Сравнительный анализ дозовых нагрузок на пациентов при проведении кардиоваскулярных исследований с использованием компьютерных томографов и ангиографических комплексов


boat

Введение

В последние годы все большее внимание привлекает проблема обеспечения радиационной безопасности при проведении медицинских процедур с использованием ионизирующих излучений [1, 3]. По данным, представленным в специальной литературе, лидируют с точки зрения уровня дозовых нагрузок на пациентов кардиоваскулярные  исследования, которые зачастую совмещают диагностическую стадию и интервенционные вмешательства под рентгеновским контролем [2].

В экономически развитых странах приблизительно 50 % всех исследований, проводимых с использованием рентгеновской компьютерной томографии (КТ), приходится на диагностику заболеваний органов грудной клетки, включая сердце и сосуды [4].

Не менее распространенной технологией исследования сердца и сосудов является ангиографический метод.

Доля этого метода в создании коллективной эффективной дозы составляет 5-7 %, в отличие от 40 % для КТ,но эффективная доза, приходящаяся на каждое исследование, как правило, выше [1, 2].

Экспериментальные данные по дозовым нагрузкам при кардиоваскулярных исследованиях, проводимых методами КТ и ангиографии в российских клиниках, практически отсутствуют, что влечет за собой как необоснованные опасения пациентов, так и ничем не подкрепленный оптимизм и нередко пренебрежение мерами радиационной безопасности со стороны медицинского персонала.

Целью настоящей работы является сравнительный анализ дозовых нагрузок на пациентов при кардиоваскулярных исследованиях с использованием различных (с точки зрения конструктивных особенностей) моделей спиральных компьютерных томографов и ангиографических комплексов (АК).

Материал и методы

При проведении экспериментальных работ использовался тест-объект в виде антропометрического фантома тела человека ATOM (компания-изготовитель CIRS). Этот тест-объект формируется из отдельных элементов толщиной 25 мм, каждый из которых содержит срезы попадающих в соответствующее сечение органов человеческого тела с плотностями, эквивалентными тем или иным органам. В каждом из элементов имеются цилиндрические углубления диаметром 5 мм, в которых располагаются датчики (в нашем случае в качестве датчиков применялись термолюминесцентные детек торы на основе фтористого лития).

На рис. 1 представлен пример расположения тканеэквивалентного фантома ATOM на столе пациента КТ.



Датчики размещались в тканеэквивалентном фантоме в соответствующих углублениях в области органов, набор которых определяется требованиями НРБ-99 [5]. Всего для экспериментов на каждом аппарате одновременно использовалось 35 заранее откалиброванных датчиков. Гонады: 2 датчика; красный костный мозг: 6 датчиков; толстый кишечник: 2 датчика; легкие: 6 датчиков; желудок: 2 датчика; мочевой пузырь: 2 датчика; грудная железа: 4 датчика; печень: 4 датчика; пищевод: 2 датчика; щитовидная железа: 2 датчика; кожа: 1 датчик; клетки костных поверхностей: 1 датчик. Еще один дополнительный датчик соответствовал «остальным» органам. После считывания информации с датчиков в устройстве ДТУ-01 производилось усреднение данных по каждому из органов.

Исследования проводились при использовании следующих моделей спиральных КТ с различным количеством одновременно формируемых срезов:

- Aquilion 64, компания-производитель Toshiba Medical Systems – 64 среза;

- Aquilion 16, компания-производитель Toshiba Medical Systems – 16 срезов;

- Light Speed VCT, компания-производитель GE Medical Systems – 64 среза;

- Somatom AR.STAR, компания-производитель Siemens Medical Systems – 1 срез.

Оценку эффективных доз с использованием фантома ATOM также проводили на ангиографическом комплексе AdvantX производства компании GE Medical Systems.

В процессе испытаний выбор конкретных моделей как спиральных КТ, так и ангиографического комплекса, определялся исключительно возможностью выполнения экспериментов (которые требуют значительных временных затрат) в том или ином учреждении. При этом также учитывали возможность исследований на КТ с различным числом одновременно формируемых срезов.

Эксперименты в режиме исследования органов грудной клетки на каждом из КТ повторяли по нескольку раз (осуществлялось по 6-9 томографий с учетом снятия топограммы) для того, чтобы уровень накопленной в термолюминесцентных датчиках дозы надежно превысил порог их чувствительности. При ангиографии, по возможности, полностью имитировали все этапы реального исследования.

Испытания на различных типах КТ проводили при следующих параметрах спиральной томографии:

• Aquilion 64: анодное напряжение Ua= 120 кВ; анодный ток Ia= 200 мА; время одного оборота трубки tоб= 0,5 с (суммарное время томографии tскан= 7,13 с); диапазон перемещения стола Lст= 320 мм; толщина выделяемого слоя T = 0,5 мм; число слоев N = 64 (область исследования T·N = 32 мм); pitch= 0,7.

• Aquilion 16: анодное напряжение Ua= 120 кВ; анодный ток Ia= 100 мА; время одного оборота трубки tоб= 1,0 с (суммарное время томографии tскан= 21,32 с) диапазон перемещения стола Lст= 320 мм; толщина выделяемого слоя T = 1,0 мм; число слоев N = 16 (область исследования T·N = 16 мм); pitch= 0,938.

• Light Speed VCT: анодное напряжение Ua= 120 кВ; анодный ток Ia = 200 мА; время одного оборота трубки tоб= 0,6 с (суммарное время томографии tскан= 5,6 с); диапазон перемещения стола Lст= 320 мм; толщина выделяемого слоя T = 0,625 мм; число слоев N = 64 (область исследования T·N = 40 мм); pitch= 0,86.

• Somatom AR.STAR: анодное напряжение Ua= 110 кВ; анодный ток Ia= 105 мА; время одного оборота трубки tоб= 1,5 с (суммарное время томографии tскан= 51 с); диапазон перемещения стола Lст= 320 мм; толщина выделяемого слоя T = 10 мм; число слоев N = 1 (область исследования T·N = 10 мм); pitch= 1,0.

Длительность диагностической коронарографии при использовании аппарата AdvantX составила 4 мин 42 с, оценка средствами самого аппарата произведения дозы на площадь составила 12119,7 Р·см2. Если считать, что площадь облучения S = 40 х 40 см = 1600 см2, то значение поглощенной дозы D составит:

D=12119,7·Рсм2/1600 см2=7,6≈ 66 мГр