Обоснование нового подхода к критериям оценки дозы облучения пациентов при компьютерной томографии

Обложка
  • Авторы: Маткевич Е.И.1,2, Синицын В.Е.2,3, Иванов И.В.4,5
  • Учреждения:
    1. Государственный научный центр Российской Федерации ― Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна
    2. Городская клиническая больница имени И.В. Давыдовского
    3. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
    4. Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)
    5. Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины
  • Выпуск: Том 3, № 4 (2022)
  • Страницы: 344-361
  • Раздел: Оригинальные исследования
  • URL: https://journals.rcsi.science/DD/article/view/146864
  • DOI: https://doi.org/10.17816/DD110857
  • ID: 146864

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. В период резкого возрастания количества исследований с применением компьютерной томографии (КТ) повышается актуальность совершенствования методов контроля дозы облучения пациентов в целях непревышения рекомендуемых уровней.

Цель ― проанализировать зависимость эффективной дозы при компьютерной томографии различных областей тела от массы пациента и рассчитать стандартную эффективную дозу для пациентов массой 70 кг и 80 кг.

Материалы и методы. Проанализированы протоколы КТ-исследований ― однофазных (209 пациентов) и многофазных (114 пациентов). Эффективную дозу рассчитывали в соответствии с нормализованными коэффициентами для каждой области тела (голова, грудная клетка, брюшная полость и малый таз). Значения стандартной эффективной дозы рассчитывали путём аппроксимации данных с использованием линейной функции эффективной дозы относительно массы тела для стандартного пациента массой 70 кг или 80 кг для каждого типа КТ-сканера и сканируемой области тела.

Результаты. Установлено, что при КТ-исследовании эффективная доза увеличивается пропорционально массе тела пациентов. Рассчитаны и сопоставлены значения средней эффективной дозы, медианной эффективной дозы, референтных диагностических уровней (мЗв) со стандартной эффективной дозой (мЗв) при однофазной и многофазной компьютерной томографии. Во всех сравниваемых группах эти показатели были несколько выше, чем стандартная эффективная доза, если критерием была масса 70 кг, и были близки к стандартной эффективной дозе, если критерием была масса 80 кг. Показана возможность использования для расчёта стандартной эффективной дозы не только данных пациентов, отобранных по стандартной массе тела, но и всего массива данных методом аппроксимации. Это может быть использовано для совершенствования руководящих принципов сравнения и стандартизации доз облучения при компьютерной томографии у пациентов по изученным областям тела.

Заключение. В исследовании описана методика оценки и сравнения дозы КТ-излучения на примере двух больниц и двух КТ-сканеров с учётом массы стандартного пациента. Результаты показывают, что расчёт и анализ стандартной эффективной дозы для каждой области тела вместо средней эффективной дозы, медианной эффективной дозы или 75-го квантиля эффективной дозы помогают более корректно сравнивать радиационное облучение в разных медицинских учреждениях и анализировать причины превышения региональных или национальных референтных диагностических уровней. В условиях резкого увеличения числа КТ-исследований в последнее время непревышение при компьютерной томографии референтных диагностических уровней, рассчитанных по критерию стандартной эффективной дозы, призвано снизить отдалённые последствия в виде онкологической патологии среди населения.

Об авторах

Елена Ивановна Маткевич

Государственный научный центр Российской Федерации ― Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна; Городская клиническая больница имени И.В. Давыдовского

Email: pencil_red@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5917-7706
SPIN-код: 5546-4830

к.м.н.

Россия, Москва; Москва

Валентин Евгеньевич Синицын

Городская клиническая больница имени И.В. Давыдовского; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: vsini@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5649-2193
SPIN-код: 8449-6590

д.м.н., профессор

Россия, Москва; Москва

Иван Васильевич Иванов

Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский Университет); Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivanov-iv@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7729-2724
SPIN-код: 9888-2780

д.м.н., профессор

Россия, Москва; Санкт-Петербург

Список литературы

  1. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2021 году. Государственный доклад. Режим доступа: https://www.rospotrebnadzor.ru/documents/details.php?ELEMENT_ID=21796. Дата обращения: 25.10.2022.
  2. IAEA [Интернет]. Radiation protection and safety of radiation sources: International Basic Safety Standards, IAEA Safety Standards Series No. GSR Part 3. IAEA, Vienna, 2014. Режим доступа: https://www.iaea.org/publications/8930/radiation-protection-and-safety-of-radiation-sources-international-basic-safety-standards. Дата обращения: 25.10.2022.
  3. 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection // Ann ICRP. 1991. Vol. 21, N 1-3. Р. 1–201.
  4. EUR16262 [Интернет]. European guidelines on quality criteria in Computed Tomography. Brussels, Belgium: European Commission, Report EUR 16262. 1999. Режим доступа: https://op.europa.eu/da/publication-detail/-/publication/d229c9e1-a967-49de-b169-59ee68605f1a. Дата обращения: 25.10.2022.
  5. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP publication 103 // Ann ICRP. 2007. Vol. 37, N 2-4. Р. 1–332. doi: 10.1016/j.icrp.2007.10.003
  6. Radiation protection in medicine. ICRP Publication 105 // Ann ICRP. 2007. Vol. 37, N 6. Р. 1–63. doi: 10.1016/j.icrp.2008.08.001
  7. Diagnostic reference levels in medical imaging. ICRP Publication 135 // Ann ICRP. 2017. Vol. 46, N 1. Р. 1–144. doi: 10.1177/0146645317717209
  8. Прокоп М., Галански М. Спиральная и многослойная компьютерная томография: учебное пособие. В 2 т. / пер. с англ. Ш.Ш. Шотемора. 3-е изд. Москва: МЕДпресс-информ, 2011.
  9. Применение референтных диагностических уровней для оптимизации радиационной защиты пациента в рентгенологических исследованиях общего назначения. Изменения в МР 2.6.1.0066-12. 2.6.1. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Режим доступа: https://www.rospotrebnadzor.ru/upload/iblock/71e/mu-2.6.1.3584_19-izmeneniya-v-mu-2.6.1.2944_11.pdf. Дата обращения: 25.10.2022.
  10. МР 2.6.1.0066-12. Применение референтных диагностических уровней для оптимизации радиационной защиты пациента в рентгенологических исследованиях общего назначения. Режим доступа: https://rospotrebnadzor.ru/documents/details.php?ELEMENT_ID=4656. Дата обращения: 25.10.2022.
  11. Hinrichs R.N. Adjustments to the segment center of mass proportions of Clauser et al. (1969) // J Biomech. 1990. Vol. 23, N 9. Р. 949–951. doi: 10.1016/0021-9290(90)90361-6
  12. Дубровский В.И., Федорова В.Н. Биомеханика. Москва: ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. 550 с.
  13. Ozlib.com [Интернет]. Общий центр масс, общий центр тяжести, геометрия масс, антропометрия // Биомеханика. Познание телесно-двигательного упражнения. Режим доступа: https://ozlib.com/801945/sport/obschiy_tsentr_mass_obschiy_tsentr_tyazhesti_geometriya_mass_antropometriya. Дата обращения: 25.10.2022.
  14. Helpiks.org [Интернет]. Распределение массы в теле человека. Режим доступа: https://helpiks.org/6-6110.html. Дата обращения: 25.10.2022.
  15. Garba I., Zarb F., McEntee M.F., Fabri S.G. Computed tomography diagnostic reference levels for adult brain, chest and abdominal examinations: A systematic review // Radiography (Lond). 2021. Vol. 27, N 2. Р. 673–681. doi: 10.1016/j.radi.2020.08.011
  16. Smith-Bindman R., Wang Y., Yellen-Nelson T.R., et al. Predictors of CT radiation dose and their effect on patient care: a comprehensive analysis using automated data // Radiology. 2017. Vol. 282, N 1. Р. 182–193. doi: 10.1148/radiol.2016151391
  17. Smith-Bindman R., Wang Y., Chu P., et al. International variation in radiation dose for computed tomography examinations: prospective cohort study // BMJ. 2019. N 364. Р. k4931. doi: 10.1136/bmj.k4931
  18. Van der Molen A.J., Schilham A., Stoop P., et al. A national survey on radiation dose in CT in The Netherlands // Insights Imaging. 2013. Vol. 4, N 3. Р. 383–390. doi: 10.1007/s13244-013-0253-9
  19. Al Naemi H., Tsapaki V., Omar A.J., et al. Towards establishment of diagnostic reference levels based on clinical indication in the state of Qatar // Eur J Radiol Open. 2020. N 7. Р. 100282. doi: 10.1016/j.ejro.2020.100282
  20. Heggie J.C. Patient doses in multi-slice CT and the importance of optimization // Australas Phys Eng Sci Med. 2005. Vol. 28, N 2. Р. 86–96. doi: 10.1007/BF03178698
  21. Rivers-Bowerman M.D., Shankar J.J. Iterative reconstruction for head CT: Effects on radiation dose and image quality // Can J Neurol Sci. 2014. Vol. 41, N 5. Р. 620–625. doi: 10.1017/cjn.2014.11
  22. MacGregor K., Li I., Dowdell T., Gray B.G. Identifying institutional diagnostic reference levels for CT with radiation dose index monitoring software // Radiology. 2015. Vol. 276, N 2. Р. 507–517. doi: 10.1148/radiol.2015141520
  23. IAEA-TECDOC-1621 [Интернет]. Dose Reduction in CT while Maintaining Diagnostic Confidence: A Feasibility/Demonstration Study. IAEA, Vienna, 2009. Available from: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/te_1621_web.pdf. Дата обращения: 25.10.2022.
  24. Qi L.P., Li Y., Tang L., et al. Evaluation of dose reduction and image quality in chest CT using adaptive statistical iterative reconstruction with the same group of patients // Br J Radiol. 2012. Vol. 85, N 1018. Р. e906–e911. doi: 10.1259/bjr/66327067
  25. Yasaka K., Katsura M., Akahane M., et al. Model-based iterative reconstruction for reduction of radiation dose in abdominopelvic CT: Comparison to adaptive statistical iterative reconstruction // Springerplus. 2013. Vol. 2, N 1. Р. 209. doi: 10.1186/2193-1801-2-209
  26. Hofer M. CT teaching manual: a systematic approach to CT reading. Thieme, 2005. 208 p.
  27. Tsapaki V., Aldrich J.E., Sharma R., et al. Dose reduction in CT while maintaining diagnostic confidence: Diagnostic reference levels at routine head, chest, and abdominal CT-IAEA-coordinated research project // Radiology. 2006. Vol. 240, N 3. Р. 828–834. doi: 10.1148/radiol.2403050993
  28. Calderoni F., Campanaro F., Colombo P.E., et al. Analysis of a multicentre cloud-based CT dosimetric database: Preliminary results // Eur Radiol Exp. 2019. Vol. 3. N 1. Р. 27. doi: 10.1186/s41747-019-0105-6
  29. Shin H.J., Chung Y.E., Lee Y.H., et al. Radiation dose reduction via sinogram affirmed iterative reconstruction and automatic tube voltage modulation (CARE kV) in abdominal CT // Korean J Radiol. 2013. Vol. 14, N 6. Р. 886–893. doi: 10.3348/kjr.2013.14.6.886
  30. Kim K., Kim Y.H., Kim S.Y., et al. Low-dose abdominal CT for evaluating suspected appendicitis // N Engl J Med. 2012. Vol. 366, N 17. Р. 1596–1605. doi: 10.1056/NEJMoa1110734
  31. Abuzaid MM, Elshami W, Tekin HO, et al. Computed tomography radiation doses for common computed tomography examinations: a nationwide dose survey in United Arab Emirates. Insights Imaging 11, 88 (2020). doi: 10.1186/s13244-020-00891-6
  32. Shrimpton P.C., Hillier M.C., Lewis M.A., Dunn M. National survey of doses from CT in the UK: 2003 // Br J Radiol. 2006. Vol. 79, N 948. Р. 968–980. doi: 10.1259/bjr/93277434
  33. Mettler F., Huda W., Yoshizumi T., Mahesh M. Effective doses in radiology and diagnostic nuclear medicine: A catalog // Radiology. 2008. Vol. 248, N 1. Р. 254–263. doi: 10.1148/radiol.2481071451
  34. Pickhardt P.J., Lubner M.G., Kim D.H., et al. Abdominal CT with model-based iterative reconstruction (MBIR): Initial results of a prospective trial comparing ultralow-dose with standard-dose imaging // Am J Roentgenol. 2012. Vol. 199, N 6. Р. 1266–1274. doi: 10.2214/AJR.12.9382
  35. Zewdu M., Kadir E., Tesfaye M., Berhane M. Establishing local diagnostic reference levels for routine computed tomography examinations in JIMMA university medical center south West Ethiopia // Radiat Prot Dosimetry. 2021. Vol. 193, N 3-4. Р. 200–206. doi: 10.1093/rpd/ncab028
  36. Atlı E., Uyanık S.A., Öğüşlü U., et al. Radiation doses from head, neck, chest and abdominal CT examinations: An institutional dose report // Diagn Interv Radiol. 2021. Vol. 27, N 1. Р. 147–151. doi: 10.5152/dir.2020.19560
  37. Brat H., Zanca F., Montandon S., et al. Local clinical diagnostic reference levels for chest and abdomen CT examinations in adults as a function of body mass index and clinical indication: A prospective multicenter study // Eur Radiol. 2019. Vol. 29, N 12. Р. 6794–6804. doi: 10.1007/s00330-019-06257-x
  38. Hu X., Gou J., Lin W., et al. Size-specific dose estimates of adult, chest computed tomography examinations: Comparison of Chinese and updated 2017 American College of Radiology diagnostic reference levels based on the water-equivalent diameter // PLoS One. 2021. Vol. 16, N 9. Р. e0257294. doi: 10.1371/journal.pone.0257294
  39. Li X., Steigerwalt D., Rehani M. T-shirt size as a classification for body habitus in computed tomography (CT) and development of size-based dose reference levels for different indications // Eur J Radiol. 2022. Vol. 151, N 3. Р. 110289. doi: 10.1016/j.ejrad.2022.110289
  40. Westra S.J., Li X., Gulat K., et al. Entrance skin dosimetry and size-specific dose estimatefrom pediatric chest CTA // J Cardiovasc Comput Tomogr. 2014. Vol. 8, N 2. Р. 97–107. doi: 10.1016/j.jcct.2013.08.002
  41. Strauss K.J. CT: Size Specific Dose Estimate (SSDE): Why We Need Another CT Dose Index. Clinical Imaging Physicist Cincinnati Children’s Hospital University of Cincinnati College of Medicine // Boone J., McCollough C., McNitt-Grey M., et al. Acknowledgements. Available from: https://docplayer.net/20784880-Ct-size-specific-dose-estimate-ssde-why-we-need-another-ct-dose-index-acknowledgements.html. Дата обращения: 25.10.2022.
  42. Özsoykal İ., Yurt A., Akgüngör K. Size-specific dose estimates in chest, abdomen, and pelvis CT examinations of pediatric patients // Diagn Interv Radiol. 2018. Vol. 24, N 4. Р. 243–248. doi: 10.5152/dir.2018.17450
  43. Lyra M., Rouchota M., Michalitsi M., Boultadaki A. Effective dose and size-specific dose estimate (SSDE) of the torso: In low dose MDCT protocol in multiple myeloma // Radiol Diagn Imaging. 2019. doi: 10.15761/RDI.1000146
  44. Matkevich E.I., Sinitsyn V.E., Ivanov I.V. [Health prediction indices obtained with low-dose computer tomography scans] // Aviakosm Ekolog Med. 2015. Vol. 49, N 6. Р. 61–67. Russian.
  45. Применение референтных диагностических уровней для взрослых пациентов в лучевой диагностике. Методические рекомендации. Москва, 2020. 38 с.
  46. Damilakis J., Vassileva J. The growing potential of diagnostic reference levels as a dynamic tool for dose optimization // Physica Medica. 2021. Vol. 84. Р. 285–287. doi: 10.1016/j.ejmp.2021.03.018
  47. Moghadam N., Lecomte R., Mercure S., et al. Simplified size adjusted dose reference levels for adult CT examinations: A regional study // Eur J Radiol. 2021. Vol. 142. Р. 109861. doi: 10.1016/j.ejrad.2021.109861
  48. Almén A., Guðjónsdóttir J., Heimland N., et al. Establishing paediatric diagnostic reference levels using reference curves: A feasibility study including conventional and CT examinations // Phys Med. 2021. Vol. 87. Р. 65–72. doi: 10.1016/j.ejmp.2021.05.035
  49. Smith-Bindman R., Lipson J., Marcus R., et al. Radiation dose associated with common computed tomography examinations and the associated lifetime attributable risk of cancer // Arch Intern Med. 2009. Vol. 169, N 22. Р. 2078–2086. doi: 10.1001/archinternmed.2009.427
  50. Smith-Bindman R. Environmental causes of breast cancer and radiation from medical imaging: Findings from the institute of medicine report // Arch Intern Med. 2012. Vol. 172, N 13. Р. 1023–1027. doi: 10.1001/archinternmed.2012.2329
  51. Linet M.S., Slovis T.L., Miller D.L., et al. Cancer risks associated with external radiation from diagnostic imaging procedures // CA Cancer J Clin. 2012. Vol. 62, N 2. Р. 75–100. doi: 10.3322/caac.21132
  52. Голиков В.Ю., Водоватов А.В., Чипига Л.А., Шацкий И.Г. Оценка радиационного риска у пациентов при проведении медицинских исследований в Российской Федерации // Радиационная гигиена. 2021. Т. 14, № 3. С. 56–68. doi: 10.21514/1998-426X-2021-14-3-56-68
  53. Дружинин Ю.В., Рыжов С.А., Водоватов А.В., и др. Влияние COVID-19 на динамику изменений дозовой нагрузки на пациентов при проведении компьютерной томографии в медицинских организациях Москвы // Digital Diagnostics. 2022. Т. 3, № 1. С. 5–15. doi: 10.17816/DD87628

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Результаты регрессионного анализа зависимости эффективной дозы от массы тела пациентов при однофазной компьютерной томографии головы, органов грудной клетки, органов брюшной полости + органов малого таза. По оси Y ― эффективная доза, мЗв; по оси X ― масса тела пациентов, кг.

Скачать (290KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты регрессионного анализа зависимости эффективной дозы от массы тела пациентов при многофазной компьютерной томографии головы, органов грудной клетки, органов брюшной полости + органов малого таза. По оси Y ― эффективная доза, мЗв; по оси X ― масса тела пациентов, кг.

Скачать (396KB)
Метаданные

© Эко-вектор, 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах