Сравнительная оценка лучевой нагрузки на пациентов при компьютерной томографии различных анатомических зон Маткевич Елена Ивановна

Содержание к диссертации

Введение

1. Современное состояние вопроса о дозах облучения пациентов при кт (обзор литературы) 17

1.1. Распространенность КТ и уровни доз облучения пациентов 17

1.2. Оценка негативных последствий ионизирующего излучения

1.2.1. Факторы, влияющие на проявление потенциальных негативных эффектов облучения 20

1.2.2. Оценка риска потенциальных негативных последствий облучения

1.3. Вопросы нормирования облучения от источников ионизирующего излучения 30

1.4. Методики снижения дозовой нагрузки на пациентов при КТ

1.4.1. Направления снижения дозовой нагрузки 36

1.4.2. Применение алгоритмов итеративной реконструкции 37

2. Материал и методы исследования 39

2.1. Общая характеристика материалов исследования 39

2.2. Характеристика использованных методик КТ

2.2.1. Стандартный протокол исследований 43

2.2.2. Методики снижения дозы 45

2.3. Характеристика пациентов, которым была выполнена КТ 47

2.3.1. Оценка средней эффективной дозы облучения пациентов 47

2.3.2. Изучение взаимосвязи показателей, характеризующих КТ 49

2.3.3. Оценка стандартных доз и сравнение их со средними дозами облучения пациентов 50

2.3.4. Низкодозная КТ в клинической практике многопрофильного лечебного учреждения з

2.4. Методы оценки состояния здоровья трудоспособного населения в отдельной популяции после влияния малых доз радиации 52

2.5. Методы статистического анализа 55

3. Результаты исследования 57

3.1. Оценка количества и структуры КТ в 2012–2015 гг. и средних эффективных доз облучения пациентов 57

3.2. Результаты изучения взаимосвязи показателей КТ 65

3.3. Оценка стандартной эффективной дозы облучения пациентов 70

3.4. Оценка состояния здоровья трудоспособного населения в отдельной популяции после влияния малых доз радиации

3.4.1. Оценка по физиологическим и гематологическим показателям 76

3.4.2. Оценка по показателям заболеваемости и временной нетрудоспособности 80

3.5. Результаты низкодозных кт 82

4. Обсуждение результатов исследования 87

Заключение 137

Выводы 141

Практические рекомендации

• Оценка риска потенциальных негативных последствий облучения
• Стандартный протокол исследований
• Оценка стандартной эффективной дозы облучения пациентов
• Оценка по показателям заболеваемости и временной нетрудоспособности

Введение к работе

Актуальность исследования. В условиях широкого распространения методов компьютерной томографии (КТ) и повышения оснащенности диагностических центров КТ-аппаратами на первый план выходят вопросы не только совершенствования технологий КТ [Тюрин И.Е., 2012; Терновой С.К., 2012], но и развития методик, обеспечивающих снижение дозовой нагрузки на пациентов [Кармазановский Г.Г., Кондратьев Е.В., 2011; Синицын В.Е., 2012; Kim K. et all., 2012; E.Coche, 2014]. Это связано с тем, что дозы облучения населения при медицинских диагностических процедурах в настоящее время вносят существенный вклад в общепопуляционную дозо-вую нагрузку. Снижение лучевой нагрузки на пациентов является актуальной проблемой современной рентгенорадиологии. Особенно это важно для пациентов, подвергающихся облучению в процессе многократных диагностических исследований, детей и лиц детородного возраста, а также для персонала, облучающегося от ИИИ в процессе профессиональной деятельности.

По данным Государственных докладов Роспотребнадзора по состоянию санитарно-эпидемиологического благополучия населения в России в структуре коллективных доз облучения населения в 2011-2015 гг. дозы от медицинских источников составляли 12,91 - 15,53%, при этом вклад КТ в дозу медицинского облучения пациентов в среднем по России увеличился с 22% в 2011 г. до 40% в 2015 г. (в отдельных регионах до 62,8 %) при значительном потенциале роста, как и в других развитых странах.

Анализ доз облучения пациентов при КТ в отдельных лечебно-диагностических учреждениях и сравнение полученных данных с национальными и международными РДУ важны для контроля доз от медицинского облучения. В настоящее время в России разработаны мероприятия по контролю эффективной дозы (ЭД) облучения пациентов при проведении медицинских рентгенологических исследований, а также методика по сбору информации в целях определения референтных диагностических уровней (РДУ) при рентгенографических исследованиях. В ряде стран уже существуют РДУ для КТ, на которые можно ориентироваться. Однако, эти уровни требуют уточнения для России, что необходимо для сопоставления ЭД облучения пациентов с подобными рекомендациями, а также в разных лечебных учреждениях.

В последние годы новым направлением в КТ является применение низкодозных методик [Синицын В.Е., 2012; Kim K. et all., 2012; Pickhardt P.J., 2012, Yasaka К., 2013; Кондратьев Е.В., 2013]. Этому уделяется особое внимание в аспекте снижения доз облучения пациентов при КТ для скрининга рака [Coche E., 2014; Морозов С., 2016; Saltybaeva N., 2016]. Представляется важным проведение низкодозных исследований с оптимизацией параметров КТ в зависимости от конкретных клинических особенностей патологий и особенностей КТ-аппаратов. Учитывая недостаточную изученность данной

проблемы, научные публикации в этом направлении носят единичный характер и не систематизированы.

Всё вышеизложенное обуславливает актуальность исследований по оценке уровней ЭД облучения пациентов при КТ головы, органов грудной клетки, брюшной полости и малого таза, сравнению и внедрению протоколов снижения дозы при КТ, по изучению их диагностической ценности, установлению показаний и разработке практических рекомендаций по их применению, направленных на снижение дополнительных рисков соматической и онкологической патологии при КТ.

Степень разработанности темы. Основанием для диссертационной работы послужило отсутствие в России РДУ доз облучения пациентов при КТ, как этого требует МАГАТЭ [Серия норм МАГАТЭ, 2011]. При этом значительно возрастает количество проведенных КТ и их вклад в дозу медицинского облучения в России. В настоящее время не разработаны методические рекомендации по сбору данных о дозах облучения пациентов при КТ. Нет ясного представления о целесообразности использования стандартных доз облучения пациентов для создания РДУ при КТ. На примере зарубежных и отдельных отечественных исследований доказаны преимущества низкодозной КТ, повышается оснащенность медицинских учреждений оборудованием для снижения доз облучения при КТ. Однако, до сих пор не разработана методология разделения потока пациентов на группы – кому целесообразно выполнять низкодозную КТ в сочетании с алгоритмами ИР, а кому требуется выполнять только стандартную КТ.

Цель исследования – провести анализ доз облучения пациентов при различных КТ-исследованиях в многопрофильном лечебном учреждении, установить стандартные эффективные дозы облучения пациентов и определить направления выбора низкодоз-ных методик выполнения КТ.

Задачи исследования:

1. Оценить количество и структуру КТ-исследований в многопрофильном лечебном учреждении, а также средние ЭД облучения пациентов при КТ головы, органов грудной клетки, брюшной полости и малого таза.

2. Установить взаимосвязь показателей, характеризующих КТ, с ЭД пациентов.

3. Рассчитать стандартные ЭД облучения пациентов для КТ головы, органов грудной клетки, брюшной полости и малого таза.

4. Изучить влияние малых доз радиации на здоровье трудоспособного населения в отдельной популяции.

5. Проанализировать возможности применения низкодозной КТ в клинической практике многопрофильного лечебного учреждения.

6. Обосновать направления выбора низкодозных методик выполнения КТ головы, органов грудной клетки, брюшной полости и малого таза для снижения дозовой нагрузки на пациентов с сохранением диагностической ценности изображений.

Научная новизна исследования. В исследовании впервые установлено, что рост общего количества КТ в многопрофильном лечебном учреждении с 2012 по 2015 г. с 11697 до 21285 исследований происходил преимущественно за счет количества ОФ КТ ОГК и МФ КТ ОБП, которые возросли в 2,4 и в 3,0 раза, соответственно; в структуре КТ в 2015 г. по сравнению с 2012 г. вклад ОФ КТ ОГК увеличился – с 27,9 % до 37,1 %, а МФ КТ ОБП – с 18,9 до 31,0 %.

Впервые доказана важность оценки особенностей зависимости ЭД от показателей, характеризующих КТ, по отдельным областям тела. При таком подходе выявлена основная закономерность – высокие уровни значимости для ЭД пациентов поглощенной дозы (DLP и CTDI), массы и ИМТ пациента, а также особенностей КТ-аппарата. Установлена некорректность совместного анализа показателей КТ для всех областей тела, включая голову, так как при этом положительная корреляционная связь CTDI с DLP и DLP с ЭД уменьшается, а CTDI с ЭД может становиться отрицательной за счет влияния на общую выборку особенностей дозового коэффициента ЕDLP головы.

Впервые установлено, что оценка стандартных ЭД облучения пациентов при КТ более корректна по сравнению с использованием средних доз и должна быть основой при определении РДУ. Установлена целесообразность расчета СЭД для групп пациентов с массой тела 70 или 80 кг, а также их дифференцирования с интервалом возрастания массы через каждые 10 кг.

В исследовании впервые выявлено, что примеры достигнутых уровней снижения дозовой нагрузки при применении малодозных методик выполнения КТ с использованием алгоритмов итеративных реконструкций позволят снизить показатели заболеваемости облучаемых лиц на 0,84-5,52 % и временной нетрудоспособности на 0,55 – 1,65 % в год.

Согласно разработанным алгоритму и практическим рекомендациям по назначению низкодозных методик выполнения КТ, впервые показано, что необходимо учитывать следующие особенности: возраст и массу тела пациентов, области исследования и характер патологии, многофазность и многократность исследований. Такой подход позволяет достигнуть значительного снижения ЭД облучения пациентов при сохранении диагностической ценности КТ.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результатами исследования показано, что средние ЭД облучения обследованных пациентов при однофазных и из расчёта на одну фазу при многофазных исследованиях не превышают РДУ в других странах. Установленные ЭД облучения пациентов использованы в программе «EuroSafe» и Центр лучевой диагностики ФГАУ ЛРЦ МЗ РФ включен в данную программу.

Проведенный корреляционный анализ показал, что ЭД облучения пациентов в большей мере зависит от особенностей протоколов и КТ-аппаратов (CTDI, DLP, толщина среза, коллимация, протяженность области и область исследования), а также от мас-

сы и ИМТ пациента. Это обосновывает необходимость оценки ЭД пациентов при расчете РДУ отдельно для каждого из типов аппаратов и для каждого ЛПУ, с учетом особенностей протоколов КТ и с обязательной регистрацией массы тела и роста пациентов.

Сформированы выборки ЭД облучения пациентов при КТ по четырем томографам для последующего внесения в общую базу данных расчета РДУ. Уточнено, что расчет стандартных ЭД по особенностям выборки пациентов в современных условиях рациональнее проводить по отношению к пациенту массой 80 кг.

Обосновано, что увеличение вклада в структуру ОФ КТ области ОГК и МФ КТ – области ОБП в сочетании с полученными данными о максимальных дозах облучения пациентов при КТ нескольких областей приводит к необходимости применения при планировании подобных КТ низкодозных методик. Продемонстрирована возможность снижения дозы облучения пациентов при использовании алгоритмов итеративной реконструкции в ходе КТ головы, ОГК и ОБП в 1,3 – 25 раз (для отдельных видов патологии ОГК до 69,1 раз) при достаточном диагностическом качестве изображений.

Разработанные алгоритм и практические рекомендации позволяют целенаправленно формировать группы пациентов по методикам выполнения КТ с учетом особенностей пациентов и параметров проводимых исследований.

Методология и методы диссертационного исследования.

7. Изучение отечественной и зарубежной литературы по данной проблеме.

8. Проведение оценки количества и структуры КТ в многопрофильном лечебном учреждении за 2012-2015 гг. по данным 62627 КТ, выполненных на 4-х сходных типах КТ-томографов. Определение средней ЭД облучения пациентов проведено по результатам анализа 1777 КТ за 2012-2015 гг. в ЛРЦ МЗ РФ и городской клинической больнице № 23 г. Москвы.

9. Установление взаимосвязи показателей КТ с ЭД облучения пациентов на основании данных 199 ОФ КТ, выполненных на двух сходных типах КТ-аппаратов в 2014-2015 гг.

10. Определение стандартных ЭД облучения пациентов и сравнение их со средними ЭД проводили по результатам ОФ и МФ 379 КТ, выполненных на двух сходных типах КТ-аппаратов в 2014-2015 гг.

11. Оценка эффектов облучения организма человека в малых дозах по архивным материалам когорты специалистов из 451 человека (персонал – мужчины 23-53 лет, обеспечивающие отдельные радиационные технологии), 249 из которых подвергались внешнему облучению в дозах от 0,1 до 300 мЗв в условиях профессиональной деятельности, а 202 человека- составляли контрольную группу.

6. Анализ вариантов применения низкодозной КТ головы, органов грудной клетки,
органов брюшной полости и малого таза в многопрофильных лечебных учреждениях
при использовании 6-ти алгоритмов ИР.

7. Обоснование направлений выбора низкодозных методик КТ головы, органов грудной
клетки, брюшной полости и малого таза с использованием полученных результатов.

Работа проводилась в соответствии с этическими нормами Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2013 года и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 года № 266.

Протокол диссертационного исследования на тему «Сравнительная оценка лучевой нагрузки на пациентов при компьютерной томографии различных анатомических зон» был одобрен Межвузовским комитетом по этике при ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова» Минздрава России (протокол № 01-17 от 26.01.2017 г.).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

12. Стандартные ЭД облучения пациентов для конкретных КТ-аппаратов при исследованиях головы, органов грудной клетки, брюшной полости и малого таза с большей точностью по сравнению со средними ЭД целесообразны к использованию для оценки РДУ и разработке рекомендаций по дозовым нагрузкам при диагностических КТ-исследованиях.

13. Применение низкодозных протоколов в сочетании с алгоритмами итеративной реконструкции при КТ головы, органов грудной клетки, брюшной полости и малого таза позволяет уменьшить дозовую нагрузку на пациентов с сохранением диагностической ценности КТ, что особенно необходимо при многофазных исследованиях с максимальными дозовыми нагрузками.

14. При снижении дозовой нагрузки путем оптимизации применения методик исследования важно учитывать возраст и массу тела пациента, размеры и локализацию патологических очагов, многофазность и общее количество КТ в динамике.

Связь работы с научными программами, планами. Диссертационная работа выполнена в соответствии с научно-исследовательской программой кафедры ФФМ ФГБОУ ВО «Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова» многопрофильной клинической подготовки с курсом лучевой диагностики.

Тема диссертации утверждена на заседании Ученого совета Факультета фундаментальной медицины ФГБОУ ВО им М.В. Ломоносова от 01.04.2016 г.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Научные положения диссертации соответствуют паспорту специальности 14.01.13 – «Лучевая диагностика, лучевая терапия».

Степень достоверности и апробация результатов работы подтверждена:

15. Значительным объемом проанализированных КТ-исследований по стандартным протоколам для оценки средних и стандартных доз, а также низкодозных КТ-исследований в сочетании с 6-ю алгоритмами ИР.

16. Материалами по большой однородной когорте специалистов, облучавшихся в малых дозах.

3. Обработкой материала современными методами математической статистики. Для установления взаимосвязи показателей, характеризующих КТ, использованы корреляционный и факторный анализы. Были рассчитаны коэффициенты уравнений регрессии для зависимостей показателей заболеваемости и нетрудоспособности от дозы облучения.

Диссертационная работа апробирована и рекомендована к защите на совместном заседании кафедры многопрофильной клинической подготовки Факультета фундаментальной медицины и отделения рентгеновской компьютерной томографии Медицинского научно-образовательного центра ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова» (протокол № 15-04 от 27.01.2017 г.).

Обсуждение основных положений диссертации на V Конференции молодых ученых России «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины», 2008 г., г. Москва; Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы военной медицины, обитаемости и профессионального отбора», 2011 г., г. Санкт-Петербург; X Всероссийской научно-практической конференции «Авиационная медицина: прошлое, настоящее, будущее», ГБОУ ДПО РМАПО Минздрава России, 2014 г., г. Москва; Межвузовской научно-практической конференции «Роль и место гигиенической науки и практики в формировании здоровья нации», ГБОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России, 2014 г., European Congress of Radiology ECR 2015, Vienna; Международной медико-биологической научной конференции молодых ученых «Фундаментальная наука и клиническая медицина», 2015 г., г. Санкт-Петербург; Всероссийской научно-практической конференции «История и перспективы отечественной гигиенической науки и практики», 2015 г., г. Санкт-Петербург; Международной научно-практической конференции «Чернобыль 30 лет спустя. Социально-правовые и медицинские проблемы реабилитации граждан, пострадавших от воздействия радиационных аварий и катастроф», 2016 г., г. Санкт-Петербург.

Реализация результатов работы. Результаты исследования внедрены в практику Центра лучевой диагностики ФГАУ «Лечебно-реабилитационный центр» МЗ РФ, а также в учебный процесс на кафедре многопрофильной клинической подготовки с курсом лучевой диагностики ФФМ ФГБОУ ВО «Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова». Установленные ЭД облучения пациентов использованы в программе «EuroSafe», Центр лучевой диагностики ФГАУ «Лечебно-реабилитационный центр» МЗ РФ включен в данную программу.

Личный вклад автора в выполнение исследования. Автор проанализировала данные отечественной и зарубежной литературы по теме исследования, самостоятельно осуществила сбор и обработку данных по оценке ЭД, расчеты средних и стандартных доз при КТ в Центре лучевой диагностики ЛРЦ МЗ РФ и в отделении РКТ и МРИ городской клинической больницы № 23 г. Москвы, непосредственно участвовала в КТ с применением алгоритмов снижения дозовой нагрузки, а также в анализе показателей со-

стояния здоровья, заболеваемости и временной нетрудоспособности лиц, подвергавшихся облучению в малых дозах, самостоятельно систематизировала, статистически обработала и описала материалы исследования, обсудила их, сформулировала выводы, разработала практические рекомендации по использованию полученных результатов.

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них 3 – в рецензируемых журналах, рекомендованных в перечне ВАК Министерстве образования и науки Российской Федерации.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 185 страницах и состоит из введения, обзора литературы, 2 глав собственных исследований, обсуждения результатов исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 69 источников на русском и 74 источника на иностранных языках, и приложений. Работа содержит 21 рисунок и 50 таблиц.

Оценка риска потенциальных негативных последствий облучения

Основными факторами воздействия ионизирующего излучения является доза и протяженность области облучения (местный или общий, тотальный характер КТ) при учёте возраста облучаемых лиц.

Существует строгая зависимость проявления детерминированных эффектов излучения от дозы. Пороговые дозы для проявления повреждающих эффектов излучения (угнетение кроветворения в красном костном мозге, поражения кожи и легких, помутнение хрусталика (катаракта), реакции тканей яичек и яичников, вызывающие временную и постоянную стерильность, и др.) при однократном облучении составляют от 100 до 10000 мЗв (Таблица 4П).

В отличие от детерминированных, стохастические эффекты (злокачественные новообразования, генетические нарушения) относят к беспороговым, поскольку теоретически достаточно повреждения одной клетки или молекулы для возможного проявления эффекта.

Обсуждению фундаментального вопроса о существовании или отсутствии порогов стохастических эффектов при радиационном воздействии посвящено множество научных работ [Кейрим-Маркус И. Б., 2002; 2004; Булдаков Л. А., Ка-листратова В. С, 2003; Калистратова В. С, 2010]. Сторонники беспороговой зависимости эффекта от дозы исходят из безусловной беспороговой инициации повреждения от ИИ, энергия которых выше энергии внутримолекулярных связей клетки.

Сторонники пороговых гипотез считают первичное поражение ИИ внутримолекулярных связей репарируемым, а в процессе пролиферации добавляется возможность элиминации поврежденных клеток, что и приводит к нулевому эффекту при низких дозах излучения и к значительно меньшему выходу стохастических эффектов по сравнению с ожидаемым, рассчитанным на основе линейной беспороговой зависимости (ЛБЗ).

Однако научный комитет ООН по действию атомной радиации (НКДАР) является сторонником ЛБЗ выхода стохастических эффектов излучения от дозы [Ионизирующие излучения, Доклад НКДАР, 1982].

Для уровней доз, получаемых при КТ, детерминированные эффекты невозможны, так как дозы пациентов значительно ниже их пороговых уровней, но вероятность стохастических эффектов сохраняется и увеличивается пропорционально как дозе, так и количеству облученных лиц. Например, применяемые при КТ режимы с увеличением напряжения на рентгеновской трубке с 80 до 100, 120 и 140 кВт позволяют достичь менее зашумленных изображений, но одновременно приводят к увеличению дозы облучения.

Важным фактором является общий или местный характер облучения. При частичном облучении организма степень радиационного поражения клеток и риск ЗНО во столько раз меньше, по сравнению с общим равномерным облучением, во сколько раз масса облученной ткани меньше общей массы целого организма. Например, если при общем облучении всего костного мозга риск развития лейкемии составляет 3510-6 сГр-1(как это было после атомной бомбардировки Нагасаки), то при рентгенотерапии анкилозирующего спондилита, когда облучается 30–40 % костного мозга, риск составил 1210-6 сГр-1 [Москалев Ю. И., 1982]. Эта величина в 2,5–3 раза меньше, чем при тотальном облучении.

При облучении костей таза (содержит 40 % всего костного мозга) дозой 1,54 Зв риск лейкемии составил 1710-6 сГр-1 (3-3610-6 сГр-1). Если бы дозу 1,54 Зв получил весь костный мозг, риск был бы в 2–2,5 раз больше и составил бы 3410-6–42,510-6 сГр-1. Следовательно, частота выхода лейкемий после облучения пропорциональна доле облученного костного мозга. Аналогичные данные с другими видами опухолей получены в эксперименте при локальных радиационных воздействиях на печень, легкие, молочные железы, яичники [Москалев Ю. И., 1982].

По научным данным [Булдаков Л. А., Калистратова В. С., 2003; Калистра-това В. С., 2010], через 20–25 лет после лечения дерматомикоза головы местным облучением при суммарной радиационной дозе на щитовидную железу 90 мЗв рак щитовидной железы у израильских женщин составил 3–10 случаев на 1000 облученных при 1–2 случае на 1000 в контроле.

Применительно к КТ важно учитывать, что риск развития ЗНО при тотальном облучении либо при одновременном исследовании нескольких областей тела в несколько раз выше, чем при КТ одной области (во столько раз выше, во сколько весь объем тотально облучаемой ткани больше объема ткани конкретной области). При локальных же воздействиях ИИ установленный риск возникновения эффекта уменьшается пропорционально уменьшенному объему облучаемой ткани.

Модифицирующее влияние на развитие стохастических эффектов от облучения оказывают многие другие факторы: социальные, экологические, физиологические, но наиболее значимым является возраст пациентов [Булдаков Л. А., 2007; Калистратова B. C., 2010]. Установлено, что кумулятивная частота развития опухолей, в том числе злокачественных, в 3–5 раз выше у молодых, чем у взрослых (поражающее действие ионизирующего излучения повышается с уменьшением возраста). Установлено, что чем меньше возраст на момент облучения, тем выше частота злокачественных опухолей органов эндокринной системы: гипофиза, надпочечников, щитовидной железы. Например, было показано, что использование рентгеновского облучения головы или шеи детей в терапевтических целях при лечении стригущего лишая, тонзиллитов, облучения вилочковой железы приводило к развитию рака щитовидной железы [Ионизирующие излучения, Доклад Генер. Ассамблеи ООН, 1999; Булдаков Л. А., Калистратова В. С., 2003]. Так, при лечебном облучении тимуса у детей от поглощённых доз в ЩЖ через 15-20 лет возникали раки ЩЖ [Булдаков Л. А., Калистратова В. С, 2003]. При дозе облучения 20 мЗв величина выхода рака ЩЖ в расчете на 1,0 Зв составляла 6,25 случаев. При этом установлено, что раки ЩЖ, во-первых, возникали через 15-20 лет после облучения, во-вторых, в основном при облучении ЩЖ в детском или молодом возрасте (максимальная радиочувствительность ЩЖ наблюдается у лиц раннего детского возраста от 1 до 5 лет).

По данным исследований [Отчет НКДАР, 2000], дополнительный риск карциномы ЩЖ при внешнем рентгеновском облучении составил у детей 3,1 случаев на 10 мЗв (мЗв-1)10-6 чел./год, у взрослых - 15,9 случаев на 10 мЗв (мЗв-1)10-6 чел./год.

Стандартный протокол исследований

При выполнении задачи оценки влияния малых доз излучения на состояния здоровья исходили из того, что проведение подобного исследования на пациентах в современных условиях проблематично, так как необходимо сформировать контрольную и основные выборки лиц, отличающиеся по дозам облучения, но со сходными образом жизни, характером труда, питания, водоснабжения, половозрастными особенностями, регулярно проходящими медицинское обследование по унифицированным критериям. Трудно выполнимо также ведение у обследуемых лиц учёта случаев и продолжительности амбулаторного и стационарного лечения заболеваний, а также временной утраты трудоспособности. В связи с этим для решения данной задачи были проанализированы материалы медицинского архива наблюдений за однородной когортой специалистов, облучавшихся в малых дозах в профессиональных условиях (персонал, обеспечивающий отдельные радиационные технологии). Из них были сформированы группы: 1-я группа – контрольная (202 человека) и две основные (2-я группа – 154 человека и 3-я группа – 95 человек). Распределение обследованных лиц на группы по дозовым уровням проводили с учетом условий облучения по систематизированным данным ежегодного индивидуального дозиметрического контроля.

Лица, отнесенные к 1-й группе (контрольной), не имели профессионального контакта с ИИИ и работали при нормальном радиационном фоне. Лица, входившие в состав основных групп, имели периодический (2-я группа) или систематический (3-я группа) контакт с ИИИ. Специалисты подгруппы 3а (70 человек) не участвовали, а подгруппы 3б (25 человек) – участвовали в мероприятиях по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС в 1986–1989 гг.

Среднегрупповые дозы облучения во 2, 3а и 3б группах составили 3 ± 1; 27 ± 3 и 88 ± 15 мЗв при среднегрупповом стаже работы с ИИИ 7 ± 1, 12 ± 1 и 12 ± 1 лет соответственно. При этом во 2, 3а и 3б группах максимальные годовые дозы не превышали 24; 50 и 200 мЗв, а максимальные суммарные дозы за весь период работы, соответственно, 38; 124 и 340 мЗв.

Социально-бытовые условия проживания у всех обследованных лиц были сходны. Анализ сформированных групп показал их общую сопоставимость и по другим нерадиационным факторам: основная часть обследованных в каждой группе имела возраст от 26 до 45 лет ( 90 %), стаж работы с ИИИ от 6 до 25 лет ( 75 %). Около половины обследованных лиц в каждой группе имело избыточную массу тела.

Исходными данными о состоянии здоровья, заболеваемости и временной нетрудоспособности служили архивные материалы текущей обращаемости за медицинской помощью по записям в медицинских книжках обследуемых лиц за период с 1986 по 1990 г., а также данные ежегодных диспансерных медицинских обследований, по которым определялись основные диагнозы заболеваний (Таблица 14П). Из общего перечня материалов для данного исследования по каждому обследованному сотруднику отбирали и заносили в электронную базу Excel следующие сведения о состоянии здоровья: жизненная емкость легких по результатам спирометрии; сила кистей рук по результатам кистевой динамометрии; систолическое и диастолическое артериальное давление (с точностью измерения 1 мм рт. ст.); масса тела, категорированная по 2 градациям – нормальная масса тела и избыточная (к лицам с ожирением 1-, 2- и 3-й степеней относили тех, у кого масса тела превышала нормальную по росто-весовому индексу Брока-Бругша соответственно на 15–29; 30–49 и 50–100 %); содержание гемоглобина, количество тромбоцитов, лейкоцитов и лимфоцитов – по результатам общего анализа периферической крови.

Были проанализированы материалы обследования 179 сотрудников, у которых в 1990 г. была оценена осмотическая стойкость лейкоцитов крови при помещении их (лейкоцитов) на 2 часа в гипотонический (0,2 %) раствор хлористого натрия с последующим подсчетом количества лейкоцитов в пробах на аппарате «PICOSCALE», что характеризовало состояние оболочки лейкоцитов.

Кроме того, рассмотрены материалы цитогенетического исследования у 17 сотрудников, проведенного согласно требованиям международной стандартизации [Методическими рекомендациями, 1976] на митотических клетках периферической крови – лимфоцитах. У каждого человека анализировали в среднем 200 метафаз и учитывали весь спектр структурных аберраций хрома-тидного и хромосомного типов, принятый в качестве критерия оценки радиационного повреждения.

Перечень основных заболеваний, по которым проводился анализ заболеваемости и временной нетрудоспособности, приведен в таблице 14П. В ходе сбора первичных данных по каждому из этих заболеваний за каждый год работы регистрировали: 1) количество первичных обращений; 2) общее количество обращений; 3) количество дней лечения; 4) количество случаев временной утраты трудоспособности; 5) количество дней временной утраты трудоспособности. По этим данным вычислялись показатели заболеваемости и временной нетрудоспособности (Таблица 2.8) [Иванов И. В., 2010].

Статистическая обработка данных производилась с помощью пакета программ Microsoft Office 2013 – электронные таблицы редактора Excel. При этом определяли среднюю величину (М) каждого параметра и среднюю ошибку (m). Для суждения о значимости различий производили вычисление критерия достоверности Стьюдента: мг-м2 t = , , где t - критерий достоверности Стьюдента, Mi и М2 -средние значения выборки, rri! и т2 -средние ошибки средних значений. Различия считали достоверными при р 0,05. Были рассчитаны коэффициенты уравнений регрессии для зависимостей показателей заболеваемости и нетрудоспособности от дозы облучения с помощью метода регрессионного анализа. Для установления взаимосвязи показателей, характеризующих КТ, использованы корреляционный и факторный анализы. В ходе факторного анализа применялся метод главных компонент с вращением осей методом Varimax и вычислялись факторные нагрузки для каждого показателя. При определении количества выделяемых факторов принимали во внимание критерии Кайзера и «Каменистой осыпи» [Халафян А. А. ,2007]. При анализе уровней корреляции исходили из следующей градации: сильная - Ккорр 0,70, средняя -Ккорр = 0,50-0,69, умеренная - Ккорр = 0,30-0,49 , слабая - Ккорр = 0,20-0,29, очень слабая - Ккорр 0,19. В ходе расчетов использовали соответствующие разделы пакета компьютерных программ STATISTICA v. 10.0.

Оценка стандартной эффективной дозы облучения пациентов

Видно, что для всех КТ-аппаратов как при ОФ, так и при МФ были характерны отличия в дозовых уровнях для изучаемых областей. Минимальные средние значения были установлены для области «голова» при ОФ – от 1,83 ± 0,05 до 2,65 ± 0,03 мЗв, при МФ – от 3,21 ± 0,31 до 3,7 ± 0,19 мЗв. Максимальные средние значения отмечены при сочетании областей: при ОФ – ОГК+ОБП+ОМТ ([12,12 ± 2,03]–[12,53 ± 0,92] мЗв), при МФ – ОБП+ОМТ или ОГК+ОБП+ОМТ ([27,4 ± 2,4]–[49,57 ± 2,49] мЗв).

Полученные данные свидетельствуют также о превышении суммарной дозы облучения при МФ по сравнению с ОФ КТ. Так, средняя ЭД за одно полное МФ исследование превышает дозу при аналогичных ОФ исследованиях (Таблица 3.2) для головы в 1,5–2,2 раза, для ОГК в 2,1–3,5 раза, для ОБП+ОМТ в 3,2– 4,3 раза и для ОГК+ОБП+ОМТ в 2,5–3,2 раза. В то же время из расчета на 1 фазу МФ КТ дозы составили: для головы 1,40–1,84 мЗв, для ОГК 3,76–6,41 мЗв, для ОБП+ОМТ 7,18–13,04 мЗв и для ОГК+ОБП+ОМТ 7,57–11,04 мЗв.

Особенности средних значений других дозиметрических параметров при ОФ и МФ КТ (DLP, мГрсм; CTDI, мГр; среднее количество фаз при одном МФ КТ пациента) отражены в таблице 3.1.

В ходе факторного анализа, проведенного для отдельных областей (голова, ОГК), а также для сочетания областей (ОГК+ОБП+ОМТ) было выделено 6 (F1– F6) факторов (Таблица 3.3).

После применения вращения корреляционной матрицы и уточнения выделенных факторов методом Varimax были получены факторные нагрузки для каждого показателя. Выделенные факторы позволили сгруппировать показатели в 6 факторов, которые для каждой области исследования распределились следующим образом (Таблица 3.4).

В качестве ведущих факторов исследований (в сумме характеризовали 81– 94 % дисперсии) в каждой из выборок были определены первые 4 фактора. На графиках (Рисунок 3.6) представлены значения факторных нагрузок на изучаемые показатели для формирования дисперсий каждой из трёх выборок по областям головы, ОГК, ОГК+ОБП+ОМТ. Голова формирующих их Как видно из рисунка 3.6, для каждой области состав главных факторов меняется. Так, при КТ головы в первые два главных фактора группируются показатели особенностей КТ-аппаратов (физических характеристик) и доз, в 3-й и 4-й факторы – конституциональные особенности пациента (ИМТ и «пол»). При КТ ОГК в первый главный фактор объединяются конституциональные особенности пациента («масса» тела и ИМТ пациента) и показатели доз, второй главный фактор характеризует особенности КТ-аппаратов, 3-й и 4-й факторы составляют показатели, влияющие на геометрию облучения, – «протяженность области» и «рост» пациента. При сочетании областей обращает внимание, что первый главный фактор описывает особенности области исследования («область исследований», «протяженность области» и коэффициент EDLP), второй и третий факторы объединяют конституциональные особенности пациента («масса» тела, ИМТ, «рост» и «пол»), в четвёртый фактор группируются дозовые показатели.

Проведено ранжирование показателей КТ по уровню корреляционной связи с ЭД облучения пациентов. Для выборки исследований области «голова» ведущая роль (сильная связь) в формировании ЭД обнаружена у показателей DLP и CTDI, умеренная связь – у показателей особенностей геометрии облучения, слабая и очень слабая связь – у показателей конституциональных особенностей пациента (Таблица 3.5). ИМТ, кг/м2 0,06 8 Очень слабая Для выборки исследований области ОГК ведущая роль (сильная связь) в формировании ЭД также наблюдается у показателей DLP и CTDI, при этом до 3-го ранга возрастает значение показателя «масса» (Таблица 3.6). Средняя связь с ЭД (4–6-е ранги) установлена также для показателей «толщина среза», «коллимация» и ИМТ.

При ранжировании показателей КТ по уровню корреляционной взаимосвязи с ЭД облучения пациентов при сочетании областей тела (ОГК+ОБП+ОМТ) (Таблица 3.7) можно видеть их сходство с КТ головы и ОГК по ведущему значению физических особенностей КТ-аппарата, однако выявляется определённое значение (4-й и 5-й ранги) показателей «область исследования» и коэффициент EDLP (Ккорр = 0,59). Таблица 3.7 Ранжирование показателей, характеризующих КТ, по уровню взаимосвязи с ЭД для сочетания областей ОГК+ОБП+ОМТ

Таким образом, особенности группирования и ранжирования показателей КТ, выявленные методами факторного и корреляционного анализов представляется важным учитывать для суждения об их влиянии на ЭД облучения пациентов и при оценке определяющих особенностей выполнения КТ-исследований. Это обосновывает необходимость формирования отдельных баз показателей по каждому типу КТ-аппарата и областям исследований при расчете РДУ.

Стандартные дозы облучения по каждой изучаемой области исследования, рассчитанные для пациентов с массой тела 70 кг при ОФ и МФ исследованиях, приведены в таблице 3.8. На рисунке 3.7 отображено соотношение средних и стандартных ЭД при КТ головы, ОГК, ОБП+ОМТ на каждом из аппаратов GE Discovery CT750 HD и Toshiba Aquilion Prime.

Оценка по показателям заболеваемости и временной нетрудоспособности

Поскольку радиация – явление природное, следовательно, существуют такие величины дозы, ниже уровня которых поражающее действие радиации на облученный организм любого возраста и на потомство облученных лиц не проявляется. В ходе анализа литературы были установлены пороговые уровни воздействия, а также уровни риска пострадиационных онкологических и наследственных неблагоприятных эффектов на единицу дозы излучения. Это позволило в последующем сравнить средние дозы облучения пациентов в многопрофильном лечебном учреждении с этими пороговыми уровнями.

Результатами данного исследования показано, что средние ЭД облучения обследованных пациентов при ОФ КТ и из расчёта на одну фазу при МФ КТ не превышают известные зарубежные РДУ. Однако доза облучения пациентов за полное одно МФ исследование по сравнению с ОФ исследованием увеличивается в среднем до 4,3 раза пропорционально количеству фаз КТ. Было выявлено влияние массы тела пациента на величину эффективной дозы облучения. В связи с этим обосновано, что корректнее оценивать и сравнивать дозы облучения с использованием стандартных ЭД (для пациента со стандартной массой тела) по сравнению со средними ЭД. При этом рассчитано, что в современных условиях установление стандартных ЭД целесообразно проводить для пациента массой тела 80 кг, а для более точной оценки их можно дифференцировать с интервалом возрастания массы через каждые 10 кг. В связи с тем, что установлена зависимость ЭД от характеристик КТ-аппарата, рекомендуется определять стандартные ЭД для каждого типа КТ-аппарата. То есть при создании российских РДУ важно использовать именно стандартные ЭД и сделать статистически достаточные выборки КТ-исследований для имеющихся в ЛПУ КТ-аппаратов.

Учитывая принятую МКРЗ концепцию о линейной беспороговой зависимости негативных эффектов от дозы облучения, представляется важным для снижения общепопуляционной дозы облучения при КТ шире применять низкодозные методики, особенно для МФ исследований. Проведенный аналитический обзор новых технологий свидетельствует о необходимости применения в комплексе с низкодозными методами алгоритмов итеративной реконструкции изображений, которые позволяют сохранять хорошее качество визуализации патологии при существенном снижении дозы облучения пациентов.

В ходе проведенных в данном исследовании КТ головы, ОГК и ОБП с использованием алгоритмов ИР было достигнуто уменьшение дозы облучения пациентов в 1,3–25 раз. Можно ожидать, что подобное снижение дозовой нагрузки будет способствовать предотвращению роста показателей заболеваемости на 0,84–5,52 % и временной нетрудоспособности на 0,55–1,65 % на 100 пациентов, прошедших КТ, в год.

Однако снижение дозы облучения не должно приводить к ухудшению качества изображений, так как польза от обоснованно назначенного КТ-исследования во много раз превышает риск нежелательных реакций. В связи с этим необходимо обратить внимание, что при выборе низкодозных и сверхнизкодозных режимов важно устанавливать оптимальные как дозовые уровни, так и число итераций при каждом алгоритме реконструкции, ориентируясь на показатели SNR, CNR и уровень шума.

Таким образом, в ходе проведенных исследований были решены задачи оценки средних доз облучения пациентов при КТ различных областей тела в многопрофильном лечебном учреждении, влияния малых доз радиации на здоровье трудоспособного населения, определения уровней уменьшения дозы облучения пациентов при низкодозной КТ и обоснована целесообразность использования малодозных методик. В совокупности с данными литературы и результатами собственных исследований разработан алгоритм применения малодозных методик и практические рекомендации, учитывающие принципы обоснования и оптимизации уровней облучения в соответствии с указаниями МКРЗ. Практические рекомендации и алгоритм выбора низкодозных методик выполнения КТ позволят врачу-рентгенологу целенаправленно определять группу пациентов, которым рекомендуется применение преимущественно низкодозных методов, для того чтобы снизить им дозовую нагрузку при приемлемом качестве визуализации и, как следствие, уменьшить потенциальный риск возникновения негативных последствий.

При выборе направлений дальнейших исследований исходили из необходимости совершенствования отечественных нормативных документов в направлении внедрения современной международной методологии радиационной защиты от медицинского облучения, основой которой являются принципы обоснования назначения диагностических и лечебных процедур с применением ИИ, оптимизация их проведения и защиты пациента. Актуальность и практическая значимость такого рода исследований объясняется экономической эффективностью защиты от медицинского облучения. Так, за 12 лет в России было достигнуто среднее снижение годовой коллективной дозы облучения пациентов со 130 тыс. чел./Зв в 2002–2003 гг. до 70 тыс. чел./Зв в 2014 г. (при регулярном росте годового числа рентгенорадиологических исследований со 177 млн в 2002–2003 гг. до 268 млн в 2014 г.). В среднем за 12 лет коллективная доза снижалась на 5 тыс. чел./Зв в год, что эквивалентно предотвращению экономического ущерба не менее 1,5 млрд руб. в год.

Учитывая вышеизложенное, направлениями дальнейших исследований по снижению дозы облучения пациентов могут быть разработка методологии сбора информации о СЭД по основным типам используемых в отечественном здравоохранении КТ-аппаратов и формирование базы данных для расчета РДУ, а также обоснование и разработка предложений для создания регламентирующих документов по использованию низкодозных методик при КТ различных областей тела в лечебно-диагностических учреждениях Российской Федерации.