследовании

 

 

детей и пациентов с дефицитом массы тела

 

 

При увеличении диаметра пациента на 8 см помехи при

при исследовании детей и пациентов с дефицитом массы

визуализации удваиваются. Доза облучения и помехи взаи­

тела. На KT-сканерах предыдущих поколений отсутствует

мосвязаны экспоненциально — удвоение дозы снижает по­

текущее измерение излучения на уровне детекторов и мо­

мехи только в 1,4 раза. Заметное снижение дозы облучения

дуляция тока трубки (см. ниже). Поэтому уменьшения дозы

при удовлетворительном качестве изображения

возможно

можно добиться только предварительным снижением силы

 

 

тока трубки (мАс).

Автоматическая модуляция тока трубки

 

 

Основная идея этой функции — комбинация программ

 

снижения облучения. Она настолько проста, насколько эф­

 

фективна и основана на том, что поперечные сечения тела

 

скорее овальные, чем округлые. В положении пациента на

 

спине переднезадний размер грудной клетки ( ), брюшной

 

полости и таза явно меньше, чем поперечный (

). По­

 

этому ток трубки выше в латеральной ангуляции, чем в пе­

 

редней или задней (рис. 177.1). Суть автоматической мо­

 

дуляции — после очередного поворота на 180 градусов ток

 

трубки устанавливается автоматически в зависимости от

 

коэффициента ослабления в конкретной ангуляции, поэто­

 

му хорошее качество изображений получается при мень­

 

шей дозе облучения (рис. 177.2). Диаграмма тока трубки

 

вдоль оси времени представляет собой кривую, напомина­

 

ющую синусоиду с уменьшающейся амплитудой от плече­

 

вого пояса к ногам (рис. 177.3) и с максимумом на уровне

 

плеч и таза.

 

Рис. 177.1

Рис. 177.2

Рис. 177.3

В сравнении с другими аппаратами, обеспечивающими та­ кое же качество изображения без автоматической моду­ ляции тока трубки, потенциал уменьшения дозы облуче­ ния является существенным, особенно в области значительного поглощения излучения, например, на уров­ не плеч и таза (Таб. 177. 1).

Кроме того, продлевается время эксплуатации рентгенов­ ской трубки и уменьшаются вынужденные артефакты на изображении из-за рук пациента вдоль его тела, которые часто возникают у пациентов после травмы и в реанимаци­ онных отделениях в связи с невозможностью поднять руки за голову.

Эффект автоматической модуляции тока трубки

Часть тела пациента

Снижение дозы

Голова

14-26%

Плечевой пояс

22-56 %

Грудная клетка

19-27 %

Брюшная полость

11-24%

Таз

21-30 %

Конечности

33-41 %

Таб. 177.1