Тема: ОЦЕНКА ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ ПАЦИЕНТОВ ПРИ РЕНТЕНОСКОПИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ ВЕРХНЕГО ОТДЕЛА ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА

Актуальность темы. Растущему применению рентгенологических и радиологических диагностических и лечебных процедур [47] сопутствует медицинское облучение пациентов, а также профессиональное облучения медперсонала. Здесь имеются две противоположные тенденции. Одна из них состоит в том, что старые, более высокодозные, рентгеновские аппараты постепенно заменяются современными цифровыми низкодозными, и поэтому дозы от рентгенодиагностики общего назначения снижаются [3, 13]. Внедрение же инновационной техники (компьютерные томографы, ангиографы) ведет к повышению соответствующих компонентов дозы. В большинстве стран с развитым здравоохранением (уровень I согласно НКДАР) вторая тенденция доминирует, и средняя годовая эффективная доза от медицинского облучения на душу населения приближается к 2 мЗв [47]. Как крайний случай, средняя доза от медицинского облучения на душу населения в США в 2006 г. достигла 3 мЗв и впервые превысила годовую дозу от природных источников излучения [13, 16, 40-41].
В России пока преобладает первая тенденция, и средняя годовая эффективная доза от медицинского облучения на душу населения находится на уровне менее 1 мЗв (0,5 мЗв в 2014 г.) и пока не растет. Однако, если экономический рост в стране продолжится и будет сопровождаться развитием здравоохранения и, в частности, расширением парка современной аппаратуры для специальных исследований, есть основания ожидать рост уровней медицинского облучения в ближайшем будущем [7, 13, 16, 19].
Радиационная защита от медицинского облучения пациентов необходима, чтобы ограничить их облучение уровнями, которые необходимы для достижения медицинских целей диагностики и лечения, но их не превышают [16, 49]. Для деликатного решения этой непростой 3
задачи разработана современная международная методология и инструменты защиты, которые успешно внедряются во многих странах с развитым здравоохранением [35, 48]. В России эти методы известны и частично внедрены через систему регулирования и надзора; однако многое еще предстоит сделать, особенно в среде лиц, реально определяющих уровни медицинского облучения - врачей-рентгенологов и радиологов, а также технического персонала медучреждений [16, 19].
Современную ситуацию медицинского облучения в России удобно охарактеризовать на материалах последнего Справочника НИИ радиационной гигиены «Дозы облучения населения Российской Федерации в 2014 году», С.-Петербург, 2015, и Радиационно-гигиенического паспорта Российской Федерации, Москва, 2015 [22, 28].
Суммарное количество всех диагностических рентгенорадиологических процедур, выполненных в 2014 году, достигло 268 млн., что означает 1,8 процедуры в год на душу населения России, несколько больше, чем в предыдущие годы. Данные о дозах у населения Российской Федерации за счет медицинских диагностических рентгенорадиологических исследований получены с учетом информации, поступающей по форме 3-ДОЗ в систему ЕСКИД, а также приведенной в радиационно-гигиеническом паспорте Российской Федерации за 2014 год [22, 28].
По данным статистики диагностических рентгенорадиологических процедур в Российской Федерации в 2014 году на долю флюорографических, рентгенографических, рентгеноскопических и КТ- исследований пришлось соответственно 84.3, 172.9, 2.1 и 7.1 млн. процедур. Процентный вклад каждого вида исследования в коллективную дозу также соответственно составил 10.6%, 29.5%, 8.8% и 39.8% [7, 28].
Наибольший вклад в коллективную дозу медицинского облучения населения России в 2014 году уже второй год подряд вносит компьютерная томография (40 %). Это согласуется с общемировой тенденцией, особенно в странах с развитой медициной. Ненамного меньше вклад рентгенографии (30 %) [4]. Рентгеноскопические исследования находятся на третьем месте, как по числу выполненных исследований, так и по вкладу в коллективную дозу (после КТ и рентгенографии с флюорографией) [7, 22, 28].
Таким образом, многогранная динамическая картина медицинского облучения населения России требует адекватного регулирования, контроля и надзора. Для практического улучшения состояния радиационной безопасности при использовании излучения в отечественной медицине за период 2015 год и далее, необходима разработка и внедрение в практику комплекса регулирующих и образовательных мер, основанных на современной международной методологии и положительном опыте, накопленном в СССР и России [13].
Цель работы: оценка эффективных доз пациентов от рентгеноскопических исследований пищевода и желудка.
Задачи:
1. Сбор антропометрических данных пациентов и технических параметров проведения рентгеноскопического исследования, анализ их вклада в дозы пациента.
2. Разработка модели рентгеноскопического исследования пищевода и желудка (верхнего отдела желудочно-кишечного тракта).
3. Определение истинной эффективной дозы пациента при рентгеноскопии верхнего отдела ЖКТ.
4. Уточнение значений коэффициентов перехода от произведения дозы на площадь к эффективной дозе.
Практическая значимость. Для осуществления процесса обеспечения радиационной безопасности в медицине в целом и защиты пациентов от медицинского облучения, в частности, необходимо иметь достоверные сведения о дозовых нагрузках пациентов [7, 16, 48]. Особенно актуально данное требование для методик, характеризующихся отсутствием стандартизации протоколов проведения и высокими дозовыми нагрузками пациентов: рентгеноскопия, ангиография и интервенционные исследования. По двум последним видам процедур уже имеются работы [25-26]. Однако эффективные дозы от контрастных рентгеноскопических исследований пищевода и желудка в отечественных источниках отсутствуют.
В настоящее время эффективные дозы от рентгеноскопических исследований определяются согласно методическим указаниям [19] с использованием коэффициентов перехода от измеряемой дозовой величины (произведения дозы на площадь - ПДП) к эффективной дозе. Данные коэффициенты приведены для конкретных геометрии и условий проведения исследования (в положении пациента в задне-передней позиции, т.е. рентгеновская трубка облучает пациента со стороны спины) и равны для пищевода и желудка 1.4 и 1.6, соответственно. Приведенные коэффициенты были определены более 15 лет назад и с тех пор не изменялись [16, 19]. Использование дозиметра ДРК-1 в рентгенологическом кабинете Мариинской больницы, также не дает достоверной информации о получаемой пациентом дозе.
Таким образом, чрезвычайно актуальным является получение объективной информации о дозах пациентов при проведении рентгеноскопических исследований верхнего отдела ЖКТ. Наличие подобной информации позволит, как выявить факторы, максимально влияющие на дозы пациентов, так и определить новые коэффициенты перехода для простого определения эффективных доз.

Купить

На сегодняшний день внедрение современной цифровой низкодозной техники для проведения рентгенологических исследований привело к общему снижению дозовой нагрузки на пациентов рентгенологических исследований общего назначения. Тем не менее, по данным радиационно-гигиенической паспортизации [22], рентгеноскопические исследования находятся на третьем месте, как по числу выполненных исследований, так и по вкладу в коллективную дозу (после КТ и рентгенографии с флюорографией).
Для выполнения требований по защите пациентов от медицинского облучения необходимо обладать сведениями о реальных дозовых нагрузках пациентов при проведении высокодозовых исследований, характеризующихся отсутствием стандартных клинических протоколов и высокой индивидуальной субъективностью проведения. Данная работа представляет собой первую в отечественной практике попытку не только определить реальные дозовые нагрузки пациентов от рентгеноскопических исследований верхнего отдела ЖКТ как в измеряемых, так и в расчетных дозовых величинах (ПДП и эффективная доза, соответственно), но и предложить различные варианты методов определения эффективной дозы, как для экспериментальных работ по оптимизации, так и для использования персоналом отделений лучевой диагностике в повседневной практике.
Целью исследования являлось оценка эффективных доз пациентов от рентгеноскопических исследований пищевода и желудка. Поставлены следующие задачи: сбор антропометрических данных пациентов и параметров проведения исследования, анализ их влияния на дозы пациентов, разработка модели рентгеноскопического исследования пищевода и желудка, определение эффективных доз пациентов и параметров, на них влияющих, определение коэффициентов перехода для рентгеноскопических исследований пищевода и желудка.
Работа проводилась на базе Мариинской больницы города Санкт- Петербурга в рентгенологическом кабинете 9 корпуса на аналоговоцифровом рентгенодиагностическом аппарате КРТ-Электрон. Были собраны данные по 15 пациентам с рентгеноскопией пищевода и 20 пациентам с рентгеноскопией желудка (все пациенты отделения за 1 месяц). Для каждого пациента фиксировались пол, возраст и антропометрические параметры: рост (см) и масса тела (кг). Для каждого пациента была определена структура проведения исследования: диагноз, количество выполненных этапов рентгеноскопии и количество рентгеновских снимков, тип использованного контраста. Для каждого рентгеновского снимка регистрировались анодное напряжение (кВ), размер поля (см2) и ПДП (сГр-х см2). Для каждого этапа рентгеноскопии регистрировались положение пациента, проекция и угол поворота трубки, анодное напряжение (кВ), время облучения (с), скорость просвечивания (кадров/с) и суммарное ПДП за этап (сГр-х см2). Все параметры фиксировались вручную в специально разработанную анкету. Выполнялась цифровая запись всех этапов рентгеноскопических исследований и рентгеновских снимков для всех пациентов в формате DICOM.
Для создания модели исследования рентгеноскопические записи пациентов были разделены по этапам просвечивания и выполненным рентгеновским снимкам. В рамках каждого этапа процесс непрерывного просвечивания пациента был преобразован в дискретный набор отдельных полей облучения для специального ПО PCXMC 2.0. В ходе создания модели рентгеноскопических исследований выполнено упрощение процесса рентгеноскопии и сведение её к совокупности отдельных полей облучения. Рентгеноскопические исследования пациентов для этого были разделены по этапам просвечивания и выполненным рентгеновским снимкам. В рамках каждого этапа процесс непрерывного просвечивания пациента был преобразован в дискретный набор отдельных полей облучения для ПО PCXMC. Проекции полей облучения в PCXMC 64 соответствовали реальному расположению пациента в процессе данного этапа рентгеноскопического исследования. Для определения полей облучения были определены координаты основных внутренних органов и анатомических зон интереса, облучаемых при проведении рентгеноскопических исследований пищевода и желудка.
Для каждого пациента для каждого этапа просвечивания и рентгеновского снимка для всех проекций были с помощью специальных формул установлены коэффициенты перехода от ПДП к эффективной дозе. Была выполнена статистическая обработка данных с использованием ПО Statistica 10. Для всех выборок данных была выполнена описательная статистика. Для оценки взаимосвязи доз пациентов и параметров проведения рентгеноскопии был выполнен корреляционный анализ.
В зарубежной практике оценка доз пациентов и установка внутренних клинических нормативов, определяющих, являются ли дозы от данного исследования в медицинском учреждении аномально высокими или низкими (референтные диагностические уровни) осуществляется исключительно с использованием измеряемых дозовых величин. Определение эффективных доз для отдельных пациентов, как правило, не производится. Практически отсутствуют методики и модели, позволяющие оценить эффективную дозу с минимальными погрешностями. В связи с этим, аналоги предложенной модели проведения рентгеноскопических исследований верхнего отдела ЖКТ отсутствуют.
Основную сложность при определении эффективной дозы пациента составляет необходимость смоделировать, как различные геометрии облучения, так и вариации в значениях анодного напряжения и экспозиции (основные дозообразующие факторы). Однако, анализ собранных записей рентгеноскопий пациентов показал, что, как правило, основное время облучения приходится на одни и те же анатомические области с минимальными отклонениями в позиционировании поля облучения. Данный факт позволил сделать вывод о возможности упрощения процесса 65 отображения облучения пациента в режиме реального времени путем приведения его к набору фиксированных полей облучения, т. е. к статическим условиям облучения. Исходя из этого, процесс рентгеноскопии превращается в набор отдельных рентгенографий. Расчет эффективных доз для рентгенографических исследований, напротив, достаточно прост и реализован в различном программном обеспечении. Выбор программы PCXMC 2.0 был обусловлен наличием возможности одновременной обработки пакетов с данными (набора отдельных полей) в полуавтоматическом режиме, что значительно упрощает и ускоряет время расчета.
Предварительные эксперимент с различными вариантами моделей, отличавшимися друг от друга числом отдельных полей в рамках одного этапа рентгеноскопического исследования и точностью совмещения выбранных полей с координатами анатомических зон интереса на фантоме для фиксированных значений измеренной дозы пациента показали крайне незначительные расхождения в результатах. Рассчитанные различными способами эффективные дозы отличались друг от друга не более чем на 10%. Таким образом, в ходе подготовительной работы модель подвергалась последовательному упрощению, главным образом за счет сокращения полей облучения для данного этапа рентгеноскопии.
Тем не менее, для исследований пищевода существенно сократить количество полей облучения не представилось возможным, главным образом из-за необходимости учитывать облучение всех радиочувствительных органов на пути движения рентгеновской трубки.
Использованная в данной работе модель представляет собой максимально упрощенный набор статических полей облучения. Однако, при необходимости описать иную методику проведения рентгеноскопического исследования, этот набор может быть увеличен.
Использованное допущение о равномерном прямолинейном движении трубки по телу пациента и равномерном распределении дозы 66
между выбранными полями облучения практически не сказывается на точности определения эффективной дозы.
Следует отметить, что использование данной модели в реальной практике, за пределами экспериментальной работы, существенно затруднено из-за значительного объема исходных данных. В первую очередь, необходимо иметь представление о структуре проведения исследования (количестве этапов рентгеноскопии и рентгеновских снимков). Далее, для каждого этапа и рентгеновского снимка необходимо зафиксировать проекцию и геометрию облучения пациента. Наконец, для каждого этапа сканирования необходимо знать диапазон изменения анодного напряжения и, что самое главное, полное произведение дозы на площадь за весь этап сканирования. К сожалению, особенности используемых в Российской Федерации рентгеновских аппаратов не позволяют регистрировать весь этот объем исходных данных для дальнейшего ретроспективного определения эффективной дозы. Ручной же сбор данных крайне затруднителен. Необходимо помнить, что для определения произведения дозы на площадь рентгеновский аппарат должен быть оснащен исправным и откалиброванным клиническим дозиметром.
Наиболее простым методом для определения эффективной дозы в условиях рентгеновского кабинета является использование коэффициентов перехода. Данный метод в настоящее время является единственным, использующимся в Российской Федерации. Для определения эффективной дозы необходимо умножить значение произведения дозы на площадь за все рентгеноскопическое исследование на соответствующий данному исследованию коэффициент. Однако, коэффициенты перехода определяются исключительно под конкретные условия облучения: для выбранной проекции, напряжения и размера поля. При использовании коэффициентов для иных условий полученное значение эффективной дозы будет завышено или наоборот занижено.
Используемые в настоящий момент коэффициенты перехода достаточно устарели. В частности, коэффициенты перехода для пищевода и желудка рассчитаны для облучения в задне-передней проекции (для рентгеновской трубки, расположенной за пациентом и облучающей его со спины). Результаты нашего исследования показывают, что облучение пациентов в такой проекции для современной рентгеновской аппаратуры крайне незначительно. Основной вклад в исследования вносит облучение пациента в передне-задней проекции. Как следует из результатов работы, полученные коэффициенты перехода для этих проекций отличаются в полтора-два раза, в зависимости от рабочего анодного напряжения.
Таким образом, основной задачей работы было определение коэффициентов перехода, соответствующим реальным условиям облучения пациентов. Были определены коэффициенты перехода для различных проекций облучения пациентов. При этом максимальные коэффициенты перехода соответствуют облучению в передне-задней проекции, минимальные - боковым проекциям. Также были определены коэффициенты перехода для всего рентгеноскопического исследования в целом, исходя из процентного вклада отдельных проекций в дозу пациента. Полученные значения отличаются от используемых в настоящее время в полтора раза. При этом они оценены для максимального размера поля облучения характерного для приёмника изображения аппарата КРТ- Электрон.
Достаточно важным является сравнение полученных коэффициентов перехода с данными из зарубежных источников. Данное сравнение представлено в таблице 17.
Как следует из таблицы 17, установленные в данной работе коэффициенты перехода вполне сопоставимы с данными из Великобритании и Восточной Европы. Существенные расхождения как с данными, приведенными в отечественных нормативных документах, так и с зарубежными публикациями, можно объяснить следующими факторами:
- Преимущественное использование иного диапазона анодного напряжения;
- Иные настройки автоматического контроля яркости;
- Иное соотношение проекций в рентгеноскопическом исследовании;
- Использование различного программного обеспечения для определения эффективной дозы.
В частности, при сравнении структуры рентгеноскопического исследования желудка, приведенного в данной работе и данных представленных [34] видно, что прямые проекции (ЗП и ПЗ) составляют всего 24% и 5% соответственно по сравнению с нашими 53% и 9% соответственно. Преобладает использование косых проекций (более 70%). Отсутствуют боковые проекции. Данный факт следует учитывать при интерпретации полученных данных.
Средние значения эффективных доз для индивидуальных пациентов и для выборки пациентов в целом вполне сопоставимы с зарубежными данными. Тем не менее, следует иметь в виду что для отдельных пациентов значения эффективной дозы в десятки мЗв сопоставимы с дозовыми нагрузками при проведении КТ с контрастом.
К сожалению, в рамках данной работы не удалось оценить влияние изменения размера поля облучения пациента на эффективную дозу. Все исследования выполнялись на максимальном размере поля. Тем не менее, коллимация поля облучения для данного вида лучевой диагностики является ключевым способ снижения доз пациентов. Анализ цифровых записей рентгеноскопических исследований также выявил необоснованно высокое время облучения пациентов преимущественно в проекциях с максимальной дозовой нагрузкой (передне-задней).
Для того, чтобы минимизировать дозовую нагрузку пациента при проведении рентгеноскопического исследования верхнего отдела ЖКТ следует придерживаться следующих принципов выполнения исследования: уменьшить скорость проведения рентгеноскопии без потери репрезентативности исследования; максимально сократить время просвечивания пациента в ходе исследования; по возможности уменьшить количество этапов проведения исследования; стараться проводить рентгеноскопическое исследование пациента преимущественно в косых проекциях в вертикальном и горизонтальном положениях.
Таким образом, в результате проведенной работы, мы сделали следующие заключения:
1. Была разработана модель рентгеноскопического исследования верхнего отдела желудочно-кишечного тракта для определения эффективных доз пациентов с использованием программного обеспечения PCXMC 2.0, основанного на методе Монте-Карло. Данная модель основана на упрощенном представлении рентгеноскопического исследования в виде статического облучения пациента в нескольких типовых полях, с учетом 70
различных геометрий облучения и основных дозообразующих параметров проведения исследования.
2. Разработанная модель была использована для оценки эффективных доз представленной выборки репрезентативных пациентов. При этом был произведен анализ рентгеноскопических исследований пищевода и желудка, выполнена их сегментация (разделение на этапы исследования). Эффективные дозы были определены на базе измеренного произведения дозы на площадь. Эффективные дозы для выбранных рентгеноскопических исследований по своим значениям приближаются к дозам от компьютерной томографии для тех же анатомических областей.
3. Выполненный корреляционный анализ показал, что главными дозообразующими факторами в данном исследовании являлись антропометрические характеристики пациентов (вес и индекс массы тела), количество этапов внутри отдельного исследования и полное время облучения пациента. К основным дозообразующим факторам также относятся скорость проведения исследования и площадь поля облучения; однако, для всей выборки пациентов в данном исследовании они были постоянными. Максимальный вклад в дозу пациента вносит облучение в передне-задней проекции; минимальный - облучение в боковых и косых проекциях. Следует отметить, что доза от рентгеновских снимков вносила крайне незначительный вклад в общую дозу за исследование (менее 10% от всей дозы).
4. Для упрощения определения эффективной дозы в повседневной практике были определены коэффициенты перехода от произведения дозы на площадь к эффективной дозе как для отдельных геометрий облучения пациента, так и для исследований пищевода и желудка в целом. Полученные значения коэффициентов перехода существенно больше (в 1,5 раз) коэффициентов перехода, представленных в отечественных нормативных документах, разработанных 15 лет назад. Это объясняется более точной моделью определения эффективной дозы, в частности учета различных геометрий облучения пациента и их вклада в эффективную дозу за рентгеноскопическое исследование. Полученные коэффициенты перехода сопоставимы с зарубежными.
5. По итогам работы можно предложить следующие практические рекомендации для снижения доз пациентов:
1) Ограничение числа этапов рентгеноскопии;
2) Сокращение облучения пациентов в передне-задней проекции;
3) Проведение рентгеноскопии с минимально возможной скоростью просвечивания;
4) Ограничение поля облучения размерами области интереса;
5) Ограничение времени облучения пациента в рамках отдельных этапов.

Купить